9. Принципы построения имитационных эколого-экономических систем.

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

1)целостность системы — принципиальную несводимость свойств системы к сумме свойств составляющих ее элементов и ее относительную независимость от других аналогичных систем;

2)наличие цели и критерия исследования множества ее элементов;

3)наличие внешней среды, вмещающей систему;

4)возможность выделения подсистем или взаимосвязанных частей, представляющих собой по отдельности тоже системы.

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. Каждое из возможных наборов состояний управляющих переменных определяет альтернативный сценарий развития мировой эколого-экономической системы.

В общем случае различают два вида сценариев развития системы –

1)сценарий, составленный на базе управляющих переменных позволяющие исследовать поведение системы в зависимости от выбранного сценария управления (прямая задача прогнозирования исследовательского типа).

2) сценарии, составленные на базе состояний элементов позволяющие по заданному сценарию состояний элементов эколого-экономической системы определить 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 – учёт обратных связей во взаимодействии различных элементов эколого-экономической системы, в результате чего такие модели получили название моделей системной динамики. Сущность цепи обратной связи состоит в циклическом взаимодействии между её элементами, которое в модели Дж. Форрестера, например, осуществляется между уровнем или переменной состояния интегрального типа и темпом – переменной приростного типа, являющейся управляющей переменой.

Связи между элементами системы подразделяются на положительные и отрицательные — соответственно, если при прочих равных условиях увеличение переменной А приводит к увеличению (уменьшению) переменной В.

Положительная связь увеличивает темпы развития элемента, системы при усилении развития воздействующего на него элемента, отрицательная, наоборот, замедляет. Примером положительной 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.

10 Имитационная модель системной динамики Дж. Форрестера. Основные предпосылки построения и характеристика основных переменных и структуры модели. Анализ модели с точки зрения соответствия требованиям к моделям, описывающим экологически устойчивое экономическое развитие. Анализ вариантов сценариев развития по моделям Дж. Форрестера и Д. Медоуза.

Модель Форрестера построена на основании принципов системной динамики – метода изучения сложных систем с нелинейными обратными связями. Сущность в циклическом взаимодействии между центрами. Если задан критерий, опред цель развития, то формулир задача отыскания оптим сценария.

Метод системной динамики предполагает, что для основных фазовых переменных (так называемых системных уровней) пишутся дифференциальные уравнения одного и того же типа: dy/dt=y(+)-y(-) где y⁺ – положительный темп скорости переменной y, включающий в себя все факторы, вызывающие рост переменной y; y^–– отрицательный темп скорости, включающий в себя все факторы, вызывающие убывание переменной y.

Основные переменные (системные уровни):

1)     население P; 2)     основные фонды V; 3)     доля фондов в сельском хозяйстве (т.е. в отрасли обеспечения пищей) S; 4)     уровень загрязнения (или просто загрязнение) Z; 5)     количество невозобновляемых (невосстановимых) природных ресурсов R.

А также факторы, через которые и осуществляется взаимовлияние переменных при построении дифференциальных уравнений: численность населения P_P (население, нормированное на его численность в 1970 году);·        материальный уровень жизни;·        относительный уровень питания (количество пищи на человека) ;·        относительное загрязнение Z_S.

В правой части ур-ний – факторы, в левой – производные параметров по времени. Невозобновляемые ресурсы R не имеют притока. Помимо перечисленных переменных, Форрестер ввел еще понятие о "качестве жизни" Q. Этот фактор является своего рода мерой функционирования исследуемой системы, т.е. носит характер индикатора. Зависит от четырех факторов : Q = Q_C Q_F Q_P Q_Z.

Для системных уровней пишется система дифференциальных уравнений, которая в упрощенном виде записывается так:

dP/dt=B-D, где B = B(C, F, P_P, Z_S) = c_B·B_C(C)·B_F(F)·B_P(P_P)·B_Z(Z_S) – темп рождаемости,  D = D(C, F, P_P, Z_S) = c_D·D_C(C)·D_F(F)·D_P(P_P)·D_Z(Z_S) – темп смертности, 

dV/dt=I-A, где I=P*Iнорм*Mt, Mt – множитель капиталовложений, опред способность к накоплению капитала, A=Vt*a(норм) - амортизация

dS/dt=(SfSq-St)/Ts - прирост доли сельскохозяйственных фондов, Sf – влияние на вел схпр-ва ур-ня питания, Sq – завис от кач-ва жизни, Ts – время, нбх для распред капитала

dR/dt=-PtR(m)t или –Tt, где Tt=Pt*Tнорм*R(m)t – объем расхода невозобновл прир ресурсов в году t, завис от числ нас, норм потребления и множителя, отраж зависим объема добычи прир рес от ур-ня жизни (нелинейная функция, учит замедление темпов добычи невозобновл пр рес с ростом матер ур-ня жизни)

dZ/dt = Gt – Ut, Gt=Pt*Gнорм*g(v) – образование загрязнения, завис от закона нарастания загр по мере роста объема фондов v, Ut=Zt/μt – ур-нь ассимиляции, завис от времени разложения загр

Пессимистич и оптимист сценарии. Кривые уровней имеют экстремумы. 1) уменьшение естеств ресурсов приводит к спаду в промышл и ведет к сокращению пр-ва. В итоге уменьш числен населения и уровень жизни. 2) преодоление спада в пром вследствие замены природного капитала на искусств.

Основные усилия последователей направ на детализацию модели, увеличение размерности пространства и диф ур-ний – у Медоуза порядка 100. В мод Медоуза расширен диапазон вариантов имитации. Ввод предпосылок удвоения и даже бесконечности ресурсов, контроль рождаемости, загрязнения прир среды, интенсификация с\х. Практический вывод – необх нулевого роста.

Ограниченный характер ре-тов объясн тем, что из-за высокого уровня агрегации вне поля зрения остались важные моменты – НТП, - взаимозаменяемость ресурсов, - размещение по регионам, - особенности процессов

Расчёты позв устан ряд противоречий в общ развитии, в 21 веке наступит кризис, вызванный истощением ресурсов, загрязнением, ростом числ населения. Это приводит к падению производства и инвестиций. Рост смертности. Кризисные явления в любом случае наступят, раньше или позже – при усл неограниченности ресурсов из-за роста загрязнений, при устан контроля над загрязнением от нехватки продуктов питания, при ограничении на размер семьи от расширения производства и истощению ресурсов.

11. Роль межотраслевых балансовых моделей в определении путей экологически ориентированной структурной перестройки экономики. Характеристика балансовых моделей эколого-экономических отношений с точки зрения соответствия требованиям к моделям, описывающим экологически устойчивое экономическое развитие.

Роль межотраслевых балансовых моделей в определении путей экологически ориентированной структурной перестройки экономики. Характеристика балансовых моделей эколого-экономических отношений с точки зрения соответствия требованиям к моделям, описывающим экологически устойчивое экономическое развитие

Модели МОБ

• Отражают структуру межотраслевых связей по поводу использования и распределения продукции в н\х в равновесном сост

• Примен для поиска альтерн вариантов экологизации экономики

• По содержанию явл выражением закона сохр вещества и энергии

• Доказывается возможность описания эколого-эконом отношений в виде шахмат табл, сконструированной на основе исслед хар-ра взаимодействия их разл сторон

Направления – теоретические и прикладные

Напр модели Айреса-Ниса, Леонтьева, Дейли, Айзарда – в их основе табл «затраты-выпуск»

Экологически ориентированная структурная перестройка экономики – это стабилизация роста объемов производства природоэксплуатирующих, ресурсодобывающих отраслей при быстром развитии на современной технолог.основе всех производств природно-продуктовой вертикали, связ с преобразованием природного вещества и получением на его основе конечного продукта.

Всю экономику м предст в виде своеобразной пирамиды, разделенной на слои в соотв с технологическими стадиями продвижения первичного сырья и переработки его в конечные продукты.

По мере удаления от основания пирамида сужается, доля отраслей более высокого уровня в валовом нац.прод. уменьшается. Природо(ресурсо-)эксплуатирующие отрасли находятся в основании пирамиды – это 4 сектора н/х: горнодобывающее пр-во, с/х, лесная промышленность и рыб.хоз-во.

Второй слой – отрасли, обеспеч.первоначальную обработку сырья – пр-во металла, электроэнргии.

В третьем слое – производство сложных товаров и услуг, углубление обработки продукции.

Четвертый слой и выше – производство сложных товаров и услуг, информации, патентов, проектов, программ.

Экологизация экономики – процесс сужения основания пирамиды при расширении ее вершины. Происх уменьшение нагрузки на окр.ср. при увеличении её обеспеченнсоти высококач-ными товарами и услугами.

Индустриальная структура – большой удельнй вес первичной экономики в виде классич.пирамиды. Постиндустриальная – экономика с более высоким уровнем развития, имеет небольшое основание.

Альтернативные варианты экологизации экономики м.найти на основе МОБ как моделей, отражающих структуру межотраслевых связей по поводу использования и распределения продукции в нар.хоз-ве, и отраж равновесное состояние таких связей между отраслями.

Нбх ориентироваться на конечные результаты при разработке стратегий развития как на микро-, так и на макроуровне. Нбх тщательно анализировать взаимозаменяемость и -дополняемость факторов производства в экономике с позиций рез-тов, возможности экономии природ.ресурсов при сохранении и увеличении выпуска прод. Модели демонстрируют проведение природоохранных мероприятий и возможности использования малоотходных технологий.

Выполнение требований

1. все линейные, но рассчитаны на длит период

2. учит влияние экон на природу в виде потоков продуктов в матрицах

3. отражают обратную связь в виде зависимости структуры и об вып от сост окр среды

4. в моделях Айзарда – пок-тель БПК, Леонтьева – величина затрат на очистную деят-ть

5. нет ограничений на капитал

6. не учитывает качественные изменения – нелинейность, задержка, обратные связи

7. присутствуют ограничения на прир ресурсы