„Пределите на ръста“ или как компютърен модел от 1970-те години направи прогноза за гибелта на човечеството през 21-ви век

Преди 50 години учените се опитаха да прогнозират бъдещето на цялата Земя с помощта на компютърен модел. Заключенията на доклада „Пределите на ръста“(Limits to Growth) от 1972 г. бяха стряскащи – неконтролираният икономически растеж води до колапс на цивилизацията. Тогава малцина се вслушаха сериозно в прогнозите. Но сега проблемите на екологията и устойчивото развитие се обсъждат изключително активно и този научен труд се припомня все по-често. Нека се спрем по-подробно на това смело изследване – и как то промени света.

Интелектуалците срещу институцията

Докладите от поредицата “ Пределите на ръста“ са публикувани благодарение на Римския клуб – неформално сдружение на обществени интелектуалци от цял свят. Целта на Клуба е да събере на едно място умни и загрижени хора от различни области и да отвори пространство за дискусии и изследвания на глобалните проблеми.

Всичко започва през 1965 г., когато Александър Кинг, ръководител на научния отдел на Организацията за икономическо сътрудничество и развитие (ОИСР), научава за една реч на крупния италиански индустриалец Аурелио Печеи. Последният критикува неконтролируемия икономически и индустриален растеж на съвременните пазарни икономики. Тези идеи изглеждат много близки на Кинг.

Кинг и Печеи решават да създадат неформална организация, която да насърчава правителствата и корпорациите за по-отговорно и дългосрочно планиране. През 1968 г. те провеждат първата среща на клуба. Срещата се провежда във вила в Рим – оттам идва и името на организацията.

Основната форма на дейност на Римския клуб е проучването на глобалните проблеми. Сред тях са пренаселеността на планетата, оръжията за масово унищожение и други. Всички тези проблеми засягат целия свят, което означава, че решенията им ще изискват сътрудничество между държавите, компаниите и международните организации.

По време на съществуването на Клуба участниците в него са изготвили над 45 доклада, но най-голям отзвук получи първият доклад от 1972 г. – „Граници на ръста“(Limits to Growth).

Спирането на ръста: същността на доклада

Римският клуб иска убедително да покаже, че експоненциалното нарастване на световното население и ограничените му ресурси изискват коренно различен подход. За тази цел бе решено да се създаде прогноза за бъдещото развитие на човечеството.

Идеите на Клуба бяха изложени в документ от 1970 г., озаглавен „Затрудненията на човечеството; търсене на структурирани отговори на нарастващата сложност и несигурност в света“. Той послужи като пътна карта за проекта „Граници на ръста“.

Според представите на членовете на клуба проучването е трябвало да изпълни три цели:

• Да се очертае границата на безопасност на планетата;
• да се определят параметрите, които оказват най-голямо влияние върху състоянието на света;
• да се предвидят вероятните резултати от настоящите икономически и индустриални политики.

През юни 1970 г. на среща на клуба в Берн, Швейцария, е поканен ученият от Масачузетския технологичен институт (MIT) Джей Форестър, основател на теорията за системната динамика. Това е метод за изучаване на света, който се занимава с разбирането на това как сложните системи се променят с течение на времето.

По това време вече са публикувани книгите му „Индустриална динамика“ (1961 г.) и „Градска динамика“ (1968 г.), в които той прилага идеите си в мащаба на предприятието и града. Сега той е трябвало да моделира целия свят.

Когато делегацията на Римския клуб пристига в Масачузетс през юли същата година, Форестър вече е разработил модела World1. Той разглежда света като единна система и екстраполира статистическите данни за десетилетия напред в бъдещето. Форестър го нарича „електронна програма за поведението на човечеството от 1900 г. насам и къде докъде ще ни отведе това поведение“. В дискусия с членовете на организацията се появява втора версия на модела World2.

Моделите на Форестър разглеждат света като съвкупност от демографски и индустриални процеси, процеси на изчерпване и замърсяване на природните ресурси и производство на храни. Форестър става вдъхновител на проекта „Граници на ръста“, но се отказва да го развива по-нататък.

В крайна сметка моделът World3 е създаден от екип, ръководен от ученика на Форестър, изследователя от Масачузетския технологичен институт Денис Медоус.

World3 е подобрена и разширена версия на моделите World1 и World2. За пръв път компютърно моделиране е използвано в проучване от такъв мащаб. През 1972 г. е публикувана книгата „Граници на ръста“(Limits to Growth), посветена на резултатите от моделирането.

Посланието е тревожно и паникьорско: ако не се променят социалните и икономическите политики, до средата на 21-ви век е възможен крах на цивилизацията.

Това обаче е само един от прогнозираните сценарии. „Граници на ръста“ не дава една точна прогноза; в рамките на труда са представени 12 различни сценария.

„Стандартният сценарий“ – този, който предизвика най-силна реакция, се основава на предположението, че няма да бъдат направени никакви промени в политиката и потреблението на ресурси.

В този случай експоненциалният растеж би изчерпал природните ресурси. Така например изследователите изчислиха, че при запазване на темповете на добив на алуминий ще ни останат 31 години, а на медта – 21.

При този сценарий населението и замърсяването ще достигнат своя връх, което ще доведе до рязък спад в стандарта на живот и до края на цивилизацията през 2050 г.

В сценария „удвоени ресурси“ авторите приемат, че технологичният напредък ще позволи удвояване на невъзобновяемите запаси. Само че тогава степента на замърсяване ще бъде твърде висока, което ще отложи колапса до 2070 г., но няма да го реши.

Седем други сценария предполагат въвеждането на мерки за устойчиво развитие отделно една от друга, например само контрол на замърсяването. В последния случай планетата ще бъде изправена пред продоволствена криза до края на XXI в.: населението ще нараства, а хранителните запаси ще се свиват поради изчерпване на обработваемите земи.

Последните сценарии са по-оптимистични. Екипът смята, че с прилагането на комплексни мерки катастрофата може да бъде избегната.

В книгата са представени три варианта на един „стабилизиран свят„. Първият се състои в стабилизиране на населението и икономическия растеж чрез целенасочени държавни политики, дългосрочно използване на индустриалния капитал и възстановяване на почвите.

Във втората версия ограниченията в населението и икономическите политики се въвеждат постепенно, за да се сведат до минимум разходите за човешкото благосъстояние.

В третия вариант всички тези мерки не се въвеждат наведнъж, а от 2000 г. нататък. Тогава „глобалното равновесие“ няма да бъде устойчиво, предупреждават изследователите. Забавените действия няма да спрат растежа на населението и промишлеността, което ще доведе до недостиг на храна и ресурси.

Как работи моделът World3

В „Граници на ръста“ се говори конкретно за резултатите от моделирането, като се пропускат техническите подробности за това как работи World3. Как работи моделът е описано в отделна книга от 1974 г. – „Динамика на растежа в един краен свят“(The Dynamics of Growth in a Finite World).

World3 е написан на забравения вече език за програмиране DYNAMO или DYNAmic MOdels. Той също е разработен в Масачузетския технологичен институт от програмистите Филис Фокс и Александър Пю. Самата програма представлява списък от 150 уравнения, които определят взаимоотношенията на променливите.

Подобно на своите предшественици World1 и World2, компютърният модел World3 се основава на системната динамика. Вътрешните обратни връзки в структурата на системата оказват влиянието върху поведението на цялата система.

World3 обхваща периода от 1900 г. до 2100 г. и е базиран на пет променливи:

• Население;
• селско стопанство;
• промишленост;
• замърсяване;
• потребление на невъзобновяеми природни ресурси.

Променливите се изменят чрез потоци. Така например променливата население се измерва чрез потоците на раждаемостта и смъртността. Потоците включват също така инвестиции и амортизация, генериране и асимилация на замърсяването, ерозия на почвата и нейното разработване или нейното изземване за градска и промишлена употреба.

Докато моделът World2 обединява цялото население в една променлива, World3 предлага демографски модел на динамиката на прираста на населението, който прави разлика между деца и юноши, млади хора в детеродна възраст, хора в трудоспособна възраст и пенсионери.

World3 добавя и технологичните промени като фактори, влияещи върху изчерпването на ресурсите и емисиите на замърсителите. Това даде възможност на този компютърен модел по-ефективно да отразява използването на наличните ресурси, както и производството на стоки по по-щадящ околната среда начин.

Научният журналист Брайън Хейс сравнява World3 с макет на рафинерия: резервоарите са свързани с тръби, потоците през тръбите се контролират от клапани, а клапаните се управляват от сигнали за обратна връзка, които зависят от състоянието на резервоарите или потоците на други места в модела.

Моделът отчита положителните и отрицателните обратни връзки, които могат радикално да повлияят на резултатите от различните сценарии. Той също така показва и нелинейните връзки.

Така например, тъй като все повече земи стават подходящи за земеделие, тези, които остават, стават по-сухи или имат по-тънък слой плодородна почва. Разходите за справяне с тези проблеми драстично увеличават разходите за обработване на земята – това е нелинейна зависимост.

Циклите на обратна връзка и нелинейните взаимоотношения правят World3 динамично сложен, но моделът все още е едно опростяване на реалността. Той не успява да обхване географията, неравенството, характеристиките на политическите режими и др. Освен това моделът не може точно да предвиди появата на нови технологии, които биха могли радикално да променят начина, по който се използват ресурсите.

Авторите умишлено пропускат войните и епидемиите като фактори, които могат да забавят или спрат ръста дори по-рано, отколкото се предполага в доклада.

Реакцията на другите учени и обществеността

Публикацията предизвиква фурор. От „Границите“ са продадени над 10 милиона екземпляра, което я превръща в най-продаваната книга за устойчиво развитие на 20-ти век. Книгата е преведена и на 37 езика.

В същото време трудът се сблъска с мощна вълна от критики – както от страна на апологетите на безкрайния икономически растеж, така и от страна на учените.

В резултат от това През 1992 г. Римският клуб публикува актуализиран вариант на доклада „Отвъд ръста“(„Beyond Growth“), а през 2004 г. – „Границите на ръста: 30-годишна актуализация“ („The Limits to Growth: a 30-year update“). Всъщност екипът на „Границите“ прави незначителни промени.

Така например в последната версия са добавени две нови променливи – екологичния отпечатък и индекса на човешкото благосъстояние – и отделно са посочени технологиите, които имат за цел да сведат до минимум или да премахнат щетите на планетата.

Но въпреки това авторите се придържат към заключенията на първоначалния доклад. Нещо повече, според тях човечеството вече е преминало границите на физическата и биологическата устойчивост.

Отвъд пределите на ръста: какво се сбъдна

От публикуването на „Граници на ръста“ изминаха над 50 години, така че вече е възможно да се провери дали прогнозите на учените са се сбъднали.

Сравненията често се основават на цифрови показатели. Например, в доклада се предполага, че до 2030 г. населението на света ще бъде 7 милиарда души, но през 2023 година то вече надхвърли 8 милиарда.

В отговор на критиките относно неточността на числовите показатели в доклада Денис Медоус отбеляза, че точността не е основният критерий за оценка на модел от подобен род – много по-важна е способността му да показва тенденциите.

Последната статия, в която се анализира „Границите на ръста“, е публикувана през ноември 2023 г. – германският учен Арджуна Небел и неговият екип калибрират отново модела World3 в Python и актуализират емпиричните данни с по-актуална информация.

Новият модел се нарича PyWorld3-03 и съдържанието му може да се намери в публичното пространство в свободен достъп. Според проучването „стандартният сценарий“ и рекалибрирането от 2023 г. имат различни пикове, но възможността за колапс се запазва и сега.

На концептуално ниво структурата е почти същата: има потоци от въздух, вода, топлина и други обекти, които моделът трябва да обобщи или интегрира. Но социалните и икономическите системи, моделирани в World3, не притежават естествени закони със сравнима предикативност.

И въпреки че „Граници на ръста“ не направи точни прогнози, а моделът World3 е по-скоро полемичен, отколкото прогнозен инструмент, основното заключение на доклада вече е прието. Това, което преди 50 години е било непопулярно мнение, сега оказва влияние върху ключови области на живота.