Обложка Капица С.П., Курдюмов С.П., Малинецкий Г.Г. Синергетика и прогнозы будущего. Книга 2: Образование. Демография. Проблемы прогноза
Id: 257298
557 руб.

СИНЕРГЕТИКА И ПРОГНОЗЫ БУДУЩЕГО.
Книга 2: Образование. Демография. Проблемы прогноза № 100. Кн. 2. Изд. 4, испр. и сущ. дополн.
Синергетика и прогнозы будущего. Книга 2: Образование. Демография. Проблемы прогноза

URSS. 2020. 384 с. ISBN 978-5-9710-7211-9.

Аннотация

С позиций синергетики и нелинейной динамики рассматриваются проблемы, еще недавно целиком относившиеся к сфере гуманитарного знания. Среди них математическое моделирование исторических процессов, глобальные демографические прогнозы, стратегическое планирование будущего человечества, изменение императивов развития цивилизации, прогноз динамики системы образования.

Издание состоит из двух частей. В первую часть вошли материалы, в которых ...(Подробнее)показано, насколько глубоко синергетика меняет естественно-научную парадигму; исследуется проблема исторического прогноза. Во второй части рассматриваются задачи, связанные с компьютерным моделированием и прогнозом эволюции высшей школы в России; количественным исследованием развития человечества и анализом глобальных демографических проблем, а также задачи проектирования будущего; в конце представлен прогноз развития синергетики.

Актуальность и острота обсуждаемых проблем побудила авторов прибегнуть к необычной форме изложения. Анализ научных результатов в различных частях книги предваряет предельно простое и ясное изложение развиваемых авторами концепций и получаемых выводов. Это делает книгу доступной не только для студентов, аспирантов, исследователей, но и для широкого круга читателей, интересующихся завтрашним днем человечества.


Содержание
От редакции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Курдюмовский юбилей (Г. Г. Малинецкий) . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Синергетика и будущее (Г. Г. Малинецкий) . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Глава 1. Прогнозирование развития высшей школы . . . . 13
1. Высшая школа глазами математиков . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.1. Взгляд сверху . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.2. Взгляд снизу . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2. Иерархия математических моделей системы образования . . . . . 26
2.1. Высшая школа и сценарии развития России . . . . . . . . . . . 28
2.2. Макроэкономический анализ системы высшего образования и внедрения инноваций . .. . 33
2.3. Основные предположения и математическая модель . . . . . 35
2.4. Влияние высшей школы на реформируемую экономику . . . . 38
2.5. Образование на микроуровне. Простейшая математическая модель . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.6. Феномен высшего образования . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3. Модели среднего уровня . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
3.1. Проблемы среднего уровня . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
3.2. Структурные пропорции в развитии высшей школы . . . . . . 63
3.3. Описание иерархической системы . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
3.4. Моделирование изменений возрастной структуры преподавательских кадров . . . . . . . . . . 69
3.5. Американский опыт и структура системы образования России . . . . . . . . . . . . 77
3.6. Динамика элитарного образования . . . . . . . . . . . . . . . . 81
3.7. Деградация системы высшего образования . . . . . . . . . . . 89
3.8. Стратегия создания «точек роста» . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
3.9. Обсуждение результатов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
4. ЕГЭ как катализатор кризиса российского образования . . 110
4.1. Постановка задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
4.2. Ты перестала пить коньяк по утрам? . . . . . . . . . . . . . . . 112
4.3. За двумя зайцами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
4.4. Тридцать восемь попугаев и одно попугайское крылышко . . 118
4.5. Так и кончаются школьные годы... . . . . . . . . . . . . . . . . 137
4.6. И ставит, и ставит им градусники . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
4.7. Сомнительные приобретения и несомненные потери . . . . . 152
4.8. Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
Литература к главе 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
Глава 2. Нелинейная динамика в анализе глобальных демографических проблем . . . . . . . . . 169
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
1. Население мира как система . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
2. Описание модели . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
3. Модель и данные антропологии и демографии . . . . . . . . 192
4. Демографический переход . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
5. Трансформация темпов развития во времени . . . . . . . . . 205
6. Влияние ресурсов и окружающей среды на рост народонаселения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
7. Демографический фактор и устойчивость развития . . . . . 227
8. Математическая теория роста населения Земли . . . . . . . . 232
Заключение и выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247
9. Теория глобального демографического процесса . . . . . . . 250
9.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
9.2. Математическая модель демографического роста . . . . . . . 254
9.3. Феноменологическая модель демографического перехода . . 260
9.4. Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271
Литература к главе 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271
Глава 3. Нелинейная динамика и проблемы прогноза . . 278
1. Предсказуемость и анализ сложных систем . . . . . . . . . . . 278
1.1. Динамический хаос и фундаментальные ограничения в области прогноза . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279
1.2. Управление рисками и прогноз редких катастрофических событий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284
1.3. Парадигма сложности и теория самоорганизованной критичности . . . . . . . . . . . . . . . . . 292
1.4. Почему нам удается предсказывать? . . . . . . . . . . . . . . . 293
2. Прогноз и динамика сложных социально-технологических систем . . . . . . . . . . . . . . . . 295
2.1. Моделирование развития высшей школы . . . . . . . . . . . . 295
2.2. На пути к «социологии быстрого реагирования» . . . . . . . . 298
2.3. Инновационное развитие. Сценарии для России . . . . . . . . 301
2.4. Теоретическая история или поиск альтернатив . . . . . . . . . 303
Глава 4. Теория самоорганизации.
На пороге IV парадигмы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305
1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305
2. Парадигмы синергетики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313
3. Сетевая парадигма . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329
4. Когнитивный императив и сетевые структуры . . . . . . . . . 349
5. Мир сетевых социальных структур . . . . . . . . . . . . . . . . . 352
6. Сетецентрические войны в прошлом и будущем . . . . . . . 355
7. Кризис вычислений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359
8. Сетевая реальность и новый облик социологии . . . . . . . . 362
9. Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367
Благодарности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369
Литература к главам 3 и 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370

От редакции

Издательство URSS продолжает серию книг «Синергетика: от прошлого к будущему».

Синергетика, или теория самоорганизации, сегодня представляется одним из наиболее популярных и перспективных междисциплинарных подходов. Термин «синергетика» в переводе с греческого означает «совместное действие». Вводя его, Герман Хакен вкладывал в него два смысла.

Первый — теория возникновения новых свойств у целого, состоящего из взаимодействующих объектов. Второй — подход, требующий для своей разработки сотрудничества специалистов из разных областей.

И это привело к замечательному эффекту — синергетика начала оказывать все большее влияние на разные сферы деятельности и вызывать все больший интерес. Сейчас этим подходом интересуются очень многие — от студентов до политиков, от менеджеров до активно работающих исследователей.

Синергетика прошла большой путь. Тридцать лет назад на нее смотрели как на забаву физиков-теоретиков, увидевших сходство в описании многих нелинейных явлений. Двадцать лет назад благодаря ее концепциям, методам, представлениям были экспериментально обнаружены многие замечательные явления в физике, химии, биологии, гидродинамике.

Сейчас этот междисциплинарный подход все шире используется в стратегическом планировании, при анализе исторических альтернатив, в поиске путей решения глобальных проблем, вставших перед человечеством.

Название серии «Синергетика: от прошлого к будущему» тоже содержательно. Как говорил один из создателей квантовой механики, при рождении каждая область обычно богаче идеями, чем в период зрелости.

Видимо, не является исключением и синергетика. Поэтому мы предполагаем переиздать часть «синергетической классики», сделав акцент на тех возможностях и подходах, которые пока используются не в полной мере.

При этом мы надеемся познакомить читателя и с рядом интересных работ, ранее не издававшихся на русском языке.

«Настоящее» — как важнейший элемент серии — тоже понятно.

В эпоху информационного шума и перманентного написания то заявок на гранты, то отчетов по ним даже классики синергетики очень немного знают о последних работах коллег и новых приложениях. Мы постараемся восполнить этот пробел, представив в серии исследования, которые проводятся в ведущих научных центрах страны.

«Будущее...» — это самое важное. От того, насколько ясно мы его представляем, зависят наши сегодняшние усилия и научная стратегия.От редакции 7

Прогнозы — дело неблагодарное, хотя и совершенно необходимое. Поэтому ряд книг серии мы надеемся посвятить и им.

В редакционную коллегию нашей серии любезно согласились войти многие ведущие специалисты в области синергетики и нелинейной динамики. В них не следует видеть «свадебных генералов». В их задачу входит анализ развития нелинейной динамики в целом и ее отдельных областей, определение приоритетов нашей серии и подготовка предложений по изданию конкретных работ. Поэтому мы указываем в книгах серии не только организации, в которых работают эти исследователи, но и важнейшие области их научных интересов.

И конечно, мы надеемся на диалог с читателями. При создании междисциплинарных подходов он особенно важен. Итак, вперед — в будущее.

В нашей серии вышло уже более ста книг. Книги серии издаются нами еще и на испанском языке. Однако мы уверены, что и самые глубокие проблемы синергетики, и самые интересные книги серии впереди.

Редакционная коллегия серии

«Синергетика: от прошлого к будущему»


Курдюмовский юбилей

Признаюсь, я с предубеждением отношусь ко многим юбилеям и презентациям последних десятилетий. На мой взгляд, успехи отечественной науки сейчас существенно скромнее того, что было в советские времена.

Поэтому лучше побольше поработать, а не тратить время на потерявшие смысл ритуалы. Виньетки ложной сути. Может быть, ограничиться празднованием только 100-летних юбилеев?

Но почти из каждого правила есть исключения. Стоит отпраздновать замечательный юбилей — выход сотой книги в нашей серии «Синергетика: от прошлого к будущему». От всей души поздравляю друзей, коллег, единомышленников, всех интересующихся нелинейной наукой и, конечно, авторов и читателей книг нашей серии с этим юбилеем! Оказалось, что в нашем Отечестве достаточно ученых, профессоров и преподавателей, занимающихся самоорганизацией, которым есть что рассказать стране и миру!

Об этом юбилее мечтал выдающийся математик, философ, один из основоположников синергетики, директор Института прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН Сергей Павлович Курдюмов. Во многом выпуск серии начался по его инициативе и при его активной поддержке.

Немецкий физик-теоретик Герман Хакен, придумавший сам термин «синергетика», был в свое время у нас в институте и подробно рассказывал о своей серии Lecture Notes in Synergetics, а также показал несколько книг, изданных в ней. Наверное, тогда нам и показалось, что и в нашем Отечестве есть яркие работы в этой области, и что стоит многому научить студентов, поскольку за нелинейной наукой будущее.

Когда была сдана в печать первая книга серии, Сергей Павлович — веселый и окрыленный — ходил по институту и говорил своим коллегам и друзьям: «Подумай, что ты можешь написать для нашей серии. Это будет грандиозное предприятие! У нас будет сотня книг, не меньше! Мы вступаем в новый нелинейный мир. Это изменит науку и мировоззрение, даст шанс человечеству. Так что, ты напишешь нам?» Он очень любил институт, и его очень любили, поэтому почти все и были его друзьями.

Я скромно и осторожно объяснял Сергею Павловичу, что все совершенно не очевидно, что найти интересных авторов нелегко, что энтузиазм издательства URSS может пойти на спад. Кроме того, все определяется тем, насколько быстро и успешно ученые будут продвигаться в этой области. А за это вообще трудно поручиться. Ведь, как известно, у ученых есть только одна главная задача — что делать дальше. Сергей Павлович Курдюмовский юбилей 9 улыбался и уверенно говорил: «Ни о чем не беспокойся! Все сложится отлично! Ты непременно вспомнишь про этот наш разговор, когда будем отмечать 100-летний юбилей». «Какой юбилей?» — спрашивал я в полном недоумении. «Ну, как какой? Выход сотой книги в нашей серии». Ну, что поделаешь с энтузиастами? Как известно, пессимизм эволюционно не оправдан и энтузиасты, заглядывающие в будущее и мечтающие о невозможном, очень часто оказываются правы в нашей реальности.

О серии можно говорить много. Например, некоторые книги выдержали уже восемь изданий, другие были переведены на испанский, третьи стали учебниками для ряда ведущих вузов. О терпении, полете фантазии, кропотливой работе, творчестве и многих других прекрасных чертах издательства URSS и его сотрудников можно говорить нескончаемо. Одним словом, это счастье, что российская синергетика и издательство URSS нашли друг друга.

Когда вышли первые 50 книг, мне казалось, что это уже очень много.

И 60-я была посвящена самым ярким работам, идеям и авторам 1) . Но теперь в том, что мы дойдем до сотни, издательство уже не сомневалось.

Мы с коллегами очень рады, что оказались на этом рубеже. Когда отмечали вековой юбилей академика Сергея Михайловича Никольского, то я поинтересовался у него: «Как там, во второй сотне?» «Удивительно хорошо, гораздо лучше, чем в первой, но да вы сами все увидите».

Посмотрим. Очень многое в наших с вами руках. И очень приятно, что автором сотой книги также является Сергей Павлович. Думаю, что его бы это очень порадовало.

Кто-то из великих говорил о незримом колледже, объединяющем ученых разных стран, эпох, континентов, а в случае синергетики — и ученых из разных областей знаний. Гиганты, на плечах которых стоит наше поколение, придумали очень много и оставили нам в наследство множество удивительных и интересных задач. Надеюсь, что и нам будет что передать следующему поколению, и серия «Синергетика: от прошлого к будущему» в этом поможет.

Поздравляю вас!

Г. Г. Малинецкий


Синергетика и будущее

В родстве со всем, что есть, уверясь

И знаясь с будущим в быту,

Нельзя не впасть к концу, как в ересь,

В неслыханную простоту.

Но мы пощажены не будем,

Когда ее не утаим.

Она всего нужнее людям,

Но сложное понятней им.

Борис Пастернак

С 1990-х  гг. в научном и философском творчестве выдающегося математика, мыслителя, специалиста по междисциплинарным исследованиям, член-корр. РАН, директора Института прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН Сергея Павловича Курдюмова и его научной школы большую роль начала играть проблематика, связанная с историческим и стратегическим прогнозом. Сергей Павлович часто повторял своим ученикам и сотрудникам слова Блаженного Августина о том, что прошлого уже нет, настоящее эфемерно и думать следует лишь о будущем.

Как заглянуть в грядущее? Инженеры очень любят высказывание

Леонардо да Винчи о том, что все работает не так, как рассчитано, а так, как сконструировано. Попытки действовать подобным образом в социальной инженерии, в градостроительстве, в военном деле, в образовании и множестве других сфер жизнедеятельности показали, что все обстоит гораздо сложнее, чем при проектировании технических конструкций.

Организацию, точный расчет в сложных системах дополняет самоорганизация, отражающая глубокие внутренние свойства среды, в которой создается новое. Исследованием и использованием этих свойств и занимается теория самоорганизации, или синергетика. Именно на этой основе естественно предсказывать, проектировать и создавать будущее.

Наверное, эта мысль является центральной в той книге, которую вы держите в руках. Эта работа издавалась несколько раз в России и в США.

Издательство URSS неоднократно обращалось к авторам с просьбой подготовить расширенную и дополненную версию этой книги, пользующейся популярностью. К сожалению, выдающегося просветителя России Сергея

Петровича Капицы уже нет с нами. Идеи Сергея Павловича Курдюмова, которому в 2018 г. должно было исполниться 90 лет, развивает его научная школа в Институте прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН, Московском государственном университете им. М. В. Ломоносова, Московском государственном техническом университете им. Н. Э. Баумана,

Институте философии РАН. Поэтому менять написанное выдающимися исследователями, исходя из нашего нынешнего понимания, не стоит. Тем более, синергетика быстро развивается, и это понимание, конечно, будет меняться.

Важная часть науки — умение задавать вопросы, которые позволяют расширить границы нашего познания. Но не менее важно уметь получать ответы на них. Со времени первого издания этой книги учениками Сергея

Павловича и его коллегами был получен ряд ответов на содержащиеся в ней вопросы. Именно они и представлены в дополнениях к каждой из глав.

В далекие 1990-е  гг. вновь и вновь вставал вопрос, как сложится будущее синергетики, не сменит ли ее другой междисциплинарный подход. Возраст науки определяется числом парадигм, которые она прошла в своем развитии. В главе 2 данной книги обсуждается парадигма сложности, которая сейчас активно развивается исследователями, и контуры сетевой парадигмы, создающейся у нас на глазах. Впрочем, синергетика растет не только вглубь, но и вширь. Об этом говорит, например, то, что в серии книг издательства URSS «Синергетика: от прошлого к будущему», во многом создававшейся по инициативе С. П. Курдюмова, с 2002 г. вышло уже около сотни книг на русском и испанском языках, а портал

http://spkurdyumov.ru стал одним из наиболее популярных научных порталов в России.

В главе 2 первой части книги («Синергетика и прогнозы будущего.

Кн. 1: Самоорганизация. История») была выдвинута научная парадигма, связанная с построением математической истории. В рамках такого подхода строятся математические модели, позволяющие анализировать бифуркации и альтернативные траектории исторического развития. При этом встает проблема исторического прогноза и появляется возможность решать на этой основе задачи стратегического планирования.

Эта идея увлекла одного из основоположников синергетики — Дмитрия Сергеевича Чернавского и Артемия Сергеевича Малкова, защитившего первую в России диссертацию, целиком посвященную математической истории. Их работа представлена в приложении к этой главе.

В ряде случаев научные исследования предполагают принятие, после анализа и апробации, конкретных управленческих решений. Катализатором развала средней и высшей школы России стало введение единого государственного экзамена (ЕГЭ). В заключительном параграфе главы 1 данной книги, посвященной образованию, представлена работа, в которой с научных позиций анализируется ЕГЭ. Ныне в него внесены изменения, не меняющие системных пороков этого экзамена. Поэтому данное приложение, с одной стороны, носит методический характер, а с другой — будет полезно следующим поколениям педагогов, ученых, родителей, которые будут бороться против ЕГЭ. Надеюсь на их успех, ведь инновационное развитие, технологические прорывы, к которым призывает Президент, и ЕГЭ — две вещи несовместные, как гений и злодейство.

Видимо, в историю науки Сергей Петрович Капица войдет как основоположник глобальной демографии и создатель теории глобального демографического перехода — главного события не только переживаемой эпохи, но и всей истории человечества. Для его описания было предложено несколько математических моделей. Сергей Петрович не раз говорил, что хорошо было бы разобраться, детально сравнить их и пойти дальше.

Эта работа, выполненная Андреем Викторовичем Подлазовым и дающая ответы на многие ранее поставленные вопросы, также представлена в главе 2 данной книги.

Первые издания этой книги показали, что в данном случае отдельные части работы должны быть относительно независимы друг от друга и ориентироваться на читателей с различной подготовкой. Оборотной стороной этого являются повторы, неизбежные при таком подходе.

В новой главе мы представили текст выступления на Президиуме

РАН (гл. 3 данной книги). Это выступление имело большой резонанс. Оно способствовало разработке госпрограммы по созданию системы научного мониторинга опасных явлений и процессов в природной, техногенной и социальной сферах. К сожалению, Правительство не поддержало в 2000-х годах эту программу. Но если урок не выучен, то это не значит, что о нем можно забыть. В конце книги представлен прогноз развития синергетики.

Я как-то спросил Сергея Павловича, стоит ли тратить время на издание книг, редакторские хлопоты, переиздание и все прочее, связанное с этим. «Конечно, стоит. Книга — это отправная точка для тех, кто пойдет за нами. Они пойдут дальше и превзойдут нас. И это прекрасно!» — услышал я в ответ.

Думаю, что Сергей Павлович был прав.

Г. Г. Малинецкий


Об авторах
Капица Сергей Петрович
Выдающийся ученый-физик и популяризатор науки; доктор физико-математических наук, профессор. Родился в Кембридже (Великобритания); сын нобелевского лауреата П. Л. Капицы. Работал в Институте физических проблем АН СССР (РАН) и в Московском физико-техническом институте. Автор работ в области сверхзвуковой аэродинамики, земного магнетизма, ускорителей частиц, прикладной электродинамики, синхротронного излучения, ядерной физики. Широкую известность получили его исследования в области демографии. Всенародную популярность принесла С. П. Капице созданная им телевизионная программа «Очевидное — невероятное» (1973–2012 гг.).
Курдюмов Сергей Павлович
Выдающийся ученый, специалист в области математической физики, вычислительной математики, физики плазмы и синергетики, один из основателей синергетического движения в России. Член-корреспондент РАН. Всю творческую жизнь работал в Институте прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН, в 1989–1999 гг. — директор. Руководил кафедрой прикладной математики Московского физико-технического института, был профессором Международного университета «Дубна» и Российской академии государственной службы при Президенте РФ. Соавтор открытия эффекта Т-слоя — нового типа неустойчивости плазмы (1968), лауреат премии Правительства РФ в области образования (2002). Создатель теории режимов с обострением, получившей мировое признание. Активно развивал междисциплинарные подходы, занимался философскими проблемами синергетики.
Малинецкий Георгий Геннадьевич
Доктор физико-математических наук, профессор. Заведующий отделом математического моделирования нелинейных процессов Института прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН, профессор МФТИ, МГТУ и РУДН. Лауреат премии Правительства РФ в области образования. Один из ведущих специалистов в области нелинейной динамики, автор более 800 научных трудов и более 100 научно-популярных статей и книг, изданных в России и в США. Председатель редколлегий серий книг «Синергетика: от прошлого к будущему» и «Будущая Россия» (М.: URSS). Наиболее известные результаты — теория диффузионного хаоса, модели системы образования, исследовательский проект создания математической истории, проект создания Национальной системы научного мониторинга опасных явлений и процессов в природной, техногенной и социальной сферах.