Страница 11 из 13
Петли обратной связи, стабилизирующие запас на ка-ком-то уровне, позволяющие его регулировать и достигать желаемого значения, называются балансирующими циклами обратной связи. Внутри такого цикла на диаграмме ставится буква «Б». Балансирующие циклы стремятся к достижению какого-то значения, к стабилизации. Каждый такой цикл старается удержать запас на каком-то уровне или в каких-то пределах. Балансирующий цикл противодействует любому внешнему воздействию на систему. Если запас слишком велик, балансирующий цикл постарается уменьшить его. Если запас слишком мал, балансирующий цикл будет стремиться увеличить его.
А вот еще один пример, в котором присутствует кофе, — только на этот раз речь пойдет не о принятии решения человеком, а о действии законов физики. Горячая кружка кофе постепенно остывает до комнатной температуры. Скорость остывания зависит от разности между температурой кофе и комнатной температурой. Чем больше разность, тем выше скорость остывания. Петля обратной связи работает и в другом направлении: если вы приготовите кофе со льдом в жаркий день, он будет нагреваться, пока его температура не сравняется с комнатной. Цель этой системы — привести к нулю разность между температурой кофе и температурой в помещении, и неважно, какой знак имеет эта разность.
Рис. 10. Остывание (слева) и нагревание (справа) кружки с кофе
На рис. 11 показано, как меняется температура во времени, если кофе той или иной температуры приготовили, налили в кружку, но не стали пить. В примере рассматривается и горячий (даже почти кипящий) кофе, и кофе со льдом. Видно, как все кривые стремятся к одной и той же итоговой температуре — это и есть результат работы балансирующего цикла. Каким бы ни было начальное значение запаса в системе (в данном случае температура кофе), больше ли оно желаемого или меньше (выше или ниже температура, чем комнатная), балансирующий цикл обратной
Рис. 11. Приближение температуры кофе к комнатной температуре
связи приведет его к желаемому уровню. Скорость изменений в начале процесса выше, и она становится тем меньше, чем меньше разность между текущим и желаемым значением запаса.
Балансирующие циклы обратной связи служат выравнивающими структурами в системе, позволяют достичь желаемого значения, выполняют функции одновременно источника стабильности и противодействия изменениям.
Такой тип поведения — постепенное приближение к цели, определенной системой, — демонстрируется и во многих других случаях: радиоактивный распад, самонаведение ракет и снарядов, обесценивание активов, регулирование уровня воды в водохранилище, колебания уровня сахара в крови, торможение машины на запрещающий сигнал светофора... Вы сами можете придумать массу примеров. В мире присутствует огромное количество систем с балансирующими циклами обратной связи, которые стремятся достичь каких-то конкретных значений.
Присутствие в системе механизма обратной связи совсем не обязательно означает, что это механизм работает эффективно. Механизмы обратных связей могут быть недостаточно сильны для того, чтобы привести запас к желаемому уровню. Обратные связи — взаимные влияния, информационные составляющие системы — могут давать сбой по самым разным причинам. Информация может поступать слишком поздно или не туда, куда нужно. Она может быть неверно понята, может оказаться неполной, ее могут интерпретировать неправильно. Меры, принимаемые на основе этой информации, могут оказаться недостаточными и запоздалыми. Они могут ограничиваться имеющимися ресурсами или просто быть неэффективными. Вполне может статься, что цель цикла обратной связи — конкретное значение запаса — вообще никогда не будет
достигнута. Но в том, что касается кружки с кофе, можете быть уверены: сс температура в кииде концов сравняется с комнатной.
Петли, приводящие к выходу за пределы: усиливающий цикл обратной связи
Мне бы нужно отдохнуть, чтобы восстановить ясность мышления; но чтобы отдохнуть, нужно путешествовать, а чтобы путешествовать, надо иметь деньги, а чтобы иметь деньги, надо работать... Я попал в порочный круг... и вырваться из него невозможно.
Оноре де Бальзак12
Здесь мы сталкиваемся с очень важным явлением. Рассуждения словно замкнулись в круг: прибыли упали, потому что уменьшились капиталовложения, а капиталовложения уменьшились, потому что упали прибыли.
Ян Тинберген13, экономист
Второй тип циклов обратной связи — это петли, усиливающие сами себя, раскручивающие систему все сильнее, подобно тому, как растет снежный ком. Это порочный или добродетельный круг, который в итоге может либо вызвать разрушение системы, либо обеспечить здоровый рост. Такие петли называют усиливающими циклами обратной связи, и внутри диаграмм, описывающих такие системы,
ставится буква «У». Такие циклы создают тем больший входной поток, чем больше величина запаса (и тем меньший поток, чем меньше запас). Усиливающий цикл обратной связи придает системе дополнительное движение в том же направлении, что и внешнее воздействие — то есть усиливает его.
Например:
■ Всем знакома ситуация, когда дерутся дети: один толкнул другого, тот толкнул в ответ сильнее, поэтому первый толкнул еще сильнее, и т. д.
■ Чем выше цены, тем больше должна быть зарплата для поддержания прежнего уровня жизни. Чем больше зарплата, тем больше увеличиваются цены, чтобы обеспечить прибыльность, необходимую для выплаты зарплат. Раз цены опять выросли, приходится снова поднимать зарплаты, что приводит к дальнейшему росту цен.
■ Чем больше кроликов на ферме, тем больше родится крольчат. Чем больше крольчат, тем больше из них вырастет кроликов, которые произведут на свет еще больше крольчат.
■ Чем больше почва подвергается эрозии, тем меньше растений произрастает на ней и тем меньше становится корней, закрепляющих почву, поэтому почва разрушается еще сильнее, и на ней остается еще меньше растений.
■ Чем больше часов я упражняюсь за роялем, тем большее наслаждение мне доставляют звуки, поэтому я еще больше времени посвящаю занятиям музыкой, и тем лучше играю.
Усиливающие циклы появляются в системах всякий раз, когда встречается какой-либо элемент, способный воспроизводить сам себя или какую-то свою часть. В число та-
Рис. 12. Начисление процентов по накопительному вкладу в банке
ких элементов входят численность населения и величина капитала в экономике. Вспомните пример с накопительным вкладом в банке. Чем больше денег у вас на счете, тем больше денег вам начисляется в виде процентов. Они приплюсовываются к сумме на счете, и в следующий раз доходы будут еще выше.
На рис. 13 показано, как растет сумма на счете в результате работы усиливающего цикла обратной связи. Начальная сумма — 100 долларов, срок вклада — 12 лет, дополни-
Рис. 13. Рост суммы на счете в зависимости от величины процентной ставки