ГЛОБАЛЬНЫЕ ИМИТАЦИОННЫЕ ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ НА ОСНОВЕ СИСТЕМНОЙ ДИНАМИКИ

Комплексная цель

Научить пониманию принципов построения глобальных имитационных эколого-экономических моделей на основе методов системной динамики, выработать умение оценить возможности применения имитационных моделей эколого-экономических систем в теории и практике выработки стратегий экологоустойчивого развития инновационно-ориентированной экономики.

Содержание

Модуль 5 разделен на три части: «Принципы построения глобальных имитационных эколого-экономических моделей на основе системной динамики», «Имитационные модели "нулевого роста" Форрестера-Медоуза» и «Модель "органического роста" Месаро-вича-Пестеля», в совокупности формирующие целостные знания и умения применить имитационные модели глобальной экологоэкономической системы для выработки стратегий экологоустойчивого развития инновационно-ориентированной экономики.

Принципы построения глобальных имитационных эколого-экономических моделей на основе системной динамики

Принципы построения глобальных имитационных экологоэкономических моделей на основе системной динамики опираются на кибернетическую трактовку понятия системы. Под системой понимают множество взаимосвязанных элементов (неделимых частей системы) вместе с отношениями между элементами и их атрибутами. Можно выделить четыре признака системы:

• целостность системы - принципиальную несводимость свойств системы к сумме свойств составляющих ее элементов и ее относительную независимость от других аналогичных систем;

  • • наличие цели и критерия исследования множества ее элементов;
  • • наличие внешней среды, вмещающей систему;
  • • возможность выделения подсистем, или взаимосвязанных частей, представляющих собой по отдельности тоже системы.

В сложных динамических системах элементы связаны большим числом причинно-следственных связей. Важной чертой сложных систем является подчинение их поведения закону адаптации (принцип Ле Шателье), согласно которому всякая система стремится измениться таким образом, чтобы свести к минимуму эффект внешнего воздействия. При этом эколого-экономическим системам присущи конфликты, связанные с краткосрочными и долгосрочными тенденциями реакции этих систем. Например, максимизация выпуска продукции при заданных издержках в краткосрочном периоде приводит к ухудшению экологического состояния в долгосрочном периоде. Важнейший этап в разработках глобальных имитационных моделей - адекватная структуризация объекта моделирования как системы взаимосвязанных эколого-экономических элементов, влияющих друг на друга, и формирование возможных сценариев развития каждого из таких элементов на основе определения независимых и зависимых воздействий.

Каждый элемент, или связующее звено, характеризуется определенным набором показателей, которые можно разделить на две группы: показатели состояния (фазовые переменные) и управляющие воздействия (управляющие переменные). Динамика фазовых переменных полностью зависит от выбора значений управляющих воздействий, которые могут меняться в определенных пределах, в зависимости от цели развития. Каждый из возможных наборов состояний управляющих переменных определяет альтернативный сценарий развития мировой эколого-экономической системы.

В общем случае различают два вида сценариев развития системы - сценарий, составленный на базе управляющих переменных, и сценарии, составленные на базе состояний элементов. В первом случае исследуется поведение системы в зависимости от выбранного сценария управления (прямая задача прогнозирования исследовательского типа). Во втором случае по заданному сценарию состояний элементов эколого-экономической системы определяются необходимые управляющие воздействия, способные обеспечить эти состояния (обратная задача, или задача нормативного прогнозирования). Если задан критерий, определяющий цель развития, то может быть сформулирована задача отыскания оптимального сценария (задача оптимального управления).

Важная особенность моделей глобального развития - учет обратных связей во взаимодействии различных элементов экологоэкономической системы, в результате чего такие модели получили название моделей системной динамики. Сущность цепи обратной связи состоит в циклическом взаимодействии между ее элементами, которое в модели Форрестера, например, осуществляется между уровнем, или переменной состояния интегрального типа, и темпом - переменной приростного типа, являющейся управляющей переменой. Поэтому все соотношения модели разбиваются на уравнения двух видов: уровня и темпа. Первые соответствуют направленности от темпа к уровню, вторые - от уровня к темпу.

Связи между элементами системы подразделяются на положительные и отрицательные соответственно, если при прочих равных условиях увеличение переменной А приводит к увеличению (уменьшению) переменной В. Между элементами системы определяются контуры обратной связи с использованием понятий циклов неориентированных графов и контуров в ориентированных графах. Затем строятся причинно-следственные диаграммы, на совокупности которых основывается системно-динамическая модель и определяются элементы модели и их взаимосвязи.

Положительная связь увеличивает темпы развития элемента системы при усилении развития воздействующего на него элемента, отрицательная, наоборот, замедляет. Примером положи тельной обратной связи является связь между численностью населения и рождаемостью следующего типа:

Численность населения количество трудовых ресурсов —> уровень производства продукции уровень питания —*? рождаемость численность населения.

Она определяет условия роста численности населения в связи с увеличением числа занятых, ростом производства, повышением жизненного уровня и ростом рождаемости, которые в совокупности воздействуют на рост населения.

К отрицательной обратной связи можно отнести взаимосвязи между следующими переменными модели Форрестера:

Численность населения —> загрязнение окружающей среды повышение смертности —> снижение темпов роста населения.

Моделирование и анализ эколого-экономических систем состоит из двух больших блоков: модели загрязнения окружающей среды и модели использования ресурсов. В случае глобальной модели эколого-экономической системы в первом блоке используются в основном модели загрязнения атмосферы; для моделей регионального плана используются также и модели загрязнения водной среды и ландшафтов. Во втором блоке рассматривают три вида моделей использования ресурсов: неоклассическую экономическую модель (без учета ограниченности запасов ресурсов в ресурсной экосистеме и накапливания отрицательных последствий их использования), природоохранную модель (с необходимостью жестких ограничений на техногенную деятельность и даже с концепцией «нулевого роста» - одним из основных требований движения «зеленых»), обобщенную модель (учитывающую условия экологоустойчивого развития инновационно-ориентированной экономики). При построении модели основное внимание уделяется структуре системы, которая воспроизводила бы динамику протекающих в ней процессов. В качестве своеобразных «кирпичиков» используются контуры обратной связи; при этом параметры задания обратной связи могут быть заданы со значительными погрешностями - это несущественно скажется на результатах моделирования. Указанное свойство системно-динамических моделей позволяет моделировать сложные системы при неполноте исходной информации или с использованием преимущественно качественной информации.

Идентификация системно-динамических моделей состоит из следующих основных моментов:

  • • модель должна выходить на все равновесные траектории, присущие системе;
  • • модель должна адекватно отражать время перехода от состояния к состоянию (равновесные или квазистационарные состояния);
  • • модель должна отражать характер динамики процессов, протекающих в системе - как установившихся, так и переходных. При соблюдении указанных условий системно-динамический

подход может служить удобным инструментом изучения сложных систем в различных сферах экономики и нахождения оптимальных стратегий при принятии решений.

Модель Форрестера, разработанная по инициативе Римского клуба в 1971 г., была первой моделью глобальной оценки тенденций изменчивости природной среды на мировом уровне в ходе общественного развития. Для методологии экономических исследований работа Дж. Форрестера явилась принципиально новой, поскольку до этого основные успехи экономико-математического моделирования были достигнуты в рамках оптимизационных моделей, не использующих дифференциальные уравнения. Эта же работа находилась в полном единстве с принципами моделирования динамических систем при помощи дифференциальных уравнений и открывала новую интересную область приложения этой методологии моделирования.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >