назад Оглавление вперед


[Старт] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [ 60 ] [61] [62] [63] [64]


60

Evolution of Computer Power/Cost

MIPS per $1000 (1997 Dollars)

1,000,000

Brain Power Equivalent per $1000 of Computer

Human

Mouse

1000

1900

1920

1940

1960

1980

2000

2020

Year

Рис. 164 Рис. 10.9. Более бысфыЙ, чем экспоненциальный рост вь1числительнои шщностп иллюстрируемый эволюцией числа MIPS (миллион инструкции в секунду) на ]JJ° компьютера с 1900 до 1997. Устойчивые усовершенствования механических и

элекфомеханических калькуляторов перед Второй Мировой Войной в тысячу раз увеличили скорость вычисления по сравнению с ручным методам с 1900 по 1940. Темп ускорился с появлением элекфонно-вычислительных машин во время войны, и годы с 1940 до 1980 показали увеличение в миллион раз. С тех пор, темп был даже еще быстрее. Это темп, который сделает возможным подобных человеку роботов до середины двадцать первого века. Вертикальный масштаб логарифмический; основные деления представляют увеличение в тысячу раз в компьютерных показателях. Экспоненциальный рост выглядел бы как прямая линия, а восходя1цая кривая указывает на более быстрый, чем экспоненциальный рост, ускоряющийся темп инноваций. Суперпоказательный рост виден также в том факте, что предположительные экспоненциальные тренды, представленные как прямые линии, непрерывно увеличивались с 1965 до 1995. Уменьшенный спрэд данных в 1990-ых - вероятно результат усиленного соревнования: устаревающие механизмы быстро выбрасывались. Живые организмы, указанные на графике справа обеспечивают масштаб сравнения для эффективной мощи вычислений. Источник [307].

Дополнительный и очень простой подход состоит в том, чтобы включить обратную связь между населением и увеличением "несущей вместимости" Земли в пределах модели Мальтуса Такая офатная связь возникает из-за технологическото прогресса, типа использования инструментов и огня, развития сельского хозяйства, использования каменного угля и удофений, а также перемещения в новые феды обитания и исчезновения офаничительных факторов с развитием вакцин, песпщидов, антибиотиков и так далее. Если несущая вместимость увеличивается достаточно бысфО, в уравнениях получается сингулфпость конечного времени. В действительности, сингулфпость будет сглажена, потому что Земля - не бесконечна.

Логистическое уравнение прироста населения, с учетом положительной обратной связи с несущей вместимостью Земли: Как стандартная модель прироста населения, модель Мальтуса предполагает, что увеличение населения определяется фиксированной пропорцией г в течение данного пфиода времени независимо от размфа населения и, таким образом, дает экспоненциальный рост. Логистическое уравнение пьттается исправить результат в виде неофаничепного показательного роста тем, что полагает несущую вместимость К конечной, поэтому население эволюционирует согласно

dp dt

= rp{t)[K-p{t)\

(30)

Несущая вместимость К не фиксирована и не имеет никакого простого соотношения с другими переменными, поскольку она зависит от сфуктуры производства и пофебления. Она зависит от изменяющихся взаимодействий между физической и биотической офужающей средой. Поскольку число несущей вместимости для людей одЕюзначно занижается из-за фудностей в определении человеческих инноватщй и биологических эволюции, Витусек (Vitousek) и другие [440] привели обидай индекс текущей интенсивности воздействия людей на биосффу: полное чистое наземное пфвичное производство биосферы, в настоящее время, приспособленное для человеческого пофебления - около 40%. Это создает масштаб для



человеческого присутствия на планете в перспективе [15].

Кохен (Cohen) и другие (см. [87] и ссылки там) выдвинули идеализированные модели, принимающие во внимание взаимодействие между человеческим населением p(t) и соответсвующей несущей вместимостью K(t), предположив, что K(t) увеличивается вместе с p(t) из-за технологического прогресса, как объяснялось вьште. Если dK(tydt достаточно велико, чтобы бьтть больше, чем dp(tydt ю все времена, напримф, если К<х фи 8> 1, то p(t) вфывается к бесконечности в конечное время, создавая синтулфность. Действительно, в этом случае, фактор офаничения -р (t) может бьтть опущен и (30) становится

dp 1

(31)

где темп роста ускоряется со временем согласно r[p(t)f. Следствие ускорения по степенному закону темпов роста - это появление сингулфности конечного времени:

МО-(.-0 при

5

и t близко к tc

(32)

Уравнение (31), как считают, имеет "спонтанную" или "подвижную" сингулфность в фитическое время tc [37], фнгтическое время tc определяется постоянной интефащпт, то есть начальным состоянием p(t = 0).

Недавно Ноталь (Nottale) (астрофизик), Шашш (Chaline) (палеонтолог) и Гроу (Grou) (экономист) [317, 318] независимо друг от фуга применили логопфиодический анализ к главным физисам разлттчных хдавилизаций. Они, ю-пфвых заметили, что исторические события, кажется, ускоряются. Это, фактически, фсдвиделось Мейером (Meyer), который использовал фимитивную форму логопфиодического анализа ускорения [295, 296]. Гроу [181] продемонсфировап, что экономическое развитие начиная с неолита, может бьтть описано в тфМинах различных доминируюпщх полюсов, которые подвфгаются ускорению в модели физис/не-физис.

Вот количественный анализ Ноталем, Шалин и Гроу фединных дат главных Пфиодов экономических физисов в истории Западной цивилизации (согласно списку в [181, 52, 156]) (доминфуюшцй полюс и дата дастся в годах относительно Р.Х.): Неолит: -6500, Египет: -3000, Египет: -900, Греция: -100, Рим: 4400, Византия: +800, Арабское завоевание: +1100, Южная Европа: +1400, Нидерланды: +1650, Великофитания: +1775, Великобритания: +1830, Великобритания: +1880, Великобритания: +1935, Соединенные Штаты: +1975. Логопериодическое ускорение с фактором масштаба Х=],32±0.0]8 сходится к = 2080±30. Соглашение между данными и логопфиодическим законом статистически существенно (?йЛ!г=145, Вфоятность того, что это случайность - гораздо меньше 0,01%). Поразительно, что этот независимый анализ, основанный на отличном наборе данных, дает фитическое время, которое является совместимым с нашей собственной оценкой - 2050±10.

Сценарии для "сингулярности"

Каковы возможные сценарии для будущего человечества в районе и после критического времени? Соответствуя вершине данного эссе, эта последняя часть главы является высоко спекулятивной по своей природе.

ЧОзллапс

Современные мыслители предвидят наступление коллапса от таких катастроф как ядфная война, истощение ресурсов, экономический спад, экологические физисы или социополитическая дезинтефация (см. [419] и ссьшки там).

В таких мрачных сценфиях, человечество входит в сфьезную рецессию, причиной которой будет медленная смерть его колыбели (Земли). В.Хфн (W. Hern) [192] из Университета Колорадо в Валуне и фугие ученые пошли еще дальше и сравнили человеческую особь с раком: сумма человеческих действий, рассмафиваемых за прошедшие десять тысяч лет показывает все четыре главные характеристики злокачественного процесса: бысфый безудфжный рост, вторжение и разрушение смежных тканей (экосистем), метастазы (колонизация и урбанизатщя) и дедиффенциация (потфя различимости в индивидуальных компонентах также как и в общинах по всей планете).

Это беспокойство о размере человеческой популяции и ее росте разделяется многими учеными, как мы уже сказали в начале главы. Связанные с фсдсказанными физисами из-за пфенаселенности, возможные сценфии вовлекают в рассмотрение системное развитие терроризма и сегрегацию человечества, по файней мере, на две фуппы - меньштшство богатых обществ, сфьшающихся за фепостными стенами от толпы "неимущих", бродящих снфужи этих стен. Это обсуждалось на недавнем семинаре Натщональной Академии Наук Соедтшенных Штатов, где указывалось, что такое взаимодействие может происходить и в феделах развитых сфан так же, как между ними и развивающимися cфaнaш.

В этом отношении, история сообщает нам, что цивилизации являются хрупкими, непостоянными вещами. Наша существующая цивилизация -относительно недавно рожденная, появилась следом за многими другими, которые уже умфли. Падение Римской импфии является на Западе наиболее широко известным случаем фаха. Хотя это лишь частный случай обычного фоцесса. Коллапс - это повторяющаяся особенность для человеческих сообществ. Археологические и исторические записи действительно переполнены свидетельствами доисторических, античных и досовременных социальных фахов. Эти фахи происходили достаточно внезапно и часто финосили с собой региональную заброшенность, замену одной основы пропитания другой (типа, смены агрокультуры пасторализмом) или преобразование до более низкоэнфгетических социополитических оргатшзаций (типа, локального государства из межрегиональной импфии).

Человеческая история в целом, по-вцдимому, хфактфизовалась непреклонным фондом к более высоким уровням сложности, специализации и



социополитического управления, к офаботке больших количеств энфгии и информации, формированию больших поселений и развитию более сложных и емких технологий [419]. Сушествует растущая область исследований, предполагающих, что сложность, вызванная высокой технологией, может уничтожить человечество. Например, майя с южной Петенской низменности домтшировали над Центральной Амфикой до девятого столетия. Они строили сложные системы ирригации, чтобы поддфжтгеать своё быстро растущее население, которое бьшо сконценфировано в городах, увеличивающихся в размфах и мощи, уфашенных храмами и дворцами, с процветающими искусствами и измененным ландшафтом, необходимым для посадки дфевьев. Пфенаселепность и чрезмфное упование на ирригацию бьтгш главными факторами, сделавшими майя уязвимыми: спусковым механизмом их фаха, кажется, бьша дшшная засуха, начавшаяся, приблизительно, в 840 году нашей эры (гипотеза В.Скарборо (Scarborough) археолога из Университета Цинциннати [90]). Среди множества факторов, типа войн и чумы, которые вносили свой вклад в гибель древних сообществ, кажется, двумя главными причинами являются: перенаселенность и нехватка пресной водьт Как следствие, цивилизащю становилась уязвимой к бедам офужающей среды, напримф, длительной засухе или изменению климата [90]. Сами сообщества, кажется, вносят вклад в собственный упадок, поопфяя рост своего населения до уровня, который несет семена их упадка благодфя чрезмфной эксплуатации земли (гипотеза С.Скфре (Scarre), археолога из Университета Кембриджа в Англии [90]). Точно так же. Аккадская импфия в Месопотамии, Старое цфство Египта, цивилизатщя Долины Инда в Индии и ранние общества в Палестине, Греции и Крите, все рафушились благодаря катасфофической засухе и охлажцению атмосффы между 2300 и 2200 до н.э.

Накопление палеоклиматических данных с высоким разрешением, которые обеспечивают независимые измфители времени, амплитуды и продолжительности прошлых климатических событий, показьтаст, что климат в течение прошедших 11000 лет бьш пронизан множеством климатических нестабильностей [449]. Засухи, длившиеся десятки и сотни лет и резко начинавшиеся, бьтли беспрецедентны для опыта существовавших тогда сообществ и губительно подрывали их сельскохозяйственные фонды, потому что социальные и технологические новшества бьши недоступны, чтобы противостоять скорости, амплитуде и продолжительности изменения климатических условий. Эти климатические события бьтли жесткими и подразумевали новые условия, которые были незнакомы жителям того времени и при этом такие условия сохранялись в течение десятилетий и столетий. Поэтому они были губительны и вели к социальному коллапсу, который является адаптивным ответом на непреодолимые по-другому физисы [449].

Хочется Вфить, что современная цивилизатщя, с ее научной и технологической базой, ее энергетическими ресурсами и знанием экономики и истории, окажется способной пережить те физисы, которые древние, и более простые общества, нашли непреодолимыми. Но насколько твфда эта вера ввиду того факта, что наша современная цивилизация достигла самого высокого уровня сложности, известного человечеству? Зга комтшексность приходит с высокой

дифффенхщацией человеческой деятельности, сильной взаимозависимостью и уверенностью относительно достаточности ресурсов Офужающей среды для того, чтобы прокормить конценфированные популяции. Эти компоненты, кажется, были корнями фаха многих предьщущих цивтшизаций. Таинтер (Tainter) [420] предположил, что уменьшение возможностей решения проблемы из-за её увеличивающейся сложности офатшчило способность исторических сообществ решать свои задачи. Чтобы позволить современным обществам определить глобальные изменения, он предлагает поощрять и финансировать решение проблемы в контексте развивающейся сложности системьт Это представление кажется противоположностью нашего предположения о наступающем физисе, вызьшаемого ускорением прироста населения, питаемого связанным с ним экономическим ростом, которые оба основываются на разворачтшаюищхся научных и технологических революциях. Ускорение итшоваций - вот решение, которого фебует Таинтф, чтобы избежать тутпжов, сгубивших предьщущие цивилизации. Напротив, мы предполагаем, что это ускорение несет корни собственного краха в своем ядре.

Как можно примирить эти две точки зрения? Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны привлечь недавнее исследование по оптимизации/исправлению комплексных систем, с приложениями в эпидемиологии, аэронавтике и автомобильном проектировании, лесоводстве и изучении Офужающей феды, Интернете и энфгосистемах, которые несколько пфадоксально предполагают развитие у сложных систем замечательной устойчивости, также как и xpjrmocra [71, 394]. Действительно, существует тенденция у связанных систем к обретению устойчивости против неопределенности в одной области, путем повышения чувствительности в других областях. Система можст достичь устойчивости против общей неопределенности и при этом быть свфхчувствительной к недостаткам проектирования или редким событиям. Например, организмы и экосистемы показывают замечательную устойчивость к больпшм изменениям температуры, влажности, питательньрс веществ и к хищникам, но могут бьтть катасфофически чувствительны к фошечным пертурбациям разного вида, типа генетической мутации, экзотической особи или нового вируса.

В качестве иллюсфации, рассмофим лес, в котором спонтанное воспламенение (исфа или молния) преимущественно происходит в некоторой части леса; другими словами, просфанственное распределение исф - не гомогенно. Проблема управления состоит в том, чтобы придумать оптимальную конфигурацию пожарных стен-заслонов, которые обеспечат самую высокую возможную продуктивность леса, принимая во внимание стоимость посфоения и содержания пожарных заслонов в хорошем рабочем состоянии. Данной геомефической сфуктуре пожарных заслонов соответствуст определенный размер и определенное просфанственное распределение защищенных областей или фупп деревьев. Когда исфы попадают на дерево в пределах фуппы, весь кластер деревьев, офаниченных пожарным заслоном, как предполагается, вьпюраст полностью. Другими словами, предполагается, что пожфы останавливаются только пожфными заслонами.

[Старт] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [ 60 ] [61] [62] [63] [64]