Борис Иванович Кудрин

Проф., д.т.н., профессор НИУ «МЭИ»

академик Российской экологической Академии

ФГБОУ ВПО

Московский энергетический институт (НИУ «МЭИ»)

coenose@rambler.ru

Kudrin B.I.

Professor Doctor of Technical Sciences,

Academician of the Russian Environmental Academy

 

ИНЖЕНЕРНОЕ И ФИЛОСОФСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

МОДЕЛЬЮ А.Н. КОЛМОГОРОВА ФУНДАМЕНТАЛЬНОСТИ

ПРИРОДНОГО ЗАКОНА РАЗНООБРАЗИЯ

СООБЩЕСТВ МАТЕРИАЛЬНЫХ И ИДЕАЛЬНЫХ РЕАЛЬНОСТЕЙ

 
ENGINEERING AND PHILOSOPHICAL RATIONALE
A.N. KOLMOGOROV'S MODEL OF FUNDAMENTALITY
OF THE NATURAL LAW OF DIVERSITY
COMMUNITY MATERIAL AND IDEAL REALITIES

 

Аннотация

Развитие экономики в России началось с начала индустриализации и теоретически рассматривается как следствие первой научной картины мира (с обязательным планированием). Конкретизировано понятие «техноценоз» и предложен ряд новых терминов, отличающий подход третьей ценологической картины мира от первой классической и второй вероятно-статистической картин мира. Обстоятельно обсуждается закон информационного отбора и подчёркнута роль документа в техноэволюции. Формируется закономерность формирования ценозов по разнообразию.

Abstract
The development of the economy began with the beginning of industrialization and is theoretically considered as a consequence of the first scientific picture of the world (with mandatory planning). The concept of "technocenosis" has been concretized and a number of new terms have been proposed that distinguish the approach of the third prismatic picture of the world from the first classical and second probabilistic statistical pictures of the world. 
The law of information selection is extensively discussed and the role of the document in technological evolution is underlined. A regularity in the formation of coenoses by diversity is formed.

Ключевые слова

Биоценоз, техноценоз, технетика, ценология, характеристический показатель Колмогорова гиперболического распределения разнообразия.

Keywords
Biocenosis, technocenosis, technetics, cenology, Kolmogorov characteristic exponent of the hyperbolic distribution of diversity.

 

Для России назрела необходимость реформирования экономики, что связано, на наш взгляд, с интенсификацией процесса малого предпринимательства, в частности, малой энергетики. Это утверждение теоретически опирается на фундаментальные законы общей и прикладной ценологии, изучающей целостные объекты, которые устойчивы к воздействию внешних и внутренних возмущений, сохраняя масштабную инвариантность структуры.

Во-первых, каждый объект есть своеобразное сообщество, нечёткое множество единиц изделий – оборудования, машин, штук, индивидуальных особей, классифицируемых по видам, наименованиям, маркам. Применяя термин «сообщество», мы используем [1] понятие «техноценоз» (1976), заимствуем понятия биологии, в частности, термин «биоценоз» (Мёбиус, 1877), для описания больших систем, формирующихся технологически. Техноценоз (coenose, cenosis) ведёт к использованию представлений общей и прикладной ценологии (cenology) и свыше десятка терминов, введённых мною в философский язык, в частности: информационный отбор, распределение гиперболическое, технетика, техническая реальность, техногенез.

Во-вторых, административно-хозяйственный техноценоз, где электрическое хозяйство, в частности, «встроено» в прокатный стан, прокатный цех, прокатное производство, прокатный завод, прокат страны (см. Информационный банк «Черметэлектро» [2]). Здесь гипербола построена для всех предприятий отрасли по всем видам продукции и расходу электроэнергии за 1970–1990 гг. и для мирового производства проката. Во всех случаях ранжированная структура электропотребления по подразделениям, цехам, производствам предприятия наглядно иллюстрирует гиперболическое Н(аш)-распределение.

Одним из показателей развития регионов является уровень электропотребления и его динамика по годам. Сравнение электропотребления регионов представляет научный и инженерный интерес, как для технических специалистов, так и для институциональных инвесторов, государственных служащих, принимающих решения по электроэнергетике. Для сравнения сейчас широко применяется ценологическое ранжирование, объективность которого определяется объективностью принятого параметра. Для ценологической школы традиционно представляют интерес рейтинги российских регионов по электропотреблению, отслеживаемые с 1990 г. по 2016 год.

Обобщим определение (выделение) ценоза как сообщества множества элементов-штук-особей-изделий-предприятий. Предполагается выполнить одномоментно: 1) называние (определение) семейства и объекта. Например, прокатный стан и его электродвигатели; студенты группы Университета, все университеты России; 2) дискретное выделение особи; 3) видовую классификацию каждой особи. Техноценоз – не система, по Винеру (из-за слабых связей и слабого взаимодействия между собой большинства особей). Ценоз, в отличие от особи, физически невыделяем – это абстрактная модель. Границы ценоза неопределённы, устанавливаемы конвенционно. Количество штук-особей в ценозе в любой момент строго не фиксируемо и изменяемо.

Гиперболичность ценозов обнаружена в XIX веке. Структурная устойчивость определённого класса объектов физической, биологической, технической, информационной, социальной предметных областей подтверждается распределениями (законами): доходов – Бальби (1830), Парето (1897), выдающихся учёных – Гальтона (1875), гравитационного поля звёзд – Хольцмарка (1910), систем стенографии – Эсту (1916), биологических родов по числу видов – Виллиса (1922), Юла (1924), учёных по числу публикаций – Лотки (1926), слов по частоте употребления – Ципфа (1927), биологических особей, видов, родов, семейств – Вильямса и Фишера (1944), информационных массивов – Брэдфорда (1948), наконец, обобщёнными законами Ципфа (1949) [3] и Мандельброта (1952); для объектов технической реальности – авторские, 1976.

Математические модели гиперболического представления структуры ценозов восходят к Леви, Хинчину, Колмогорову, где характеристический показатель оказался равным 1,5 (меньше двух) [4]. Модель не имеет математического ожидания (средним пользоваться нельзя), а ошибка в точке (для особи) сколь угодно велика (дисперсия стремится к бесконечности).

Будем рассматривать Российскую Федерацию как техноценоз, где элементом-штукой-особью является отдельный определённый каждый регион, являющийся субъектом Федерации. Регионы подчиняются федеральному законодательству, вместе с тем они имеют своё региональное законодательство, инвестиционную политику, исторически и географически обусловленную специализацию в экономике государства. Для целей исследования в качестве (непрерывной) характеристики региона был выбран параметр – величина электропотребления за год, которая мало зависит от других регионов из-за слабых взаимных связей между ними.

Если начинать построение гиперболы с видов, представленных строго одной особью (ноева каста – 40–60 % всех видов техноценоза, это всего лишь 5–10 % всех особей), то получаем видовое распределение. Если начинать с видов, каждый из которых представлен многими особями (сарaнчёвая каста – это 5–10 % всех видов, охватывающих 40–60 % всех особей), то приходим к ранговидовому распределению (всего в 1967–2003 гг. ценологические исследования проведены и проверены на 1000 выборок-ценозов, охвативших 2,5 млн особей разных видов. Ранжирование по параметру получило в последнее столетие самое широкое распространение. Прямо-таки идеальная гипербола получена нами в 2010 году при построении наиболее электроёмких потребителей России.

Упрощённое графическое представление ранговых распределений выделяет в рейтинге первый и последний децили – доли десяти процентов регионов с наибольшим показателем потребления электроэнергии. Децильный коэффициент – отношение двух этих величин называется расхождением по Парето и нормируется для устойчивых систем числом 10, т.е. наиболее развитые регионы должны потреблять в 10 раз больше электроэнергии, чем 10 % наименее развитых. Разрыв в развитии регионов растёт, а потребление электроэнергии отстающими регионами к 2035 г. может быть не 10, а достигнет 100 раз. Этот процесс сопровождается усилением урбанизации и миграции населения в более развитые населённые пункты и регионы, запустением несырьевых территорий.

Показателем, характеризующим взаимное расположение регионов в рейтинге, является характеристический показатель Колмогорова, аппроксимирующей рейтинг с фактическими значениями потребления.

Описание ранговой структуры электропотребления регионов и получение характеристического показателя является необходимым этапом анализа рейтинга. Характеристический показатель растёт со временем. Построение и исследование динамики первой точки и характеристического коэффициента составляют заключительный этап анализа рейтинга регионов. Общая тенденция – рост показателя, что отражает расслоение регионов на ещё более богатые (развивающиеся) и ещё более бедные (отстающие). Однако, очевидно, этот процесс идёт постепенно, обусловленный структурными ограничениями, накладываемыми на ценоз. Воспользовавшись свойством устойчивости структуры ценоза в целом, рассматривая Россию как единое государство, в Институте народнохозяйственного прогнозирования РАН выполнен прогноз электропотребления всей страны на среднесрочный период до 2040 г.

В общей форме взгляды на индустриализацию отражали машинную индустрию и однозначность законов классической физики Ньютона–Максвелла–Лоренца и не воспринимали принципиальное существование неопределённости, изменение взглядов на физическую картину мира, предложенную Бором–Эйнштейном и конкретизируемую Гейзенбергом [5].

Рассмотрим наш подход. Пусть формально выделены цех, промышленное предприятие, отрасль, народное хозяйство (при другой классификации – село, город, область, регион, страна). Каждую такую единицу, ограничиваясь материальной частью, можно рассматривать как большую техническую систему, образованную и состоящую из технических изделий, которые мало зависят друг от друга и мало определяют друг друга. Вся совокупность изделий выделенной административно-хозяйственной единицы, возникшей в ходе исторического развития, образует своеобразное сообщество изделий – техноценоз.

В заключение сформулируем ценологический закон разнообразия [6]: Счётное множество особей (фенотипов), которые все могут быть отнесены к некоторому, образующему экосистему, числу видов одного класса, и само число видов распределены таким образом, что каждое из большинства видов представлено малым числом особей; а по мере увеличения количества особей одного вида – число этих видов сокращается. Уменьшающееся число видов, при возрастающем количестве особей в каждом виде, основывается каждый раз последовательно на увеличивающемся числе видов, каждый их которых представлен уменьшающимся до единицы числом особей.

Очевидно, что на техноэволюции природа не остановилась. Создав документ и интеллектуальные изделия, понимающие документы, мы стали свидетелями информэволюции. Можно утверждать, что информэволюция должна повторять какие-то черты эволюции (биологической) и техноэволюции с отличиями, вытекающими из дальнейшей специализации. Каждый из этапов техноэволюции сопровождается громадным количеством документов. Можно утверждать, что вокруг этапа образуется квазистационарное кольцо движущейся документации. Документальный отбор осуществляется в каждом таком кольце.

Список использованной литературы

1. Кудрин Б. И. Применение понятий биологии для описания и прогнозирования больших систем, формирующихся технологически / Электрификация металлургических предприятий Сибири. Вып. 3. Изд-во Томского университета. – Томск, 1976. – С. 171–204.

2. Информационный банк «Черметэлектро». – М.: Электрика, 1995. – 400 с.

3. Zipf G. K. Human behavior and principle of least effort. An Introduction to Human Ecology. Massachusetts: Addison-Westley Press. 1949. 574 p.

4. Гнеденко Б. В., Колмогоров А. Н. Предельное распределение для сумм независимых случайных величин. – М.–Л.: Гостехтеориздат, 1949. – 264 с.

5. Гейзенберг В. Избранные философские работы. Шаги за горизонт. – СПб.: Наука, 2006. – 572 с.

6. Кудрин Б. И. Через тернии к общей и прикладной ценологии. Основы ценологии, технетики, электрики. Антология публикаций и интервью за 2016 – 1980 гг. Монография. Вып. 57/30. "Ценологические исследования". – М.: Технетика, 2016. – 550 с. ISBN 978-5-902926-35-1.