От математической истории к проекту модернизации России МФТИ, Школа для
реклама
От математической истории к проекту модернизации России Г.Г. Малинецкий Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН МФТИ, Школа для молодежи Институт прикладной математики им.М.В.Келдыша РАН Главные решенные задачи Совершенствование атомной и водородных бомб (в Атомном проекте СССР участвовало 800 тыс. человек, Минсредмаш) • Обеспечение космических полетов (1,5 млн. человек, 1200 заводов, Минобщемаш) • Разработка систем управления сложными объектами • С.П.Королев, И.В.Курчатов, М.В.Келдыш Главные технологии и междисциплинарность проблем XX век • Ядерное оружие • Космические технологии • Надежные шифры XXI век • Проектирование будущего • Высокие гуманитарные технологии • Технологии сборки и уничтожения субъектов Обретение будущего Национальная стратегия Национальная политика Национальные интересы Образ желаемого будущего Смыслы и ценности Стратегический прогноз Что такое «понимание»? Р.Декарт 1596-1650 «Рассуждения о методе» Все факторы, процессы и взаимосвязи одинаково существенны Г. Хакен 1927 Концепция параметров порядка Идея самоорганизации И.Ньютон (1642-1727) «Гипотез не измышляю» Концепция законов природы Позиция Бога Человек воспринимает не более пяти факторов или медленно меняющихся величин Междисциплинарный подход Синергетика – теория самоорганизации. Теория совместного действия. 1. Возникновение новых качеств у целого, которых нет у частей. 2. Взаимодействие учёных разных научных дисциплин, в решении Проект математической истории А. Тойнби 1889-1975 Ф. Бродель 1902-1985 Моделирование исторических процессов Техника исторического прогноза Исследование исторических альтернатив Связь истории и стратегического прогноза Вызов новой реальности С.П.Капица Мальтус N N N ~ exp t Капица N N 2 1 N~ tf t t f 2025 год Демографический императив Александр Македонский Исторические альтернативы Плотность населения в Средиземноморье Дарий III Шелкового Пути p( x, y, t ) div w( x, y, t ) q( x, y, t ) t w ( x, y, t ) k ( x, y )gradp( x, y, t ) w( x, y, t ) 0, ( x, y) U Задача решалась методом переменных направлений p n 1 / 2 p n 1 p n 1 / 2 2 p n n /2 1 1 wi 1/ 2, j wi 1/ 2, j hj p n1 p n1/ 2 1 p n1/ 2 2 p n1 n /2 2 1 wi , j 1/ 2 wi , j 1/ 2 h R на сетке x | x xij (ih j , jh), i N x ,..., N x , j N y ,..., N y , N x h0 R, N y h hj Проблема: оценка pi1, j pi , j w a i 1 / 2, j ai+1/2,j и ai,j+1/2 вi1/ 2, j h pi , j 1 pi , j 2 j wi , j 1/ 2 ai , j 1/ 2 j R cos Nx 2N y h Оценка проводимости среды Марко Поло 1254-1324 Обратная задача: Для различных значений коэффициента m с помощью алгоритма Дейкстры на графе с положительными весами рассчитывается минимальное время пути между пунктами широколиственные леса горная зона Значение m, при котором корреляция максимальна, принимается за значение коэффициента соответствующее данному типу местности. Моделирование Великого шелкового пути k(x) – товарная проводимость k ( x) ( x ) ST 2P2 dH ( x) (1 ) g ( x) dx 2 (x) – безопасность территории ST – предложение трансп.средств, - грузоподъемность и P – полезная мощность транспортного средства, g – ускорение св.падения, - транспортное трение, H - высота над уровнем моря карта высот: чем темнее точка, тем выше она над уровнем моря k ( x) ( x) ST me2v 2 ( x) me – масса груза, v(x) – скорость транспортного средства v( x) C dH dx карта природных зон растительности Три эпохи Великого шелкового пути Эпоха раннего Шелкового пути (II в. до н.э. – II в. н.э.) Эпоха Исламских завоеваний (VI–VIII вв.) Эпоха Монгольских завоеваний (XII–XIV вв.) Различные эпохи истории Шелкового пути. Сверху розовым показаны основные империи трех эпох, описанных в тексте. Снизу – траектории пути. Они замечательно стыкуются с реальными историческими данными. Динамическая теория информации Информация (ценная) – случайный запомненный выбор. ui 1 2 ui bi , j ui u j ai ui Di ui t i, j ai bi Д.С. Чернавский (1926) ui - плотность носителей информации bi , j - взаимодействие с иными ai - отношение к своим Приложение: языковые войны, глобализация, государственные границы, зоны влияния валют, «фронтальные войны». Как рождаются, развиваются и умирают языки Языковые войны Методы геоинформационных систем в историческом моделировании Инерционный вариант развития России – 2030 Как удержать Россию? •Смыслы •Ценности •Проект будущего •Отношения •Образование •Технологии Воссоединение: новый Союз вокруг России Идея математической истории Исторические альтернативы Исторический прогноз Управление историческими Конференция 2007 процессами Синергетика, сложность, новая реальность Н.Д. Кондратьев (4.03.1892-17.09.1938) Уравнение А. Акаева: 2 dy d2y 4 s1 s 3 dy 2 1 i y t . 0 0 3 dt 2 dt dt •Большие волны •Смена технологических укладов •Шестой технологический уклад – биотехнологии, проектирование живого, высокие медицинские технологии Технологическая основа кризиса Технологические уклады VI технологический уклад •Биотехнологии •Нанотехнологии •Вложения в человека •Новое природопользование •Новая медицина И. Шумпетер (1883-1950) V технологический уклад •Компьютеры •Малотоннажная химия •Телекоммуникации •Электроника •Интернет IV технологический уклад •Массовое производство •Автомобили •Самолеты •Тяжелое машиностроение •Большая химия Примеры прогнозов Прогноз кризиса 2008 г. за 4,5 года до его наступления Прогноз результатов выборов в США Прогноз кризиса 2008 г. и краха доллара в 2014-2015 гг. Дж. Маккейн (1936) Б.Х. Обама (1961) В.П. Маслов (1930) Пересдача карт Истории Мировой ВВП – $80 трлн./год Объем финансовых инструментов – $800 трлн. Мониторинг кризисов и предкатастрофических состояний Режимы с обострением С.П. Курдюмов I (t ) A B(tc t ) [1 C cos( log( tc t ) )], 0 Ускоряющиеся колебания – предвестник катастроф Самая большая бифуркация в истории науки Т. Кун 1922-1996 Научная революция «Нормальная» наука Парадигма: 1. Беспрецедентное научное достижение, задающее стандарт научного исследования 2. Генератор задач разного уровня сложности Проблема исторического прогноза Дж. Форрестер (род. 1918) Прогноз - коллапс и надлом в экономике к 2050 году Сценарий устойчивого развития В.А. Егоров Устойчивое развитие – интересы будущих поколений учитываютс в той же степени, что и живущего ныне. Стратегии переработки отходов. Отрасль – рекультивация земель. С.Махов.2005 Аграрные общества: общая схема Экономикодемографическая модель П.В. Турчина N N rN 1 k S N N S N 1 k S S k S 1 c s0 S N – численность населения S – текущие ресурсы государства Динамика стохастической версии финансово-демографической модели 4 Параметры модели: β = 0,25, r = 0,02, c = 3, s0 = 10, и σ = 0,1s0. ì î äåëüí û å ï åðåì åí í û å N S 3 2 1 0 0 200 400 600 800 1000 âðåì ÿ 1200 1400 1600 1800 2000 ïå Модель динамики элит 0 100 200 300 100 200 300 (b) ï åðåì åí í û å ï åðåì åí í û å (a) 0 0 100 ï åðåì åí í û å (b) 200 300 âðåì ÿ (a) Динамика ибн-халдуновской модели: численность элиты, E (сплошная линия) и накопленные государственные ресурсы S (прерывистая линия). (b) Динамика модели кочевников-паразитов: численность элиты (сплошная линия) и асабия элиты S (прерывистая линия). Социально-экономическая структура стабильного общества По оси абсцисс – накопления граждан, по оси ординат – их доля Площадь области, залитой красным определяет долю бедных, синим – долю богатых, а белым – долю среднего класса. Типичная социальноэкономическая структура нестабильного общества Бедных стало больше, а средний класс практически исчез. Ранг-размерный анализ Ранжировка крупнейших компаний мира по рыночной стоимости, млрд. долл. (Выпадают ExxonMobil, General Electriс и Microsoft) Ранжировка населенных пунктов России по числу жителей Главная задача Инновации Инвестиции Инфраструктура Институты Интеллект «Главная задача государственного аппарата и элиты России – эффективное управление страной в существующих границах» Инструмент для этого – модернизация Можно ли обойтись без инноваций? При 30% всех природных богатств у России доля страны в глобальном валовом продукте ~3%. Такая страна не может жить долго. Экономический и демографический потенциал разных цивилизаций Долговременные демографические тенденции Демографическая катастрофа в России 2009 год. Испытание кризисом А.Л. Кудрин (1960) Министр финансов с 2000 Доля государства в ВВП 67% 42% Изменение ВВП некоторых стран в 2009 г., % (по данным ЦРУ) 11% Сверхусилия и структурные сдвиги 45% 25 Канада 20 40% Доля инвестиций в ВВП Базисные темпы роста Корея 15 10 5 0 1970 35% 30% 25% 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 20% 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 Правила «одной пятой» и «половины»: Отраслевая структура = обрабатывающая промышленность 20% + финансы 25% + услуги 22% Обрабатывающая промышленность = высокотехнологичная 20% + средневысокотехнологичная 30% Проблема Фауста На что потратить еще одну жизнь?.. 3 ч. 40 мин. На телевизор, 45 мин. – на семью ВВП на душу населения и продолжительность жизни мужчин в 2001 г. Когнитивные технологии Быть или казаться? Отто фон Бисмарк (1815—1898) «Войны выигрывает школьный учитель» А.А. Фурсенко (1949) NanoBioInfoCognito CIBN 60% студентов ВМК МГУ не подтвердили свою оценку ЕГЭ «Топик» по русскому Объем взяток в вузах в 2007 г. $ 520 млн. (по данным ЮНЕСКО) Б.Х. Обама Колониальное образование? Направление модернизации № Компания Страна Патенты 1 Panasonic Япония 1891 2 Huawei Technologies Китай 1847 3 Robert Bosch GmbH Германия 1586 4 Philips Electronics Нидерланды 1295 5 Qualcomm США 1280 Количество изобретений в 2009 г. 0 10000 20000 30000 40000 Всего 155 900 патентов в 2009г. Из них: IT, компьютеры Фармацевтика Мед. технологии Электромашины Цифровая связь Телекоммуникации Рост количества изобретений в 2009 г., % 50000 -40 -30 -20 -10 0 США США Япония Япония Германия Германия Южная Корея Южная Корея Китай Китай Россия 569 = 0,36% 12 560 12 200 12 091 11 393 10 452 9 343 Россия 10 20 30 -29,1% 40 Цикл воспроизводства инноваций Мониторинг и стратегический прогноз 1 Фундаментальные исследования и подготовка кадров 10 Прикладная наука, генерация инноваций, опытные образцы 100 Создание технологий и вывод на рынок Реализация товаров, услуг, появившихся возможностей Экспертиза и когнитивные центры Когнитивные центры – основа для разработки промышленной стратегии регионов Н.В. Федоров, Президент Чувашии. «Корректировка экономической стратегии Чувашии» Информация, знание, смысл Вернуться к звездам! Быстродействие за 60 лет увеличилось в 100 млрд. раз М.В. Келдыш (1911-1978) 47 Технология утрачена Системность нанотехнологического проекта А.Б. Чубайс (1955) Биотехнологии - 9% Устройства хранения данных - 15% Полупроводники - 18% Новые материалы - 30% Другое - 15% Оптика - 2% Электрохимия - 3% Полимеры - 8% Роснано дает кредит под 20% годовых. Обрабатывающая промышленность выживает при 12% 48 Двери в сказку или ящик Пандоры С. Брин, Основатель Google «Лучший способ избежать соблазна – отдаться ему…» О. Уайльд Начало эры персональной геномики, 2008 год. К. Вентер Искусственная Линда Авей клетка Рук-ль фирмы 23andme Пандора с ларцом Ж.Ж. Лефевр, 1882 Дж. Уотсон, Нобелевская премия 1962г. Удержать техносферу… Угольная и горнодобывающие отрасли Аварии 47/42 Износ 80-95% Инвестиции 135 млрд. руб. Электро и теплоэнергетика Аварии 218/203 Износ 48% Инвестиции Жилье 600 млрд. руб. Аварии ?? Нефтепереработка Износ 40% Аварии 21/22 Инвестиции Износ 80% 53,3 млрд. руб. Инвестиции Химические 130 млрд. руб. заводы Аварии 7/10 Износ 60-100% Аварии 47/42 Инвестиции Износ 60-80% 185 млрд. руб. Инвестиции 60 млрд. руб. АЭС Военная реформа России Будет сокращено около 200 тыс. офицеров и 150 тыс. прапорщиков и Виды вооруженных сил (кол-во частей) 2008 2012 мичманов. Сухопутные войска 1890 172 Военно-воздушные силы 340 180 Военно-морской флот 240 123 12 8 Воздушно-десантные войска 6 5 Космические войска 7 6 Ракетные войска стратегического назначения Россия НАТО = А.Э. Сердюков (1962) 1 60 Оборонный заказ может быть увеличен втрое Н. Синикова Рособоронпоставка Модернизация России = самоорганизация + VI уклад Д.А. Медведев Теория техноценозов С.Ю. Витте (1849-1915) Путь к сверхдержаве нового поколения Н.Н. Моисеев (1917-2000) Модернизация. Новая повестка дня Освоение возможностей VI уклада Целеполагание и создание нового государственного аппарата Декриминализация страны Экономический рост. Новая индустриализация России Освоение Евразии Сохранение суверенитета военными средствами до 2050 года Обретение субъектности Духовное выше материального Общее выше личного Справедливость выше закона Будущее выше настоящего и прошлого Проблемы следующего поколения 1. 2. 3. 4. Рождение мечты и большого проекта для России Осознание и утверждение смыслов и ценностей уникальной самодостаточной цивилизации мира России Укрепление страны и предотвращение ее распада Переход к новому жизнеустройству и к экономике знаний К.Э. Циолковский (1857—1935) Мечтатели, фантасты, профессионалы М.К. Тихонравов (1900—1974) С.П. Королев (1907—1966)
