На путях к геокибернетике

Д. Арманд

Гор. Апатиты

Уже тысячелетия человек сознательно видоизменяет природу. Сводятся леса под пашню, осушаются болота. В наши дни сделаны первые попытки искусственно вызывать осадки в нужном месте и в нужное время. До недавнего времени люди не называли эту деятельность «управлением» природой. Может быть, и не нужно применять этот термин в новом смысле?

Если говорить об управлении окружающей нас природной средой, то люди слишком часто оказываются в положении новичка, который впервые попал в кабину автомобиля и сразу захотел стать водителем. Машина не слушается, против желания «шофера» сворачивает с дороги, прыгает по камням, и счастье новичка, если он останется цел.

«Машина» природы не менее коварна. Плодородные почвы пустыни, которым не хватает, кажется, только воды, чтобы стать источником изобилия, получив эту воду, вдруг превращаются в безжизненные солончаки. Люди истребляют хищников, чтобы увеличить количество дичи, а в результате почти вся дичь гибнет от эпизоотии. Распашка занятых лесом земель через десяток-другой лет оборачивается потерей плодородия почвы из-за эрозии, а при сведении лесов на большой площади — обмелением рек, высыханием озер и другими неприятностями.

Из этих уроков нельзя было не сделать вывод, что все составные части окружающей нас природы: атмосфера с ее климатическим «характером», рельеф, почвы, воды, растительность и животный мир, а также в некотором отношении и само человеческое общество— в целом представляют собой единую систему. Поворот любого из «рычагов» системы неизбежно отзывается на работе каждого «узла». Значит, чтобы предугадать, какие последствия будет иметь то или иное наше вторжение в природу, надо как следует изучить не только свойства всех ее частей, но и механизм их взаимодействия друг с другом. Именно это считается сейчас основной задачей комплексной физической географии. Аналогичными вопросами занимаются и некоторые смежные науки, например геофизика. Практика знает уже успешные научно обоснованные опыты предотвращения нежелательных последствий преобразования природы.

Но географы столкнулись с одной серьезной трудностью. Несложно разобрать по частям замок, чтобы понять принцип его действия. Можно разложить по винтикам автомобиль и даже целый завод. Но если система по сложности равна миллиону заводов, то попробуйте-ка разобрать ее на элементарные части! А ведь именно такова природа, именно такой сложностью обладает возникшая естественным путем система в пределах однородной с географической точки зрения территории, в пределах ландшафта. Неужели из-за сложности своих систем география никогда не достигнет почетного звания точной науки, никогда не выберется из моря расплывчатых описаний и предположений, из постоянных оговорок «вероятно», «по-видимому» на твердый берег четких законов и формул? Конечно, это не так. Но для завоевания новых высот нужен переход к новым принципам и методам работы. И как это часто бывает, помощь приходит со стороны, из соседних наук.

Одной из помощниц географии должна стать кибернетика. Ее недаром называют наукой об очень сложных системах, наукой об управлении такими системами. Кибернетика не считает обязательным знание свойств и роли каждого винтика в большом механизме. Когда система сложна, атака ведется на нее другими средствами: методом «черного ящика», путем моделирования функций. Если до крайности упростить далеко не простые понятия, то это означает вот что: строится такая модель сложной системы, которая бы выдавала такие же результаты, что и «оригинал» при таких же исходных данных. При этом мы можем ничего не знать или знать очень мало о процессах и превращениях в моделируемом механизме— в «черном ящике». Но правильно построенная модель позволяет многое сказать и о внутреннем строении «оригинала».

Кибернетику особенно интересуют системы управления, обладающие способностью к саморегулированию, например к автоматическому поддержанию заданного химического состава, режима работы или усилению процесса по типу цепной реакции. Это чудесное свойство возникает при соединении двух способных взаимодействовать элементов системы обратной связью, вот так:

По такому принципу соединены, например, механизм охлаждения и датчик температуры в холодильнике, что позволяет им совместно поддерживать температуру на одном и том же нужном уровне.

2009