Техническая реальность

Борис Иванович Кудрин родился в 1934 году в Сибири, в городе Ленинск-Кузнецкий. В 80-е годы, возглавляя работы по перспективному развитию предприятий черной металлургии СССР, он рецензировал все технические проекты, разрабатываемые 30 отраслевыми институтами. Решения по зарождающейся электрике и создаваемой системе автоматизированного проектирования были возложены на него. В 1986 году Б. И. Кудрин подготовил «Отраслевой аннотированный перечень программ», заложивший основу лингвистического обеспечения автоматизации проектирования на ценологической основе. Тогда же выпущен 3-томный «Словарь разработчика больших металлургических систем». В 1991 году Б. Кудрин был принят на должность профессора кафедры «Электроснабжения промышленных предприятий» Московского энергетического института, а с 1992 по 1996 год заведовал кафедрой. В настоящее время Борис Иванович – профессор МЭИ и человек с активнейшим образом жизни: он организовывает конференции, выпускает журнал, пишет статьи (их более 800), преподает и консультирует. Количество его учеников, защитивших кандидатские и докторские диссертации, перевалило за сотню.

Недавно Борис Иванович побывал в нашей редакции и рассказал о своем открытии издателю «ММ» Александру Новикову. На вопрос о том, что натолкнуло его на крамольную идею соединить «физику с лирикой», наш гость ответил не сразу.

 – В черную металлургию я пришел в 1960 году, проектировал системы электроснабжения сибирских металлургических заводов. В 1976-м меня перевели в отраслевой институт ГИПРОМЕЗ в Москве, и со временем я возглавил САПР-Чермет (Системы автоматизированного проектирования). Спроектировал около 200 предприятий. Однако возникали некоторые побочные проблемы, с которыми приходилось работать. Впервые я построил свою гиперболу, занимаясь системным анализом электрического хозяйства Западно-Сибирского металлургического комбината. Тогда я не понял всей значимости находки и спокойно убрал ее в ящик стола.

Но, как говорится, «не было бы счастья, да несчастье помогло». Врачи поставили мне страшный диагноз – туберкулез. Лечился долго, в том числе у травников. Случайно попалась книга Чарльза Дарвина «Происхождение видов». Изучая свойства целебных растений, я попутно построил графическую зависимость их признаков, которая мне что-то отдаленно напомнила. И когда после длительного отсутствия я вышел на работу и, выдвинув ящик стола, увидел график электрохозяйства, – сразу все срослось! 

– Как вы проверяли свою догадку?

– В первую очередь я исследовал все, что касалось металлургии, затем взялся за анализ тепло- и гидроэлектростанций. При Хрущеве было закрыто около 6,5 тысячи небольших «невыгодных» гидроэлектростанций, которые обслуживались одним инженером и двумя-тремя рабочими. Для многих сел это было началом конца. Ставка на масштабные объекты себя не оправдала: мощности ряда крупных электростанций задействованы частично, а потери сетей огромны – свыше 60 %. И за все платит обычный потребитель. А две трети обитаемой части нашей страны не электрифицированы вовсе, и даже задачи такой в обозримом будущем не ставится.

– А при каких условиях энергоэффективность может достичь максимума?

– Если на каждую крупную электростанцию (10 000 МВт) будет приходиться 10 энергообъектов по 1000 МВт, 100 – по 100 МВт и один миллион мелких станций (по 1 кВт). В этом идеальном случае система будет устойчива, а отдача – 100 %. К такому же соотношению крупных, средних и мелких объектов нужно стремиться в любой области – не только промышленной, но и культурной, социальной. Сейчас опять пошла волна укрупнений: закрывают сельские школы, фельдшерские пункты, тем самым разрушая существующую инфраструктуру. А зачем повторять ошибки прошлого? Доказательной базы собрано более чем достаточно!

 – Борис Иванович, какие еще примеры, иллюстрирующие действие этой закономерности, можно привести?

– Фундаментальный закон разнообразия действует во всех физических системах – и в природе, и в технике. Гравитационное поле звезд имеет устойчивое симметричное распределение (так называемое распределение Хольцмарка) с коэффициентом α = 1,5. Оно характерно и для каждого минерала земной коры (по частоте встречаемости), для любого месторождения полезных ископаемых (по процентному соотношению набора элементов). Пример из биологии – распределение организмов по массам – хоть в океане, хоть на опушке леса. В социальной сфере подтверждение можно найти в распределении доходов граждан скандинавских стран. Идеальное отношение, к которому желательно стремиться, – 10 : 1, то есть «10 % самых богатых не должны быть богаче 10 % самых бедных».

 – А в России как? У нас, по всей видимости, иной график?

– Распределение доходов россиян крайне неравномерно, поэтому и вся система не стабильна. И поскольку речь зашла о так называемых «социоценозах» (образование, медицинское обслуживание, доходы, инвестиционная доступность), надо упомянуть таких исследователей, как Вильфредо Парето (конец XIX века), Коррадо Джини и Макс Отто Лоренца (начало ХХ века). Исходя из «принципа Парето» (20 % усилий дают 80 % результата, а оставшиеся 80 % усилий – всего 20 % результата), можно достаточно быстро приблизиться к желаемой цели при минимальных затратах, если верно выбрать направление действий. «Индекс Джини», или коэффициента концентрации доходов, – это статистический показатель степени расслоения общества. Графическое отражение функции распределения доходов называется «кривой Лоренца», где прямая линия изображает идеальный случай, при котором доход каждой группы населения пропорционален ее численности, а коэффициент Джини равен нулю. И наоборот, чем сильнее этот индекс стремится к единице, тем глубже будет изгиб кривой, и доходы, соответственно, распределятся неравномерно.

– Борис Иванович, в 1976 году вы сформулировали концепцию технетики – науки о «технической реальности». В чем ее суть?

– Для начала вспомним, что «Первая научная картина мира» (Ньютон – Максвелл), опираясь на классические постулаты физики, имеет дело с абстрактными объектами (телами или полями), движущимися в трехмерном пространстве. Она дает возможность все подсчитать и имеет всеобщий характер.

«Вторая картина мира» (Бойль – Эйнштейн) – вероятно-статистическая: она оперирует с процессами и системами, а также математическим ожиданием и конечной дисперсией (ошибкой).

Составляющие технетики: техника, технологии, материалы, готовая продукция, отходы – создают некие сообщества-техноценозы (по аналогии с биоценозами, то есть совокупностями популяций животных, растений и микроорганизмов). Это техническая реальность, которая демонстрирует основу мировоззрения «Третьей научной картины мира» и связана с пространством и временем.

 – Так вы открыли новую научную картину мира?!

– Фактически да: явление постоянства структуры любого множества технических изделий было зарегистрировано в 1973 году. А в 2003-м высшая аттестационная комиссия (ВАК) при министерстве образования и науки признала это научное направление новым. За следующие 13 лет мои ученики собрали богатую статистику, подтверждающую гиперболическое распределение любой системы в различных областях. Но я хочу сделать акцент вот на чем: сегодня, когда бытие невозможно без техники, биосфера превращается в техносферу, и процесс имеет всеобщий характер. Современный человек живет среди непредсказуемого множества предметов, нужных и ненужных, и зачастую даже не пользуется продуктами или орудиями своей деятельности. Третья картина мира – это еще и эра машин, отвоевывающих для себя наше жизненное пространство. Учтите – каждая техническая единица переделывает окружающее в благоприятном для себя направлении.

Мы все наблюдаем пробки на дорогах, однако штрафовать водителей, ужесточать запреты, увозить машины можно бесконечно – такие меры ничего не изменят: нужны системные преобразования, основанные на научных подходах: моделирование транспортных потоков, эффективные схемы управления.

 – Борис Иванович, чем вы занимаетесь помимо технетики?

– Моя деятельность касается электрики, технетики и ценологии. Последние две – самые любимые. О технетике мы поговорили. А ценология – это наука об устойчивости больших систем, ценозов. Слово происходит от греческого koenos, «общий». Каждый ценоз – это сообщество объектов. Предположим, вам подарили аквариум. Вы покупаете рыбок, приборы для подсветки, очистки, пропускания воздуха, а также корм и украшения по вкусу. Однако рыбки, невзирая на созданные условия, начинают дохнуть. Вы анализируете, что не так, советуетесь со знатоками, меняете температурный режим, воду, добавляете водоросли, которые должны понравиться обитателям… И наконец, вы добились условий, при которых всем обитателям аквариума хорошо, не подозревая, что своими руками создали био-техно-ценоз.

В природе, безусловно, все сложнее – там нет технических «штучек», зато все нужны друг другу. Исчезновение одного вида растений или животных неминуемо влияет на все остальные виды. При этом все внутренние связи отследить невозможно. Поэтому, используя философскую терминологию, любой ценоз является объектом непознаваемым.

Однако законы взаимодействия различных видов работают не только в природе, но и в любых сложных системах. Такими системами являются наши дома, включая их содержимое; магазины, заводы, поликлиники, города, страны и т. д. Ценозы бывают разные, но подчиняются общим закономерностям, которые изучает ценология. И человек постоянно взаимодействует с биоценозами, техноценозами, социоценозами, информценозами и является их неотъемлемой частью.

 – А можно ли научиться управлять ценозами?

– С точки зрения управления ценология направлена на получение максимального результата при минимальных затратах. Методы, которыми она оперирует, применяются достаточно широко: для составления прогнозов энергопотребления (больших и малых объектов), для оптимизации источников электроэнергии, для решения экологических вопросов и обеспечения безопасности людей в промзонах. В педагогике для оптимизации учебного процесса применяется ранговый анализ, предложенный моей ученицей Розой Гуриной, доцентом Ульяновского государственного университета.

Поэкспериментировать с ценологическими практиками может каждый. Например, вы решили оптимизировать кухню или комнату. Для этого вам придется переписать все содержимое, включая мелочи, в отдельные таблицы, объединенные по видовой принадлежности (электроприборы, мебель, одежда и т. д.), подсчитать их количество и построить график их распределения. Первое место займет вид с максимальным количеством особей, второе – второй по численности и т. д.

На графике видно, что около половины особей-вещей уникальна, то есть их популяция в ценозе равна единице. Такие особи объединяют в одну касту, называемую «Ноевой». Вид с наибольшей популяцией (например, книги или значки) формирует «Саранчовую» касту, а все прочие виды распределяются в соответствии со своей численностью. Если полученный вами график имеет вид симметричной гиперболы – значит, ваша комната представляет собой устойчивый ценоз, при котором никто никого не вытеснит. А при сильных отклонениях принимайте срочные меры!

– Понятно. Спасение утопающих – в руках самих утопающих.

– И еще один важный момент: фундаментальный закон ценологии говорит о соотношении «крупного» и «мелкого». Никакого равенства не может быть в принципе. Так что теория построения коммунистического – идеального – общества, где все люди «равны», с точки зрения ценологии, попросту несостоятельна. Хотя именно идея формирует ценоз. Изменится идея – и ценоз быстро начнет меняться.

– Значит, ценологию можно использовать как политический аргумент? Кто-то должен быть богатым, а кто-то – бедным?

– Да, но в пределах разумного, согласно математике.

– А помогать, согласно ценологии, нужно богатым или бедным?

– Хороший вопрос. Ни тем и ни другим! В свое время наше правительство приняло решение о финансовой поддержке крупных банков. С точки зрения ценологии, помогать правильнее банкам, которые, невзирая ни на какие колебания, сохраняют среднее место в рейтинге на протяжении ряда лет. На графике они сгруппированы возле так называемой «пойнтер-точки». Эта особая точка (R), в которой непрерывная функция Н-распределения равна единице. Ее называют еще точкой перегиба: слева от нее расположены неоднородные касты, а справа – однородные (каждая из которых имеет только одну популяцию – совокупность особей одного вида).

Смотрите, на графике желтым цветом выделена зона, окружающая пойнтер-точку. Если говорить о финансовых учреждениях, в нее входят стабильные банки, надежность которых проверена временем. Если бы денежные вливания направить к ним, вся система получила бы экономический эффект. Вот и делайте вывод!

От редакции. Вопреки мнению о том, что «общих рецептов быть не может», третья научная картина мира, основанная нашим современником, не только описывает новую реальность, но и исчерпывающе объясняет, что с ней дальше делать. Примерьте гиперболу на себя – возможно, многие проблемы решатся сами собой?