Скачать fb2
Азбука системного мышления

Азбука системного мышления

Аннотация

    В книге описаны возможности и преимущества системного подхода: показано, как важно владеть системным мышлением в современном мире перечислены системные архетипы (в том числе «системные ловушки») и их характерные признаки. Многочисленные примеры существующих систем сопровождаются анализом их эффективности и путей для изменения их поведения. Отдельные главы посвящены вопросам прогнозируемого и непрогнозируемого поведения систем, системному подходу к анализу их структуры, а также поиску ключевых точек воздействия для достижения желаемого поведения систем.
    Книга носит научно-популярный и междисциплинарный характер и адресована школьникам старших классов студентам, преподавателям, предпринимателям, управленческому персоналу, а также широкому кругу читателей, интересующихся вопросами устойчивого развития, экономики, экологии, имитационного моделирования и смежных областей знаний.


                               Азбука системного мышления
Донелла Медоуз
    Посвящается Дане (1941-2001) и всем, кто у нее учился
    Донелла Медоуз — современная Кассандра. Обращение к российским читателям
    Кассандра, персонаж древнегреческой мифологии, была наделена способностью прорицать будущее, но никто не верил ее предсказаниям.
    В 1972 г. Донелла Медоуз с соавторами (Деннисом Медоузом, Йоргеном Рандерсом, Вильямом Беренсом III) опубликовали отчет об исследовании, проведенном в Массачусетском технологическом институте и занявшем без малого два года. Книга "Пределы роста" содержала выводы, полученные в результате этого исследования, и описывала последствия, которые ожидают мир в долговременной перспективе, если сохранятся текущие тенденции роста численности населения, потребления энергии и природных ресурсов. Книга сделала Донеллу современной Кассандрой. Она была убеждена в том, что следует немедленно принимать меры, чтобы мир перешел к устойчивому развитию. И часто говорила о том, как нужны эти изменения, горячо доказывая их необходимость. Но большинство политиков и ведущих бизнесменов критиковали ее понимание проблем. Их интересовал только один вопрос: как ускорить экономический рост.
    К 1990-м годам разрушительные последствия непрерывного роста — роста любой ценой — стали очевидными. Многие мировые лидеры заговорили о том, что так продол-
    жаться дальше не может. Но Донелла чувствовала, что уже, слишком поздно, время для перехода к устойчивому развитию упущено. Теперь она предлагала принимать меры, чтобы общество могло обеспечить основные потребности человечества даже в условиях экологического и экономического кризиса. Ей снова не поверили.
    Удел Кассандры — испытывать гнев и горечь, но Донелла направила свои силы на то, чтобы учить других видеть окружающий мир иначе, мыслить по-другому. Она воспринимала мир как разнообразие взаимодействующих сил, сложное, но прекрасное. Человечество само создает себе проблемы, когда раз за разом принимает абсолютно рациональные решения ради достижения краткосрочных целей, вызывая при этом глобальные разрушения в долговременной перспективе. Дана верила: чем больше людей научится понимать системное поведение, как это сделала она сама, тем активнее они будут действовать, чтобы обеспечить человечеству выживание в будущем. Люди начнут предотвращать наступление проблем, которые она предвидела.
    Книга, которую вы держите в руках, — часть усилий Донеллы, направленных на обучение. Текст создавался и дорабатывался на протяжении десяти лет. Дана всегда стремилась к совершенству; она могла начать серьезный проект, но отложить его на несколько лет, чтобы быть точно уверенной в том, что работа будет выполнена безупречно. Книга еще не была закончена, когда в 2001 г. Дана неожиданно заболела. Вскоре ее не стало.
    Некоторые из ее рукописей до сих пор хранятся в коробке с материалами. Эту книгу закончила и отредактировала Дайана Райт — давняя подруга Донеллы и помощница в ее исследованиях. Дайана распространяла рукопись книги среди преподавателей и студентов Донеллы, чтобы закончить ее работу. В итоге ей удалось привести книгу к виду, в котором ее уже можно было опубликовать. Это потребовало больших усилий, но дело того стоило.
    Эта книга станет классическим руководством по системному мышлению. Она не утратит актуальности ни в теку-
    щем столетии, ни в следующем. Донелла начала писать ее почти двадцать лет назад, ни и сейчас она нужна и полезна не меньше, чем тогда — в этом нет никаких сомнений. Конечно, специалисты, как это всегда бывает, найдут в тексте недоработки и упущения, но каждый читатель обнаружит в ней много полезного и познавательного. Книга позволяет развить способности к системному мышлению, которые пригодятся на протяжении всей жизни.
    Системное мышление — понятие универсальное, и многие специалисты из самых разных областей знаний называют себя системными мыслителями с полным на то основанием. Инженеры, проектирующие системы управления для ядерных реакторов, мыслят системно. Консультанты, работающие в странах с традиционным укладом жизни и помогающие местному населению в странах Азии и Африки увеличить урожайность, мыслят системно. Экономисты, на основе статистики выявляющие зависимости между различными экономическими показателями и факторами, мыслят системно. Но все они используют понятия и допущения, относящиеся к их конкретной области знаний. К тому же их работы зачастую перегружены математическими выкладками и условными обозначениями, разобраться в которых могут только специалисты в той же самой области — всем остальным они совершенно непонятны.
    Донелла была непревзойденным системным мыслителем, и ее книга сильно отличается от всего прочего, что написано на ту же тему. В «Азбуке системного мышления» она дает терминологию и инструментарий, которые может использовать любой читатель — даже тот, кто не силен в математике. В качестве примеров она приводит рост численности населения, динамику мирового улова рыбы, истощение запасов нефти, экономический рост и многое другое. Книга иллюстрирует глубокую убежденность Донеллы в том, что «системное мышление не ограничивается рамками какой-либо научной дисциплины или культуры. В каком-то смысле оно стоит над ними всеми и проявляется в любые моменты истории».
    Проблемы, из-за которых была создана эта книга, не исчезнут при нашей с вами жизни. Но чтобы противостоять им, лучше вооружиться системным мышлением, а не пребывать в наивном заблуждении, будто у каждой проблемы есть простая причина и быстрое решение. Тогда мы обретем решимость вместо отчаяния. И в конце концов сможем прийти к такому обществу на нашей планете, которое будет использовать сложное, но прекрасное разнообразие взаимодействующих сил, чтобы избавиться от массы проблем, что человечество создало, еще не умея мыслить системно.
    Дарем, Нью-Гемпшир, США 23 ноября 2009 г.
    Деннис Медоуз
Предисловие редактора
    В 1993 г. Донелла (Дана) Медоуз закончила работу над первой версией книги, которую вы держите в руках. Тогда ее публикацию отложили, но многие годы по рукам ходили компьютерные распечатки. В 2001 г. Дана скоропостижно скончалась, не успев закончить итоговый вариант книги. За годы, прошедшие после ее ухода, стало понятно, что работа была не напрасна и книга будет полезна самому широкому кругу читателей. Дана была не только ученым, но и писателем, и к тому же одним из лучших в мире популяризаторов системного моделирования.
    В 1972 г. вышла книга «Пределы роста»; теперь она широко известна и переведена на множество языков. Дана была ее основным автором. Предостережения, которые Дана с соавторами адресовали всему миру, теперь признаны обоснованными, и очень точно характеризуют тот хаос, что воцарится на планете, если не взять под контроль неустойчивые модели поведения. «Пределы роста» упоминались в заголовках газет по всему миру, потому что в книге прямо утверждалось: постоянный рост населения и потребления может нанести серьезный вред экологическим и социальным системам, поддерживающим жизнь на Земле; стремление к бесконечному экономическому росту в конечном итоге приведет к разрушению большинства локальных, региональных и мировых систем. Выводы, сде-ланные в «Пределах роста» и в продолжениях этой работы, снова попадают в заголовки газет каждый раз, когда мир сталкивается с очередными проблемами, будь то резкое повышение цен на нефть, изменение климата или другие последствия физического роста на планете, где уже живет 6,6 млрд человек.1
    Именно Дана сформулировала идею о том, что нужно пересмотреть наше представление о мире и его системах, чтобы изменить ход событий. На сегодняшний день уже повсеместно признано, что системное мышление — необходимый инструмент для решения множества экологических, политических, социальных и экономических проблем, с которыми сталкивается современный мир. Системы, будь они большие или маленькие, часто ведут себя схожим образом, и понимание их поведения, пожалуй, самый действенный путь к тому, чтобы изменить их на том или ином уровне. Дана писала эту книгу в надежде поделиться такими знаниями с широкой аудиторией. По этой же причине мы с коллегами из Института устойчивого развития2 решили, что надо подготовить книгу к изданию, несмотря на то, что ее автора уже нет с нами.
    Может ли очередная книга чем-то помочь всему миру или лично вам, читатель? Я очень на это надеюсь. Возможно, вы работаете в компании (или владеете компанией) и страстно желаете, чтобы ваш бизнес или организация сделали шаг к лучшему будущему. Может быть, вы — лицо, принимающее решения, но кто-то постоянно ставит палки в колеса вашим начинаниям и выступает против новых идей. Или вы — менеджер, работающий от зари до зари, чтобы решить проблемы в компании или организации, но только для того, чтобы увидеть, как на месте прежних проблем сразу же возникают новые. Если вы считаете, что надо что-то менять в семье и обществе, в представлениях о моральных ценностях и их защите, то вы наверняка замечали, что иногда годы постепенных улучшений, давшихся с большим трудом, могут быть перечеркнуты всего несколькими неразумными действиями. Не исключено, что вы просто разочарованы тем, как трудно в современном обществе добиться хотя бы малого, но устойчивого изменения к лучшему.
    Если вы думали об этом, то, скорее всего, книга Даны вам пригодится. Хотя сейчас можно найти массу литературы, в названии которой фигурирует «Системное моделирование» или «Системное мышление», но на самом деле существует реальная потребность в понятной и доступной книге о системах и о нас самих. Она должна объяснить, почему поведение систем бывает таким неожиданным, как можно научиться управлять ими и изменять их, а главное — она должна давать надежду на лучшее.
    В то время, когда Дана писала первую версию «Азбуки системного мышления», она как раз закончила работу над книгой «За пределами роста» — обновлением издания «Пределы роста»3 по прошествии двадцати лет. Дана была постоянным участником научных программ по защите окружающей среды, сотрудничала с Комитетом по научным исследованиям при Национальном географическом обществе США и вела курсы по этике, окружающей среде и поведению систем в Дартмутском колледже. Вся ее деятельность была неразрывно связана с тем, что происходит вокруг нас каждый день, и она умела распознавать в происходящих событиях результаты поведения систем, подчас довольно сложных.
    Исходную рукопись пришлось отредактировать, а структуру глав изменить, но все равно Ьолыпая часть примеров, приведенных в этой книге, осталась в ней с первого варианта 1993 г. Эти примеры могут показаться вам несовременными, но, редактируя книгу, я предпочла оставить их как есть, потому что они не утратили актуальности и по-прежнему подходят для обучения. Начало 1990-х гг. памятно по распаду СССР и серьезным изменениям в других социалистических странах. В тот же период государства Северной Америки подписали соглашение о свободной торговле. Армия Ирака аннексировала Кувейт, а потом отступила, по пути поджигая нефтяные месторождения. Нельсона Манделу выпустили из многолетнего заключения, и ЮАР отменила режим апартеида. Президентом Польши избрали профсоюзного лидера Леха Валенсу, а президентом Чехословакии — драматурга Вацлава Гавела. Международная группа экспертов по изменению климата выпустила свой первый отчет по выбросам, в котором говорилось, что «выбросы в результате человеческой деятельности вызывают существенный рост концентрации парниковых газов в атмосфере, что приведет к усилению парникового эффекта и дополнительному росту температуры на поверхности Земли». В Рио-де-Жанейро прошла Конференция ООН по вопросам окружающей среды и развития.
    В это время Дана участвовала в разных встречах и конференциях по всему миру. Читая в пути газету International Herald Tribune, она за неделю нашла в ней массу примеров систем, которые нуждались либо в улучшении управления, либо в полном изменении структуры. Такие системы встречаются нам ежедневно, так что нет ничего удивительного, что Дане удалось набрать примеры из обычной газеты. Когда за ежедневными событиями вы начинаете улавливать общие тенденции (а они, в свою очередь, достаточно четко характеризуют внутреннюю структуру системы), уже не сложно увидеть новые пути управления и найти новые способы выживания в мире сложных систем. Я надеюсь, что книга Даны поможет читателям понимать системы, окружающие нас, обмениваться информацией о них и вместе добиваться изменений к лучшему.
    Я бы очень хотела, чтобы эта небольшая, изложенная доступным языком книга о поведении систем и о том, как мы их воспринимаем, оказалась полезной в мире, которому сейчас необходимы быстрые изменения, при том, что его системы очень сложны. Это простая книга о сложном мире. Это книга для тех, кто хочет создать ему лучшее будущее.
    Дайана Райт, 2008 г.
Другие книги, написанные Донеллой X. Медоуз
    Harvesting One Hundredfold: Key Concepts and Case Studies in Environmental Education (1989) — «Как собрать стократный урожай: ключевые понятия и изучение на примерах в образовании для устойчивого развития»; книга на русский язык не переводилась.
    The Global Citizen (1991) — «Гражданин планеты»; книга на русский язык не переводилась.
    В СОАВТОРСТВЕ С ДЕННИСОМ МЕДОУЗОМ:
    Toward Global Equilibrium (1973) — «На пути к глобальному равновесию»; книга на русский язык не переводилась.
    В СОАВТОРСТВЕ С ДЕННИСОМ МЕДОУЗОМ,
    ЙОРГЕНОМ РАНДЕРСОМ, ВИЛЬЯМОМ БЕРЕНСОМ III:
    The Limits to Growth (1972) — Медоуз Д. X., Медоуз Д. Л., Рэндерс Й., Беренс В. «Пределы роста». М.: Изд-во МГУ, 1991. 208 с.
    В СОАВТОРСТВЕ С ДЕННИСОМ МЕДОУЗОМ
    И ЙОРГЕНОМ РАНДЕРСОМ:
    Beyond the Limits (1992) — Д. X. Медоуз, Д. Л. Медоуз, Й. Рэндерс, «За пределами роста». М.: Изд. группа «Прогресс», «Пангея», 1994. 304 с.
    Limits to Growth: The 30-Year Update (2004) — Донелла Медоуз, Деннис Медоуз, Йоргсп Рандерс, «Пределы роста. 30 лет спустя». М.: «Академкнига», 2008. 344 с.
    В СОАВТОРСТВЕ С ДЕННИСОМ МЕДОУЗОМ И ДР.:
    The Dynamics of Growth in a Finite World (1974) — «Динамика роста в конечном мире»; книга на русский язык не переводилась.
    В СОАВТОРСТВЕ С ДЖОНОМ РИЧАРДСОНОМ
    И ГЕРХАРДОМ БРУКМАННОМ:
    Groping in the Dark: The First Decade of Global Modeling (1982) — «Блуждая в потемках: первые десять лет глобального моделирования»; книга на русский язык не переводилась.
    СОВМЕСТНО С ДЖЕННИ РОБИНСОН:
    The Electronic Oracle: Computer Models and Social Decisions (1985) — «Электронный оракул: компьютерные модели и социальные решения»; книга на русский язык не переводилась.
От автора
    Эта книга появилась благодаря опыту системного моделирования и обучения, накопленному за тридцать лет десятками талантливых людей. Большая часть из них входила в группу системного моделирования при Массачусетском технологическом институте или работала в смежных отраслях. Основную роль сыграл, конечно же, Джей Форрестер, основатель группы. Кроме него, необходимо перечислить еще несколько человек, которые были моими учителями (и студентов, которые стали моими учителями): Эд Робертс, Джек Пью, Деннис Медоуз, Хартмут Боссел, Барри Ричмонд, Питер Сенге, Джон Стерман, Питер Аллен... В этой книге используются идеи, термины, примеры, цитаты, работы и знания огромного количества людей, отличных специалистов в своих областях. Всем им я очень благодарна и выражаю самую искреннюю признательность.
    Многое удалось почерпнуть у выдающихся деятелей науки и политики. Насколько мне известно, они никогда не прибегали к компьютерному моделированию, но, тем не менее, действовали как прирожденные системные мыслители. В этом ряду Грегори Бейтсон, Кеннет Боулдинг, Герман Дейли, Альберт Эйнштейн, Гаррет Хардин, Вацлав Гавел, Льюис Мамфорд, Гуннар Мюрдаль, Эрнст Фридрих Шумахер... Сюда же можно добавить целый ряд современных корпоративных управленцев, а еще тех безымянных мудре-цов и философов, которыми богата любая культура, от американских индейцев до слгфиев Ближнего Востока. И пусть вам не кажется странным такое сочетание — системное мышление не ограничивается рамками какой-либо научной дисциплины или культуры. В каком-то смысле оно стоит над ними всеми и проявляется в любые моменты истории.
    Коль скоро речь зашла о рамках, надо признать их влияние и на наше собственное мышление. Системщики используют междисциплинарные (точнее, наддисциплинар-ные) понятия, однако все мы — люди, и каждый из нас воспитан в рамках той или иной школы, того или иного мировоззрения. Я использую терминологию и обозначения из системной динамики, потому что специализировалась именно в этой области. В этой книге представлены только основные аспекты системной теории, вовсе не последние ее достижения. Я не затрагиваю отвлеченные и абстрактные теории; анализ меня интересует лишь постольку, поскольку он может помочь в решении реально существующих проблем. А если в один прекрасный день абстрактный подход в системной теории окажется полезен для этой цели (вполне возможно, что так и будет), тогда кто-нибудь просто напишет еще одну книгу.
    Поэтому читателя надо честно предупредить: книга, которую вы держите в руках, как и все книги на свете, не может считаться полной или претендовать на абсолютную объективность. Если системный подход вас заинтересует, то системное поведение начнет обнаруживаться во всем, что нас окружает, и таких примеров будет гораздо больше, чем приведено в книге. Неизмеримо больше. Одна из моих задач как раз и состояла в том, чтобы вызвать интерес читателя. Другая цель (пожалуй, даже более важная) — научить вас понимать основы поведения сложных систем, чтобы с ними можно было успешно взаимодействовать, даже если ваше знакомство с системным подходом ограничится лишь этой книжкой.
    Донелла Медоуз, 1993 г.
    Сели предприятие разрушено до основания, но движущая сила, создавшая его, никуда не исчезла, то эта сила просто создаст еще одно предприятие.
    Если в результате революции правительство свергли, но общественное мнение и структуры, приведшие его к власти, остались прежними, то история повторится заново.
    О системах так много говорят! И так мало в них понимают...
    Роберт Пирсиг. «Дзен и искусство ухода за мотоциклом»
Введение: системный взгляд
    Лица, принимающие решения, сталкиваются не с отдельными, не зависящими друг от друга проблемами, а с постоянно меняющейся ситуацией, в которой сложные сочетания изменяющихся проблем взаимодействуют и влияют друг на друга.
    Я называю это беспорядком...
    Лица, принимающие решения, не решают проблемы, они лишь управляют беспорядком.
    Рассел Эйкофф4, специалист по теории управления
    Когда я начинаю вести очередной курс по системам, то часто приношу в аудиторию пружинку-Слинки. Если в детстве вам не довелось играть с такой игрушкой, поясню: Слинки — это длинная, свободная пружина, которую можно держать на весу, чтобы она болталась вверх-вниз, заставлять переваливаться из одной руки в другую и даже спускать по лестнице со ступеньки на ступеньку.
    Я кладу Слинки на ладонь одной руки, другой рукой беру ее за верхнюю часть, а затем убираю первую руку.
    Нижние витки Слинки распускаются, и пружина совершает под моей рукой колебательные движения — вверх и вниз, вверх и вниз.
    Затем задаю студентам вопрос: «Почему пружина колеблется вверх-вниз?»
    «Потому что Вы убрали руку», — отвечают они.
    Тогда я кладу Слинки в коробку, в которой продавалась эта игрушка, помещаю коробку на ладонь, берусь другой рукой за верхнюю часть пружинки и, выдержав драматическую паузу, снова убираю первую руку.
    Ничего не происходит. Коробка застревает на витках пружины, не давая ей распуститься.
    Повторяю вопрос: «Почему пружина в прошлый раз колебалась вверх-вниз?»
    Ответ заключается в конструкции игрушки. Руки лишь подавляют или высвобождают поведение, изначально свойственное пружине.
    В этом вся суть системного подхода.
    Если удается установить взаимосвязь между структурой и поведением, то мы начинаем понимать, как работают системы, почему они дают те или иные результаты, и как изменить поведение таким образом, чтобы достичь лучших результатов. Современный мир быстро меняется, становится все сложнее, и системное мышление поможет видеть, пользоваться и управлять теми возможностями, что открываются перед нами. Именно этот тип мышления позволяет устанавливать настоящие причины проблем и находить способы их разрешения.
    Что образует систему? Система — это набор элементов (клеток, молекул, людей, чего угодно), связанных друг с другом таким образом, что их взаимодействие определяет дальнейшее поведение системы. Системы могут подвергаться воздействиям, на них могут накладываться ограничения, какие-то факторы могут служить для них пусковым толчком, они могут управляться воздействиями извне. Однако отклик системы на подобные внешние воздействия — это прежде всего свойство самой системы, и в реальном мире такие отклики практически никогда не бывают простыми.
    Что касается пружинки-Слинки, то ее поведение понять несложно. Иначе обстоят дела с поведением таких систем, как отдельные люди, компании, города, экономические системы. Система сама определяет свое поведение в долговременной перспективе. Внешние воздействия могут высвобождать и активизировать поведение системы, но то же самое внешнее воздействие, приложенное к другой системе, вероятнее всего, приведет к совершенно другим результатам.
    Задумайтесь о вытекающих из этого следствиях:
    ■ Экономические взлеты и падения вызываются вовсе не действиями политических лидеров. Подъем или рецессия — неотъемлемые свойства рыночной экономики, ее структуры.
    ■ Компании крайне редко теряют свою долю рынка из-за конкурентов. Те, конечно, извлекут из этого выгоду, но причины потерь заключаются (как минимум, частично) в деловой политике самой компании.
    ■ За рост цен на нефть несут ответственность не только страны-экспортеры нефти. Только их собственные действия не могут приводить к глобальным скачкам цен и хаосу в экономике — в этом повинно также то, что политика потребления нефти, ценообразования и инвестирования, принятая в странах-импортерах, не дает построить в них экономику, устойчивую к перебоям в поставках.
    ■ Вирус гриппа не нападает на вас — это вы создаете условия, при которых он может оказать вредное воздействие на ваш организм.
    ■ Наркозависимость — это не ошибка отдельно взятого человека. И никакой отдельно взятый человек не в состоянии избавить наркомана от зависимости, какими бы чувствами он ни руководствовался и какие бы усилия ни прилагал. Даже сам наркоман в одиночку не
    может победить зависимость. С ней можно справиться, только если осознать всю совокупность взаимных влияний и социальных проблем, одна из которых — пристрастие к наркотикам.
    В этих утверждениях что-то вызывает сомнение, а что-то воспринимается как выражение здравого смысла. Такие реакции можно считать, соответственно, противостоянием системным принципам или их принятием. Это две стороны человеческого опыта, они знакомы каждому.
    С одной стороны, нас всех учили анализировать, использовать рациональное мышление, устанавливать прямые связи между причиной и следствием, изучать новое небольшими порциями, легкими для понимания. Нас также учили, что проблемы можно решить, приняв конкретные меры, что миром вокруг нас можно управлять. Такое обучение позволяет обрести индивидуальную и общественную власть, и оно же заставляет нас считать виновниками всех проблем президентов, конкурирующие на рынке компании, организации вроде ОПЕК... Мы считаем грипп и наркозависимость причинами наших проблем.
    С другой стороны, задолго до того, как мы начинаем осваивать рациональный анализ, мы уже имеем дело со сложными системами. Люди сами по себе — тоже сложные системы. Человеческий организм — замечательный пример интегрированной, взаимосвязанной, самоподдер-живающей сложной системы. Каждый человек, каждая организация, каждое животное, сад, дерево, лес — все это сложные системы. Мы осознаем это интуитивно, без анализа, часто даже без слов — это практическое понимание того, как эти системы работают и как с ними взаимодействовать.
    Современные теории систем, неразрывно связанные с применением компьютеров и моделей, своей сложностью маскируют тот факт, что на самом деле основы поведения систем в той или иной степени интуитивно понимает каждый. В большинстве случаев можно изложить суть системного поведения не в сложных терминах, а в понятиях обычного здравого смысла.
    Поскольку в сложных системах обратная связь имеет запаздывание, к тому моменту, когда проблема становится явной, ее уже гораздо сложнее разрешить.
    — Проблемы растут как снежный ком.
    В соответствии с принципом конкурентного исключения, если усиливающий цикл обратной связи* вознаграждает победителя в соревновании дальнейшими выигрышами, то рано или поздно большинство конкурентов из соревнования будут исключены.
    — Ибо кто имеет, тому дано будет, а кто не имеет, у того отнимется и то, что имеет (Евангелие от Марка, 4:25 ).
    — Богатые становятся еще богаче, а бедные еще беднее.
    Многообразные системы с большим количеством связей и резервных циклов демонстрируют большую стабильность и меньшую подверженность внешним воздействиям, чем однородные системы с малым разнообразием.
    — Не кладите все яйца в одну корзину.
    Начиная со времен промышленной революции, западное общество постоянно получало больше преимуществ от применения науки, логики и редукционизма, чем от интуиции и холистического мировоззрения. Психологически и политически мы склонны искать причину проблем прежде
    Используемые в тексте здесь и далее словосочетания «усиливающий цикл*, «усиливающая петля обратной связи», «усиливающая обратная связь» тождественны понятию «цикл (контур) с положительной обратной связью» — термину, широко используемому в отечественной литературе по системной динамике. Словосочетаниям «балансирующий цикл», «балансирующая петля обратной связи», «балансирующая обратная связь» соответствует понятие «цикл (контур) с отрицательной обратной связью». — Примеч. ред.
    всего вовне, а не внутри. Практически невозможно удержаться от искушения обвинить кого-то или что-то снаружи, ведь это позволяет переложить ответственность на кого-то другого. Нам тогда потребуется лишь найти заветную кнопку управления, принять волшебную пилюлю или таблетку, создать нужный вид продукции — то есть найти техническое средство устранения проблемы.
    Мы привыкли решать серьезные проблемы, сосредотачиваясь на внешних факторах, — предотвращая эпидемии оспы, увеличивая производство продовольствия, перемещая за короткое время большое количество грузов и людей на большие расстояния. Но из-за того, что эти факторы — лишь часть больших и сложных систем, некоторые из принятых «решений» на самом деле лишь создают другие проблемы. При этом некоторые из таких проблем — те, что непосредственно связаны с внутренней структурой сложных систем и вызывают наибольшие затруднения — вообще не удается разрешить.
    Голод, нищета, деградация окружающей среды, экономические потрясения, безработица, хронические заболевания, наркозависимость, военные столкновения — все эти явления никуда не исчезают, несмотря на то, что человечество прилагает массу усилий, чтобы их искоренить. Эти проблемы никто специально не создает, и никто не хочет, чтобы они оставались нерешенными, но избавиться от них все равно не удается. Так происходит потому, что это внутренние, присущие самим системам проблемы, — это нежелательное поведение, порождаемое самой структурой системы. Добиться улучшения можно только в том случае, если люди начнут использовать свою интуицию, перестанут искать виноватых, поймут, что источник проблем имеет системный характер, и отважатся на то, чтобы изменить структуру.
    Это очевидно. Но это ниспровергает устоявшиеся взгляды на жизнь, выглядит непривычным. Утешает то, что решения — в наших руках. Но одновременно тревожит то, что нам придется видеть, думать и действовать иначе, не так, как мы привыкли.
    Эта книга о том, как научиться видеть и думать иначе. Она адресована тем, кто настороженно относится к понятию «системы» и теории системного анализа, хотя на самом деле в своей жизни все мы можем применять системный подход неосознанно. Обсуждения в книге содержат минимум технических подробностей, чтобы подчеркнуть, что в понимании системного поведения можно далеко продвинуться и без помощи компьютерного и математического моделирования.
    В книге широко используются схемы и графики изменений во времени, поскольку системное поведение невозможно обсуждать только на словах. Предложения и положения, сформулированные словесно, носят линейный, последовательный характер, в то время как в системах события происходят нелинейно. Системы не однонаправленны, их деятельность происходит одновременно во множестве направлений. Чтобы обсуждение давало желаемый результат, иногда приходится использовать терминологию, которая носит тот же характер, что и само изучаемое явление.
    В таких случаях иллюстрации более информативны, чем слова, ведь все части схемы или рисунка можно видеть одновременно. В книге используются структурные схемы, но их усложнение идет постепенно — сначала изучаются самые простые из них.
    Изложение начинается с основ: определения понятия системы и анализа ее составных частей (здесь применяется редукционистский подход5). Затем отдельные части системы сопоставляются друг с другом, чтобы показать, как они взаимодействуют в рамках единой системы — так описываются циклы (петли) обратной связи.
    Затем вы познакомитесь с «системным зоопарком» — подборкой самых распространенных и интересных типов систем. Вы узнаете, как ведут себя некоторые из них и где их можно обнаружить в реальной жизни. Они присутствуют не только в нашем окружении, но и внутри нас, и вы научитесь распознавать их.
    На примере нескольких таких «системных животных», специально подобранных для этой цели, можно показать, как системы ведут себя и по каким причинам именно так, а не иначе. Вы узнаете, почему так часто поведение систем становится для нас неожиданным и озадачивает. Мы увидим, как составные части системы — кто-то или что-то — пытаются работать рационально, в соответствии с общей целью, производя осмысленные действия, и как при этом достигаются просто ужасающие результаты. Как зачастую события происходят гораздо быстрее или наоборот, медленнее, чем кто-либо мог предполагать. Как действия, которые раньше всегда приводили к успеху, вдруг перестают давать ожидаемый результат, принося лишь разочарование. Как система внезапно, без предупреждения, начинает демонстрировать поведение, которое раньше и представить себе было нельзя.
    Обсуждение этих явлений позволит изучить распространенные проблемы, над разрешением которых постоянно работают группы специалистов, умеющих применять системное мышление — в рамках корпораций, правительств, экологических и экономических систем, в области физиологии и психологии... Рассматривая распределение водных ресурсов между потребителями или распределение финансовых средств между образовательными учреждениями, мы увидим знакомые черты и придем к выводу о том, что это еще одна разновидность так называемой трагедии общин6. Изучая правила ведения бизнеса и факторы, которые стимулируют или замедляют развитие новых технологий, мы научимся выделять разрушительные и ложные цели. Анализируя принятие решений властями и распределение ответственности в семье, сообществе или стране, мы увидим сопротивление внешнему влиянию. Мы изучим природу зависимости и привыкания, причем это явление гораздо шире, чем пристрастие к алкоголю, кофеину, никотину или наркотикам.
    Специалисты в области системного мышления называют такие распространенные структуры, демонстрирующие определенный тип поведения, архетипами. В первой редакции этой книги вместо понятия «архетип» использовалось словосочетание «системные ловушки», но затем в названии появилось дополнение: «и возможности», поскольку даже те архетипы, которые ответственны за самые серьезные и потенциально опасные проблемы, можно преобразовать, чтобы их поведение приводило к желаемым результатам — для этого необходимо понять системность их поведения.
    От понимания системности мы перейдем к изучению изменений в окружающих нас системах, в их структуре, научимся находить ключевые точки, воздействие на которые способно приводить к изменениям.
    В завершающем разделе книги приводится информация о некоторых системах, с которыми мы сталкивались в жизни, — опыт и знания, накопленные и разделяемые большинством системных специалистов, знакомых автору. Тем, кто собирается дальше совершенствовать свои навыки системного мышления, будут полезны приложения в конце книги: глоссарий, список источников по теме, краткий обзор системных принципов, а также уравнения, используемые в моделях из первой части книги.
    Когда некоторое время назад нашу небольшую исследовательскую группу перевели из Массачусетского технологического института в Дартмут-колледж, один из дартмутских профессоров инженерного направления сначала понаблюдал за нашими семинарами со стороны, а потом пришел к нам с личным визитом. «Вы не такие, как все, — сказал он. — Вы задаете другие вопросы. Вы видите то, чего я не вижу. Вы воспринимаете мир иначе. Как? Почему? »
    Ответы на эти вопросы и должна дать вам эта книга, в особенности ее выводы. Не думаю, что системный подход всегда и во всем лучше редукционистского типа мышления. Они должны дополнять и корректировать друг друга. Какие-то явления можно изучать невооруженным глазом, другие с помощью микроскопа, третьи — с помощью телескопа, а некоторые требуют системного подхода и системной теории. Все эти явления реальны, но каждое из них можно зафиксировать только с помощью соответствующего инструментария. Каждый из этих методов позволяет так или иначе расширить наши знания об окружающем мире.
    Наша жизнь становится все более хаотичной, население растет, различные факторы по-разному взаимодействуют между собой, изменения происходят все быстрее, поэтому чем больше методов познания мы сможем использовать, тем лучше. Системное мышление и системный подход позволяют нам использовать интуицию, чтобы:
    ■ развить способности к пониманию составных частей систем;
    ■ улавливать взаимосвязи;
    ■ задавать вопросы «Что, если...?» и анализировать будущее поведение систем,
    а также
    ■ уметь и не бояться менять структуру системы.
    И тогда нам удастся изменить и себя, и мир вокруг нас.
    Притча о слепцах и слоне
    По ту сторону от Эль-Гхора был город, все жители которого были слепыми. Однажды поблизости от города, в пустыне, расположился лагерем чужеземный царь со своим войском. В нем был огромный боевой слон, наводивший ужас на врагов одним своим видом.
    Всем жителям города не терпелось узнать, что это такое — слон. Чтобы выяснить это, несколько слепцов отправились на его поиски. Не имея ни малейшего представления о том, какие бывают слоны, они принялись ощупывать его со всех сторон. И каждый, потрогав какую-то одну часть, решил, что теперь он знает о слонах все.
    Трогавший ухо сказал:
    — Слон — это нечто большое, широкое и шершавое, как ковер.
    Тот, кто касался хобота, сказал:
    — У меня есть о нам подлинные сведения. Он похож на большую пустую трубу, что внушает страх и сеет разрушение.
    Тот, кто ощупывал ногу, сказал:
    — Слон могуч и крепок, как колонна.
    Каждый познал лишь часть целого. И каждый был неправ...*
    Эта древняя суфийская притча служила многим поколениям уроком, который мы, к сожалению, часто упускаем из виду: нельзя понять поведение системы лишь по составляющим ее частям.
    •к
    Idries Shah. Tales of the Dervishes. New York: E. P. Dutton, 1970. 25.
    Часть I

Системные структуры и поведение


    ■ Глава I. Основы
    Глава II. Краткий обзор систем
    разных типов (экскурсия в «системный зоопарк»)
    1 ГЛАВА
Основы


    Сколь сложной ни казалась бы проблема на первый взгляд, она, если правильно к ней подойти,
    окажется еще сложнее.
Больше, чем сумма составляющих частей
    Система — не просто набор отдельных частей. Система8 — это совокупность элементов, связанных между собой и согласованно действующих для достижения определенной цели. Прочтите определение в Глоссарии, из него к тому же следует, что системы строятся на трех обязательных составляющих: элементы, взаимосвязи и назначение (или цель).
    Возьмем в качестве примера пищеварительную систему. Ее элементы — жевательный аппарат, желудок, ферменты, кишечник... Все они, как и множество других органов, связаны кровеносной системой и к тому же управляются довольно сложным набором химических сигналов.
    Назначение этой системы — выделять из пищи питательные вещества и передавать их другой системе (кровеносной), а от отходов избавляться.
    Другой пример — футбольная команда; ее элементы — игроки, тренер, футбольное поле, мяч... Взаимосвязями служат правила игры, стратегия, которую разрабатывает тренер, обмен информацией между игроками, а также законы физики, управляющие полетом мяча и движениями игроков. Цели у команды могут быть разными: выигрывать матчи, получать удовольствие от игры, зарабатывать большие деньги, получать физическую нагрузку, а может, все вместе взятое.
    Школа — это тоже система. И город. И завод. И корпорация. И экономика страны. Каждое животное тоже представляет собой систему. Отдельно взятое дерево — система, а лес — это система более высокого порядка, состоящая из подсистем — деревьев, животных... Планета Земля — тоже система, и солнечная система, и галактика. Вместе системы могут образовывать более сложные системы, которые, в свою очередь, составляют системы еще более высокого уровня.
    Существует ли в мире что-нибудь, что нельзя назвать системой? Да, конечно: это набор некоторых объектов, у которых нет ни взаимосвязей, ни общей цели. Случайно рассыпанный по дороге песок, его частички — это не система. Их можно убрать с дороги или наоборот, насыпать еще больше, но суть от этого не изменится — это всего лишь песок на дороге. А вот если вы будете произвольно выпускать на поле или удалять футболистов или вырезать органы пищеварительной системы, эффект будет совершенно другой — система уже не будет прежней.
    Когда живое существо умирает, оно утрачивает качества системы. Многочисленные взаимосвязи, которые регулировали ее поведение, уже не действуют, она распадается, но при этом материя, из которой она состояла, остается частью более крупной мировой системы — пищевой сети. Некоторые люди отмечают, что в старых городках, где все друг с другом знакомы, можно говорить о социальной системе, в то время как в новостройках, где никто никого не знает, никакой системы нет до тех пор, пока обитатели не перезнакомятся и не установят между собой отношения — и тогда возникнет новая система.
    Система — нечто большее, чем просто сумма составляющих ее частей. Она может демонстрировать разные виды поведения: быть динамичной, стремиться к какой-то цели, приспосабливаться к внешним условиям, стремиться к самосохранению, претерпевать эволюционные изменения...
    Из этих примеров понятно, что системы обладают характерным качеством — цельностью, причем у любой системы есть целый ряд механизмов для поддержания этой цельности. Системы могут меняться, приспосабливаться, реагировать на внешние события, преследовать какие-то цели, восстанавливаться после повреждений и заботиться о собственном выживании, словно живые существа, хотя многие из них содержат неживые составляющие или даже полностью состоят из них. Системы могут самоорганизовываться и очень часто способны к самовосстановлению, по крайней мере, в определенном диапазоне. Системы обладают упругостью, к тому же многие из них эволюционируют. Из одной системы может возникнуть другая, совершенно новая, каких раньше никогда не было и даже вообразить было нельзя.
Оценим правила игры со стороны
    Вы думаете, что если вы знаете, что такое «один», то вы знаете и что такое «два», потому что один и один будет два. Но вы забываете о том, что должны понимать, что такое «и».
    Суфийская притча
    Обычно определить элементы системы нетрудно — большинство из них материальны, их легко обнаружить. Элементы, составляющие дерево, — корни, ствол, ветви и листья. Если перойти на более детальный уровень, ти элементами будут клетки различных типов: сосуды, по которым вверх и вниз движутся жидкости; хлоропласты и т. д. В такой системе, как, например, университет, элементами будут учебные корпуса, студенты, профессора, административные служащие, библиотеки, книги, компьютеры — перечислять можно очень долго, к тому же потом к списку можно добавить, из чего, в свою очередь, состоит все это. Но элементы не обязательно должны иметь физическое воплощение. Они могут быть и нематериальными. В университетах, например, может царить академический дух, понятие «научной школы», и такие элементы могут быть для системы чрезвычайно важны. Если вы начнете перечислять элементы системы, то список может расти до бесконечности, ведь их можно подразделять на элементы более низкого порядка, а те, в свою очередь, на еще более мелкие. В какой-то момент вы утратите представление о системе в избытке подробностей — за деревьями не увидите леса.
    Прежде чем углубиться в эту тему, стоит на время отложить анализ отдельных элементов и обратить внимание на взаимосвязи, взаимные влияния между ними.


    Поразмыслите над этим
    Как определить, система перед вами или набор разрозненных деталей:
    A) Можете ли вы идентифицировать составные части?
    Б) Влияют ли части друг на друга?
    B) Могут ли части, взятые вместе, дать такой результат, к которому они не смогут привести по отдельности?
    Г) Достигается ли тот же результат, сохраняется ли то же поведение, если внешние условия меняются?
    В такой системе, как дерево, взаимосвязями будут физические потоки и химические реакции, управляющие метаболизмом дерева, — это сигналы, позволяющие одним частям системы откликаться на то, что происходит в других частях. Например, солнечным днем листья теряют влагу, давление в подающих воду сосудах падает, и разность в давлении позволяет корням впитать больше влаги из почвы. И наоборот, если почва, окружающая корни, пересохла, падение давления отправит листьям сигнал закрыть поры, чтобы дерево не теряло ценную влагу.
    Когда в умеренном поясе дни становятся короче, химические сигналы в лиственных деревьях вызывают перенаправление потоков питательных веществ от листьев к стволу и корням. Черенки листьев усыхают, начинается листопад. Существуют также сигналы, которые позволяют некоторым деревьям испускать вещества, отпугивающие насекомых, или делать стенки клеток более прочными, если какая-то часть растения подверглась атаке вредителей. Никому в мире досконально не известны все внутренние механизмы, позволяющие деревьям реагировать тем или иным образом. Нехватка таких знаний неудивительна — гораздо проще изучить отдельные элементы, чем связи между ними.
    В системах, которые представляют собой университеты, взаимосвязями будут принятые правила приема студентов; требования для получения оценок, дипломов, ученых степеней; бюджеты и финансовые потоки; интриги, слухи, сплетни, и самое главное — то, для чего, собственно, и существует эта система — распространение знаний.
    Некоторые взаимосвязи в системе представляют собой физические потоки — жидкость в сосудах дерева или студенты, что передвигаются из одного учебного корпуса в другой. Многие взаимосвязи реализуются через потоки информации — это сигналы, которые направляются к точке принятия решения либо к точке исполнения. Такие взаимосвязи зачастую трудно обнаружить, но если проявить внимание и наблюдательность, их все-таки можно выявить. Студенты могут обмениваться между собой неофициальной информацией о том, какие предметы проще сдавать, и па отой основе выбирать дисциплины для изучения. Потребители решают, какие товары приобретать, ориентируясь на свой или семейный уровень дохода, наличие сбережений, текущие ставки по кредитам, цены, ранее сделанные покупки, доступность того или иного товара в торговых точках — все это тоже информация. Властям для принятия мер по уменьшению загрязнения воды сначала нужно получить информацию о типах и масштабах этого загрязнения. (Обратите внимание: информация о том, что проблема существует, для принятия мер необходима, но не достаточна — нужны еще данные об имеющихся ресурсах, возможных стимулах и, конечно, последствиях.)
    Многие взаимосвязи в системах реализуются через потоки информации. Информация связывает систему в единое целое и во многом определяет ее поведение
    Взаимосвязи, представляющие собой информационные потоки, обнаружить трудно, но еще сложнее установить назначение или цель системы. Назначение или цель системы совсем не обязательно где-то описаны, кем-то заданы или выражены явным образом — разве только самим фактом того, что система функционирует. Лучший способ установить цель системы — понаблюдать какое-то время за ее поведением.
    Если лягушка повернулась направо и поймала муху, потом повернулась налево и поймала другую муху, а потом повернулась назад и поймала третью, то цель лягушки вовсе не в том, чтобы вертеться в разные стороны, а в том, чтобы ловить мух. Если правительство декларирует свое стремление к защите окружающей среды, но выделяет на это мало денег или прилагает мало усилий, значит, на самом деле оно преследует совсем другие цели. Настоящие цели выявляют, наблюдая за поведением, а вовсе не анализируя официальные заявления и декларации.
    Примечание о терминологии
    Понятие «назначение» в основном используется для систем, в которых отсутствует человек, в то время как понятие «цель» более характерно для систем «человеческих», социальных. Однако жесткого разграничения между ними нет, ведь очень многие системы включают в себя и социальные, и несоциапьные составляющие.
    Назначение автоматизированной системы отопления — поддерживать в помещениях заданную температуру. Одно из назначений растения — дать семена, чтобы из них выросли новые растения. Одна из целей экономики государства, судя по ее поведению, состоит в том, чтобы расти все больше и больше. Важнейшая цель практически любой системы — обеспечить продолжение собственного существования.
    Цели системы совсем необязательно совпадают с целями отдельных людей или какой-либо отдельной части системы. На самом деле, одна из особенностей систем состоит в том, что цели ее отдельных составляющих могут приводить к такому поведению системы, которое не желательно ни для одной из ее частей. И это чревато самыми тяжелыми последствиями. Никто не стремится к тому, чтобы в обществе царили преступность и наркомания, но сопоставьте отдельные цели и последующие действия участников системы, и тогда станет понятен результат:
    ■ отчаявшиеся люди страстно хотят облегчить психологические страдания;
    ■ фермеры, наркодельцы и банкиры хотят заработать больше денег;
    ■ соблюдение законов заботит торговцев наркотиками гораздо меньше, чем полицейских;
    ■ власти запрещают оборот наркотических веществ, а полиция контролирует исполнение этого запрета;
    ■ хорошо обеспеченные люди живут по соседству с малоимущими;
    * тех, кто не принимает наркотики, гораздо больше интересует собственная безопасность, чем избавление наркоманов от их зависимости.
    Вместе взятые, эти факторы приводят к тому, что искоренить в обществе преступность и пристрастие к наркотикам практически невозможно.
    Системы могут быть частью других систем. Следовательно, одни цели могут быть вложены в другие цели. Цель университета — открывать новое, сохранять и передавать знания следующим поколениям. Цель отдельного студента — получать хорошие оценки. Цель профессора — получить постоянную должность и бессрочный контракт. Цель администрации — ликвидировать дефицит бюджета. Все эти частные цели могут прийти в противоречие с общей целью, и в результате студенты списывают, профессоров больше заботит количество публикаций, чем уровень знаний у студентов, а администрация сводит концы с концами, увольняя профессоров. Гармония между частными и общими целями — это ключевая характеристика успешных систем. К этой теме я еще вернусь, когда мы дойдем до изучения иерархии.
    Относительную важность элементов, взаимосвязей и целей системы можно установить, если менять их по одному. Как правило, изменение элементов меньше всего влияет на систему. Если заменить в футбольной команде всех игроков на других, это все равно будет футбольная команда. (Конечно, она от этого может начать играть лучше или хуже — отдельные элементы в системе могут быть действительно важными.) Клетки в дереве непрестанно обновляются, листья опадают каждый год или каждый сезон, но оно все равно остается деревом. В организме человека большинство клеток обновляется каждые несколько недель, но тело при этом остается телом. В университете постоянно сменяются поколения студентов, несколько медленнее обновляется состав преподавателей и административный персонал, но университет от этого не перестает быть университетом. Он все тот же, причем имеет какие-то характерные черты, отличающие его от других университетов. Большие корпорации, например, General Motors, сохраняют свою неповторимость на протяжении десятилетий, хотя за это время сменяются работники всех уровней. Палаты Конгресса США сохраняют свои отличительные черты, даже когда полностью обновляется состав их членов. Обычно система остается самой собой и меняется очень медленно (если вообще меняется), несмотря на полное обновление ее элементов — до тех пор, пока сохраняются цели системы и структура взаимосвязей.
    А вот если меняются взаимосвязи, то система может претерпеть значительные изменения. Она даже может измениться до неузнаваемости, несмотря на то, что некоторые игроки в команде остались прежними. Измените футбольные правила на баскетбольные, и вы получите совершенно другую игру в мяч. Если вы измените взаимосвязи в дереве — допустим, вместо поглощения углекислого газа и выделения кислорода все будет с точностью до наоборот — то дерево перестанет быть деревом (теперь это будет животное). Если в университетах студенты станут выставлять оценки профессорам, а в дискуссиях будет побеждать не разумная аргументация, а грубая сила, это заведение будет называться совершенно иначе. Не исключено, что такая организация будет представлять академический интерес, но что университетом она не будет — это точно. Изменение взаимосвязей может в корне изменить систему.
    Наименее явная часть системы — ее назначение или цель — оказывает определяющее влияние на поведение системы.
    Изменение назначения или цели тоже может оказаться решающим. Оставьте в команде тех же игроков и сохраните правила, но измените цель: не выиграть, а проиграть. Есть разница, не так ли? Представьте, что будет, если назначением дерева станет не выживание и воспроизведение себе подобных, а поглощение из почвы всех питательных веществ и рост до бесконечности. Для университетов люди придумали массу других целей помимо распространения знаний: зарабатывать деньги, проводить идеологическую обработку, выигрывать студенческие спортивные соревнования. Изменение цели может полностью преобразовать систему, даже если все ее элементы и взаимосвязи остались на месте.
    Вопрос «Что важнее в системе — элементы, взаимосвязи или цели?» некорректен. В ней все важно. Все влияет на все. У каждой составляющей своя роль. Но зачастую наименее явная часть системы — ее назначение или цель — имеет решающее значение для поведения системы, определяет, каким оно будет. Взаимосвязи тоже критически важны. Изменение взаимных влияний обычно меняет поведение системы. А вот элементы — те части системы, которые нам проще всего заметить, — чаще всего (хотя и не всегда) оказывают наименьшее влияние на отличительные черты системы. Но только в том случае, если изменение элемента не приводит к изменению взаимосвязей или цели.
    Замените одного лидера государства на другого — Брежнева на Горбачева или Картера на Рейгана — и развитие страны может пойти в другом направлении, хотя все ее земли, заводы и сотни миллионов жителей останутся прежними. А может и не пойти. Глава государства может заставить те же самые земли, заводы и население «играть по новым правилам» или поставить совершенно новые цели.
    Но есть и еще одно соображение: из-за того, что земли, заводы и население имеют долгий срок жизни, изменяются медленно (это физические элементы системы), существует определенный предел в скорости изменений в стране, которых может добиться глава государства.
Задачи про трубы и бассейны: понимание поведения системы во времени
    Информация, содержащаяся в природе, ... позволяет нам частично реконструировать прошлое...
    Меандры, образуемые реками, возрастающая сложность земной коры... — все это хранит в себе информацию так же, как это делают генетические системы...
    Сохранение информации означает, что механизм становится все сложнее.
    Рамон Маргалеф9
    Запасы10 — это основа любой системы. Те элементы в системе, которые можно увидеть, ощутить, количественно оценить или непосредственно измерить в любой момент времени, присутствуют в системе в виде запасов. Запас (или уровень) — это то, что имеется в определенном количестве, накоплено за какой-то период времени, запасено в материальной форме или в виде информации. Это может быть уровень воды в бассейне, численность населения, количество книг в книжном магазине, объем древесины, содержащейся в дереве, сумма на счете в банке или даже уровень вашей уверенности в себе. Запас не обязательно имеет физическое воплощение. Ваша доброжелательность по отношению к окружающим и уверенность в том, что мир может стать лучше, тоже могут быть своеобразными уровнями.
    Запасы и уровни отражают хронологию изменений потоков в системе.
    Уровни меняются во времени в результате работы потоков. Потоки могут быть входящими (увеличивающими уровень) или исходящими (понижающими уровень). Рождаемость и смертность, закупки и продажи, рост и разложение, вложение денег в банк и отзыв вклада, ряд успехов и череда неудач — все это потоки. А запас или уровень отображают собой хронологию изменений этих потоков в системе.

    Рис. 1. Как читать потоковые диаграммы.
    В этой книге запасы или уровни изображаются прямоугольниками, а потоки — «трубопроводами» со стрелками, ведущими к прямоугольнику или из него. На каждом трубопроводе изображен «вентиль», который можно либо открывать больше или меньше, регулируя поток, либо держать в полностью открытом или полностью закрытом состоянии. «Облака» в начале и конце схемы символизируют источник и сток соответствующего потока, их физический смысл нам не важен

    Залежи полезных ископаемых — пример запаса. Из него исходит поток руды, получаемой в результате разработки месторождения. Поток, пополняющий запасы руды в месторождении, пренебрежимо мал, поскольку накопление ископаемых требует многих миллионов лет. Схема на рис. 2 учитывает это, в ней входного потока уже нет. Абсолютно все системные диаграммы и схемы используют упрощенное представление реального мира.

    Рис. 2. Месторождение постепенно истощается в результате добычи полезных ископаемых

    Вода в водохранилище тоже представляет собой запас и характеризуется уровнем. Он поднимается в результате дождей и за счет стока рек, понижается из-за испарения воды с поверхности и из-за водосброса через плотину.

    Рис. 3. Уровень воды в водохранилище с несколькими входными и выходными потоками

    Количество древесинв1 в лесу — это тоже запас. Входной поток — это рост дереввев. Вв1ходные потоки — гибелв деревьев в резулвтате естественных причин и рубок, которые производят лесозаготовители. Срубленные дереввя становятся другим запасом, например, стройматериалами на лесопилке. В свою очередв, из него исходит поток пиломатериалов, проданнв!х потребителям.

    Рис. 4. Запас древесины в лесу и связанный с ним запас пиломатериалов

    Если вы понимаете динамику запасов и потоков — то есть их поведение во времени — тогда вы имеете достаточное представление о поведении сложных систем. Если в детстве вы решали математические задачи про воду, втекающую и вытекающую из бассейна или ванны, значит, понимание динамики запасов и потоков у вас уже есть.

    Рис. 5. Простейшая схема ванны: один запас, один входной и один выходной потоки

    Представьте себе ванну, наполненную водой. Сливное отверстие заткнуто, оба крана закрыты. Скучная, статичная, неизменная система. А теперь мысленно откройте сливное отверстие. Разумеется, вода начнет вытекать из ванны. Уровень начнет понижаться, пока не станет нулевым, когда ванна опустеет.

    Рис. 6. Изменение объема воды в ванне при открытом сливе

    Теперь снова представьте себе ванну, полную воды, снова откройте слив, но на этот раз в тот момент, когда ванна уже опустеет наполовину, откройте краны, чтобы количество поступающей воды было равно количеству вытекающей. Что произойдет дальше?
    Количество воды в ванне стабилизируется на уровне, который был в тот момент, когда входной поток сравнялся с выходным. Установится динамическое равновесие, при котором уровень не меняется, хотя вода непрерывно течет, поступая в ванну и вытекая из нее через сливное отверстие.
    Теперь представьте себе, что вы открыли краны сильнее, и в ванну поступает больше воды, чем вытекает из нее. Уровень воды начнет постепенно расти. Если вы прикроете кран настолько, чтобы потоки поступающей и вытекающей воды снова сравнялись, то уровень перестанет подниматься и опять стабилизируется. Если вы еще сильнее прикроете кран, уровень опять начнет снижаться.
Как читать графики поведения системы во времени
    Чтобы понимать, как ведет себя система, системные мыслители используют графики изменения тех или иных параметров во времени — так можно получить больше информации, чем при анализе отдельных событий. Графики поведения во времени используются еще и для того, чтобы определить, приближается ли система к цели или пределу, и если да, то насколько быстро.
    По вертикальной оси может откладываться величина, характеризующая запас или поток. Форма графика очень показательна; значение имеют также точки, в которых происходит изменение направления или формы кривой. В большинстве случаев форма несет в себе больше информации, чем конкретные значения, отложенные по осям.
    Горизонтальная ось, по которой отсчитывается время, позволяет понять, что происходило раньше и что произойдет потом. В зависимости от того, какой вопрос или проблему вы изучаете, можно сосредотачиваться на том или ином временном диапазоне.

    Рис. 7. Выходной поток не изменяется, входной поток появляется на пятой минуте, и в результате объем воды в ванне стабилизируется

    Ванна с поступающей и вытекающей водой — это пример очень простой системы, в которой только один входной и только один выходной поток. В тот временной период, что представляет для нас интерес, испарение мы можем считать пренебрежимо малым, так что его в диаграмму включать не нужно. Все модели, мысленные ли они или математические, всегда представляют собой упрощение реального мира. Но изучив динамику на примере простой ванны, можно сделать несколько важных выводов, спра ведливых и для более сложных систем:
    ■ Если сумма всех входных потоков превышает сумму всех выходных потоков, уровень или объем запаса будет расти.
    ■ Если сумма всех выходных потоков превышает сумму всех входных потоков, уровень или объем запаса будет уменьшаться.
    * Если сумма всех выходных потоков равна сумме всех входных потоков, уровень или объем запаса будет неизменным; в таких случаях устанавливается динамическое равновесие на уровне, который наблюдался в тот момент, когда потоки сравнялись.
    Людям свойственно обращать внимание в первую очередь на запасы, а не на потоки. А если уж мы обращаем внимание на потоки, то в первую очередь на входящие, и лишь затем на выходящие. Именно поэтому мы порой упускаем из виду, что уровень воды в ванне можно поднять не только увеличением входного потока, но и уменьшением выходного. Все хорошо понимают, что для продления существования нефтяной экономики необходимо открывать новые месторождения нефти, но далеко не все отдают себе отчет в том, что того же можно добиться, просто сжигая меньше нефти. Резкое увеличение энергоэффективности по отношению к доступным запасам нефти эквивалентно открытию нового месторождения — хотя прибыль при этом распределяется несколько иначе.
    Запасы можно увеличивать как за счет роста потоков на входе, так и за счет уменьшения потоков на выходе. Поднимать уровень воды в ванне можно разными способами...
    Подобным образом компании могут поддерживать большой штат сотрудников: ттибо нанимать больше новых работников, либо принимать меры, чтобы не уходили прежние (и чтобы их не за что было увольнять). Причем стоимость этих двух стратегий может очень сильно отличаться. Благосостояние страны можно резко увеличить, вложив средства в постройку новых заводов и установку нового оборудования. А можно уменьшить скорость, с которой изнашивается и выходит из строя имеющееся оборудование, и достичь того же результата, причем зачастую меньшими средствами.
    В ванне легко полностью открыть или перекрыть потоки; вытащить пробку или открутить кран — дело нескольких секунд. Гораздо сложнее быстро изменить уровень воды — величину запаса. Даже если полностью открыть слив, спуск воды займет какое-то время. И наполнить ванну во мгновение ока тоже не получится, даже если вы полностью открутите оба крана. Изменение запасов и уровней требует времени. Чтобы был эффект, потоки должны действовать некоторое время. Это ключ к пониманию поведения систем. Запасы и уровни обычно изменяются медленно, и это можно расценивать как запаздывание, отсрочку, инертность системы, своего рода буфер или фактор устойчивости. Запасы, особенно большие, откликаются на изменения (даже очень резкие) лишь постепенным увеличением или уменьшением.
    Запасы обычно изменяются медленно, даже если входные и выходные потоки меняются очень резко. Это приводит к возникновению запаздываний и служит в системе своего рода буфером, смягчающим внешние воздействия.
    Люди часто недооценивают момент инерции, присущий запасам. Чтобы население увеличилось (или наоборот, перестало расти), нужно очень много времени. Так же мед-ленно в лесу растут запасы древесины, в водохранилище поднимается уровень воды, а в шахтах истощаются запасы полезных ископаемых. Экономика не может за один день увеличить производящие, транспортные и энергетические мощности, даже если вложить огромные средства. Поскольку в экономике уже присутствует огромное количество автомобильных двигателей и промышленных установок на нефтяном топливе, их невозможно быстро перенастроить на другой вид топлива, даже если цена на нефть резко подскочит. Накопление в стратосфере загрязнителей, разрушающих озоновый слой, происходило десятилетиями, а теперь многие десятилетия уйдут на то, чтобы стратосфера от них избавилась.
    Изменения запасов определяют, насколько динамичной будет система. Индустриализация не может идти быстрее, чем строятся заводы и создается новое оборудование, и быстрее, чем обучается персонал для работы на них и для технического обслуживания. Леса не вырастают за одну ночь. Если загрязнители проникли в грунтовые воды, то очищение произойдет не раньше, чем пройдет полное обновление подземных вод — а это займет десятки и даже сотни лет.
    Запаздывания, вызываемые в системах медленным изменением запасов, могут приводить к проблемам, но могут и способствовать стабильности системы. Плодородные почвы, накопленные за столетия, не могут подвергнуться моментальной эрозии. Население, обученное многим профессиям и имеющее разнообразные навыки, не может разом все позабыть. Можно выкачивать грунтовые воды быстрее, чем они возобновляются, но истощение водоносного горизонта произойдет не за один день. Запаздывания, объясняемые медленным изменением запасов, оставляют нам достаточно времени для маневра, чтобы мы могли найти решение и сменить стратегию на более действенную.
    Если вы имеете представление о скорости изменения запасов, то не будете ожидать быстрых подвижек там, где они в принципе не могут быть быстрыми. И не станете
    раньше времени бросать начатое. Момент инерции в поведении системы можно использовать для достижения поставленной цели точно так же, как мастера восточных единоборств используют момент движения противника, чтобы победить его.
    Запасы выполняют еще одну очень важную функцию в системе, и она приведет нас прямиком к понятию обратной связи. Наличие запасов позволяет входным и выходным потокам существовать независимо. Какое-то время система может позволить этим потокам не уравновешивать друг друга.
    Нефтяной компанией было бы практически невозможно управлять, если бы производить бензин на нефтеперегонных заводах надо было точно с той скоростью, с которой автомобили его расходуют. Сложно себе представить лесозаготовки, которые ведутся с абсолютно такой же скоростью, с которой растет лес. Бензин в хранилищах и древесина в лесу — это запасы, позволяющие идти всему своим чередом, обеспечивающие размеренную жизнь даже в том случае, если какие-то потоки на какое-то время меняются.
    Запасы позволяют входным и выходным потокам не зависеть друг от друга и не уравновешиваться в течение какого-то времени.
    Люди придумали огромное количество способов поддерживать самые разные запасы, чтобы сделать входные и выходные потоки не зависимыми друг от друга и тем обеспечить стабильность. Водохранилища позволяют местным жителям и фермерам, живущим ниже по течению, жить без оглядки на капризы реки, не опасаясь очередной засухи или наводнения. Банковские накопления позволяют вам какое-то время тратить деньги не с той же скоростью, с которой вы их зарабатываете. Запасы продукции на складах позволяют работать без перебоев цепочке от дистри-
    бьютора к оптовику, а затем к розничному торговцу, даже если спрос на продукцию постоянно меняется. Заказы клиентов успешно выполняются, несмотря на то, что скорость производства продукции может не совпадать со скоростью ее потребления.
    Большинство решений, принимаемых частными или должностными лицами, сводится к тому, чтобы регулировать уровень запасов. Если склады ломятся от товаров, то приходится снижать цены или увеличивать затраты на рекламу, чтобы поднять продажи и избавиться от затоваривания. Если ваш холодильник пустеет, вы отправляетесь в магазин за покупками. В зависимости от того, что происходит с посевами зерновых, фермеры решают, прибегнуть ли к искусственному орошению и применить ли пестициды; зерновые компании определяют, сколько зерна они будут закупать в этом году; перекупщики прикидывают цены на будущий урожай; животноводы увеличивают или уменьшают поголовье скота. За уровнем воды в водохранилище всегда следят и не дают ему подняться слишком высоко или опуститься слишком низко. Нефтяные компании точно так же отслеживают балансовые запасы нефти в хранилищах. Бумажные производства регулируют запасы сырья для изготовления бумаги. Вы сами поступаете точно так же, когда проверяете, достаточно ли денег в кошельке, и по тому же принципу контролируется концентрация загрязнителей в водоемах.
    Величину запасов отслеживают постоянно, и на основе этих данных принимают решения и меры по увеличению или уменьшению запасов или по поддержанию их в определенных пределах. Эти решения принимаются в соответствии с приходами и расходами, успехами и провалами, и так происходит во всех системах. Специалисты по динамике систем представляют себе мир как совокупность запасов с механизмами, которые регулируют их уровень за счет управления потоками.
    Системные мыслители рассматривают мир как совокупность обратных связей.
Как система влияет сама на себя: механизм обратной связи
    Системы, контролируемые информационной обратной связью, лежат в основе всех человеческих действий
    и самого существования человечества, начиная с медленных эволюционных изменений и заканчивая запуском спутников в космическое пространство...
    Что бы ни делали отдельные люди, промышленные предприятия или общество в целом — все так или иначе связано с системами, имеющими информационную обратную связь.
    Джей Форрестер11
    Если величина запаса стремительно увеличивается, быстро уменьшается или удерживается в определенных рамках независимо от того, что происходит вокруг, значит, в системе действует какой-то управляющий механизм. Другими словами, если вы наблюдаете какой-то тип поведения в течение некоторого времени, вы с полным на то основанием можете заключить, что в основе этого типа поведения лежит определенный механизм. Реализуется он через цикл (петлю) обратной связи. Демонстрация определенного типа поведения в течение продолжительного времени — первый признак того, что в системе присутствует обратная связь.
    В системе точно присутствует цикл обратной связи, если изменение уровня запаса влияет на входные или выходные потоки, ведущие к запасу или исходящие из него. Обратная связь может быть явной и достаточно простой. Для примера можно привести накопительный вклад в банке. Суммарное количество денег на счете (запас) влияет на то, сколько денег будет начислено в качестве процентов и приплюсовано к вкладу. Именно поэтому начисление банковских процентов производится с определенной периодичностью (не реже раза в год). Суммы, начисленные в виде процентов (входной поток) не будут постоянными; они меняются в зависимости от того, какая сумма уже есть на счете.
    Другой вариант простой обратной связи можно наблюдать, если у вас есть текущий банковский счет, на который вам перечисляют зарплату. Если при ежемесячной проверке счета вы заметили, что сумма на нем (запас) слишком уменьшилась, вы можете взять сверхурочную работу или подработку, чтобы получить больше денег. Деньги, перечисляемые на счет, — это входной поток, и вы его регулируете для того, чтобы довести сумму на счете до желаемого уровня. Если в результате ваших действий сумма существенно увеличилась, вы можете счесть, что пора расслабиться и работать поменьше, и таким образом уменьшите входной поток. Такой тип обратной связи позволяет контролировать сумму на счете и поддерживать ее в желаемых границах. Вы можете сказать, что увеличение или уменьшение доходов — не единственный цикл обратной связи, влияющий на сумму на счете. И будете правы: можно манипулировать еще и снимаемыми со счета средствами — то есть существует еще и цикл обратной связи, регулирующий исходящий поток.
    Циклы обратной связи могут удерживать уровень запаса в определенных пределах, заставлять его расти или уменьшаться. В любом случае потоки, ведущие к запасу или исходящие из него, меняются в зависимости от величины самого запаса. Что-то или кто-то, отслеживающий уровень запаса, принимает меры и изменяет величину входного и/или выходного потока, что приводит к определенному изменению уровня запаса. Уровень запаса управляется обратной связью, которая строится на последовательности сигналов и действий, позволяя запасу влиять на свою же величину.
    Не во всех системах есть циклы обратной связи. Некоторые (немногочисленные) системы представляют собой отно-

    Рис. 8. Как читать потоковые диаграммы с обратными связями.
    На каждой диаграмме такого типа присутствуют: запас; поток, изменяющий величину запаса; информационная связь (показана дугообразной стрелкой), управляющая действием. Она либо усиливает действие, либо изменяет его за счет регулирования потоков

    сительно простые последовательности запасов и потоков, не образующие замкнутый контур. На такую последовательность могут влиять внешние факторы, однако величины запасов никак не влияют на относящиеся к ним потоки. А вот системы, содержащие циклы обратной связи, встречаются достаточно часто. Они могут иметь интересную структуру и, как мы увидим дальше, порой демонстрируют довольно неожиданное поведение.
    Цикл (петля) обратной связи представляет собой цепочку причинно-следственных связей, исходящую из запаса и возвращающуюся к нему же. Связи реализуются через набор решений, правил, физических законов или действий, зависящих от величины самого запаса. Изменение запаса вызывает изменение потока, в свою очередь, вызывающее дальнейшее изменение запаса, и т. д.
Стабилизирующие петли: балансирующий цикл обратной связи
    Один из широко распространенных типов обратных связей стабилизирует величину запаса на определенном уровне — так, как это было в примере с текущим банковским счетом. Уровень запаса может поддерживаться не совсем неизменным, а просто оставаться в каких-то границах. Приведенные дальше другие примеры стабилизирующих циклов обратной связи наверняка вам знакомы. На них мы сможем изучить отдельные составляющие петель обратной связи.
    Если вы часто пьете кофе, то вам знакомо такое поведение: когда человек ощущает упадок сил, он наливает себе чашечку крепкого черного кофе, чтобы взбодриться. Любитель кофе ориентируется на желаемое количество энергии для работы — это желаемая величина запаса. Задача такой системы доставки/потребления кофеина — поддерживать текущий запас энергии на желаемом уровне или близко к нему. Разность между текущим и желаемым

    Рис. 9. Запасы энергии в организме любителя кофе

    уровнем энергии и заставляет вас действовать, чтобы принять очередную порции кофеина. (Кроме того, у вас могут быть и другие причины, чтобы пить кофе: может, вам просто нравится его вкус или доставляет удовольствие выпить кофейку в хорошей компании.)
    Обратите внимание: все подписи на рис. 9, как и на других потоковых диаграммах в этой книге, не содержат в себе оценки «больше/меньше». «Запас энергии в организме» — это именно сама величина запаса, а не утверждение, что «энергии слишком мало». «Принятие кофе» не означает «выпить больше кофе». Подписи сформулированы именно так потому, что многие циклы обратной связи способны работать в обоих направлениях. В нашем примере с любителем кофе петля обратной связи может скорректировать как недостаточное потребление кофеина, так и избыточное. Если вы выпьете слишком много кофе, то ощутите переизбыток сил, они будут так и распирать вас, поэтому прием кофеина захочется на некоторое время прекратить. Избыток энергии тоже создает разницу между текущим и желаемым запасом энергии (ощущение «перебора»), поэтому вы воздержитесь от употребления кофе до тех пор, пока уровень энергии не уменьшится. Диаграмма показывает, что петля обратной связи может изменять уровень энергии в любую сторону — как увеличения, так и уменьшения.
    Можно было бы показать входной поток энергии проистекающим из символа «облака», но вместо этого лучше чуть-чуть усложнить диаграмму. Помните, все системные диаграммыэто упрощенные представления реального мира. Мы сами выбираем масштабы этого упрощения. В данном случае лучше указать еще один запас — то количество энергии, что запасено в организме и может быть активировано с помощью кофеина. Это нужно для того, чтобы показать, что система — это не только петля обратной связи. Как известно всем любителям кофе, действие кофеина непродолжительно. Образно говоря, кофе может заставить мотор крутиться быстрее, но при этом запас топлива в баке не увеличивается. Довольно быстро стимулирующее действие кофе ослабевает, и организм в результате испытывает еще больший дефицит энергии, чем до принятия кофеина. Появившаяся вновь разница между желаемым и имеющимся уровнем энергии заставит вас опять отправиться за кофейником. (Можете также посмотреть на систему, описывающую наркотическую зависимость, — она приводится дальше в этой книге.) Будет гораздо лучше, если вместо очередной чашки кофе вы прибегнете к какому-нибудь другому способу обрести энергию, более действенному и полезному для здоровья: пойдете поесть, отправитесь прогуляться, как следует выспитесь...
    Петли обратной связи, стабилизирующие запас на ка-ком-то уровне, позволяющие его регулировать и достигать желаемого значения, называются балансирующими циклами обратной связи. Внутри такого цикла на диаграмме ставится буква «Б». Балансирующие циклы стремятся к достижению какого-то значения, к стабилизации. Каждый такой цикл старается удержать запас на каком-то уровне или в каких-то пределах. Балансирующий цикл противодействует любому внешнему воздействию на систему. Если запас слишком велик, балансирующий цикл постарается уменьшить его. Если запас слишком мал, балансирующий цикл будет стремиться увеличить его.
    А вот еще один пример, в котором присутствует кофе, — только на этот раз речь пойдет не о принятии решения человеком, а о действии законов физики. Горячая кружка кофе постепенно остывает до комнатной температуры. Скорость остывания зависит от разности между температурой кофе и комнатной температурой. Чем больше разность, тем выше скорость остывания. Петля обратной связи работает и в другом направлении: если вы приготовите кофе со льдом в жаркий день, он будет нагреваться, пока его температура не сравняется с комнатной. Цель этой системы — привести к нулю разность между температурой кофе и температурой в помещении, и неважно, какой знак имеет эта разность.

    Рис. 10. Остывание (слева) и нагревание (справа) кружки с кофе

    На рис. 11 показано, как меняется температура во времени, если кофе той или иной температуры приготовили, налили в кружку, но не стали пить. В примере рассматривается и горячий (даже почти кипящий) кофе, и кофе со льдом. Видно, как все кривые стремятся к одной и той же итоговой температуре — это и есть результат работы балансирующего цикла. Каким бы ни было начальное значение запаса в системе (в данном случае температура кофе), больше ли оно желаемого или меньше (выше или ниже температура, чем комнатная), балансирующий цикл обратной

    Рис. 11. Приближение температуры кофе к комнатной температуре

    связи приведет его к желаемому уровню. Скорость изменений в начале процесса выше, и она становится тем меньше, чем меньше разность между текущим и желаемым значением запаса.
    Балансирующие циклы обратной связи служат выравнивающими структурами в системе, позволяют достичь желаемого значения, выполняют функции одновременно источника стабильности и противодействия изменениям.
    Такой тип поведения — постепенное приближение к цели, определенной системой, — демонстрируется и во многих других случаях: радиоактивный распад, самонаведение ракет и снарядов, обесценивание активов, регулирование уровня воды в водохранилище, колебания уровня сахара в крови, торможение машины на запрещающий сигнал светофора... Вы сами можете придумать массу примеров. В мире присутствует огромное количество систем с балансирующими циклами обратной связи, которые стремятся достичь каких-то конкретных значений.
    Присутствие в системе механизма обратной связи совсем не обязательно означает, что это механизм работает эффективно. Механизмы обратных связей могут быть недостаточно сильны для того, чтобы привести запас к желаемому уровню. Обратные связи — взаимные влияния, информационные составляющие системы — могут давать сбой по самым разным причинам. Информация может поступать слишком поздно или не туда, куда нужно. Она может быть неверно понята, может оказаться неполной, ее могут интерпретировать неправильно. Меры, принимаемые на основе этой информации, могут оказаться недостаточными и запоздалыми. Они могут ограничиваться имеющимися ресурсами или просто быть неэффективными. Вполне может статься, что цель цикла обратной связи — конкретное значение запаса — вообще никогда не будет
    достигнута. Но в том, что касается кружки с кофе, можете быть уверены: сс температура в кииде концов сравняется с комнатной.
Петли, приводящие к выходу за пределы: усиливающий цикл обратной связи
    Мне бы нужно отдохнуть, чтобы восстановить ясность мышления; но чтобы отдохнуть, нужно путешествовать, а чтобы путешествовать, надо иметь деньги, а чтобы иметь деньги, надо работать... Я попал в порочный круг... и вырваться из него невозможно.
    Оноре де Бальзак12
    Здесь мы сталкиваемся с очень важным явлением. Рассуждения словно замкнулись в круг: прибыли упали, потому что уменьшились капиталовложения, а капиталовложения уменьшились, потому что упали прибыли.
    Ян Тинберген13, экономист
    Второй тип циклов обратной связи — это петли, усиливающие сами себя, раскручивающие систему все сильнее, подобно тому, как растет снежный ком. Это порочный или добродетельный круг, который в итоге может либо вызвать разрушение системы, либо обеспечить здоровый рост. Такие петли называют усиливающими циклами обратной связи, и внутри диаграмм, описывающих такие системы,
    ставится буква «У». Такие циклы создают тем больший входной поток, чем больше величина запаса (и тем меньший поток, чем меньше запас). Усиливающий цикл обратной связи придает системе дополнительное движение в том же направлении, что и внешнее воздействие — то есть усиливает его.
    Например:
    ■ Всем знакома ситуация, когда дерутся дети: один толкнул другого, тот толкнул в ответ сильнее, поэтому первый толкнул еще сильнее, и т. д.
    ■ Чем выше цены, тем больше должна быть зарплата для поддержания прежнего уровня жизни. Чем больше зарплата, тем больше увеличиваются цены, чтобы обеспечить прибыльность, необходимую для выплаты зарплат. Раз цены опять выросли, приходится снова поднимать зарплаты, что приводит к дальнейшему росту цен.
    ■ Чем больше кроликов на ферме, тем больше родится крольчат. Чем больше крольчат, тем больше из них вырастет кроликов, которые произведут на свет еще больше крольчат.
    ■ Чем больше почва подвергается эрозии, тем меньше растений произрастает на ней и тем меньше становится корней, закрепляющих почву, поэтому почва разрушается еще сильнее, и на ней остается еще меньше растений.
    ■ Чем больше часов я упражняюсь за роялем, тем большее наслаждение мне доставляют звуки, поэтому я еще больше времени посвящаю занятиям музыкой, и тем лучше играю.
    Усиливающие циклы появляются в системах всякий раз, когда встречается какой-либо элемент, способный воспроизводить сам себя или какую-то свою часть. В число та-

    Рис. 12. Начисление процентов по накопительному вкладу в банке

    ких элементов входят численность населения и величина капитала в экономике. Вспомните пример с накопительным вкладом в банке. Чем больше денег у вас на счете, тем больше денег вам начисляется в виде процентов. Они приплюсовываются к сумме на счете, и в следующий раз доходы будут еще выше.
    На рис. 13 показано, как растет сумма на счете в результате работы усиливающего цикла обратной связи. Начальная сумма — 100 долларов, срок вклада — 12 лет, дополни-

    Рис. 13. Рост суммы на счете в зависимости от величины процентной ставки

    тельные взносы не производятся, начисляемые проценты приплюсовываются к сумме вклада (капитализируются). Пять кривых соответствуют пяти различным процентным ставкам по вкладу: от 2 до 10% годовых.
    Это не простой линейный рост. Величина прироста не постоянна, а изменяется с течением времени. График увеличения суммы на счете может показаться прямой линией, если процентная ставка мала, но только в первые несколько лет. С годами рост будет идти все быстрее и быстрее — чем больше на счете, тем больше добавится. Такой тип роста называется экспоненциальным. Вреден он или полезен — зависит от того, что именно увеличивается: накопления в банке, количество больных СПИДом или носителей ВИЧ, популяция саранчи в поле, благосостояние населения или количество оружия в результате гонки вооружений.
    На рис. 14 описано поведение тяжелой промышленности: чем больше у вас оборудования и заводов (вместе называемых «промышленным капиталом»), тем больше продукции и услуг вы можете произвести (объем производства за год). Чем больше объем производства, тем больше можно инвестировать в производство нового оборудования и заводов. Чем больше вы производите, тем больше можете вложить, чтобы произвести еще больше. Усиливающий цикл обратной связи — основная движущая сила, отвечающая за рост экономики.
    Усиливающие циклы обратной связи раскручивают сами себя, приводя к экспоненциальному росту или даже выходу системы за пределы. Они встречаются в системах всякий раз, когда какой-либо запас обладает способностью воспроизводить себя или какую-то свою часть.
    Теперь вы уже можете себе представить, какое значение имеют балансирующие и усиливающие циклы обратной

    Рис. 14. Реинвестирование капитала

    связи, ответственные за поведение систем. Иногда я предлагаю своим студентам вообразить, как люди принимали бы решения, не будь обратных связей. Какими были бы эти решения, если они вообще никак не соотносились с величиной запаса? Задумайтесь над этим. Чем больше вы будете размышлять на эту тему, тем больше циклов обратной связи вы обнаружите — они повсюду.
    В качестве примера решений, не основанных на обратной связи, студенты чаще всего приводят влюбленность и попытки самоубийства. Предоставлю вам самим решить, действительно ли подобные решения принимаются без влияния обратных связей.
    Несколько слов об усиливающих циклах
    и времени удвоения
    Усиливающие обратные связи встречаются очень часто, поэтому полезно знать одну их характерную особенность: время удвоения — время, необходимое экспоненциальному росту для того, чтобы удвоить величину запаса, — приблизительно равно отношению 70 к скорости роста, выраженной в процентах.
    Пример: если вы положили в банк 100 долларов под 7% годовых, то сумма увеличится вдвое через 10 лет (70:7 = 10). Если банковская ставка всего 5%, то для удвоения суммы на счете потребуется 14 лет.
    Будьте начеку! Если вы начнете везде замечать действие обратных связей, значит, вы превращаетесь в системного мыслителя. Вместо того, чтобы замечать, только как А вызывает Б, вы начнете задумываться, а нет ли еще и влияния Б на А, и не усиливает ли (или ослабляет) А самое себя. И когда по радио передадут, что Федеральный резервный банк принимает какие-то меры, чтобы регулировать экономику, вы сразу сделаете вывод, что и экономика как-то повлияла на Федеральный резервный банк. И когда кто-то скажет вам, что рост населения вызывает распространение нищеты, вы зададитесь вопросом «Не может ли нищета приводить к росту численности населения?»
Поразмыслите над этим
    Если А служит причиной Б, возможно ли, что и Б, в свою очередь, тоже вызывает А?
    Теперь вы будете представлять себе мир не как статичную структуру, а как динамическую, подверженную изменениям систему. Вместо того, чтобы искать виноватых, вы спросите себя: «Какова эта система?» Понятие обратной связи приводит нас к осознанию того, что система может быть причиной своего собственного поведения.
    До сего момента мы рассматривали только простые системы с одним-единственным циклом обратной связи. Разумеется, в реальных системах обратные связи крайне редко встречаются поодиночке. Они связаны друг с другом и иногда составляют невообразимо сложную сеть. Один запас или уровень может участвовать в нескольких усиливающих и балансирующих циклах обратной связи, действующих в разных направлениях и с разной силой. На один поток могут влиять три, пять, да хоть двадцать запасов! При этом один запас может увеличиваться, другой истощаться, и в результате это приводит к изменению третьего. Разные обратные связи могут тянуть систему в разных на-
    правлениях, бороться друг с другом, пытаться увеличивать запасы или сводить их к нулю. Обратные связи могут и уравновешивать друг друга. Сложные системы в итоге демонстрируют гораздо больше вариантов поведения, чем экспоненциальный рост, постепенное приближение к какому-то значению или статичное состояние. Что это за варианты, вы увидите в следующей главе.
    2
    ГЛАВА
Краткий обзор систем разных типов
(экскурсия в «системный зоопарк»)
    Основная задача любой теории... — сделать так, чтобы базовые элементы были максимально просты и так малочисленны, как только возможно без ущерба для адекватного представления... о том, что мы наблюдаем на практике.
    Альберт Эйнштейн*
    Один из лучших способов учиться чему-то новому — изучать конкретные примеры, а не только общие положения и абстрактные зависимости. Это касается и поведения систем: существует несколько часто встречающихся, простых, но очень важных типов систем, и если в них как следует разобраться, то станут понятны основные принципы поведения и более сложных систем.
    В изучении типовых систем есть свои плюсы и минусы, причем точно такие же плюсы и минусы свойственны любому зоопарку**. С одной стороны, вы получаете представление о том, что в мире существует большое разнообразие
    •к
    Albert Einstein. On the Method of Theoretical Physics — лекция имени Герберта Спенсера. Прочитана в Оксфорде 10 июня 1933 г. и опубликована в журнале Philosophy of Science. 1. no. 2(April 1934). 163-69.
    Название «системный зоопарк» впервые использовал профессор Харт-мут Боссел из университета Касселя в Германии. Недавно была издана
    систем; с другой стороны, то, что вы можете непосредственно наблюдать, лишь малая тшшка общего разнообразия. В зоопарке животные размещены по зоологическим семействам: обезьяны здесь, медведи там. Прямо как у нас: системы с одним запасом здесь, с двумя запасами там. Вы можете понаблюдать поведение обезьян и сравнить его с поведением медведей. Однако обстановка в зоопарке далека от естественной — образно говоря, она слишком стерильна. Чтобы посетителям было удобно наблюдать, одних животных отделяют от других и помещают в среду, которая далека от природной, зато позволяет зрителям больше увидеть. Животные, в зоопарке сидящие по разным клеткам, в естественной среде обычно перемешаны и образуют сложные экосистемы. Так и типовые системы, описанные в этой книге, в реальной жизни обычно перемешаны друг с другом и взаимодействуют между собой и с теми системами, про которые здесь вообще нет ни слова. Наша реальная жизнь — это настоящая мешанина систем, безостановочно бурлящая и очень сложная.
    К экосистемам мы еще вернемся, а пока изучим по отдельности несколько типичных «системных животных» в нашем зоопарке.
Системы с одним запасом
    Запас и два балансирующих цикла обратной связи (циклы конкурируют между собой) — так работают обогреватели с термостатом
    В примере с кружкой кофе мы увидели поведение системы, которая управляется одним балансирующим циклом об-
    в трех томах его книга о «системном зоопарке», в которой приведены описания и результаты имитационного моделирования для более чем ста «системных животных». Некоторые из них в слегка измененном виде приводятся в данной книге. Hartmut Bossel. System Zoo Simulation Models. Vol. 1: Elementary Systems, Physics, Engineering; Vol. 2: Climate, Ecosystems, Resources; Vol. 3: Economy, Society, Development. Norderstedt, Germany: Books on Demand, 2007.

    Рис. 15. Температура в помещении регулируется обогревателем с термостатом

    ратной связи, а он стремится сравнять температуру кофе с комнатной. Что же произойдет, если в системе будет два таких цикла, изменяющих величину запаса в разных направлениях?
    Классический пример такой системы — работа комнатного обогревателя с термостатом. Он регулирует температуру в помещении, при необходимости включаясь и нагревая воздух. Как и все модели, представление термостата на рис. 15 сильно упрощено — реальные системы контроля температуры в помещениях могут быть гораздо сложнее.
    Если температура в помещении падает ниже целевой температуры, заданной в термостате обогревателя, датчик улавливает разницу и подает сигнал включить нагревательный элемент, чтобы нагреть воздух в комнате. Когда температура в помещении достигает желаемого значения, термостат выключает нагревательный элемент. Это простой балансирующий цикл обратной связи, направленный на поддержание конкретного значения запаса; на схеме он показан слева. Если бы в системе не было никаких других составляющих, то ее поведение выглядело бы так, как показано на рис. 16: холодная комната, термостат установлен на 18 °С, обогреватель начинает греть воздух, температура поднимается. Когда фактическая температура срав-

    Рис. 16. Холодная комната прогревается до температуры, установленной в термостате

    няется с целевой, заданной в термостате, нагревательный элемент отключится, температура перестанет меняться и останется равной целевой.
    Однако в системе этот цикл не единственный. Часть тепла уходит из помещения на улицу в виде потерь. Утечки тепла описываются вторым балансирующим циклом обратной связи, показанным на рис. 15 справа. Он неустанно пытается сравнять температуру внутри помещения с уличной — точно так же, как было с остывающей кружкой кофе. Если бы в системе был только этот цикл (то есть если бы не было обогревателя), тогда температура в комнате менялась бы так, как показано на рис. 17 — становилась бы все ниже и ниже, пока в итоге не сравнялась бы с уличной.
    Комната не может быть идеально заизолирована, поэтому, если снаружи холодно, то утечки тепла из нагретой комнаты на улицу неизбежны. Но чем лучше теплоизоляция, тем меньше эти утечки, и тем медленнее будет понижаться температура.
    А теперь вопрос: что будет происходить, если оба цикла в системе работают одновременно? Допустим, что теплоизоляция комнаты выполнена достаточно хорошо, а обогреватель имеет достаточную мощность. Тогда цикл, отве-

    Рис, 17. Теплая комната постепенно остывает, пока температура в ней не достигнет 10 °С, как на улице

    чающий за нагрев, будет сильнее, чем цикл, отвечающий за остывание. Вам удастся нагреть помещение, даже если поначалу было холодно и снаружи, и внутри. Температура будет меняться так, как показано на рис. 18.
    Чем выше становится температура в комнате, тем больше будут утечки тепла на улицу, поскольку разность меж-

    Рис. 18. Обогреватель поднимает температуру в помещении, несмотря на утечки тепла из комнаты на улицу

    ду температурой внутри и снаружи растет. Обогреватель продолжает работать, пидавая тепла больше, чем уходит в виде утечек, температура будет расти и дальше, просто несколько медленнее, но в итоге все-таки достигнет значения, близкого к тому, что установлено в термостате. Затем обогреватель отключится, а после этого будет время от времени включаться снова, компенсируя потери тепла.
    В нашем примере в термостате установлено целевое значение 18 °С, но реальная температура в комнате установится на уровне немного ниже 18 °С из-за утечек, которые не прекращаются ни на минуту. Так ведут себя все системы с соперничающими балансирующими циклами обратной связи, хотя иногда их поведение может показаться неожиданным. Образно говоря, система пытается наполнить доверху ведро с дырявым дном. Мало того, что ведро протекает, так еще и количество вытекающей жидкости управляется циклом обратной связи: чем больше воды в ведре, тем выше давление и тем быстрее вода утекает. В примере с комнатой мы пытаемся поднять температуру в помещении, чтобы внутри стало теплее, чем снаружи. Но чем теплее в комнате, тем больше утечки тепла на улицу. Обогревателю нужно время, чтобы после включения компенсировать эти потери, но в это время тепло все равно продолжает теряться. В доме с хорошей теплоизоляцией утечки тепла меньше, поэтому обстановка там комфортнее, чем в плохо заизолированном доме, даже если поставить в нем мощную печку.
    С домашними обогревателями люди научились управляться, устанавливая в термостате температуру чуть выше, чем та, которой они на самом деле хотят добиться. Насколько выше — это уже другой вопрос, тут не все очевидно, ведь в холодный день утечки тепла на улицу больше, чем при хорошей погоде. Но обычно все-таки удается подобрать нужные настройки и обеспечить себе комфортную обстановку.
    В других системах с такими же разнонаправленными циклами балансирующих связей подобное изменение запаса может сильно осложнить все попытки взять ситуацию под контроль. Представьте себе, что вам необходимо поддерживать определенный запас товаров на складе при магазине. Допустим, какое-то наименование почти распродано. Заказ новой партии требует некоторого времени, но ведь во время ожидания продажи будут продолжаться. Если вы не будете учитывать, сколько товара будет продано за время ожидания новой партии, ваш склад постоянно будет испытывать нехватку продукции. Точно такие же сложности возникнут при попытке постоянно иметь определенный запас наличных денег, удерживать уровень воды в водохранилище на какой-то отметке, поддерживать определенную концентрацию вещества, участвующего в непрерывной химической реакции...
    Все эти примеры роднит один общий принцип, и еще один относится к системам с термостатом. Он формулируется так: информация, получаемая за счет обратной связи, может повлиять только на будущее, предстоящее поведение; внутри системы информация распространяется с запаздыванием, и воздействие не может быть настолько быстрым, чтобы моментально скорректировать поведение, вызвавшее текущую обратную связь. Лицо, принимающее решение на основе обратной связи, не может изменить текущее поведение системы, вызвавшее эту обратную связь; все принимаемые решения повлияют только на ее поведение в будущем.
    Информация, которую передает цикл обратной связи (даже если эта связь не носит физического, вещественного характера), может повлиять только на будущее поведение системы. Сигнал невозможно доставить настолько быстро, чтобы это позволило скорректировать поведение, вызывающее текущую обратную связь. Даже если информация имеет абстракт ный характер, она передается в системе с определенныг/ запаздыванием.
    Почему это так важно? Потому, что отклик всегда будет поступать с запаздыванием. Ни один поток не может повлиять на другой поток во мгновение ока. Влияние возможно только опосредованно, через изменение запаса, и только после некоторой задержки в принятии поступающей информации. В ситуации с наполнением ванны на то, чтобы оценить уровень воды и решить, как подрегулировать краны, уходит доля секунды. Во многие экономические модели заложена большая ошибка, поскольку их разработчики полагают, что потребление или производство могут дать мгновенный отклик, к примеру, на изменение цены. Это одна из причин, по которой реальные экономические системы ведут себя не совсем так, как предсказывают модели.
    Принцип, который относится к системам с термостатом (вы могли бы и сами сформулировать его на основе нашего несложного примера), заключается в том, что вы всегда должны учитывать утечки, непрерывно происходящие в том или ином направлении. Если вы не будете брать их в расчет, вы никогда не достигнете желаемого значения запаса. Если в помещении надо обеспечить температуру в 18 °С, то в термостате нужно установить значение немножко выше, чем желаемое. Если вы хотите полностью погасить кредит (или страна хочет рассчитаться с долгами), то платежи надо увеличить настолько, чтобы покрыть те проценты, что будут начислены за время прохождения платежа. Если вам надо увеличить штат сотрудников,
    В балансирующий цикл обратной связи, направленный на поддержание запаса неизменным, нужно вносить поправку на то, чтобы компенсировать влияющие на него же постоянные утечки, в каком бы направлении они ни происходили. Без такой поправки система промахнется мимо желаемого значения, и запас достигнет либо меньшей, либо большей величины.
    то придется проводить наем быстрее, чем обычно, чтобы компенсировать уход тех сотрудников, кто уволится, пока вы нанимаете новых служащих. Другими словами, сложившееся у вас представление о системе — мысленная модель — должна включать все важные потоки. В противном случае поведение системы вас сильно удивит.
    Прежде чем мы закончим изучение системы с термостатом, нужно проанализировать, как будет меняться поведение в зависимости от изменения температуры на улице. На рис. 19 показан характерный график изменений за сутки для нормально работающей системы с термостатом в условиях, когда ночью сильно холодает и температура падает ниже нуля.
    У любого балансирующего цикла обратной связи есть некая переломная точка, после которой другим циклам, влияющим на запас, удается пересилить первый цикл и увести величину запаса в сторону от желаемого значения. В нашей системе с термостатом такое может произойти в том случае, если увеличатся утечки (на улице холоднее или теплоизоляция дома хуже) или обогреватель будет менее мощным — то есть либо цикл, отвечающий за нагрев

    Рис. 19. Обогреватель поднимает температуру в холодной комнате, несмотря на то что постоянно происходит утечка тепла из помещения на улицу, где ночью температура существенно ниже нуля

    воздуха в помещении, станет слабее, либо цикл, описывающий утечки тепла наружу, станет сильнее. На рис. 20 показано, что происходит в системе, если на улице температура точно такая же, как на рис. 19, а тепло теряется быстрее. В этом случае обогреватель не сможет справиться с утечками тепла. Цикл, стремящийся сравнять температуру в помещении с уличной, станет в системе доминирующим, и в комнате тогда будет очень неуютно.
    Обратите внимание: изменение во времени переменных, изображенных на рис. 20, происходит с определенной взаимной зависимостью. Сначала и на улице, и в комнате одинаково холодно. Поток тепла от обогревателя больше, чем потери тепла из-за утечек, поэтому в помещении становится теплее. В течение одного-двух часов температура на улице еще довольно умеренная, обогревателю удается компенсировать потери почти полностью, и температура в комнате держится близко к желаемому значению.
    Однако затем на улице холодает, утечки становятся сильнее, и обогреватель уже не в состоянии компенсировать все потери. Температура в помещении снижается. Когда к утру на улице снова устанавливается умеренная

    Рис. 20. В холодный день обогреватель не справится со своей задачей, тепло будет улетучиваться из всех щелей

    температура, потери тепла уменьшаются, и обогревателю, который на самим деле ьсе это время работал на полную мощность, удается понемногу поднимать температуру и нагревать комнату.
    Изменения происходят по тому же сценарию, что и наполнение ванны: всякий раз, когда обогреватель дает больше тепла, чем теряется из-за утечек, температура в помещении растет. Верно и обратное: всякий раз, когда входящий поток становится меньше выходящего, температура снижается. Если вы потратите некоторое время на изучение изменений в системе по этим графикам и соотнесете их с потоковой диаграммой, у вас сложится довольно полное представление о структурных связях в этой системе и о том, как два цикла обратной связи меряются силами и тем самым вызывают изменение поведения во времени.
Запас, один усиливающий цикл и один балансирующий цикл обратной связи — так изменяются численность населения и величина промышленного капитала
    Что будет происходить, если в системе на один и тот же запас влияют усиливающий и балансирующий циклы обратной связи? Это одна из самых важных структур, она часто встречается в реальной жизни. Помимо всего прочего, именно она описывает изменение численности населения и величины капитала в экономике.
    Численность населения определяется усиливающим циклом, который описывает ее рост за счет рождаемости, и балансирующим циклом, который описывает ее уменьшение из-за смертности.
    Если рождаемость и смертность постоянны (а в реальном мире так бывает редко), то поведение системы описать довольно просто. Население экспоненциально растет или же уменьшается, в зависимости от того, какая петля обратной связи сильнее: усиливающий цикл, ответственный за рождаемость, или балансирующий цикл, описывающий смертность.

    Рис. 21. Численность населения зависит от усиливающего цикла, описывающего рождаемость, и балансирующего цикла, описывающего смертность

    Например, в 2007 г. численность населения в мире составила 6,6 млрд человек, при этом коэффициент рождаемости обеспечивал примерно 21 рождение на тысячу человек в год (составлял 21 чел./тыс. в год). Коэффициент смертности составлял 9 чел./тыс. в год. Рождаемость была существенно выше смертности, и усиливающий цикл в системе был доминирующим. Если коэффициенты рождаемости и смертности останутся такими же, то ребенок, родившийся в 2007 г., к шестидесяти годам будет жить в мире с численностью населения вдвое большей, чем сейчас — это показано на рис. 22.

    Рис. 22. Рост численности населения, если коэффициенты рождаемости и смертности останутся такими же, как в 2007 г. (21 чел./тыс. в год и 9 чел./тыс. в год соответственно)

    Если в результате какой-нибудь страшной эпидемии коэффициент смертности резко увеличится, например, ди 30 чел./тыс., а коэффициент рождаемости останется прежним, в системе будет доминирующим уже другой цикл — описывающий смертность. В мире ежегодно будет умирать больше людей, чем рождается детей, и численность населения будет постепенно уменьшаться — это показано на рис. 23.
    Поведение системы становится более интересным, если коэффициенты рождаемости и смертности со временем меняются. Когда ООН делала долговременные прогнозы изменения численности населения, предполагалось, что по мере промышленного развития стран средний коэффициент рождаемости будет уменьшаться (приближаясь к уровню воспроизводства, когда на одну женщину в среднем приходится 1,85 ребенка). До недавнего времени предполагалось, что коэффициент смертности тоже будет снижаться, однако медленнее, поскольку он и так невелик в большинстве стран мира. Однако из-за эпидемии ВИЧ/СПИДа теперь ООН выдвигает предположение о том, что рост ожидаемой продолжительности жизни в ближайшие 50 лет в ре-

    Рис. 23. Уменьшение численности населения, если коэффициент рождаемости останется таким же, как в 2007 г. (21 чел./тыс. в год), а коэффициент смертности резко возрастет (до 30 чел./тыс. в год)

    гионах, где распространены ВИЧ и СПИД, будет гораздо медленнее, чем оценивалось раньше.
    Изменение потоков (рождаемость и смертность) вызывает изменение во времени величины запаса (численность населения), и график меняется. Если, к примеру, к 2035 г. рождаемость в мире снизится и сравняется со смертностью, и после этого соответствующие коэффициенты останутся неизменными, то численность населения стабилизируется (это показано на рис. 24). Рождение детей будет точно восполнять естественную убыль населения, установится динамическое равновесие.
    Такое изменение в поведении называется обратимым доминированием циклов обратной связи. Доминирование — очень важное понятие в системном мышлении. Если один цикл доминирует над другим, он в большей степени определяет поведение системы. В системах зачастую бывает несколько конкурирующих петель обратной связи, работающих одновременно, но именно доминирующий цикл определяет поведение системы.
    В нашем примере поначалу коэффициент рождаемости был больше коэффициента смертности, и доминировал

    Рис. 24. Если рождаемость сравнивается со смертностью, численность населения стабилизируется

    усиливающий цикл, ответственный за рост численности населения. В результате система демонстрировала экспоненциальный рост. Однако по мере того, как уменьшался коэффициент рождаемости, этот цикл постепенно становился слабее. Под конец он сравнялся по мощности с балансирующим циклом, отвечающим за смертность, и тогда установилось динамическое равновесие. При равновесии ни один из циклов не является доминирующим.
    Обратимое доминирование присутствовало и в системе с термостатом: когда температура на улице существенно понижалась, утечки тепла в доме с плохо выполненной теплоизоляцией настолько усиливались, что обогреватель уже не справлялся с ними, поэтому в комнате становилось ощутимо холоднее. Если раньше доминировал цикл, отвечающий за нагрев, то потом основное воздействие ьа систему оказывал цикл охлаждения.
    Сложное поведение систем часто объясняется переходом доминирования от одного цикла обратной связи к другому. В этом случае в разные моменты времени поведение системы определяют разные петли обратной связи.
    Система, запасом в которой выступает численность населения, может вести себя ограниченным числом способов в зависимости от того, как меняются переменные, определяющие, кто «захватит управление» системой, — то есть коэффициенты рождаемости и смертности. В простой системе с одним усиливающим и одним балансирующим циклом таких ключевых переменных очень мало. Запас, управляемый усиливающим и балансирующим циклами, будет экспоненциально расти, если доминирует усиливающий цикл; будет постепенно снижаться, если доминирует балансирующий цикл; и не будет меняться, если циклы окажутся одинаковой мощности (все эти варианты показаны на рис. 25). Если же отношение между этими циклами

    Рис. 25. Три возможных варианта изменения численности населения: рост, постепенное снижение или стабилизация на каком-то уровне

    меняется во времени, то система будет демонстрировать то первый, то второй, то третий вариант поведения (это иллюстрирует рис. 26).
    Выбранные сценарии поведения системы — если речь идет о численности населения — можно назвать провокационными, но зато они прекрасно иллюстрируют особенности моделей и показывают, каким в принципе может быть развитие событий. Всякий раз, когда вы имеете дело

    Рис. 26. Обратимое доминирование циклов рождаемости и смертности

    со сценариями (а ведь экономические прогнозы, такие как бюджет компании на будущий год, прогноз биржевого маклера — это все сценарии, равно как и прогнозы погоды, и предсказание изменения климата...), вопрос в том, насколько точно модель описывает реальную систему.
    ■ Могут ли движущие силы изменяться таким образом? (Как обычно изменяются коэффициенты рождаемости и смертности и как они в принципе могут изменяться?)
    ■ Если могут, то будет ли система реагировать именно так? (Действительно ли рождаемость и смертность изменяют запас — численность населения — так, как мы привыкли считать?)
    ■ Что управляет движущими силами? (Что влияет на коэффициент рождаемости? На коэффициент смертности?)
    На первый из приведенных вопросов ответить с точностью нельзя. Можно лишь предположить, что будет в будущем, а такие предположения в принципе не могут быть точными. Даже если вы интуитивно или на основе опыта
    в чем-то уверены, невозможно доказать (или опровергнуть) вашу правоту до тех пор, пика будущее не наступит. Системный анализ позволяет проверить ряд возможных сценариев, чтобы посмотреть, какими могут быть последствия при том или ином изменении движущих сил. В этом состоит одна из целей системного анализа. Но определить, насколько правдоподобен тот или иной сценарий, способен ли он воплотиться в жизнь, можете только вы сами.
    Системно-динамический анализ не предназначен для того, чтобы предсказывать, что произойдет. Он позволяет выяснить, что может произойти, если те или иные движущие силы поведут себя так или иначе.
    Системно-динамические модели рассматривают возможные сценарии будущего поведения и отвечают на вопрос «Что, если...?».
    Второй вопрос — будет ли система в действительности вести себя таким образом? — требует научного подхода, чтобы оценить, насколько адекватна модель, насколько точно она имитирует поведение реальной системы. Независимо от того, как вы себе представляете будущее изменение движущих сил, будет ли система вести себя соответственно их изменениям?
    В сценарии изменения численности населения, показанном на рис. 26, ответ на этот вопрос будет «В целом, да», потому что если рождаемость и смертность будут находиться именно в таком соотношении, как показано на графике, то численность населения будет расти или уменьшаться в соответствии с их изменениями. Модель изменения численности населения, приведенная в нашем примере, очень проста. В более сложных моделях, к примеру, есть деление на возрастные группы. Однако в общем и целом эта модель дает представление о том, по какому пути может пойти реальный мир: при одних условиях рост будет наблюдаться и в модели, и в реальной жизни, при
Вопросы для проверки адекватности модели
    Чтобы определить, система перед вами или набор разрозненных деталей, проанализируйте:
    1. Могут ли движущие силы изменяться таким образом?
    2. Если могут, то будет ли система реагировать именно так?
    3. Что управляет движущими силами?
    других — ив модели, и в реальном мире численность населения будет уменьшаться. Конкретные цифры могут отличаться, но общие тенденции поведения описываются верно.
    Наконец, третий вопрос. Что управляет движущими силами? Что заставляет меняться входные и выходные потоки? Этот вопрос связан с пониманием границ системы. Необходимо детально разобраться, независимы ли эти движущие силы или они находятся под влиянием других частей системы.
    Полезность модели, ее адекватность зависят не столько от того, реалистичны ли сценарии изменения ее движущих сил (никто за это поручиться не может), сколько от того, реалистичны ли типы поведения, которые она демонстрирует.
    Влияет ли как-нибудь численность населения на то, какими могут быть коэффициенты рождаемости и смертности? Влияют ли на рождаемость и смертность другие факторы — экономические, экологические, социальные? Влияет ли численность населения на эти экономические, экологические и социальные факторы?
    Конечно, ответом на все эти вопросы будет «Да». Рождаемость и смертность тоже управляются циклами обратной связи. Как минимум на некоторые из этих циклов влияет величина численности населения. В нашем зоопарке систем «животное», отвечающее ла численность населения, — лишь один из фрагментов гораздо более сложной системы.14
    На численность населения влияет другой очень важный фрагмент большой системы — тот, что описывает поведение экономики. В его основе лежат два других цикла обратной связи — усиливающий и балансирующий. Они образуют такую же структуру, как и та, что управляет численностью населения (посмотрите на рис. 27), и ответственны за такое же поведение.
    Чем больше в экономике величина физического капитала (оборудование и заводы) и чем выше эффективность производства (объем производства на единицу капитала), тем больше годовой выпуск продукции (товаров и услуг).
    Чем больше объем производства, тем больший процент может быть инвестирован в создание нового капитала. Это — усиливающий цикл обратной связи, подобный пик-

    Рис. 27. Как и в структуре с численностью населения, экономический капитал зависит от усиливающего цикла, ответственного за рост (инвестиции в виде доли от годового объема производства), и балансирующего цикла, ответственного за снижение капитала (амортизация)

    лу рождаемости. Инвестируемый процент капитала подобен коэффициенту рождаемости. Чем бильшую долю годо вого валового продукта инвестирует общество, тем быстрее растет капитал.
    Физический капитал уменьшается из-за амортизации — выхода из строя, износа и устаревания оборудования. Балансирующий цикл, описывающий амортизацию, подобен циклу смертности. «Смертность» капитала определяется в соответствии со средним сроком службы капитала. Чем больше срок службы капитала, тем меньшая его часть ежегодно выбывает и подлежит замене.
    Раз в этой системе структура такая же, как в системе, описывающей численность населения, то и поведение должно быть такое же. Современная история изменения капитала, как и численности населения, показывает доминирование усиливающего цикла, а это вызывает экспоненциальный рост. Будет ли капитал расти в будущем, останется ли постоянным или станет уменьшаться — зависит от того, будет ли усиливающий цикл доминировать над балансирующим циклом, описывающим амортизацию. Это, в свою очередь, зависит от:
    ■ процента инвестируемого капитала — какую долю ежегодного объема производства общество предпочитает не потребить, а вложить в дальнейшее развитие производства;
    ■ эффективности работы капитала — сколько капитала нужно для производства заданного объема продукции,
    и, наконец,
    ■ среднего срока службы капитала.
    Если реинвестировать фиксированный процент годового объема производства, увеличивая капитал, и вкладывать определенный процент в повышение эффективности капитала (то есть его способности производить продукцию), то величина капитала может уменьшаться, расти или быть постоянной в зависимости от того, каков срок службы капитала. Графики на рис. 28 показывают, как ведет себя система при разных сроках службы капитала. Если срок невелик, то капитал изнашивается быстрее, чем восполняется. Инвестиций не хватает на то, чтобы покрыть амортизацию, и экономика постепенно начитает приходить в упадок. Если амортизация и инвестиции компенсируют друг друга, экономика будет находиться в состоянии динамического равновесия. При более продолжительном сроке службы капитал будет экспоненциально расти. И чем продолжительнее срок службы, тем быстрее будет рост.
    Это еще одно проявление принципа, с которым мы уже сталкивались: запас можно заставить расти не только за счет увеличений входного потока, но и за счет уменьшения выходного.
    Точно так же, как на коэффициенты рождаемости и смертности влияли многие факторы, так и на объем произ-

    Рис. 28. Изменение величины капитала в зависимости от продолжительности срока его службы. В системе с объемом производства на единицу капитала порядка 1 /3 и ежегодным реинвестированием 20% капитала при 15-летнем сроке его службы будет происходить лишь восполнение изношенного капитала. При меньшем сроке службы капитал будет постепенно уменьшаться, при большем — экспоненциально возрастать

    водства на единицу капитала, процент реинвестирования и срок службы капитала влияет очень многое: банковские проценты, уровень развития технологий, налоговая политика страны, сложившиеся потребительские привычки, цены, и это далеко не полный список. Население тоже влияет на инвестирование в производство: от рабочей силы зависит объем выпуска, а растущие запросы потребителей способны привести к уменьшению процента реинвестирования. Годовой объем производства, в свою очередь, тоже может влиять на численность населения. В богатых странах, как правило, хорошо развито здравоохранение, поэтому коэффициент смертности ниже. Но и коэффициент рождаемости в них обычно меньше.
    Практически в любой модели реальной экономики, рассчитанной на долговременную перспективу, должны присутствовать структуры, описывающие численность населения и капитал, причем должно учитываться и их взаимное влияние. Ключевой вопрос развития современной экономики — как поддержать усиливающий цикл накопления капитала на более высоком уровне, чем усиливающий цикл роста численности населения, чтобы люди становились богаче, а не беднее.15
    Может показаться странным, что в нашем «зоопарке» структура, отвечающая за численность населения, и структура, описывающая капитал, отнесены к «животным» одного вида. Система производства, включающая заводы, партии товара и финансовые потоки, выглядит не слишком похожей на систему, описывающую динамику населения с появлением людей на свет, их старением, бесконечным круговоротом рождений и смертей. Однако с системнодинамической точки зрения эти системы, столь непохожие во внешних проявлениях, имеют общую принципиальную основу: структуры обратных связей. Обе они управляются усиливающим циклом обратной связи, который стремится увеличить запас, и балансирующим циклом, который стремится тот же запас стабилизировать. В обеих системах существует понятие старения. Сталелитейные заводы, токарные станки и турбины стареют и рано или поздно покидают этот мир — так же, как люди.

    Рис. 29. Запас автомобилей на стоянке у дилера поддерживается постоянным за счет двух конкурирующих циклов балансирующей обратной связи: один отвечает за продажи, другой — за поставки

    Теперь представьте себе управляющую систему обратных связей, предназначенную для того, чтобы поддерживать запас на складе достаточно большим — таким, чтобы можно было обеспечить полноценные продажи в течение десяти дней (схема показана на рис. 29). Дилер в любом случае вынужден держать склад, ведь заказы и поставки не могут совпадать день в день. Заранее предсказать желание покупателя приобрести машину в какой-то конкретный день просто невозможно. К тому же дилер должен учитывать вероятность задержек с поставками от производителя по тем или иным причинам, и на такой случай нужно иметь некоторое количество автомашин в качестве «буфера».
    Милая девушка-менеджер, работающая в дилерской компании, отслеживает продажи (воспринимаемую ею покупательскую активность), и если ей кажется, что продажи растут, то производителю отправляется увеличенный заказ, чтобы привести запас автомобилей к новому желаемому уровню, достаточному для поддержания более активных продаж на протяжении десяти дней. Более высокие фактические продажи означают, что становятся выше

    Рис. 30. Запас автомобилей на стоянке у дилера в ответ на возросшие запросы покупателей увеличивается на 10%, начиная с 25-го дня

    ожидаемые продажи, то есть увеличивается разность между имеющимся и желаемым складским запасом. Увеличивается заказ продукции у изготовителя, увеличиваются поставки, увеличивается запас на складе, достаточный, чтобы поддержать более активные продажи.
    Эта система представляет собой модификацию примера с термостатом: один балансирующий цикл обратной связи уменьшает величину запаса, а конкурирующая с ним балансирующая петля поддерживает запас на складе за счет восполнения проданных автомобилей новыми. На рис. 30 показано поведение системы в ответ на увеличение покупательской активности на 10%, причем это поведение вполне ожидаемо.
    На рис. 31 в нашей простой системе появляется дополнительный фактор — трехдневное запаздывание — с этим явлением в реальной жизни сталкивается каждый из нас.
    Во-первых, существует задержка в восприятии (в данном случае намеренная). Девушка-менеджер не должна реагировать на каждый случайный всплеск продаж. Прежде чем разместить дополнительный заказ у производите-

    Рис. 31. Запас автомобилей на стоянке у дилера изменяется с учетом трех запаздываний, введенных в схему: запаздывание в восприятии, в отклике и в поставках продукции

    ля, ей нужно вычислить средние продажи за последние пять дней, чтобы отсечь случайные провалы и всплески продаж и определить реальные тенденции.
    Во-вторых, существует задержка в отклике. Даже если точно известно, что нужно дополнительно заказать сколько-то машин, менеджер должна разместить это количество не в одном заказе, а в нескольких. Сначала делается заказ, покрывающий примерно треть предполагаемой дополнительной потребности. Потом еще такой же заказ, и еще один. Фактически, такими частичными дозаказами дилер перестраховывается, чтобы в течение дополнительных трех дней убедиться, что тенденция роста действительно есть.
    В-третьих, существует еще запаздывание поставок. Изготовителю на заводе нужно пять дней, чтобы получить, обработать и выполнить заказ, доставив продукцию дилеру.
    Система по-прежнему состоит из двух балансирующих циклов обратной связи, точно как упрощенная система с