Человек и ноосфера

Внешняя среда через ПБД и сценарий воздействуют на систему, причем информация об этих воздействиях поступает по многочисленным и очень разным каналам. Например, при формировании системы, имитирующей глобальные биосферные процессы, мы должны иметь каналы для обработки информации об атмосфере, океане, появлении облаков, выпадении осадков, образовании снежного покрова, его таянии, состоянии лесных массивов и т. д. и т. п. И на первом этапе эта информация обрабатывается поканально, причем эта обработка может и не быть связанной непосредственно с работой компьютера. На этом этапе возникают различные частные модели, параметризации тех процессов, которые плохо формализуемы (например, образование облаков), разного рода экспертные оценки и т. д.

Этот первый этап обработки информации я назвал этапом «конвейерной машины». Такое название оправдывается тем, что работа с информацией здесь ведется в отдельных каналах, как правило, разными людьми и практически независимо друг от друга. Если этот этап машинизирован и каждый канал обеспечен собственным компьютером, то быстродействие здесь может быть очень высоким за счет распараллеливания операций. Поэтому работа имитационной системы на этом этапе подобна работе многопроцессорной электронной вычислительной машины, работающей по конвейерному принципу.

Но этот этап выполняет лишь предварительные обязанности. И все эти разные каналы поступления информации несут не разрозненные, а взаимосвязанные данные. Наступает момент, когда эти связи должны быть учтены. Поступление новой информации должно прекратиться. Все полученные знания должны быть взаимоувязаны. Начинается новый этап — этап «организующей программы».

Это важнейший этап в создании системы имитации. Он представляет собой не что иное, как набор процедур анализа всей поступившей информации, анализ связей полученных данных по разным каналам и, наконец, что самое главное, выработка некоторой «минимальной модели».

Какими бы мощными вычислительными средствами ни располагал исследователь, как бы ни был он талантлив, его возможности всегда ограничены. Следовательно, сопоставляя цели работы со своими возможностями и результатами анализа полученной информации, он создает модель, то есть описание, приближенно отражающее определенные свойства изучаемой реальности, особенности изучаемого явления. Вот эту модель я и называю «минимальной». Но, наверное, ее лучше называть «минимаксной», ибо она минимально простая из числа тех описаний, которые в максимальной степени учитывают реальность в рамках тех возможностей, которыми располагает исследователь. Да простит меня читатель за такую тарабарщину. Но такое словосочетание точно отражает то, что происходит на этом этапе математического моделирования.

Заметим, что проблема построения математической модели (лучше даже говорить о системе моделей), годной для использования, весьма нетривиальна: стандартных правил для ее построения просто нет и, наверное, не будет! Требования к описанию очень противоречивы: модель должна быть и достаточно простой, и достаточно точно отражать реальность. Исследователь сталкивается с тем обстоятельством, что для одной и той же совокупности опытных данных можно построить очень много разных вариантов описания. Это — следствие, в частности, того, что мы не владеем никогда вполне точным знанием отдельных фрагментов процесса, кирпичей, из которых строится математическая модель, следствием неточности исходной информации и теми трудностями принципиального характера, о которых я говорил в параграфе об «алгоритмах сборки». Поэтому и окончательные результаты лишены обычной аптекарской точности, а исследователь должен суметь из одинаково неточных описаний выбрать наиболее простое. Данная проблема «практического моделирования» еще не приобрела статуса математической задачи, хотя математики ею уже и начали заниматься.

Следующий шаг — анализ минимальной модели. Так, например, в нашей биосферной модели (созданной в Вычислительном центре АН СССР) мы использовали целый ряд сценариев человеческой активности. В частности, были проанализированы и сценарии ядерной войны, разработанные К. Саганом и его сотрудниками. Расчеты с помощью нашей минимальной модели показали, что все облака сажи, которые образуются в результате ядерных пожаров, постепенно сольются в единое сажевое облако, которое, как одеяло, окутает Землю — всю Землю, в том числе и полярные области. Это и есть результат машинного эксперимента, который нам позволяет увидеть результаты действий людей, если они будут происходить, следуя данному сценарию. Результат изображен на рисунке 1 буквой Р.