Вопрос 4. Отрицательные и положительные обратные связи. Понятие гомеостаза.

В ТЕТРАДИ

Отрицательные обратные связи само-корректируются. Положительные обратные связи само-усиливаются. Чем сильнее она действует, тем больше получает подкрепления и тем еще сильнее действует. Чем больше людей заболели гриппом, тем больше они заразят других. Чем больше детей родилось, тем больше людей вырастет и родит других детей. Чем больше денег у вас в банке, тем больше дивидендов вы получите и тем больше денег вы будете иметь в банке. Чем больше эрозия почвы, тем меньше растений может на ней расти, тем меньше корней и листьев, смягчяющих удары дождевых капель и ветров, тем больше почва подвергается эрозии. Чем больше высокоэнергетических нейтронов, тем больше они разбивают атомных ядер и тем больше их появляется.

Положительные обратные связи это источники роста, взрыва, разрушения и коллапса в системах. Система с неконтролируемой положительной обратной связью в конце концов разрушается. Вот почему они встречаются не так часто. Обычно рано или поздно вмешивается отрицательная обратная связь. Эпидемия охватывает всех способных к заражению людей и останавливается – или люди предпринимают все более активные усилия, чтобы избежать заражения. Уровень смертности поднимется до уровня рождаемости – или люди столкнутся с последствиями неконтролируемого роста населения и это приведет к снижению рождаемости. Почва полностью выветрится до скальной породы – или люди ограничат использования земли под пастбища, соорудят заграждающие дамбы, посадят деревья и остановят эрозию.

Во всех этих примерах первый результат – это то, что происходит, если положительная обратная связь развивается бесконтрольно, а второй – если предприняты меры для ограничения её само-усиления, умножения. Снижение степени умножения в петле положительной обратной связи, замедление роста, обычно является более значимой чувствительной точкой системы, нежели усиление отрицательных обратных связей и гораздо более предпочтительно, чем бесконтрольные положительные обратные связи.

Самое интересное поведение, которое может появиться в результате быстрого запуска положительной обратной связи это хаос. Это непредсказуемое, нерегулярное, но ограниченное поведение случается, когда система начинает меняться гораздо быстрее, чем на это могут отреагировать ее петли отрицательной обратной связи. Например, если вы придерживаетесь модели ускоряющегося темпа роста капитала в мире, в конце концов вы придете к точке, в которой еще небольшое дополнительное увеличение переведет экономику из экспоненциального роста к осцилляциям. Еще один маленький толчок вперед дает удвоение интенсивности осцилляций. И, наконец, даже малейший дополнительный толчок приведет систему в хаос.

Отрицательные обратные связи вездесущи в системах. Их использует природа, их применяют люди как средство контроля, когда нужно поддерживать важную систему в безопасном диапазоне состояний. Классический пример – обратная связь в термостате. Её задача – поддерживать неизменным системное состояние, температуру в комнате, на нужном уровне. Каждой отрицательной обратной связи нужна цель (настройки термостата), средства мониторинга и сигнализации, чтобы отмечать отклонения от цели (термодатчик), и механизм реагирования (нагреватель, кондиционер, вентиляторы, трубы обогрева, топливо и т.д.).

Сложные системы обычно имеют множество отрицательных обратных связей, которые она использует, чтобы само-корректироваться в различных условиях и при разных внешних воздействиях. Большая часть этих связей может быть неактивной большую часть времени, как например, аварийная система охлаждения на атомных электростанциях, или наша способность потеть или дрожать, чтобы поддержать температуру тела. Они могут быть незаметными, но их наличие критически важно для долгосрочного благополучия системы.

Мы делаем одну из самых больших ошибок, когда отказываемся от этих механизмов "аварийного" реагирования, потому что они редко используются и кажутся дорогими. В краткосрочной перспективе это не приводит к видимым последствиям. Но в долгосрочной перспективе мы радикально сужаем диапазон условий, в которых система может выжить. Один из самых печальных примеров – это наше вторжение на территории обитания исчезающих видов животных. Другой пример – вторжение в своё собственное время, предназначенное для отдыха, восстановления, социализации.

"Сила" отрицательной обратной связи, её способность поддерживать заданный уровень в хранилище, зависит от комбинации всех ее параметров и связей, от точности и частоты мониторинга, от скорости и силы реагирования, от направления и величины корректирующих потоков. Иногда тут лежит чувствительная точка.

Возьмем к примеру рынки, системы отрицательной обратной связи, которым экономисты разве что не поклоняются – конечно, ведь они могут удивительным образом само-корректироваться, цена меняется так, чтобы привести в равновесие спрос и предложение. Цена – главный информационный сигнал и для производителей и для покупателей. Чем более ясной, недвусмысленной, своевременной и честной она остается, тем лучше работают рынки. Цены, которые ясно отражают полную стоимость, говорят потребителям, сколько на самом деле они могут себе позволить купить, и вознаграждают эффективных производителей.

Внимание компаний и правительств поглощено ценами как чувствительными точками, и конечно, они со всей решительностью толкают их в неверном направлении – используя субсидии, фиксации, налоги, внешние заимствования и прочие способы вносить неразбериху.

Эти парни стараются ослабить силу рыночных сигналов обратной связи, вмешиваясь в потоки информации по своему усмотрению. Но реальный рычаг, чувствительная возможность состоит тут в том, чтобы не позволять им этого делать. Значит, необходимы антитрастовые законы, законы о правдивости рекламы, усилия по интернализации затрат (например, налоги на загрязнение окружающей среды), ликвидация необоснованных субсидий и другие способы выровнять поле рыночной игры.

Но ни один из них не используется сегодня в полной мере, потому что ослабел еще один набор отрицательных обратных связей: сама демократия. Эта великолепная система была изобретена, чтобы наложить само-корректирующие обратные связи между людьми и их правительствами. Люди, будучи информированы о том, что делают выбранные ими представители, голосуют за то, чтобы выгнать или оставить тех в своих кабинетах. Успех системы зависит от того, насколько свободный, полный и непредвзятый поток информации курсирует между электоратом и лидерами. Но эти лидеры тратят миллиарды долларов, чтобы ограничить и исказить этот поток. Дайте людям, которые хотят исказить ценовые рыночные сигналы, возможность заплатить этим лидерам, превратите каналы коммуникации в имеющие свой интерес корпорации, и ни одна из необходимых отрицательных обратных связей не будет работать как следует. Рынок и демократия помогают друг другу разрушаться.

Важна сила отрицательных обратных связей в сравнении с силой воздействий, которые они должны компенсировать. Если сила воздействия увеличивается, обратная связь также должна усилиться. Система термостата может хорошо работать в холодный зимний день, но откройте все окна и ее корректирующие способности не справятся с холодом. Демократия лучше работала до наступления эпохи промывающих мозг централизованных массовых коммуникаций. Традиционный контроль за ловом рыбы был эффективен до тех пор, пока не появились технологии локации рыбных косяков, дрейфующие сети и другие технологии, так что всего несколько игроков теперь могут выловить всю рыбу. Власть больших индустрий требует власти большого правительства, чтобы их контролировать, глобальная экономика делает необходимым глобальное правительство.

Вот несколько примеров усиления отрицательных обратных связей, которые улучшают способность системы к само-коррекции:

Превентивная медицина, физические упражнения и хорошее питание усиливают способность тела бороться с болезнью.

Интегрированный контроль за вредителями, который поддерживает естественных хищников, уничтожающих вредителей посевов.

Акт о свободе информации, который снижает секретность действий правительства.

Система мониторинга, сообщающая о вреде, наносимом окружающей среде.

Защита правозащитников и журналистов, ведущих расследования.

Налоги на загрязнение окружающей среды и другие способы снизить эксплуатацию общих ресурсов в пользу частной прибыли.

Гомеостаз — способность системы сохранять равновесие по к-л параметру. Чем сложнее система, тем больше гомеостатируемых параметров.