Как использовать математическое моделирование для описания жизни города
И когда города строят, и когда управляют ими, непрерывно возникает задача обоснования принимаемых решений. Сколько предприятиям и жителям нужно площади, зданий, воды, энергии, дорог и газонов? Как увязать между собой различные интересы жителей? К чему приведет то или иное решение через месяц, год, десятилетие – точнее десятилетия, ведь у современной цивилизации нет объектов, которые имели бы такие размеры и эксплуатировались так долго, как города. Имеется инструмент, который позволяет заглянуть в будущее городов, и инструмент этот – имитационное моделирование.
Для демонстрации важности и полезности такого инструмента возьмем простейший пример из жизни типичного губернского города – Тулы. Пример, вокруг которого кипят недюжинные страсти. В очередной раз обсуждают, нужен ли полумиллионному городу трамвай. Появляются интернет-петиции как за снос трамвая, так и за его сохранение. В роли примирителя выступает администрация, разъясняющая, что «Вопрос ликвидации тульского трамвая не рассматривается». Ну, тут она права – и принцип Парето-эффективности, и принцип компенсации Хикса-Калдора, о которых мы рассказывали, говорят о том, что прежде всего надо не навредить. А отмена трамвая – это именно нанесение вреда его пассажирам.
Но вот каким образом можно проверить утверждение, сделанное автором антитрамвайной петиции – «Мы считаем, что в условиях развивающегося мегаполиса этот вид транспорта уже изжил себя»? И насколько обоснована другая, протрамвайная петиция – «Мы предлагаем сделать ставку на трамвай как основу и автобусы троллейбусы как подвозящий транспорт»? Везде слова, везде определенная логика… Владельцам машин трамвай в старой части города мешает. Те, кто владельцами машин не являются, в трамвае заинтересованы. А трамвай еще и не загрязняет воздух выхлопами… Ну вот как тут решить, за кем правда?
Подписывать петиции, устроить местный референдум… Ну, демократия – это хорошо, Адольфа Гитлера выбрали путем демократического голосования. А вот нет ли способа проверить утверждение «Мы считаем, что трамвай изжил себя»? Ну, кто-то может считать, что Луна сделана из зеленого сыра. И предложение «сделать ставку на трамвай как основу» – насколько оно обосновано? Вот как тут быть? На Луну-то можно слетать или послать зонд. Экспериментальный метод, основа науки…
Применим ли он к вопросам городского развития? Формулируем ту или иную гипотезу: «трамвай вреден/полезен», ставим эксперимент, анализируем последствия… Только вот какое дело – такой эксперимент в каждом городе будет сравним по цене с лунной программой (да-да, представьте себе стоимость разовой перестройки магистралей, закупки муниципального транспорта для замены выбывающих трамваев, и так далее), а ценность будет иметь только для конкретного города. И другой эксперимент, с массовыми инвестициями в трамваи как в основу городского хозяйства, поставить будет столь же дорого.
Так что же делать? Петиции, референдумы истину не выявят – они выявят только то, кто более криклив, кто лучше организован. А городское управление – это совсем другая профессия, чем политтехнология, способы управления толпой… Городской управленец находит способ напоить город водой, восстановить историческую колокольню, архитектурную доминанту города. И вот на что ему опираться, принимая то управленческое решение, последствия которого будут определять жизнь горожан десятилетиями?
Ну, не надо считать, что мы такие особенные, и что проблемы возникают у нас одних. Формулируем запрос в поисковые машины – и вот они выдают нам статью «Обоснование необходимости имитационного моделирования логистики города Волгограда». Автор ее – Лопухов Николай Вячеславович, к. ф.-м. н. Российской академии народного хозяйства и государственной службы при Президенте Российской Федерации (филиал) в г. Волгограде. То есть человек, владеющий методами точных наук и по роду службы знакомый с проблемами государственного и муниципального управления. И в его статье звучат ключевые слова – «имитационное моделирование».
Именно его целесообразно использовать для обоснования того, как решать проблемы городов-героев, как развивать транспорт в Туле и логистику в Волгограде. Что же это такое? В статье Николая Лопухова предлагается «использовать систему имитационного моделирования Vensim. Данная среда основывается на широко известной системно-динамической парадигме, разработанной еще в конце 50-х годов ХХ века профессором Массачусетского института технологий Дж. Форрестером.».
О работах Форрестера по мировой динамике, о том, как он использовал те же методы математического моделирования, что применялись для описания военной техники, для отображения глобальных процессов, мы рассказывали. Но еще до того, как обратиться к проблемам Земли в целом, Форрестер написал книгу, которая стала классической для всех городских управленцев стран Первого мира. Вышедшая в 1969 году Urban Dynamics, переведенная в 1974 году «Прогрессом» как «Динамика развития города», и поныне остается одним из основополагающих трудов в этой сфере.
В тогдашнем СССР, с его плановой экономикой, книга эта вызвала весьма ограниченный интерес, так как описывала реалии экономики рыночной. Именно это и делает ее крайне интересной в современных условиях. Форрестер сумел, введя довольно простое и логичное структурирование, получить математическую модель города, объективно отображающую происходящие в нем процессы, и «прогоняемую» на тогдашних, очень слабых ЭВМ. Системная модель города, описывавшая его как целое, состояла из трех подсистем.
Это – деловая сфера, то, где люди работают; жилая сфера, где они живут; и само городское население, которое рождается и умирает, приезжает из села и убывает в столицу. Внутри этих подсистем вводилось деление. Предприятия делились по месту расположения, по тому, развиваются ли они, находятся в стадии зрелости, впадают ли в упадок. Жилье делилось на сверхдоходное, доходное и дешевое. Население – на менеджеров профессионалов, занятых, частично занятых (ну, в наших условиях с ними могут быть соотнесены работники теневого сектора, «гаражники»)…
И вот дальше начиналось формирование расчетной схемы. Город делился пространственно, на районы, те на микрорайоны, те на кварталы… В районе сопоставлялось, например, количество рабочих мест и число занятых жителей. Если жителей в нем много больше, чем рабочих мест, мы получаем классический «спальный район». Ну а классическим случаем преобладания рабочих мест над жителями будет промзона, с редко заселенной санитарно-защитной зоной. Не правда ли, все знакомо – а ведь выделены эти категории полвека назад в другом полушарии.
А «высокодоходное жилье» – слова «точечная застройка» все знают? «Снос трущоб» у Форрестера – так это переселение из аварийного и ветхого жилья. И так – везде… И вот для моделирования транспортных потоков, что в Туле, что в Волгограде, весьма подходят модели Форрестера. Ну, как быть с трамваем? Как смоделировать, что будет в городе в случае его ликвидации или, наоборот, развития? По Форрестеру моделировать трамвай сам по себе – невозможно. Транспорт нужно моделировать в рамках всего города.
Спальный район порождает утром транспортный поток, а промзона или – чаще, в постиндустральной эре же живем – квартал офисных зданий, его поглощает. Вечером – наоборот. Днем бабушки едут в супермаркет подешевле, дети – в музыкальную школу. И все эти потоки надо моделировать совместно с моделированием развития районов. Сколько жилья будет построено, сколько людей будет в нем жить, сколько в его составе будет детей и старушек, не имеющих водительских прав. Тут процессы предсказуемее… А вот сколько рабочих мест останется в промзоне – сказать трудней. Но – и это моделируется.
И вот только после этого можно моделировать транспортное движение. Сколько людей смогут перевести трамваи (и троллейбусы), и сколько – личный автотранспорт. Но учесть нужно еще и цену земли под стоянки личных машин. И выбросы выхлопных газов. И площади зелени, которые потребуются для компенсации этих выбросов.
И только учтя все это – на сегодняшнее состояние, через год, через десять лет – можно будет выносить обоснованное суждение.
Готовая среда для такого моделирования существует, например Vensim, которую выбрал Николай Лопухов. Вопрос в процессорных мощностях тоже не стоит. Проблемой будут исходные данные, которые придется собирать по всем городским службам, и квалифицированные сотрудники для моделирования. Одновременно знакомые и с имитационным моделированием, и с муниципальной службой.
Где их взять? Ну, посмотрим на зарубежный опыт. Вот главный стратег Белого Дома, идеолог нынешней «консервативной революции» Стив Беннон – он кончил Виргинский технологический со степенью в городском планировании, а потом служил в ВМС США как Surface warfare officer, офицер БЧ-2, ракетно-артиллерийской боевой части, по-нашему, на эсминце USS Paul F. Foster. То есть для решения задач городского планирования студентов учили математике и кибернетике так, что они потом могли работать с управляемыми ракетами и радарами наведения.
Так у нас вполне можно привлечь специалистов оборонной сферы, вон ведь, опять речь идет о конверсии. И многие из них – в том числе и в Туле – работают уже в сфере государственного и муниципального управления, преподают будущим госслужащим. При осознании пользы имитационного моделирования кадровая проблема может быть успешно решена – а чем более полной имитационной моделью своего города будет располагать муниципалитет, тем более обоснованные решения он сможет принимать на благо жителям!
8 февраля 2017 Михаил Ваннах Разное Среда обитания Транспорт
Источник: http://gosvopros.ru/job/professionalnye-navyki/town-simulati...
