Как компьютерная модель 1970-х спрогнозировала гибель человечества в XXI веке

50 лет назад ученые попробовали спрогнозировать будущее всей Земли с помощью компьютерной модели.

Выводы доклада 1972 года «Пределы роста» были пугающими — бесконтрольный рост экономики ведет к коллапсу цивилизации. К прогнозам тогда мало кто всерьез прислушался. Но сейчас проблемы экологии и устойчивого развития обсуждаются довольно бурно, и работу вспоминают все чаще. Рассказываем об этом смелом исследовании — а также о том, как оно изменило мир.

Доклады серии «Пределы роста» вышли благодаря Римскому клубу — неформальному объединению публичных интеллектуалов со всего мира. Цель клуба — собрать умных и небезразличных людей из разных сфер и открыть пространство для обсуждения и исследования глобальных проблем.

Все начиналось в 1965 году, когда руководитель научного отдела Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) Александр Кинг узнал о выступлении крупного итальянского промышленника Аурелио Печчеи. Тот критиковал бесконтрольный экономический и промышленный рост современных рыночных экономик. Кингу эти идеи показались очень близкими.

Печчеи и Кинг встретились и сошлись в своем мнении по поводу того, что рост экономики и технологический прогресс могут негативно повлиять на будущее человечества. Оба были уверены, что нельзя слепо полагаться на неиссякаемые ресурсы земли.

Кинг и Печчеи решили создать неформальную организацию, чтобы призвать правительства и корпорации к более ответственному и долгосрочному планированию. В 1968 они провели первую встречу клуба. Собрание проходило на вилле в Риме — отсюда и название объединения.

В состав клуба вошли ученые, общественные деятели и бизнес-лидеры, разделявшие взгляды Печчеи и Кинга. Также сооснователями клуба стали австрийский астрофизик Эрих Янш и Хьюго Тиманн. Последний занимался исследованиями для крупных компаний. Одним из первых членов клуба также стал советский государственный деятель и философ Джермен Гвишиани.

Основная форма деятельности Римского клуба — изучение глобальных проблем. Среди них — перенаселение планеты, оружие массового уничтожения и другие. Все эти проблемы касаются всего мира, а, значит, решения потребуют кооперации государств, компаний и международных организаций.

За время существования клуба участники подготовили более 45 докладов, но наибольший отклик получил самый первый доклад 1972 года — «Пределы роста».

Римский клуб хотел убедительно продемонстрировать, что экспоненциальный рост населения планеты и ее ограниченные ресурсы требуют принципиально иного подхода. Для этого было решено создать прогноз будущего развития человечества.

Идеи клуба изложили в документе 1970 года под названием «Затруднительное положение человечества; поиск структурированных ответов на растущие во всем мире сложности и неопределенности». Он послужил дорожной картой для проекта «Пределы роста».

По мысли участников клуба, исследование должно было выполнить три задачи:

В июне 1970 года на заседание клуба в швейцарском Берне пригласили ученого из Массачусетского технологического института (MIT) Джея Форрестера, основателя теории системной динамики. Это — метод изучения мира, который имеет дело с пониманием того, как сложные системы изменяются с течением времени.

К тому моменту уже вышли его книги «Индустриальная динамика» (1961) и «Городская динамика» (1968), где он применял свои идеи в масштабе предприятия и города. Теперь ему предстояло смоделировать весь мир.

Когда в июле того же года делегация Римского клуба приехала в Массачусетс, Форрестер уже разработал модель World1. Мир в ней рассматривался как единая система, а статистика по десятилетиям экстраполировалась в будущее. Форрестер называл ее «электронной экскурсией по поведению человечества с 1900 года и куда это поведение нас заведет». В ходе обсуждения с членами клуба родилась вторая версия модели World2.

Модели Форрестера рассматривали мир как совокупность демографических и промышленных процессов, процессов исчерпания природных ресурсов и загрязнения окружающей среды, а также производства продуктов питания. Форрестер стал идейным вдохновителем «Пределов роста», но отказался от дальнейшего ведения проекта.

Модель World3 в итоге создавала команда под руководством ученика Форрестера, исследователя из MIT Дэнниса Медоуза.

World3 — усовершенствованная и расширенная версия моделей World1 и World2. Впервые компьютерное моделирование применялось в исследовании такого масштаба. В 1972 году вышла книга о результатах моделирования — «Пределы роста».

Посыл был тревожным и алармистским: если не изменить социальную и экономическую политику, то уже к середине XXI века вероятен коллапс цивилизации.

Впрочем, это лишь один из прогнозируемых сценариев. «Пределы роста» не давали одного точного прогноза, в рамках работы представлено 12 различных сценариев.

«Стандартный сценарий» — тот, который вызвал наиболее бурную реакцию, — основывался на том, что никаких изменений в политике и потреблении ресурсов сделано не будет.

В таком случае экспоненциальный рост истощит природные ресурсы. Например, по оценкам исследователей, при сохраняющихся темпах добычи алюминия осталось на 31 год, а меди — на 21.

По этому сценарию численность населения и загрязненности окружающей среды достигнет пика, что приведет к резкому падению уровня жизни и концу цивилизации в 2050 году.

В сценарии «удвоенные ресурсы» авторы допускают, что технологический прогресс позволит удвоить запасы невозобновляемых резервов. Но даже тогда темпы загрязнения окружающей среды будут слишком велики, что отложит проблему коллапса на 2070 год, но не решит ее.

Семь других сценариев предполагают внедрение мер устойчивого развития отдельно друг от друга, например, только контроль загрязнения. В последнем случае планету ждет продовольственный кризис к концу XXI столетия: население будет расти, в то время как сфера продовольствия наоборот сокращаться из-за истощения пахотных земель.

Последние сценарии — более оптимистические. Команда полагает, что при внедрении комплексных мер катастрофы можно избежать.

В книге представлено три версии «стабилизированного мира». Первая заключается в стабилизации населения и экономического роста с помощью целенаправленных государственных политик, долгосрочном использовании промышленного капитала и восстановлении почв.

Во второй версии ограничения в демографической и экономической политике вводятся постепенно, чтобы минимизировать издержки для благосостояния людей.

В третьей — все эти меры вводятся не сразу, а с 2000 года. Тогда «глобальный эквилибриум» не будет устойчивым, предупреждают исследователи. Запоздалые действия не остановят рост населения и промышленности, что приведет к нехватке продовольствия и ресурсов.

«Пределы роста» рассказывают именно о результатах моделирования, опуская технические сведения о работе World3. То, как работает модель, изложено в отдельной книге 1974 года «The Dynamics of Growth in a Finite World» («Динамика роста в конечном мире»).

World3 была написана на забытом сейчас языке программирования DYNAMO, или DYNAmic MOdels. Он также был разработан в MIT программистами Филлис Фокс и Александром Пью. Сама программа — это список из 150 уравнений, которые определяют отношения переменных.

Как и предшествующие версии World1 и World2, компьютерная модель World3 основана на системной динамике. Внутренние петли обратной связи в структуре системы влияют на поведение всей системы.

World3 охватывает период с 1900 по 2100 год и строится вокруг пяти переменных:

Переменные изменяются за счет потоков. Например, переменная населения измеряется потоками рождаемости и смертности. К потокам также относятся инвестиции и амортизация, образование и ассимиляция загрязнений, эрозия почвы, ее освоение или изъятие для городского и промышленного использования.

В то время как модель World2 объединила все население в единую переменную, World3 предлагает демографическую модель динамики роста населения, которая проводит различие между детьми и подростками, молодыми людьми детородного возраста, трудоспособными людьми и пенсионерами.

В World3 также добавили технологические изменения как факторы, влияющие на истощение ресурсов и выброс загрязняющих веществ. Это позволило отразить в модели более эффективное использование доступных ресурсов, а также производство товаров более экологически чистым способом.

Научный журналист Брайан Хайс сравнивает World3 со схемой нефтеперерабатывающего завода: резервуары соединены трубами, потоки по трубам регулируются клапанами, клапаны же управляются сигналами обратной связи, которые зависят от состояния резервуаров или потоков в других местах модели.

Модель учитывает положительные и отрицательные циклы обратной связи, которые могут радикально повлиять на исход различных сценариев. Она также показывает нелинейные взаимосвязи.

Например, по мере того, как все больше земель становится пригодными для сельхоздеятельности, те, что остаются, становятся суше или имеют более тонкий слой плодородной почвы. Затраты на решение этих проблем резко повышают стоимость освоения земли — это нелинейная взаимосвязь.

Петли обратной связи и нелинейные взаимосвязи делают World3 динамически сложной, но модель по-прежнему является упрощением реальности. В ней не отражены географические особенности, неравенство, особенности политических режимов и многое другое. Кроме того, модель не способна точно предсказать появление новых технологий, которые могут радикально изменить характер использования ресурсов.

Авторы намеренно оставили за скобками войны и эпидемии как факторы, которые могли бы замедлить или остановить рост еще раньше, чем гласит доклад.

Публикация произвела фурор. В печатной форме было продано более 10 млн экземпляров «Пределов», что делает ее самой продаваемой книгой про устойчивое развитие в XX веке. Также книга переведена на 37 языков мира.

В то же время, работа столкнулась с мощной волной критики — как со стороны апологетов бесконечного экономического роста, так и со стороны ученых.

Издание The New York Times охарактеризовало «Пределы роста» как «пустую и вводящую в заблуждение работу, которая иллюстрирует максиму компьютерной науки: мусор на входе, мусор на выходе». Один из авторов рецензии Питер Пассел счел моделирование исследования упрощенным, а также игнорирующим роль технического прогресса в решении глобальных проблем.

Джулиан Саймон из университетов Иллинойса и Мэриленда, утверждал, что фундаментальная для доклада концепция «ресурса» — ошибочна, поскольку она может трансформироваться со временем. Он приводил в пример древесину, которая была основным ресурсом для судостроения до XIX века.

Уже эпоху Ренессанса витали опасения по поводу возможной нехватки древесины. Но с технологическим прогрессом дерево перестало быть самым используемым материалом. И проблема нехватки исчезла. Соответственно, невозобновляемые ресурсы могут и закончиться — человеческая изобретательность создаст новые. Впрочем, это спасло леса во Франции, Германии и Испании. Особенно печален пример последней. А когда-то страна славилась своими дубовыми рощами.

Экономист из Йельского университета Генри Уоллих отмечал, что экономический рост действительно не может продолжаться бесконечно, но искусственное вмешательство, предложенное в сценарии «стабилизированного мира», повлияет на материальное благосостояние миллионов людей по всему миру.

В мейнстримной повестке преобладал оптимистичный подход и вера в то, что проблемы экологии будут решены благодаря технологическому прогрессу. Это иллюстрирует фраза президента США Рональда Рейгана — «Нет больших ограничений для роста, когда мужчины и женщины свободны следовать своим мечтам».

1980-е стали золотым временем для капитализма, а, значит, и дальнейшего ускорения экономического роста. Профессор Флорентийского университета Уго Барди признавал, что доклад с самого начала не воспринимали серьезно, а к 1990-м годам он стал чем-то вроде мема.

В 1992 году Римский клуб выпустил обновленную версию доклада «За пределами роста», а в 2004 — «Пределы роста: обновление за 30 лет». Команда «Пределов» внесла незначительные изменения.

Например, в последней версии добавляют две переменные — экологический след и индекс благосостояния человека, а также отдельно выделяют технологии, которые направлены на минимизацию или устранения ущерба планете.

Но несмотря на это, авторы придерживаются выводов оригинального доклада. Более того, по их мнению, человечество уже перешагнуло границы того, что является физически и биологически устойчивым.

С момента выхода «Пределов роста» прошло более 50 лет, поэтому можно проверить, воплотились ли прогнозы ученых.

Часто сравнение основывают на численных показателях. Например, доклад предполагал, что население планеты к 2030 году составит 7 млрд, однако в нынешнем 2023 году это число уже превысило 8 млрд.

В ответ на критику о неточности численных показателей в докладе Дэннис Медоуз отмечал, что точность — не основополагающий критерий оценки модели, гораздо важнее ее способность указать тренды.

Выходили работы, оценивающие «Пределы роста» в этом ключе — с подробным сравнением тезисов доклада и данных текущей ситуации. В 2008 году Грэм Тернер из объединения научных и прикладных исследований Австралии (CSIRO) написал статью с оценкой сценариев, изложенных в книге.

Он обнаружил, что изменения в промышленном производстве, производстве продуктов питания и загрязнении окружающей среды примерно соответствуют «стандартному сценарию».

Нидерландская исследовательница и консультантка Римского клуба Гайя Херрингтон опубликовала статью в 2020 году, где сравнивает уже информацию из книги «Пределы роста: обновление за 30 лет». Херрингтон также приходит к выводу, что «стандартный сценарий» наиболее сопоставим с нынешней ситуацией.

По ее подсчетам, без серьезных изменений в потреблении ресурсов экономический рост достигнет пика, а затем рухнет примерно к 2040 году. В первую очередь это отразится на производстве продовольствия и условиях жизни.

Последняя работа с анализом «Пределов роста» вышла в ноябре 2023 года — немецкий ученый Аржуна Небел вместе с командой провел рекалибровку модели World3 в Python, а также обновил эмпирические данные на более актуальные.

Новая модель получила название PyWorld3-03, и ее содержание можно посмотреть в открытом доступе. По данным исследования, у «стандартного сценария» и рекалибровки 2023 года разные пики, но возможность коллапса сохраняется даже сейчас.

Можно сравнить World3 с моделированием климата, например с моделями общей циркуляции атмосферы и океанов.

На концептуальном уровне структура почти такая же: существуют потоки воздуха, воды, тепла и других объектов, которые модель должна суммировать или интегрировать. Но социальные и экономические системы, смоделированные в World3, не обладают естественными законами сопоставимой предикативности.

И хотя «Пределы роста» не дали точных предсказаний, а модель World3 — скорее полемический, а не прогностический инструмент, сегодня главный вывод доклада принят во внимание. То, что было непопулярным мнением 50 лет назад, сейчас влияет на ключевые сферы жизни.

Эпоха неолиберализма, когда единственной задачей бизнеса считался рост прибыли, в прошлом. Ответственные компании — это модно и прибыльно. Сегодня огромную роль в экономике играют идеи устойчивого развития и ESG, очень созвучные прогнозам Римского клуба, и во многом возникшие благодаря ему. Крупные инвесторы избегают сотрудничества с фирмами, не внедряющими такие стандарты, о чем мы писали в нашей статье на Хабре о ESG-софте.

Технологии совершили невообразимый скачок, и сегодня их очень часто используют именно для того, чтобы минимизировать вред для планеты. К примеру, в нашем материале о FoodTech мы рассказывали, как используя ИИ и другие новейшие технологи, компании создают еду высокотехнологичными способами, не занимая огромных площадей и минимизируя выбросы CO2.

«Пределы роста» недооценили силу технического прогресса, который сегодня позволяет контролировать экономический и промышленный рост. Многие вызовы, такие как глобальное потепление или перенаселение, остаются актуальными — но есть надежда на то, что технологии все-таки смогут нас спасти.

Разыгрываем регистрацию товарного знака под ключ и другие приятные призы в нашем Telegram-канале!