Экзамен Зачет Учебный год 2023 / лекция
.docxКак проявляется нелинейность в социальных и экономических системах. Сегодня линейность как парадигма не работает на финансовых рынках. До недавнего времени в экономике все модели были линейными и базировались на двух основных предположениях.
Модель рационального инвестора
Модель эффективного рынка
Это предположение о том, что инвесторы ведут себя рационально. Модель рационального инвестора и модель эффективного рынка. Модель рационального инвестора предполагает, что инвесторы линейно реагируют на информацию, т.е. когда инвесторы получили информацию, они начинают действовать, они не ожидают накопления информации в какой-то цепочке событий. Т.е. считалось, что прошлая информация всегда учтена и, например, она нашла отражение в стоимости ценных бумаг на конкретный момент времени. С точки зрения математики это означает, что рациональный инвестор желает среднестатистической эффективности. И он должен был бы оценивать потенциальную прибыль методом вероятностного взвешивания и риск тогда можно измерять как стандартное отклонение от ожидаемой прибыли, но оказалось, что инвесторы не всегда так поступают.
Вторая модель, модель эффективного рынка говорит о том, что цены отражают всю имеющуюся на данный момент информацию. Стоимость определяется консенсусом большинства участников рынка. Эти предположения лежали в основе линейного понимания общества. Т.е. люди получают информацию, сразу ее используют, прибыли нормально распределены, но линейная модель понимания экономики и общества не сработала. Что не учитывала эта модель? Не учитывала нелинейные эффекты, а где они? Они в психологии человека. Люди не реагируют на информацию сразу после ее получения, они откликаются на информацию некоторое время спустя, если она подтверждает изменения в недавнем тренде. Сошлюсь на ситуацию с эпидемией коронавируса, государство и отдельные люди с задержкой реагировали на информацию и начинали реагировать, когда новая информация подтверждала тренд – это нелинейная реакция. Противоположность линейной реакции гипотетического рационального инвестора. В психологии нет подтверждения тому, что люди более рациональны в совокупности, чем в одиночку. Доказательством служат социальные перевороты, приходящие увлечения и мода. Люди не всегда питают отвращение к риску, люди часто стремятся рисковать. Особенно, если они осознают, что они обречены на потери, если они не будут этого делать. Иллюстрация, обложка книги Канемана «Думай медленно, решай быстро».
Люди более склонны к риску ради избежания потерь, чем ради выгод – это психологический нелинейный фактор. Люди испытывают предубеждения в своих субъективных оценках, люди уверенны в своих предсказаниях всегда больше, чем это оправдано имеющейся информацией. На базе этого строится в экономике так называемые нелинейные модели, учитывающие поведение человека как нелинейный эффект.
В современной науке для сложных систем линейных, однозначных, предсказуемых описаний недостаточно. Чтобы объяснять самоорганизацию, нужно работать с нелинейными моделями. Приведу примеры из разных сфер, которые подтверждают, что закономерности самоорганизации, касаются сложных систем разной природы.
Классический пример самоорганизации – ячейки Бенара.
Слой жидкости, чаще всего силиконовое масло находится в сосуде круглой или прямоугольной формы, на жидкость действует сила тяжести, нижний слой жидкости подогревают, верхнюю поверхность поддерживают при постоянной температуре, которая ниже, чем температура нагревателя. Понятно, что в слое жидкости устанавливается разность температур между верхними и нижними поверхностями, физики называют эту разницу градиентом температуры. Возникает потом тепла снизу-вверх, так всегда происходит, теплота от более нагретых тел стремится перейти к менее нагретым. Если градиент температуры мал, то перенос температуры осуществляется на микроуровне. Вы помните из школьного курса физики, что теплота – это ни что иное как движение молекул жидкости. Чем выше температура, тем интенсивнее движение молекул, больше их скорость. Молекулы жидкости сталкиваются между собой и при столкновении менее быстрой молекулы с более медленной, условно скажем так, первая молекула отдает часть энергии второй. Понятно, что в нижних слоях температура больше, соответственно, тепловое движение интенсивнее, в верхних слоях температура ниже и менее интенсивное движение. В результате взаимодействия между слоями заметное макроскопическое изменение происходит только при сильном градиенте температур и тогда устанавливаются на макроуровне четко выраженные структура. На одних участках наргетая жидкость поднимается и охлаждается у верхней поверхности, на других опускается и в результате возникают такие ячейки, которые по внешнему виду напоминают пчелиные соты, и они получили название ячеек Бенара. Это явление с позиции классической науки статистической механики невероятно, но с точки зрения синергетики оно свидетельствует о том, в момент образования ячеек миллиарды молекул жидкости как по команде начинают вести себя скоординировано. Синергетика и означает совместное действие, т.е. новая структура образуется, что почти невероятно, статистические законы не работают, она бы сразу распалась, но здесь есть разница температур, приток энергии из вне и возникающая новая структура сохраняется. Значит возникновение структур нарастающей сложности не случайность, а закономерность.
Реакция Белоусова-Жаботинского, так называемые, химические часы.
Эта реакция была предложена в 1958 году, суть реакции окисление малоновой кислоты (лимонной кислоты) боратом калия в кислой среде при наличии ионов церия качестве катализатора. При определенных концентрациях реагентов раствор периодически меняет окраску.
Желтый, красный меняется на бледно-желтый голубой, т.е. в системе возникает упорядоченность во времени, временная структура. Реакция идет в замкнутой системе, и она в конце концов приходит в однородное равновесное состояние, но, если все время подводить нужные вещества, система будет открытой и вот эти колебания структур и цвета могут продолжаться сколь угодно долго.
Пример из гидродинамики, самоорганизация при движении объекта. Это имеет очень большое практическое значение, речь идет о вихрях, которые образуется, если жидкость или газ обтекает движущийся объект, н-р, самолет или судно. Очень большое значение имеет скорость движущегося объекта, его геометрия. Можно даже поставить эксперимент дома. Опустите в воду какой-либо объект, н-р, кончик карандаша и двигайте его в горизонтальном направлении с некой скоростью, вы будете наблюдать такие два «усика» волн, двигающихся за карандашом и угол между «усами» будет зависеть от скорости движения карандаша, чем выше скорость, тем существеннее будут изменения. За движущимся объектом будут образовываться вихри.
Вихревая дорожка Кармана за движущимся круговым цилиндром
Т.е. при превышении определенных скоростей процесс образования вихрей становится опасным, чем больше диаметр движущегося объекта, если н-р, объект цилиндрической формы, тем при меньшем значении скоростей начинают формироваться вихри. А это нужно учитывать, чтобы оценивать безопасность, н-р, проектируемых воздушных судов.
Пример самоорганизации. Механизм действия лазера.
Оптический лазерный генератор – это такой твердый стержень, в который внедрены атомы определенного типа, на торцах стержня зеркала, каждый атом накачивают светом, физики используют такой термин, т.е. возбуждают из вне с помощью световых волн. Зеркала служат для того, чтобы цуги волн отразились от зеркал и остались в лазере более продолжительное время. Чем сильнее входная мощность, тем быстрее происходит следующее, при мощности накачки, равной пороговым значениям, происходит осцилляция и возникает один гигантский цук волны, видно, как возникает лазерный луч. При этом макроскопические свойства кардинально меняются, т.е. изменения на микроуровне проявляются на макроуровне.
Я приводила примеры, чтобы было понятно, что синергетика не ограничивается только естествознанием. Процессы самоорганизации имеются и в человеческом обществе, и в экологии, и в социологии, и в экономике, и в демографии. Задумывались ли вы о том, почему на одинаковые товары устанавливается почти одинаковая цена? Вам это кажется само собой разумеющимся? Но ведь продавцы могут устанавливать на товары свои цены их же никто часто не заставляет держать одинаковые цены – это пример самоорганизации. И формирование общественного мнения — это коллективное явление. Один из механизмов, имеющий, по-видимому, фундаментальное значение был обнаружен в результате опытов исследователем Соломоном Ашем.
Эксперимент заключался в следующем, группе из 10-ти человек предлагалось ответить на простой вопрос: «Скажите, отрезок Х, с каким из 3-х, разных по длине отрезков А, В или С совпадает?». Из этих 10-ти человек только один был настоящий испытуемый, остальные 9 были помощники экспериментатора, о чем испытуемый естественно не знал. В первой серии эксперимента помощники давали правильный ответ, испытуемый соответственно тоже. А потом помощники давали неверные ответы и 60% испытуемых тоже давали неверные ответы. Это свидетельствование о том, что мнение членов группы явно влияет на мнение индивида. Этот эффект известен в психологии как проявление конформности к мнению незнакомых людей и, например, должен учитываться, когда вы опрашиваете свидетелей при судопроизводстве или формируете какую-то позицию. Т.е. в процессе формирования общественного мнения индивиды оказывают друг на друга взаимное влияние. И это влияние можно проанализировать методами синергетики. Интересно, что формирование структуры в опытах Аша, можно сравнительно легко разрушить. В ситуациях, когда одинокий испытуемый получает хоть небольшую поддержку, если хотя бы еще один человек высказывает мнение, противоречащее неверной оценке большинства, позиция людей меняется. У Аша были эксперименты, когда один из помощников отклонился от общей тенденции и открыто выразил несогласие с большинством и тогда настоящий испытуемый проявил конформность только в 6% случаев. Т.е. когда испытуемый получал возможность отвечать в частном порядке, т.е., когда его не слышали, он тоже говорил правильный ответ, но, когда он озвучивал свою позицию публично, его позиция зависела от того как сказали все остальные, есть ли хоть кто-то, кто сопротивляется неверному мнению большинства?
Выводы, если вам нравятся люди, которые составляют большинство вокруг вас, вы просто обречены на высокую конформность, поскольку, вы хотите нравится, не хотите быть отверженными. Вот это тот случай, когда гуманитарные науки вносят в синергетику новые примеры. Из анализа таких простых экспериментов становятся более ясны мотивы поведения людей. Поэтому синергетика — это междисциплинарное знание. Той особенности науки 20 и 21 века, которую мы выделили в начале, тенденция к проблемным комплексным исследованиям.
Посмотрите, к какому большому спектру процессов применимы процессы самоорганизации, это все объекты самой разной природы. От роста кристаллов до возникновения пробок в мегаполисах можно объяснить через самоорганизацию.
Примеры самоорганизации систем разной природы
рост кристаллов;
формирование живого организма;
образование форм растений и животных;
динамика популяций;
пространственно-временные структуры в электрической активности сердца и мозга;
образование уличных пробок,
развитие рыночной экономики,
формирование культурных традиций и общественного мнения,
демографические процессы.
Но, чтобы система была самоорганизующейся в ней должны быть указанные свойства.
Тогда к объектам такого рода можно применять синергетические интерпретации. И выводы, которые можно сделать из синергетики, они являются общими для ряда наук, для многих сложных систем.
Значение синергетики:
исследует самоорганизующиеся процессы и тем самым способствует раскрытию единства и взаимосвязи между неживой и живой природой.
дает возможность изучать процессы усложнения и эволюции материи с точки зрения ее самоорганизации на разных уровнях ее развития.
философско-мировоззренческое значение: ее выводы и результаты служат естественнонаучным подтверждением самодвижения и внутренней активности материи.
В обобщенном виде новизну синергетического подхода можно выразить в нескольких тезисах, хаос не только разрушителен, но и созидателен; развитие происходит через неустойчивость; линейный характер эволюции – это не правило, а скорее исключение; развитие большинства систем нелинейно; развитие большинства систем идет через случайный выбор одной из нескольких разрешенных возможностей дальнейшей эволюции в точке бифуркации. Т.е. случайность — это не досадное недоразумение, которое нужно устранить, случайность есть фундаментальная характеристика реальности. Мы же понимаем, что чем сложнее система, чем, н-р, сложнее социальная система, тем более запутанной и непредсказуемой может быть судьба отдельного человека.
Представьте, сколько было бы у вас социальных ролей, если бы вы были кроманьонцем или жили бы в деревне 100 лет назад. И какой спектр ролей у вас как у жителей современного мегаполиса. Чем сложнее общество, тем большее количество переменных оказывает влияние на функционирование общества. А это означает, что более развитое общество, дает больше степеней свободы, само организованная система требует для своего функционирования очень точной и тонкой взаимосвязи между всеми элементами, но в статусе элементов выступают подсистемы. Совокупность вертикальных, горизонтальных связей должна быть очень тонко подогнана и стоит произойти сбою на каком-то уровне, это может быть чревато очень болезненной трансформацией всей социальной системы, а то и летальным исходом. Т.е. синергетика показывает, что порядок и хаос — это разные стороны одного процесса и социум как сложная система существует во многом благодаря действиям, основанным на индивидуальном выборе.
Пример из современных наших реалий. Модель распространения коронавирусной инфекции зависит от поведения каждого конкретного человека, но разброс ситуации, в которой мы оказываемся, в условиях, когда объявлена самоизоляция невероятно большой. И невозможно даже примерно определить величину числа, которое характеризует количество принятых решений одним человеком за один день. Поскольку, любое простое действие — это набор еще более простых и т.д. Могу ли я выйти, какие у меня обстоятельства, а если я останусь дома. Проблема в том, что далеко не всегда можно предсказать значимость выбора для дальнейшей череды событий. Порой случайное, нелепое стечение обстоятельств приводит к масштабным историческим последствиям. Чистой случайности в социальном выборе нет. Будете ли вы нарушать самоизоляцию или нет, казалось бы, при единичном акте, не соответствия требованиям, не нарушит целостность системы, вы сохраните за собой определенную степень свободы, но для вас именно социальные механизмы делают одни альтернативы более предпочтительными, чем другие, одни сценарии для вас более вероятны, чем другие. Но вы можете поступить вопреки общей логике, вопреки тому, что от вас ждет общество, но этот акт в сложной системе будет компенсирован действием противоположного рода. Сложные социальные системы далеки от равновесия, их устойчивость возможна только в динамическом развитии – это устойчивость канатоходца и только пройдя по канату и оглянувшись мы сможем сказать, мой поступок был случайным или закономерным. В следующей части курса мы будем говорить, что в ходе эволюции человек современного типа, кроманьонец, победил неандертальцев. Если бы в межвидовой конкуренции победителями оказались неандертальцы, неандертальские антропологи сейчас бы убедительно доказывали, что судьба кроманьонцев была изначально предрешена, но история не знает сослагательного наклонения. Каждое событие вызывается достаточными причинами, нет события, которое происходит с абсолютной необходимостью. Каждый человек делает огромное число личностно значимых выборов. Но количество сценариев огромно, но все же не бесконечно. Сценарное многообразие ограничивается допустимыми в данное время и в данном месте рамками, выход за которые либо невозможен в принципе, либо влечет за собой качественную трансформацию и даже может привести систему к гибели. Часто синергетика называется новой современной философией, потому что она выявляет бифуркационный механизм развития систем разной природы, выявляет конструктивную роль хаоса в процессах эволюции сложных систем. По своему воздействию на современное мировоззрение идея синергетики равнозначна тому воздействию, которое имели идеи теории относительности или квантовой механики. Синергетические понятия применимы к любым развивающимся системам, они являются инструментом междисциплинарного анализа. Обратит внимание, это одна из целей нашего курса, как заимствует социальная теория и социальные практики естественнонаучные закономерности, в развитии общества нередко возникают неустойчивые состояния, точки бифуркации, перекрестки расщепления путей развития. И в периоды кризиса бессмысленно уповать на так называемые объективные законы. Нельзя думать об обществе как о социальной машине, действующей по объективным законам – это до синергетический взгляда. Современное естествознание и современная социальная жизнь заставляют осваивать синергетические инструменты мысли.
Синергетические идеи активно влияют на мировоззрение людей. Синергетика выявляет общие идеи, методы, закономерности процессов самоорганизации в самых различных областях науки. И в этом смысле синергетика интересна нам как общий тренд развития науки 20-21 века. Этот тренд состоит в ориентации на комплексные междисциплинарные исследования.