Техносфера, ноосфера и экологические проблемы современных техногенных систем

УДК 677:628.517.2

ТЕХНОСФЕРА, НООСФЕРА И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОГЕННЫХ СИСТЕМ

© О.Н. Поболь, Г.И. Фирсов

Ключевые слова: техносфера; экология; техногенная система; акустическая безопасность.

Закономерности развития техносферы определяются планетарными эволюционными процессами и поэтому должны быть осмыслены по-новому. В целом метаистория человечества представляется как эволюционный пространственно-временной процесс, когда на Земле с зодиакальной периодичностью порядка двух тысяч лет сменяются культуры и их носители - культурно-исторические типы. Рассмотрение экологических проблем такого уровня требует углубленного анализа структуры и свойств техносферы.

Во второй половине ХХ в. началась мировая научно-техническая революция, вследствие чего к концу века сформировалась информационная фаза глобальной техногенной цивилизация. Человечество овладело новым видом энергии - научными знаниями, воплощенными в машинах, и создало искусственную среду обитания - техносферу. Наука, объединенная посредством компьютерных систем с техникой и ориентированная на подчинение природы, превратилась в главную производительную силу и ведущий фактор обще-

ственной жизни. Многократно вырос технико-экономический потенциал человечества, его богатство. Однако основные средства при этом расходуются на реализацию агрессивных проектов. Лишь десятая часть населения мира принадлежат к обеспеченному классу, потребляющему около 80 % ресурсов планеты. Большая часть живет в нищете и подвергается насилию. В высокоразвитых странах имеет место эпидемия наркомании, алкоголизма, самоубийств, распада семьи. Глобальная социально-экологическая катастрофа охватила

весь мир. Причина нежизнеспособности цивилизации в общественном сознании и системе ценностей, которые определяют отношение к жизни, заключается в том, что мы привыкли представлять, что с расширением производства и контроля над природой возрастает уровень безопасности и счастья. Настало время переоценки ценностей: НТР означает не только перестройку всего технологического базиса и способов управления и производства, но и революцию общественного сознания, связанную с пересмотром фундаментальных основ современной науки и экологизацией всех сфер жизни. Информационная фаза техногенной цивилизации должна стать формой перехода к экологической ноо-сферной цивилизации.

Закономерности развития техносферы определяются планетарными эволюционными процессами и с учетом изложенного могут быть осмыслены по-новому. В соответствии с информационной моделью Вселенной, после очередной геолого-космической катастрофы метаистория человечества представляется как эволюционный пространственно-временной процесс, когда на Земле с зодиакальной периодичностью порядка двух тысяч лет сменяются культуры и их носители - культурно-исторические типы. В исторически обозримом времени он в целом характеризуется повышением научного потенциала человечества в возрождении утраченных научных знаний. Каждый из циклов, проходящих через стадии зарождения, развития, старения и деградации, заканчивается духовным распадом и социально-экологической катастрофой - точкой бифуркации, обусловливающей переход к новому культурноисторическому циклу. При этом на стадии деградации и старения наблюдается ускоренная смена корреляционных форм жизнедеятельности, что связано со спектральным составом управляющих сигналов на этих фазах. В настоящее время завершился жизненный цикл христианской культуры. В ХХ в. этот процесс на пятисотлетней стадии деградации привел к созданию глобальной техногенной цивилизации. Процесс ускоренного саморазвития техносферы в настоящее время вышел из-под контроля человечества и угрожает цивилизации гибелью. Попытка ООН реализовать концепцию устойчивого развития мировой экономики, ориентированную на уменьшение негативного экологического воздействия современных технологий по принципам самоограничения, обновляемости и замкнутости, оказалась малоэффективной. Ничего не меняя в существе техносферы - направленности на уничтожение природы, это может в лучшем случае лишь замедлить наступление катастрофы: автотрофность технических систем и сверхширокие адаптационные возможности делают их господство в рамках действующей парадигмы тех-носферной цивилизации безграничным.

Рассмотрение экологических проблем такого уровня требует углубленного анализа структуры и свойств техносферы. Эволюция технических систем, созданных овладевшим наукой человечеством для преобразования природы и прошедших стадии машины, производства, производственного объединения, в середине ХХ в. (после объединения науки и техники информационными технологиями на базе компьютерных систем) в фазе постиндустриальной информационной цивилизации привела к возникновению техногенных систем - сложных человеко-машинных комплексов. С позиций современной теории синергетики техносферу следует рассматривать как открытую систему, обменивающую-

ся с окружающей средой энергией и информацией. Техногенные системы (ТС) - это взаимодействующие синергетические системы, основные свойства которых проявляются в самоорганизации сложной иерархической структуры, упорядоченной от высшего уровня к низшему (обобщенно выделено четыре стадии их жизнедеятельности, связанные с разработкой концепции и проектированием изделия, технологии, материала и оборудования; изготовлением технологического оборудования; эксплуатацией оборудования и изготовлением технологических материалов и изделий; потреблением продукции и переработкой отходов) и обладающие встроенной трехуровневой структурой управления, обслуживаемой специалистами соответствующей квалификации. В процессе эволюции ТС одновременно с усложнением их структуры и ростом научного потенциала человечества, реализуемого в информационном пространстве и развитии общественного сознания, развивается и структура ее управления.

Результатом эволюции техносферы в конце ХХ в. является создание глобальной техногенной системы, представляющей собой взаимосвязанную совокупность различных международных, государственных, региональных промышленных и непромышленных техногенных систем различных уровней и назначений с включенной сюда биосферой: так образовалась глобальная техногенная цивилизация. Стадийная структура техносферы объясняет социально-экономическое и геополитическое деление современного мира на фазе постиндустриальной информационной цивилизации. Все эти перемены связаны с ускоренным развитием информационных технологий и систем управления производством, торговлей, финансами и сознанием.

Принципиальное отличие техногенных систем (ТС) от природных организмов в противоположности закономерностей их взаимодействия с экологическими факторами. Закон лимитирующего фактора для них превращается в закон стимулирующего фактора, закон толерантности - в закон антитолерантности, т. е. безграничного расширения пределов устойчивости. Каждое усовершенствование техногенной системы в конечном итоге по принципу отрицательной обратной связи увеличивает ее негативное воздействие на природу - так запрограммирована она изначально. В процессе эволюции эти свойства техногенных систем усиливаются: расширяется экологическая ниша их техно-сферного обитания, растет уровень экологических проблем за счет ужесточения режимов действующих экологических факторов и порождения новых для природных организмов и в первую очередь для человека -степень его зависимости от машин.

Техносфера, искусственная среда обитания современного человечества, образована сложными человекомашинными компьютеризированными техногенными системами, подобными живым организмам. Главным фактором, определяющим способность ТС к целенаправленным средоформирующим действиям, является наличие внутри системы тезауруса - информационной модели среды и самой себя. Фундаментальная физическая характеристика такой системы - энтропия - зависит от ее самоотображения, существование и характер которого определяется структурой системы. Самоорганизующаяся целенаправленная система обладает способностью моделировать и прогнозировать ситуацию вследствие наличия априорной информации о среде

(образ среды) и о себе (образ системы), способности воспринимать внешние воздействия.

Целенаправленное поведение системы, сопровождающееся уменьшением энтропии, формируется посредством управления. При адаптивном управлении решение осуществляется фрагментарным копированием подсистемами высшего уровня взаимного поведения с добавлением комбинаторных и случайных факторов.

Каждая сложная система имеет встроенную трехуровневую структуру управления. Такие уровни управления существуют и в отдельных техногенных системах, и в техносфере (и во Вселенной), но современное общественное сознание оперирует на низшем коорди-национом (машинном) уровне, что исключает осознанное участие в управлении самоорганизующейся техносферой. По мере совершенствования информационной структуры техносферы эволюционно развивается структура ее осознанного управления путем перехода от координационного на индустриальной фазе через адаптационный на постиндустриальной к концептуальному уровню осознанной самоорганизации, соответствующему информационной фазе цивилизации (на начальном этапе современности для отдельных типов техногенных систем). Техносфера становится все более управляемой. Необходимость возрастающего притока специалистов высшей квалификации в структуры развивающейся техносферы стимулирует введение в передовых странах всеобщего высшего образования, а система непрерывного общего и специального образования обеспечивает постоянный приток отрицательной информационной энтропии.

Однако деструктивное содержание тезауруса ТС определяет противоречивость и неустойчивость таких биомашинных систем, с одной стороны, вынуждающих человека-специалиста их совершенствовать, а с другой -ставящих под вопрос само существование человека в техносфере. Являясь частью машинной системы, человек утрачивает нравственность (отображение идеи мироздания) - критерием ее качества является работоспособность.

Таким образом, информационная фаза цивилизации как предельное состояние в точке бифуркации требует от человечества трансформации сознания в части его ориентации на взаимодействие с многомерными информационными полями Логосферы. Высший уровень управления в многомерном времени предполагает формирование нравственной ноосферно-экологи-

ческой концепции жизнедеятельности человечества и соответствующие изменения структуры, функций и стратегии на всех уровнях управления, где основой должна служить экологическая модель техносферы, встроенной в структуру Вселенной, на принципах всеединства в иерархии синергетических систем. Процесс их самоорганизации в рамках информационной матрицы Вселенной допускает возможность перехода исторического человечества на высшую ступень эволюции: осознанного взаимодействия с Мировым сознанием, что устраняет опасность планетарной социальноэкологической катастрофы.

Классическая наука ХХ в. соответствует координационному уровню управления техносферой, где главный объект исследования - вещество, машина. Ноо-сферная наука соответствует концептуальному уровню управления. Главный объект ее исследования - информационные поля Вселенной и человека.

Глобализацию можно считать началом процесса трансформации. Целью политики и экономики, опирающихся на новые системы образования и здравоохранения, должно стать воспроизводство образованного, нравственно и физически здорового человечества; критерием эффективности их - экологическая целесообразность. Религия и искусство как неотъемлемые составляющие ноосферной науки будут определять формы и правила взаимодействия с мировым информационным полем. Ноосферная цивилизация обеспечит человечеству подъем на новый уровень разумной нравственности, что позволит ему реализовать свой потенциал и занять более высокую ступень в иерархии управления Логосферы.

Таким образом, в ХХ в. завершилась история до-ноосферного развития цивилизаций [1, 2], когда страны и народы могли строить культуры и отстаивать их жизнеспособность в войнах и революциях в рамках механистической парадигмы, опираясь на свой научнотехнический потенциал. Сформировавшаяся в условиях мирового социально-экологического кризиса глобальная информационная цивилизация является эволюционной стадией в точке бифуркационного перехода к мировой ноосферной цивилизации.

Сам ход эволюции вынуждает человечество принять осознанное нравственное решение в точке бифуркации исторического процесса - прекратить движение по техносферному пути уничтожения природы, а вместе с ней и человека, и перейти на путь ноосферно-экологического развития [3]. Здесь речь идет не столько о решении технических проблем, сколько о коренном изменении мировоззрения человечества. При определении цели жизни человечества следует отказаться от антропоцентрических представлений материализма и исходить из информационного всеединства Вселенной, где жизнедеятельность ее синергетических подсистем нуждается в постоянном притоке отрицательной информационной энтропии. Выработка такой позитивной информационной энергии и есть цель ноо-сферной жизни.

Вышеописанный подход применяется для формирования концепции акустической безопасности и экологии в больших техногенных системах, представляющих собой сложные человеко-машинные комплексы, обменивающиеся между собой и окружающей средой энергией, материалами и информацией и предназначенные для переработки биосферы в продукты потребления и научные знания [4-8]. Это нелинейные диссипативные динамические системы открытого типа, основные свойства которых проявляются в самоорганизации сложной иерархической структуры, упорядоченной от высшего уровня к низшему. Новая информационная технология обеспечивает переход от индустрии переработки информации к индустрии переработки знаний на основе соединения двух культур - естественнонаучной и гуманитарной. Это позволяет формализовать задачу одновременно с разработкой технического задания, математической модели, алгоритмов, программ, структуры данных и документации. Производительность проектировщика при этом повышается в сотни раз: на новом научном уровне реализуется система безбумажной технологии проектирования и управления при сверхвысоком качестве и надежности.

Управление по акустическим процессам [9-12] реализуется путем создания проекта машины, который на первом уровне сводится к стандартному техническому

проекту, создаваемому с учетом эмпирического подхода к акустическим характеристикам. При этом осуществляется прямой оперативный контроль и нормирование акустических характеристик частично на этапах проектирования (доводки опытного образца) и в основном на этапе изготовления и эксплуатации. Основой управления на этом уровне служит конструктивнотехнологическая модель машины, для которой установлена эмпирическая взаимосвязь модельных параметров с акустическими характеристиками. Иначе говоря, речь идет о мониторинге с эмпирическим решением на его основе обратной технической задачи повышения качества машины. На втором уровне этот проект как сложный информационно-энергетический комплекс включает акустический проект, созданный на основе системы моделей. На третьем уровне формируется экологический проект (синтез) машины, созданный на основе модели единой информационной системы функционирования машины, включающий также технические и другие критерии и обеспечивающий возможность управления машиной на всех трех стадиях жизненного цикла в ходе ее функционирования в техно- и биосфере.

ЛИТЕРАТУРА

1. Поболь О.Н. Характеристики цивилизационного цикла развития синергетической структуры Вселенной и эволюция техногенных систем // Возвращение Питирима Сорокина: материалы Между -нар. науч. симпозиума (Москва, 4-9 февраля 1999 г.). М.: Московский общественный научный фонд, 2000. С. 513-523.

2. Владимир Иванович Вернадский. Несколько слов о ноосфере // Успехи современной биологии. 1944. № 18. Вып. 2. С. 113-120.

3. Вернадский В.И. Научная мысль как планетное явление. М.: Наука, 1991. 271 с.

4. Вернадский В.И. Биосфера и ноосфера. СПб.: Фонд им. В.И. Вернадского, 2008. 320 с.

5. Поболь О.Н., Фирсов Г.И. Экология и техносфера: проблемы и перспективы. I // Современные проблемы науки и образования. 2006. № 6. С. 74-75.

6. Поболь О.Н., Фирсов Г.И. Экология и техносфера: проблемы и перспективы. II // Современные проблемы науки и образования. 2006. № 6. С. 75.

7. Поболь О.Н., Фирсов Г.И. Экология и техносфера: проблемы и перспективы. III // Современные проблемы науки и образования. 2006. № 6. С. 75-76.

8. Поболь О.Н. Развитие структуры управления техносферой в условиях становления ноосферно-экологической цивилизации // Диалог и взаимодействие цивилизаций востока и запада: альтернативы на XXI век. Материалы 4 Международной Кондратьевской конференции (Москва, 15-16 мая 2001 г.). М., 2001. С. 375-382.

9. Поболь О.Н. Основы акустической экологии и шумозащита машин. М.: Знание, 2002. 272 с.

10. Pobol O.N., Panov S.N., Firsov G.I. The Ecological Acoustics of Machines: System Simulation and Machine Control in the Technosphere // Fourth International Congress on Sound and Vibration (St. Petersburg, 24-27 June 1996): Proceedings / ed. by M.J. Crocker and N.I. Ivanov. St. Petersburg, 1996. V. 2. P. 1107-1114.

11. Поболь О.Н., Фирсов Г.И. Информационная фаза эволюции техносферы и проблемы экологии // Новое в науке и производстве текстильной и легкой промышленности: сб. М.: Изд-во РосЗИТЛП, 2005. Вып. 2. С. 119-130.

12. Поболь О.Н., Фирсов Г.И. Структуризация уровней управления акустической безопасностью машин в техносфере // Экология и безопасность жизнедеятельности. Пенза: МНИЦ ПГСХА, 2004. С. 106-107.

Поступила в редакцию 2 сентября 2012 г.

Pobol O.N., Firsov G.I. TECHNO-SPHERE, NOOSPHERE AND ECOLOGICAL PROBLEMS OF CONTEMPORARY TECHNOGENIC SYSTEMS

Laws governing the development of techno-sphere are determined by planetary evolutionary processes and therefore they must be comprehended in a new way. As a whole the meta-history of humanity is represented as the evolutionary time-spatial process, when on the Earth with the zodiac periodicity of the order of two thousand years are changed cultures and their carriers - cultural-historical types. The examination of the ecological problems of this level requires the deep analysis of structure and properties of techno-sphere.

Key words: techno-sphere; ecology; technogenic system; acoustic safety.