Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора географических наук

ОСНОВЫ ТЕОРИИ УПРАВЛЕНИЯ РЕГИОНАЛЬНЫМ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕМ

Специальность 25.00.36 - Геоэкология

ТУРКОВ СЕРГЕЙ ЛЕОНИДОВИЧ

Хабаровск, 2009

Работа выполнена в Вычислительном центре Дальневосточного отделения Российской академии наук.

Официальные оппоненты:

доктор географических наук, профессор Кочуров Борис Иванович (Институт географии РАН);

доктор географических наук, профессор Поздняков Александр Васильевич (Институт мониторинга природных систем СО РАН);

доктор экономических наук, профессор Леонтьев Рудольф Георгиевич.

Ведущая организация: Тихоокеанский институт географии ДВО РАН (Дальневосточный государственный университет путей сообщения).

Защита состоится 22 сентября 2009 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 005.019.01 при Институте водных и экологических проблем ДВО РАН по адресу: 680000, г. Хабаровск, ул. Ким Ю Чена, 65, факс: (4212) 32-57-55, E-mail: amur21@ivep.as.khb.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института водных и экологических проблем ДВО РАН.

Автореферат разослан "___"___________2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук Н.А. Рябинин.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Проблемы "коэволюции" природы и общества (Н.Н. Моисеев, 1982) относятся к классу глобальных проблем современности. Их научное решение определяет настоящее и будущее состояние системы "природа-общество" любых регионов, государств и планеты в целом. На практике они сводятся к функции управления биосферными (ноосферными) процессами (природопользование глобального, регионального и локального уровней).

Для природопользования как динамического процесса характерны следующие аспекты: во-первых, территориальный (региональный) аспект, где непосредственно возникают и реализуются противоречия между обществом и окружающей его природной средой; во-вторых, крайне широкий междисциплинарный, межотраслевой и социальный характер; в-третьих, специфическая форма регулирования состояния системы "природа-общество" и методы (способы) ослабления этих противоречий. Последний аспект определяет функцию управления региональным природопользованием (РП), научный уровень которой зависит от принятой методологии и теории.

Управление в виде технологического процесса принятия решений является одной из главных функций человека как существа биосоциального. Каждая из наук по-своему интерпретирует цели, задачи и оптимальные способы управления системой "природа-общество" и ее отдельными составляющими. Более других сегодня ее изучением занимаются экономическая география, региональная экономика, экология и геоэкология. При этом геоэкология имеет определенные преимущества, т.к. при исследовании геосфер планеты и регионов, как универсальных территориальных единиц, изучает их с системных, геолого-географических и биологических позиций, имея в качестве конечной цели нахождение не-которого устойчивого (равновесного) состояния данных систем с точки зрения биоразнообразия их вещественной части и энергетической ценности.

Сегодня имеется ряд методических положений, которыми обеспечивается определенная степень эффективности функций управления биосферными (ноосферными) процессами. Однако они весьма разнородны по исходной теоретической базе и не соответствуют современному уровню развития науки. Их основной недостаток заключается в том, что объектная, предметная и задачная подобласти логически не связаны между собой, а зачастую и прямо противоречат сути информационной (кибернетической) теории управления. Используемый в настоящее время в большинстве научных разработок и в практике управления РП "механистический" подход не позволяет в полной мере исследовать процессы, происходящие в биосфере. Подлежат серьезной научной переоценке территориальный и отраслевой принципы управления РП. Как система научных знаний, адекватная объекту исследования (система "природа-общество"), методология и теория управления РП сегодня отсутствуют.

Практическое решение этих проблем имеет особое значение для России, которая обладает более чем 60 % экономически доступных мировых природных ресурсов ("потенциальные" производственные ресурсы будущего мирового развития). По оценкам ООН (World Resources, 1994-1995 гг. и др. источники) природные ресурсы России оцениваются в 33 трл. долл, т.е. в 3 раза выше Австралии, Канады или США. В России ежегодно добывается до четверти всех мировых энергетических и минерально-сырьевых ресурсов; она также имеет самый мощный на планете блок возобновляемых биоресурсов и является крупнейшим потенциальным инвестором формирующегося сегодня мирового углеродного рынка. С другой стороны, Россия оказалась сегодня в условиях новых политических и экономических реалий переходного периода, который характеризуется усилением роли новых федеральных образований и региональной политики, рыночными отношениями, новыми формами международных экономических отношений, изменениями в структуре народного хозяйства и др.

Управление столь значительными природными, общественными, материальными ресурсами и финансовыми потоками и огромная сложность практической реализации проблем устойчивого развития в новых для страны условиях требуют пересмотра действующей сейчас в стране региональной политики и создания нового демократического государственного института долгосрочного планирования и управления в сфере РП. Принятая в 1996 г. стратегия и концепция перехода Российской Федерации к устойчивому развитию не может быть в полной мере успешно реализована в условиях отсутствия адекватной системам "природа-общество" методологии и теории управления РП.

Цель исследования. Разработка основ методологии и теории, единого логического и формального аппарата моделирования, анализа и синтеза процессов управления активными сложными системами (АСС) класса "природа-общество" (объект исследования), совокупность которых позволяет эффективно решать проблему устойчивого развития регионов (предмет исследования - управление РП).

Задачи исследования:

- на основе использования системного подхода (метода) выполнить анализ и синтез современных положений методологии и теории управления РП, выявить и сформулировать основные - неадекватные объекту исследования и неэффективные - теоретические положения, используемые в практике управления;

- исходя из требования адекватности объекта исследования реальным биосферным (ноосферным) процессам, разработать основы методологии и теории управления АСС класса "природа-общество";

- исследовать и разработать основные элементы формального (логического и математического) аппарата, позволяющего осуществлять моделирование процессов управления РП (теоретическое (системное) обоснование сущности и оптимизация состояний "равновесие" и "устойчивое развитие");

- разработать практические рекомендации по переходу на новый - геосистемный - уровень управления РП, по созданию эколого-экономического механизма управления, совершенствованию методических и организационных форм разработки долгосрочных целевых программ рационального природопользования и социально-экономического развития регионов, а также высокоинтеллектуальных систем планирования принятия управляющих решений в сфере РП и обеспечивающих этот процесс геоинформационных систем и технологий.

Методы исследования. В исследовании активно используются и развиваются системный, программно-целевой и кибернетический методы (подходы). Методологической и теоретической основой работы явились: теория биосферы (ноосферы) Э. Леруа, Т. де Шардена, В.И. Вернадского; общая теория систем (Л. Берталанфи, 50-е гг. XX в.); новая парадигма системного представления мира ("биосферное (ноосферное) мышление"; Ф. Капра, 1991); "Гея-гипотеза" (Дж. Лавлок и Л. Маргулис; 70-е гг. XX в.); принципы "соответствия" и "дополнительности" (Н. Бор, 1913); принципы "зависимости" и "неопределенности" (Н. Бор, В. Гейзенберг, 1927); "принцип минимума роста энтропии" (Л. Онсагер, 30-е гг. XX в.); законы диалектики и термодинамики; законы, принципы и правила экологической аксиоматики (по Н.Ф. Реймерсу, 1990); теория синергетики (теория "самоорганизующихся" систем, - школа И.Р. Пригожина, Г. Хакен и другие); теория кибернетики (теория "телеологических" систем, Н. Винер); теория энтропии (А.Н. Панченков, 1999); математические аппараты теории игр и распознавания образов.

При анализе и синтезе научных достижений в области методологии, теории, методов и моделей управления РП, эволюции научных взглядов и современной практики управления, изучению подлежали две крупные подобласти научных интересов исследователей: общесистемная (философско-методологическая) и прикладная (отраслевая и региональная). К первой были отнесены многие фундаментальные научные труды философов древности и прошлых веков (от Аристотеля до Ф. Бэкона), а также работы П. Мопертюи, Ле-Шателье, К. Брауна, М.В. Ломоносова, Д.И. Менделеева, Т. де Шардена, Ф. Энгельса, В.И. Вернадского, Н. Бора, В. Гейзенберга, В.Н. Сукачева, Н. Винера, У.Р. Эшби, Н.А. Бердяева, Л. Берталанфи, Д. Кона, Ф. Капра, Дж. А. Одума, Ю. Одума, Дж. Рифкина, И.Р. Пригожина, Г. Хакена, К. Поппера и многих других. В области методологии отраслевого и РП наиболее известны труды следующих ученых: С.Г. Струмилина, В.С. Немчинова, Н.П. Федоренко, Т.С. Хачатурова, Л.В. Канторовича, Ю.Г. Саушкина, А.А. Минца, Н.Н. Некрасова, А.Е. Пробста, Н.Н. Моисеева, А.Г. Аганбегяна, Э.Б. Алаева, В.А. Анучина, А.Г. Гранберга, К.Г. Гофмана, А.Н. Аверьянова, И.Г. Александрова, Н.Н. Колосовского, Ю.А. Косыгина, Н.Н. Баранского, Я.Г. Фейгина, И.И. Белоусова и других.

Теоретической основой работы также явились представления отечественных географов о природных объектах как сложно организованных системах (А.Д. Арманд, В.В. Воробьев, И.П. Герасимов, В.М. Котляков, В.С. Преображенский, А.Ю. Ретеюм, Ю.Г. Саушкин, Ю.П. Селиверстов, Э.М. Сороко, В.Б. Сочава, И.П. Дружинин, Г.И. Худяков, П.Я. Бакланов, А.В. Поздняков, А.М. Трофимов, А.К. Черкашин, М.Д. Шарыгин, Г.И. Швебс, В.И. Булатов и другие); о географических и экологических аспектах природопользования (Н.Ф. Реймерс, Т.Д. Александрова, В.Е. Викулов, Б.М. Ишмуратов, К.П. Космачев, В.Н. Лаженцев, Ю.П. Михайлов, Г.А. Приваловская, Б.Б. Родоман, Т.Г. Рунова, И.Л. Савельева, В.А. Снытко, А.К. Тулохонов, А.А. Чибилев, А.С. Шейнгауз, С.А. Мезенцев, А.М. Котельников, В.А. Осипов и другие); отечественных и зарубежных ученых об управлении общественным производством (Г.А. Арбатов, В.Г. Афанасьев, Д.М. Гвишиани, М.Я. Лемешев, В.Н. Лисицын, Г.Х. Попов, М.Х. Мескон, М. Альберт, Ф. Хедуори, Г. Уайт, К. Норт, С. Шмидхейни, Р. Кейтс, Р. Киддер, А. Ньювелл и другие). Идейной основой всего исследования послужили концепция и стратегия перехода Российской Федерации к устойчивому развитию (1996).

Научная новизна исследования заключается в том, что разработана новая система методологических и теоретических знаний о функционировании и развитии сложно организованных природных и социальных систем класса "природа-общество", подходах и методах управления подобными системами в процессе РП. Автором впервые получены следующие научные результаты:

- исходя из принципа "дополнительности" (Н. Бор, 1913) определен общий объект исследования геоэкологии (система "природа-общество"), который относится к классу активных сложных систем (АСС); дано его функциональное определение, разработаны общие схемы методологии и теории управления подобными системами, представлено ее формализованное описание; систематизирован и дополнен ("Информационная сложность", "Фактор времени") перечень основных принципов и критериев системного мышления, важнейших свойств активных сложных систем (по Ф. Капра, 1991);

- представлено теоретическое обоснование и физическая (системная) интерпретация понятий "равновесие" и "устойчивое развитие"; разработана теоретическая схема процесса перехода АСС класса "природа-общество" от исходной к прогнозируемой структуре-аттрактору; введено новое для геоэкологии понятие - "геосистемный каркас (ГСК) территории", разработано (в терминах синергетики) и предложено его функциональное определение;

- разработана и логически доказана форма процесса функционирования и развития АСС класса "природа-общество" (конфликт в условиях неопределенности), выявлен и сформулирован конфликт в данной системе, разработаны дескриптивный (описательный), конструктивный (модель управления) и нормативный (оптимальность управления) аспекты постановки и решения задач управления РП (математический аппарат теории игр); в общем виде сформулированы и описаны глобальный и локальный критерии оптимизации РП;

- на основе информационной общности и условий поиска критерия оптимизации в терминах синергетики определены и сформулированы пять классов задач управления (интерпретации, диагностики и мониторинга, планирования и реконструкции, прогноза, управления);

- определены главные теоретические аспекты формирования информационной области принятия управляющих решений и постановки задач управления РП (конфликт в условиях неопределенности), разработана логическая схема задачи принятия управляющих решений в подобных условиях, введен новый класс задач вычисления свойств ("Задача поиска объектов", PFO), расширены и дополнены другие, смежные с ними, классы задач вычисления свойств;

- разработаны общая схема организации управления РП и архитектура систем планирования (поддержки) принятия решений в сфере природопользования (системы искусственного интеллекта высшего уровня в виде резидентной надстройки над ГИС-ами);

- разработаны практические рекомендации по созданию региональных центров управления природными ресурсами, решению межотраслевых и территориальных проблем управления в чрезвычайных ситуациях, другие методические вопросы управления РП;

- логически обоснована и доказана необходимость перехода на новый - геосистемный - уровень в текущей практике управления государственным и РП.

Практическая значимость исследования сводится к тому, что предложенный в работе новый - геосистемный - подход к управлению РП, основанный на адекватности объекта исследования биосферным (ноосферным) процессам и единстве методологии, теории, задач, методов, моделей и технологий, позволяет исследовать и оптимизировать столь сложно структурированные системы и процессы, которые имеют место в АСС класса "природа-общество" и, тем самым, создавать высокоэффективные системы управления РП.

Реализация исследования. Для ряда межрегиональных (Ассоциация "Дальний Восток и Забайкалье", Межрегиональный центр МЧС), региональных (Управление лесами, Администрация Хабаровского края и др.) и отраслевых (АО "Дальлеспром" и др.) организаций были разработаны и переданы материалы, связанные с совершенствованием и организацией новых структур управления РП, технологией и методами принятия управляющих решений при долгосрочном планировании и в условиях чрезвычайных ситуаций (НИР "Разработка эколого-экономической модели и механизма управления региональным природопользованием"; заказ Правительства Хабаровского края, 2003).

Исходные материалы и личный вклад. В исследовании в качестве исходных материалов использованы монографии, книги, журналы и научные статьи, отчеты НИР, действующие нормативно-правовые документы, технико-экономические разработки и документы (отраслевые и региональные программы и концепции природопользования и социально-экономического развития территорий, материалы международных, союзных и региональных научно-практических конференций и др.), зарубежные научно-технические источники, в которых рассматриваются методологические, теоретические и практические аспекты управления государственным и РП. Личный вклад автора заключается в разработке и реализации всех указанных далее защищаемых положений.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, приложения и списка литературы. Она содержит 387 страниц компьютерного текста, 35 рисунков, 9 таблиц, список литературы из 362 наименований, в т. ч. 26 на английском языке.

Апробация работы. Результаты исследования докладывались на международных научных конференциях и совещаниях по математическим основам теории баз данных, знаний и разработки ГИС-технологий: MFDBS'89,90,91 - Вышеград, Будапешт, Росток; Киев, 1989; Тбилиси, 1990; Брайтенбруннен, 1990; Будапешт, 1990; Ленинград, 1991; Закопане, 1992; Прага, 1989, 1993; DEXA'91, Берлин; ITA '93,94,95,96 - Сандански, София, Троян; KDS '92,93,94 - Ленинград, Киев, Калининград; InterCarto/InterGIS-10,11,13,14 - Владивосток, Чанчунь, 2004; Ставрополь, Будапешт, 2005; Ханты-Мансийск, Йеллоунайф, 2007; Саратов, Урумчи, Лхаса, 2008; "Климат и окружающая среда" (Москва, Амстердам, 2006). "Проблемы устойчивого развития регионов в XXI веке" (Биробиджан, 2002); "Закономерности строения и эволюции геосфер" (Хабаровск, 1996, 1998, 2003); "Сопряженные задачи механики, информатики и экологии" (Горно-Алтайск, 2004); "Дальний Восток: наука, образование. XXI век" (Комсомольск-на-Амуре, 2004); "Регионы нового освоения: стратегия развития" (Хабаровск, 2004, 2008); "Эколого-географические проблемы развития трансграничных регионов" и "Трансграничные особо охраняемые природные территории" (Улан-Удэ, 2007). На российских и региональных конференциях и совещаниях: "Проблемы мониторинга и прогнозирования состояния окружающей среды в ДВ регионе" (Благовещенск, 1995); "Экономика природопользования Российского Дальнего Востока на рубеже веков" (Хабаровск, 1998); "Самоорганизация устойчивых целостностей в природе и обществе" (Томск, 1999); "Самоорганизация в природе и социальных системах" (Хабаровск, 2002-2004); "Научные основы экологического мониторинга водохранилищ" (Хабаровск, 2005); на YIII совещании по прикладной географии (Иркутск, 2005); "Наука Северо-Востока России - начало века" (Магадан, 2005); "Природопользование на Дальнем Востоке России" (Хабаровск, 2006); "Теоретические основы геологии и геоэкологии - насущная потребность естествознания" (Пенза, 2006); "Геоинформационное картографирование для сбалансированного территориального развития" (Иркутск, 2006); "Современные проблемы регионального развития" (Биробиджан, 2006); "Системы географических знаний" (Иркутск, 2008) и др.

По теме диссертации опубликованы 71 работа, из них 9 за рубежом, в т.ч. 3 монографии и 5 статей в рекомендованных ВАК РФ изданиях. Материалы также представлены в 11 плановых отчетах НИР ВЦ ДВО РАН за 1990-2008 гг.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. В рамках "механистического" подхода (объектно-ориентированное представление мира, детерминированная постановка задач управления) адекватная реальным природным объектам и процессам теория управления региональным природопользованием разработана быть не может; для этого необходимо использовать новую - биосферную (ноосферную) - парадигму системного представления мира.

Широкое использование термина "управление" в общественной практике определяет большое многообразие его научных толкований. В настоящем исследовании принято наиболее общее, философское его определение, под которым понимается функция организованных систем (биологических, технических, социальных), обеспечивающая сохранение их структуры, поддержание режима деятельности, реализацию ее программы, цели (ФС). Системный анализ показывает, что это определение, во-первых, включает в себя в качестве объекта управления все многообразие существующих в природе систем, в т.ч. и человека, как существа биосоциального, и, во-вторых, оно состоит из двух взаимосвязанных и определяющих друг друга частей. При этом первая его часть имеет временную направленность на настоящее (структура, режим деятельности), или теоретически определяет некоторое (возможное) состояние "равновесия" системы; вторая направлена на будущее (программа, цель развития), т.е. теоретически позволяет реализовать какие-либо условия ее "устойчивого развития".

Управление любой сложной (самоорганизующейся) системой характеризуется двумя функциональными уровнями: внутренним и внешним, которые ни физически, ни теоретически разорваны быть не могут (принцип "эмерджентности" сложно организованных систем, - теория общих систем и синергетика; Л. Берталанфи, Ф. Капра, И. Пригожин, Г. Хакен и другие). Первый уровень является основой существования каждой отдельной сложной системы в силу ее собственного структурного и функционального устройства. Второй уровень в естественных условиях является функцией, внешней по отношению к сложной системе среды. В искусственных условиях этот уровень характерен для специально создаваемых обществом человеко-машинных систем управления, которые предполагают активное воздействие на систему с целью достижения каких-либо ее структурных или функциональных преобразований.

В исследовании главным образом рассматривался внешний уровень управления сложно организованными природными и социальными системами. При этом внутренний уровень изучался с точки зрения возможности познания общих законов функционирования и развития подобных систем с целью их адекватного отображения и использования во внешнем управляющем процессе (в терминах принятого в экологической аксиоматике понятия "система" и с учетом известного "Правила "мягкого" управления природой"; Н.Ф. Реймерс. Природопользование: Словарь-справочник. М.: 1990). управление природа общество региональным

Общественная практика всегда исходила из основного (базового) положения теории о том, что в природе объектов вне пространства и времени не существует; поэтому управлять можно только какими-либо процессами (в их взаимосвязи и взаимодействии), посредством чего обеспечиваются качественные и количественные изменения объектов. Также известно, что любое разумное действие определяется понятием "эффективность", которое характеризует некоторую логически обоснованную и научно подтвержденную гипотезу существования, программу и цель развития системы. В самом общем виде критерий эффективности определяется, во-первых, степенью достижения некоторой пороговой величины фактически или абстрактно установленного эффекта функционирования и развития системы и, во-вторых, минимизацией всех видов затрат и времени, потраченных на достижение этой цели. В данном исследовании под управлением понимается некоторая логическая и технологическая операция определения и выбора какого-либо возможного действия из множества альтернатив.

В теории общих систем (Л. Берталанфи) выделяются три подобласти, полное знание которых необходимо для осуществления функции управления: объектная, предметная и задачная (их совокупность позволяет ответить на три простых, но главных для теории управления вопроса - кем (чем), зачем и как управлять). Все эти подобласти неразрывно связаны между собой и характеризуют три входных физических элемента сложных систем - массу, энергию, информацию. Эффективность управления такими системами определяется необходимостью обеспечения адекватного представления самого объекта управления в абстрактных теориях и моделях, которые используются на практике.

Современное состояние системы методологических и теоретических знаний, а также практический опыт в сфере управления РП характеризуются тем, что в их основу положена известная еще с конца XYII в. парадигма "механистического" мышления. В ее рамках преобладает объектно-ориентированное представление мира (лапласовский детерминизм, картезианский механицизм и бэконианская философия), где он отображается в виде определенного множества изолированных объектов. Методологическим (естественнонаучным) базисом этой парадигмы является признание факта существования и развития природных систем в простом линейном (геометрическом) пространстве ("механические" формы движения материи).

Отсюда в научных концепциях, теориях и на практике происходит теоретическое и физическое расчленение мира на отдельные элементы; в результате не воспринимаются и разрушаются системные свойства природных объектов, а связи между ними устанавливаются как строго детерминированные (традиционный подход к управлению сложными системами заключается в том, что результат внешнего управляющего воздействия есть однозначное и линейное, предсказуемое следствие приложенных усилий, что соответствует схеме: управляющее решение желаемый результат; Князева Е.Н., Курдюмов С. П., 1992). На практике это находит свое выражение в территориальном и отраслевом принципах управления РП. Так, обычно управлению подлежат некоторые производственные, технологические, социально-экономические и т.п. (но не природные, т.е. системные!), или только внешние, по отношению к системе "природа-общество", процессы, которые, в свою очередь, не сводятся к управлению территорией (регионом) как геосистемным образованием.

Системные исследования показывают, что в рамках "механистического" мышления всю систему элементов и биосферные (ноосферные) процессы окружающего нас мира описать и формализовать в принципе невозможно, поскольку все известные природные системы и объекты существуют и развиваются не в геометрическом, а в функциональном (биологическом) пространстве (И. Пригожин и другие, 1985). Из теории синергетики известно, что линейное (геометрическое) пространство, которым определяется сущность "механистического" мышления, инвариантно относительно параллельных поворотов и переносов материальной точки. Но функциональное (биологическое) пространство такой инвариантностью не обладает; следовательно, движение (развитие) принадлежащих ему природных систем не может быть выражено через посредство только детерминированной формы постановки задач управления.

В рамках данной парадигмы нельзя также сформулировать основные понятия и определения теории биосферы (ноосферы) в ее интерпретации Э. Леруа, Т. де Шардена, В.И. Вернадского (единство законов природы, законов мышления и социально-экономических законов развития общества) и каким-либо образом реализовать в процессе управления РП понятие "система" и "Правило "мягкого" управления природой". Системный анализ показывает, что даже сам термин "региональное природопользование", под которым обычно понимают процесс взаимодействия общества с окружающей его природной средой на региональном уровне, в рамках данной парадигмы нельзя точно формализовать и представить в виде какой-либо логической (математической, информационной и алгоритмической) схемы принятия управляющих решений. Кроме того, в силу семиотической двойственности и симметрии по знаку окружающего нас мира, данная парадигма также не позволяет сформулировать такие исходные, характеризующие физический смысл управления РП как динамическим процессом, понятия геоэкологии, как "равновесие" и "устойчивое развитие" (в рамках аналогичной концепции в определении Международной комиссии ООН, 1993).

Первый вопрос, который возникает в процессе системного анализа и синтеза теоретических проблем управления РП, заключается в определении области знаний, в рамках которой допустимо и возможно их общее решение (условие адекватности поставленных проблем объекту, предмету и используемых при этом методам исследования). Из теории познания (гносеологии) известно, что помимо выделения некоторого объекта (его физический - элементный - состав, пространственные и временные границы) и предмета исследования, необходимо определение общей целевой функции каждой конкретной науки, через посредство которой может быть представлена вся ее проблемная область. Обычно она определяется как четко выделенный общий функциональный процесс и формулируется в виде основных понятий и определений данной науки. Для геоэкологии (на глобальном уровне управления, согласно формуле специальности 25.00.36 ВАК РФ) подобным общим процессом должна стать функция управления биосферными (ноосферными) процессами взаимодействия геосферных оболочек планеты (в части изменения жизнеобеспечивающих ресурсов).

При изучении проблем управления РП основной методический подход заключается в попытках использования понятийного аппарата и терминологии (или в методе объединения фазового - информационного - пространства) ряда исходных наук, таких как геология, география, экология, экономика и др. Одна из возможных схем иллюстрации данного подхода представлена на рис. 1.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1. Системное представление фазового (информационного) пространства экологии, геоэкологии и сферы природопользования

В данной схеме - в противовес ее определению, предложенного Э. Геккелем ("наука об отношениях организмов к окружающей среде", 1866) - экология рассматривается как наука о физических, химических и биологических формах существования живой и неживой материи (включая ближний космос; Н.Ф. Реймерс, В.И. Булатов и другие называют ее "большой экологией" или "мегаэкологией"; у нее нет сегодня фундаментальных теоретических основ). А геоэкология - как область знаний о формах существования и пределах взаимодействия геосферных оболочек (или геосистем высшего уровня) планеты (лито-, педо-, гидро-, атмо-, био- и антропосферы).

Главной системной характеристикой процесса природопользования является его "двойственность" ("Природопользование - это всегда взаимодействие, взаимопересечение двух систем, с одной стороны, природной, а с другой - общественной, или социально-экономической"; П.Я. Бакланов, 2002). На основе синтеза этих характеристик и рис. 1 может быть сформулирован следующий вывод. В процессе природопользования воспользоваться только одним - эко- или антропоцентрическим - подходом без потери смысла концепции устойчивого развития нельзя (будет нарушена неразрывная связь естественнонаучного и социального (экономического и политического) аспектов экологии; Ю. Одум, 1986). При этом можно использовать общий терминологический аппарат таких наук, как география, экономика и экология (действие принципа "соответствия" Н. Бора, 1913, согласно которому в каждый конкретный момент времени может быть установлена точная математическая связь различных естественнонаучных теорий и семантическая - через понятия и определения - связь смежных дисциплин). Но при переходе к исследованию проблем геоэкологии так поступать уже нельзя; здесь необходимо применять так называемые "дополнительные" классы понятий и определений, которые только взятые вместе исчерпывают всю поддающуюся определению и передаче информацию (принцип "дополнительности" Н. Бора, 1913). Также известно, что в процессе перехода к новым областям знаний системный подход требует не только увеличения степени вложенности и уточнения уровня организации элементов в системе, но и соответствующей переоценки режимов, нормативов и механизмов ее функционирования в целом, а также целевой функции существования и развития системы со стороны всего комплекса задач управления.

В итоге предлагается следующая формула геоэкологии, на основе которой возможна разработка алгоритмического представления всех известных на сегодня (по В.И. Булатову, 2000) 102 научных направлений экологии, что методически важно при организации метазнаний современных ГИСов и систем планирования (поддержки) принятия управляющих решений (СПР) в сфере РП. ГП, ЖР (объект - геосферы планеты, предмет - жизнеобеспечивающие ресурсы) БС, НС (исходная теория - теория биосферы и ноосферы) РВ, УР (цель - равновесие, устойчивое развитие); ГЛ, РН, ЛК (уровни управления - глобальный, региональный, локальный); КН (основное свойство - конфликт в условиях неопределенности).

Таким образом, при использовании "механистического" подхода сама постановка вопроса об управлении РП является методически некорректной, поскольку управлять можно только какими-либо процессами. На практике все вышеизложенное приводит к ситуации, которая характеризуется отсутствием, во-первых, адекватной реальным природным объектам и процессам методологии и теории управления РП и, во-вторых, необходимой совокупности научно обоснованных методов и средств, позволяющих изучать биосферу (ноосферу) планеты в качестве геосистемного объекта. Для решения этой сложной методологической проблемы необходимо обеспечить выполнение следующих условий.

1) Использовать новую - биосферную (ноосферную) - парадигму системного представления мира, которая характеризуется переходом от объектов к отношениям (в виде неразрывной сети взаимоотношений всех составляющих его объектов). Реализация данного условия позволит сформулировать физический смысл (или разработать системную интерпретацию) основных (фундаментальных) понятий геоэкологии - понятий "равновесие" и "устойчивое развитие" (т.е. осуществить на практике "… сведение географических закономерностей к физическим законам"; Д.Л. Арманд, 1975).

2) Осуществить переход к новым классам понятий и определений, которыми может быть обеспечена вся информационная область геоэкологии как нового междисциплинарного научного направления (действие принципов "соответствия" и "дополнительности" Н. Бора, 1913). Это позволит формализовать и на практике реализовать (в виде методик, алгоритмов и программ) принцип оптимальности поведения сложно организованных природных и социальных систем.

Как показывает системный анализ, основные ошибки и неудачи многих научных работ и ГИСов в сфере управления РП в нашей стране и за рубежом обусловлены тем, что их предметная подобласть не учитывает эти базовые методологические, теоретические и концептуальные положения. Отсюда может быть сформулировано следующее защищаемое положение диссертации.

2. Методология управления региональным природопользованием и необходимость расширения информационной области принятия управляющих решений требуют выделения нового объекта исследования геоэкологии, которым являются активные сложные системы (АСС) класса "природа-общество". Подобные системы должны рассматриваться как диссипативные (неравновесные) системы, существование и развитие которых происходит в функциональном (биологическом) пространстве.

С целью обеспечения адекватности объекта реальным биосферным (ноосферным) процессам для регионального и локального уровней управления в работе предложен новый (общий) объект исследования геоэкологии - система "природа-общество", - который относится к классу активных сложных систем. Активные сложные системы (АСС) представляют собой взаимно интегрированные целостности систем и объектов, свойства которых не могут быть сведены к свойствам составляющих подсистем и рассматриваются как живые системы, где основным движущим механизмом функционирования и развития является конфликт (в условиях неопределенности).

Естественнонаучная основа (теоретический базис) этого определения исходит из "Гея-гипотезы" Дж. Лавлока и Л. Маргулис, которая была сформулирована в 70-е гг. XX в. в результате экспериментального доказательства существования биосферы ("…планета функционирует как живой организм; адаптация и эволюция каждого живого существа является частью более широкого процесса адаптации и эволюции самой планеты)". Широко известен и тот факт, что человек (общество) является существом (сообществом) биосоциальным; эта "двойственность" не позволяет каким-либо образом осуществить его вычленение из естественной и искусственной природной среды (действие принципов "эмерджентности" и "зависимости" ("система+прибор") Н. Бора и В. Гейзенберга, 1927). Это определение также полностью согласуется с единственно известным на сегодня функциональным определением ноосферы Т. де Шардена: "Ноосфера стремится стать единой замкнутой системой…".

Другим методологическим базисом этого определения служат теория синергетики и принцип "неопределенности" В. Гейзенберга (1927). Он находит свое выражение в "двойственности" самого процесса управления РП, поскольку равновесное состояние подобных систем всегда переходит в фазу сначала неустойчивого, а затем устойчивого ее развития и на новой ветви вновь возвращается в положение равновесия системы (см. широко известную схему бифуркаций И. Пригожина). В таких системах человек, как существо биосоциальное, одновременно входит в объект управления (природа), и в систему управления (лицо, имеющее возможность принимать решения; подробнее об этом, см. далее "Общую схему принятия управляющих решений"). Их "активность" заключается в том, что они рассматриваются как самоорганизующиеся (в рамках теории синергетики - диссипативные) системы, которые далеки от состояния равновесия. Их "сложность" определяется тем, что они существуют и развиваются не в линейном, а в функциональном (биологическом) пространстве (здесь каждый процесс происходит тогда и там, где это позволяет координировать его со всем процессом в целом; Пригожин И.Р., 1985).

Под конфликтом в теории игр понимается всякое явление, применительно к которому можно говорить, кто и как в этом явлении участвует, каковы могут быть у этого явления исходы, кто в этих исходах заинтересован и в чем эта заинтересованность состоит (Н.Н. Воробьев, 1971). В самом общем виде конфликт в АСС "природа-общество" можно сформулировать как стремление природы сохранить свое физическое (материально-вещественное), энергетическое и информационное состояние в противовес стремлению человека его нарушить. По А.Н. Панченкову (1999) конфликт представляет собой особое (перманентное) свойство всех природных, биологических и социальных систем (или процесс, в результате которого и происходит их функционирование и развитие). При этом он всегда проходит в условиях неопределенности. Согласно теории синергетики, принципиальная разница между объектами класса "природа-общество" и всеми другими - которыми оперируют смежные с геоэкологией науки - заключается в том, что в них невозможен (теоретический или технологический) разрыв выделенной дефисом системной связи (принцип "эмерджентности", или целостности, сложных систем; по А.Д. Арманду, 1988 - система общество-природа сегодня характеризует высшую ступень и форму организации материального мира).

Термин "управление" является "парным"; он теряет всякий смысл без определения объекта и предмета исследования, между которыми существует четкая семантическая связь. Исходя из философской сущности понятия "объект" в работе используются понятия "физического" (реального) и "идеального" объекта. Под первым понимается биосфера (ноосфера) планеты с включенным в нее человеком как биологическим видом. Второй - противостоящий нашему мышлению - объект включает в себя модель (образ) реального объекта как совокупность входящих в него элементов, обладающий способностью самоорганизации и который подвергается какой-либо форме изучения и исследования (теоретическая модель АСС класса "природа-общество"). Под предметом исследования понимается РП в ноосферной формулировке, т.е. процесс взаимодействия всех элементов биосферы на региональном уровне, основанный на единстве и взаимосвязи законов природы с законами мышления и социально-экономическими законами развития общества. Классификация связи основных понятий и определений в сфере управления РП приведена на рис. 2.

Методика выделения объектных границ АСС класса "природа-общество" на региональном и локальном уровнях управления должна сводиться к следующим процедурам. 1) Определение общего фазового (функционального и информационного) пространства, в рамках которого возможно и допустимо общее решение конкретно сформулированной проблемы. 2) Выделение в этом пространстве функций природы и общества (их разграничение производится в полном соответствии с общей - по Н. Винеру "телеологической" - схемой принятия управляющих решений). 3) Проведение процедуры проверки предварительно выделенной системы по принципу ее "эмерджентности", т.е. дальнейшей неразложимости, когда возможна потеря ее функциональных свойств. 4) Выделение и формулировка конфликта в данной системе, в т.ч. в условиях неопределенности. 5) Определение неустойчивых и устойчивых "мод" системы, их ансамблей и всех возможных (допустимых по условиям задачи) суперпозиций полной системы. 6) Выделение структуры-аттрактора и ее "ядра" (по Е.Н. Князевой и С.П. Курдюмову, 1992 - "пятна" процесса; по В.Б. Сочаве, 1978 - "инварианта" системы). 7) Определение аддитивного и мультипликативного эффектов взаимодействия элементов системы, которые и позволяют далее ее классифицировать как целостное и неделимое системное образование. (Все используемые здесь термины и теоретические положения представлены в тексте автореферата).

Общее "сжатие" (по элементам и функциональным процессам) всех этих последовательно выполненных процедур позволяет определить минимально допустимый ранг объекта исследования регионального и локального уровней управления. Таким образом, при использовании системного подхода границы объекта исследования и моделирования (АСС "природа-общество") определяются исходя из: во-первых, его представления как упорядоченной материально-вещественной и энергетической совокупности элементов, существующей и развивающейся в функциональном (нелинейном) пространстве, в рамках которого возможно выделение и формулировка конфликта и его исходов; во-вторых, математического (алгоритмического) определения и формализации аддитивного и мультипликативного эффектов ее функционирования и развития.

Рис. 2. Классификация основных понятий и определений в сфере управления РП

Управление биосферными (ноосферными) процессами и РП невозможны без использования некоторых глобальных концепций развития. Применительно к теме исследования в настоящее время наибольшее общественное признание получили следующие концепции: "Глобализация мирового хозяйства", "Устойчивое развитие", "Открытое общество". По мнению экспертов ООН, они обеспечивают взаимную увязку следующих компонентов устойчивого экономического и социального развития регионов: производственной деятельности, потребления природных ресурсов, состояния экологических систем, качества окружающей среды и благосостояния человека [Environmental..., 1985].

Решение проблемы управления РП непосредственно связано с реализацией концепции "Устойчивого развития" (Sustainable Development). Эта концепция (в ее определении комиссии Г.Х. Брундтланд, 1972) сегодня дублируется понятием "равновесие" (по Л. Брауну, 1992), согласно которому оно "…определяется как такое состояние общества, при котором удовлетворение сегодняшних потребностей не уменьшает шансы будущих поколений на достойную жизнь". В настоящее время этот термин используется практически повсеместно. Так, это определение было признано в качестве национальных доктрин при создании Президентского совета по устойчивому развитию в США (1993) и разработке стратегии и концепции перехода РФ к устойчивому развитию (1996).

С момента появления этих двух понятий и терминов они всегда подвергались серьезной научной критике (см.: например, работы M. Arnold, R. Day, П.Я. Бакланова, А.С. Шейнгауза и других авторов). В целом ее суть может быть сведена к следующим аспектам. Во-первых, оба эти фундаментальные для экологии и географии понятия в своих исходных определениях (комиссия Г.Х. Брундтланд и Л. Браун) только повторяют друг друга. Но, исходя из гносеологии, методически это неверно, поскольку их предикаты далеко не равнозначны; они несут принципиально различную смысловую нагрузку и, следовательно, должны иметь различные физические интерпретации. Во-вторых, они не могут быть прямо использованы при принятии управляющих решений при исследовании биосферных (ноосферных) процессов, поскольку являются не более чем эвристиками, т.е. не отражают системные свойства сложно организованных систем и сами состояния "равновесие" и "устойчивое развитие" как таковые. Поэтому они, скорее всего, могут выступать только в виде некоторых общепризнанных (но не формализованных!) суггестивных норм поведения общества по отношению к окружающей его природной среде. В-третьих, они не имеют большого смысла и с точки зрения математики и информатики, поскольку их невозможно каким-либо образом формализовать (в математическом смысле на них не могут быть установлены какие-либо отношения предпочтения).

На рис. 3. приведена общая схема методологии РП; отдельные ее элементы требуют следующих дополнительных пояснений. Понятие "жизнь", как фундаментальное для естествознания и априори неопределяемое ("всеобщий феномен", по В.И. Вернадскому) понятие, здесь рассматривается в формулировке А.А. Ляпунова (60-е гг. XX в.), где специально выделяется ее информационная часть ("Управление, основанное на передаче информации, является составной частью всякой жизнедеятельности, более того, управление можно объявить характеристическим свойством жизни в широком смысле"). Таким образом, информация в данном исследовании рассматривается как главный материальный источник (входной элемент) процесса управления любой сложной системой. Для геэкологии также важен вывод, что вне процесса природопользования жизнь невозможна.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Теория управления РП

Рис. 3. Схема методологии управления РП

Основные принципы и критерии системного мышления, важнейшие свойства активных систем изучались в их интерпретации Ф. Капра, 1991. К ним относятся: общее понятие системности (целостности); взаимосвязь структур и процессов; свойство вариабельности (изменчивости); критерий оптимизации; стратегия разрешения конфликтов; многоуровневые структуры; гетерорархия активных систем; самоорганизация; принципы управления активными системами; понятия изменчивости и стабильности; структура и принципы; переход от объектов к отношениям; экологическая концепция; критерий эффективности (от роста к равновесию).

3. Разработка адекватной объекту исследования (АСС класса "природа-общество") теории управления региональным природопользованием и реализация условий поиска оптимума поведения подобных систем невозможны без физической (системной) интерпретации основных понятий геоэкологии - понятий "равновесие" и "устойчивое развитие".

В общей массе динамических систем материального мира синергетика выделяет два класса - консервативные и диссипативные системы, - посредством чего достигается первая качественная классификация всех известных явлений природы. Естественнонаучная (физическая) основа такого выделения заключается в инвариантности и неинвариантности фазового пространства среды; основное различие между ними состоит в том, что первые являются структурно-неустойчивыми, а вторые - структурно-устойчивыми системами.

Все природные и социальные системы, в т.ч. и АСС "природа-общество", относятся к классу диссипативных, или структурно-устойчивых и далеких от равновесия систем, которые в определенных условиях, сопутствующих сложному поведению, порождают возникновение множества одновременно устойчивых решений. Неинвариантность диссипативных систем относительно обращения времени ведет к тому, что асимптотически, т.е. при t, будут достигаться некоторые выделенные ситуации - аттракторы, которые характеризуются синергетикой как "притягивающие множества" (соответствие состоянию динамического равновесия; Г. Николис, И. Пригожин и другие, 1985).

Эти фундаментальные положения синергетики позволяют теоретически обосновать возможность исследования функции управления сложно организованными системами. Этот процесс должен сводиться к следующим этапам. 1) Определение (в динамике) для конкретно известных классов сложных систем цели их эволюции (структуры-аттракторы) и спектров их притяжения. 2) Исследование общих тенденций развертывания процессов самоорганизации в открытых нелинейных средах (фазовых пространствах). 3) Нахождение таких способов воздействия (управление) на реальные сложно организованные системы, когда любые изменения чистых и смешанных стратегий поведения всех участвующих в процессе развития системы игроков и их коалиций не увеличивают их собственные функции выигрыша (т.е. должен обеспечиваться процесс "скатывания" системы на ту же самую структуру-аттрактор, на тот же самый режим движения системы). Под структурами-аттракторами в синергетике понимаются такие "… реальные структуры в открытых нелинейных средах, на которые выходят процессы эволюции в этих средах в результате затухания в них переходных процессов" (Князева Е.Н., Курдюмов С. П., 1992; также известно, что в природе не существует систем, не имеющих своей аттрактивной цели).

Проблемы "коэволюции" стратегий развития природы и общества не могут быть правильно поняты и сформулированы без физической (системной) интерпретации понятий "равновесие" и "устойчивое развитие". Результаты исследования объектной подобласти РП позволяют сформулировать вывод о том, что основным условием развития биосферы (ноосферы) есть достижение состояния динамического баланса всех ее элементов, или достижение структур-аттракторов, когда каждый из них одновременно стремится обеспечить полную реализацию своих собственных интересов в интересах всего сообщества (соответствие функциональному определению термина "ноосфера" по Т. де Шардену).

Методологическим базисом процесса управления РП служат теория синергетики и принцип "неопределенности" В. Гейзенберга (1927), т.е. заключается в "двойственности" материального мира. Этот процесс всегда протекает в условиях неопределенности, когда невозможно одновременно указать точные координаты физической системы и ее импульс (они связаны соотношением неопределенностей). Исходя из основных положений синергетики, теоретически состав и связь объекта и предмета исследования геоэкологии могут быть ограничены следующими элементами и теориями (рис. 4).

Рис. 4. Основные (базовые) понятия геоэкологии и обеспечивающие их теории

С целью теоретического обоснования исследования устойчивых и неустойчивых процессов в работе использовались следующие теории: теория общих систем (Л. Берталанфи, 1950), теория синергетики (Николис Г., Пригожин И, Хакен Г., Курдюмов С. П. и другие), теорема неравновесных процессов И.Р. Пригожина (1947), теория "телеологических" систем (Н. Винер, 1950), принципы "минимума роста энтропии" Л. Онсагера (30-е гг. XX в.), "неопределённости" и "зависимости" (В. Гейзенберг, Н. Бор, 1927), концепция "моды" (Г. Хакен, 1980) и методология управления РП (рис. 3). В основу системного анализа и синтеза этих процессов были положены известная схема бифуркаций И.Р. Пригожина (1990) и схема климакса социосистем (по А.В. Позднякову, 1999). При этом схема бифуркаций была реконструирована в направлении симметрии физических процессов, поскольку она не описывает такое известное состояние диссипативных систем, как их гибель. Эта реконструкция представлена на рис. 5 (здесь X - переменная состояния системы). В процессе исследования энтропия системы рассматривалась исходя из современных ее представлений (энтропия - это мера совершенства структуры, это сформулированная в символьном виде архитектура системы; она всегда постоянна (H_f=const) и состоит из двух элементов: