Текст книги "Прогнозирование развития человечества с учетом фактора знания"

Предложенное выше деление технологических революций на два вида (основные и предвестники) требует проверки правомерности данного утверждения. С этой целью в табл. 4.3 приведены основные технические, технологические и организационные достижения, характеризующие рассматриваемые революции и последующие эпохи[106]106
  _{Bunch, B., Hellemans, A. The history of science and technology. 2004.}


[Закрыть],[107]107
  _{Ошарин А.В., Ткачев А.В., Чепагина Н.И. История науки и техники: Учеб. – метод. пособие. – СПб., 2006. – 143 с.}


[Закрыть], [108]108
  _{Черный А.А. История техники: Учеб. пособие. – Пенза, 2005. – 189 с.}


[Закрыть]. Аналогичный перечень часто называют технологическим укладом, однако в данном случае рассматриваются не только технические достижения, но и те, что связаны с жизнесберегающими технологиями и распространением знаний.

При этом за даты соответствующих инноваций принято время, когда их использование находилось в стадии быстрого роста, вблизи точки перегиба логистической кривой (даты округлены до десятилетий). Поскольку для нас наиболее важны близкие к современности технологические сдвиги, ограничимся событиями, начинающимися с ремесленной революции. Для характеристики технологических достижений эпох по мере наличия соответствующих инноваций будем использовать следующие факторы: название революции, способ производства, ключевой фактор, двигатель, энергоноситель, транспортное средство, инструмент, материал, оружие, инноватор, метод лечения, технология передачи информации, метод обучения и др.

Таблица 4.3. Инновации, характеризующие технологические эпохи

n Годы Технические, технологические и другие достижения

3 1330–1530 Ремесленная революция (проторенессанс): ремесленное производство, ручной труд, цеховая система, банк, ветряная мельница, полностью парусные суда, навигация, астролябия, медицинские инструменты, листовое стекло, арбалет, порох, артиллерия, изобретения Леонардо да Винчи, техника живописи, принципы перспективы, университет, открытие Америки

4 1530–1680 Возрождение: товарное производство, авторское и патентное право, географические открытия, гуманитарные науки, конный плуг, токарный станок, зеркало, огнестрельное ружье, аналитическая геометрия, таблица логарифмов, труды Н. Коперника, Г. Галилея, И. Кеплера, Е. Торричелли, Ф. Парацельса, книгопечатание, возникновение мир-системы по И.М. Валлерстайну

5 1680–1780 Классическая наука: научный подход, телескоп, микроскоп, маятниковые часы, термометр, арифмометр, фрезерный станок, паровой двигатель, оружие с кремниевым затвором, дифференциальное исчисление, законы И. Ньютона, академия наук, научный журнал, педагогика

6 1780–1850 Первая промышленная революция (К1): мануфактурное производство, текстильная машина, жатка, энергия каменного угля и воды, транспортный канал, велосипед, монгольфьер, железо, ковкий чугун, «вольтов столб», нарезное оружие, стальное перо, печатная машинка

7 1850–1900 Вторая промышленная революция (К2): фабричное производство, системы машин, станки, машиностроение, угледобыча, черная металлургия, керосин, электрогенератор, электролампа, турбина, железнодорожный транспорт, пароход, бетон, телеграф, почтовая связь

8 1900–1935 Предвестник НТР (К3): автоматическое производство, электрический двигатель, двигатель внутреннего сгорания, электричество, бензин, сталь, тяжелое машиностроение, цветная металлургия, неорганическая химия, автомобиль, дирижабль, самолет, танк, автоматическое оружие, электронная лампа, обучение по переписке

9 1935–1960 Научно-техническая революция (К4): современная наука, серийное производство, конвейер, автоматика, дизельный двигатель, ТРД, авиация, нефтепродукты, органическая химия, пластмассы, сплавы, алюминий, рентген, радар, кондиционер, холодильник, телефон, телевидение, ЭВМ, транзистор, радиотехника, теория относительности, квантовая физика, ядерное оружие, спутник, СМИ, вакцины, антибиотики, заочное обучение

10 1960–1980 Предкибернетическая революция (постиндустриальная): инновационная экономика, преобладание сферы услуг, сетевое производство, демографический переход, возрождение развивающихся стран, резкий рост качества жизни людей, электроника, кибернетика, информатика, языки программирования, интегральные микросхемы, суперкомпьютер, ракетная техника, космические полеты, ядерная энергия, газ, синтетические волокна, пленки, сети супермаркетов, массовая культура, программированное обучение, деловые игры, мозговой штурм, ТРИЗ

11 1980–2010 Кибернетическая (информационная) революция (К5): информатизация, телекоммуникации, гибкое производство, фабрика услуг, газовая энергетика, персональный компьютер, Интернет, оптоволокно, микрочип, бытовая электроника, мобильная связь, лазер, светодиод, высокотемпературная сверхпроводимость, робототехника, спутник связи, спейс шаттл, космический телескоп, темная материя, бозоны Хигса, композитные материалы, кардиохирургия, томограф, платежные системы, Интернет-торговля, корпоративные информационные системы, поисковые машины, системы распознавания, секвенирование, анализ генома человека, ГМО, клонирование, дистанционное обучение, компьютерная грамотность

12 2010–2038 Предбиотехнологическая революция (К6): глобализация, генная инженерия, наноэлектроника, нанотехнология, новая фармацевтика, биомедицина, имплантация, клеточные технологии, возобновляемая энергетика, сланцевый газ, наноматериалы, мультимедиа, 3D-печать, управление знаниями, элементы экономики знания, электронное обучение

13 2038 … Биотехнологическая революция: продление срока жизни людей до ~150 лет, лечение самых опасных болезней, регенерация органов, генно-модифицированные люди, первые бессмертные, возрождение вымерших животных, рождение детей в искусственной среде, мыслящие животные, телепатия, управление демографией, искусственный интеллект, квантовый компьютер, термоядерный реактор, биоэнергетика

Из табл. 4.3 достаточно хорошо заметно, что соответствующие указанным датам инновационные сдвиги по своему содержанию попарно связаны. Так, эпоха Возрождения 1530–1680 годов и последующий сдвиг 1680–1780 годов, связанный с возникновением классической науки, в значительной мере перекликаются содержательно, и оба они связаны со становлением науки.

Первая и вторая промышленные революции связаны со становлением промышленного производства, которое развивается на базе достижений предыдущих научных сдвигов и принципов механики. Хотя конкретные технологические достижения этих эпох и различаются, в них есть много общего.

Следующие два инновационных сдвига 1900–1935 и 1935–1960 годов связаны с научно-технической революцией. Их основная черта – автоматизация производства и массовое использование достижений науки в технике.

Далее следует пара инновационных сдвигов 1960–1980 и 1980–2010 годов, которые базируются на достижениях кибернетики, информационных технологий, микроэлектроники, компьютерной техники и т. д. По мнению К. Татеиси, сердцевиной этих революций являются технологии «трех К»[109]109
  _{Татеиси К. Вечный дух предпринимательства. Практическая философия бизнесмена. – М., 1990. – С. 179.}


[Закрыть]: компьютеры, коммуникации и контроль (управление). Вместе с тем реализуются и ряд радикальных инноваций НТР, особенно в первый из указанных периодов. Среди них следует отметить ядерную и ракетно-космическую технику.

Выделение этих двух эпох можно заметить в трудах авторов, которые отмечают, что на смену индустриальному обществу приходит постиндустриальное[110]110
  _{Bell, D. The coming of post-industrial society: A venture of social forecasting. N.Y.: Basic Books, 1973.}


[Закрыть], [111]111
  _{Белл Д. Социальные рамки информационного общества // Новая технократическая волна на Западе. – М., 1986. – С. 330–342.}


[Закрыть]. Оно в свою очередь заменяется информационным (кибернетическим) и далее – обществом знания[112]112
  _{Миндели Л.Э., Пипия Л. К. Концептуальные аспекты формирования экономики знаний. – 2007.}


[Закрыть]. Однако термин «постиндустриальная» не характеризует движущие силы технологической революции, и в этом смысле содержательнее слово «предкибернетическая».

Следует отметить, что в литературе в качестве названия революции конца XX века значительно чаще употребляется термин «информационная», чем «кибернетическая». Однако ключевым действующим агентом этой революции является именно кибернетика, а информация существовала всегда, причем иногда отмечают, что данная революция является четвертой из числа информационных.

По поводу содержания последних технологических сдвигов 2010 в настоящее время наибольший объем публикаций в мире сосредоточен в областях, связанных с медициной и биотехнологиями[113]113
  _{Главачева Ю.Н. SciVerse Scopus – продукт компании Elsevier. – 2013.}


[Закрыть], [114]114
  _{Реферативная база данных Scopus.}


[Закрыть]: медицина ~35 %; биохимия, генетика, молекулярная биология ~13 %; биология и сельское хозяйство ~5 %; фармакология и токсикология ~4 %; иммунология и микробиология ~3 %. В этих областях наблюдается наибольший объем революционных достижений, но их использование еще не привело к реальному изменению жизни людей и экономики. Видимо, этого следует ожидать от следующего технологического сдвига, результаты которого можно лишь прогнозировать.

В то же время продолжается поток новых технических решений, являющихся результатом кибернетической революции. Кроме того, важным фактором развития является использование нанотехнологий. Значительных результатов, которые можно было бы отнести к НТР, относительно мало. Следует отметить, что все выявленные сдвиги-предвестники несут значительный объем инноваций, мало уступающий по количеству основному сдвигу. Однако результаты второго из пары сдвигов, как правило, более значимы для человечества, поскольку позволяют полностью реализовать потенциал революции.

Интересно исследовать изменение частоты появления изобретений в зависимости от предложенных дат технологических революций. Для этого воспользуемся статистическими данными Всемирной организации интеллектуальной собственности[115]115
  _{Мировые показатели интеллектуальной собственности за 2012 год: Докл. Всемир. орг. интел. собст. – Женева. PR/2012/726, 2012. (World Intellectual Property Indicators – 2012/ Edition.}


[Закрыть] о числе запатентованных за год изобретений в мире – Н по отношению к численности человечества – N в период с 1883 по 2008 год. Для того чтобы продлить эту закономерность в прошлое до 1450 года, Э.Ф. Немцовым[116]116
  _{Цит. по: Немцов Э.Ф. Человечество становится всё изобретательнее. – 2011.}


[Закрыть] была использована статистика крупных изобретений, приведенная в работе Д. Хюбнера[117]117
  _{Huebner, J. A. Possible Declining Trend for Worldwide Innovation. 2005.}


[Закрыть] (см. рис. 1.4) и основанная на данных В. Банча и А. Хелеманса[118]118
  _{Bunch, B., Hellemans, A. The history of science and technology. 2004.}


[Закрыть]. Однако две указанные зависимости после 1900 года показывают противоречивые тенденции: согласно статистике крупных изобретений Д. Хюбнера (см. рис. 1.4), изобретательность людей снижается, а согласно патентной статистике (рис. 4.2) – растет.

Рис. 4.2. Число выданных патентов на изобретения на миллион жителей Земли

Было принято, что более объективными за последние 100 лет являются данные патентной статистики. Для «сшивки» двух кривых были взяты данные за 1905 год, из которых следует, что одно крупное изобретение эквивалентно 1 700 запатентованным изобретениям. Скорректированная кривая крупных изобретений[119]119
  _{Цит. по: Немцов Э.Ф. Человечество становится всё изобретательнее. – 2011.}


[Закрыть] приведена на рис. 4.3.

Рис. 4.3. Число крупных изобретений на миллиард жителей Земли

Для определения профиля инновационной активности технологических эпох воспользуемся данными о крупных изобретениях, приведенными на рис. 4.3, а также датами технологических революций согласно табл. 4.2. При этом будем рассматривать соответствующие революции попарно – революция-предвестник и основная. Для того чтобы сравнить профили активности патентования, нормируем значения Н к среднему по профилю за каждую пару волн и среднее значение Н приравняем к уровню 50 %. По оси абсцисс отложим точку от начала революции, причем точке 1 соответствует начало революции-предвестника, точке 11 – начало основной технологической революции, а точке 21 – конец цикла и начало следующей революции-предвестника (шкала равномерная). Соответствующие профили представлены на рис. 4.4.

Рис. 4.4. Относительные профили изобретательской активности технологических эпох

Характерной особенностью этих профилей является то, что революция-предвестник, как правило, начинается с относительно малого числа изобретений и максимум инноваций достигается вблизи окончания данной эпохи. Основная же революция начинается со спада инновационной активности, а затем наблюдается рост числа изобретений в преддверии новой революции-предвестника[120]120
  _{Орехов В.Д. О парной взаимосвязи длинных волн: Тр. XV междунар. научн. – практ. конф. «Качество дистанционного образования: концепции, проблемы, решения». – М., 2013. – С. 168.}


[Закрыть].

Видно, что профили различных технологических эпох относительно сильно отличаются, что свидетельствует о значительной случайной компоненте и, возможно, влиянии более кратковременных экономических циклов. Вместе с тем профили эпох (волн) предвестников и основных достаточно значительно отличаются друг от друга и довольно близки внутри каждого из типов, чтобы утверждать, что это именно парные волны.

Можно также предполагать, что значительное число изобретений, появившихся в конце волны-предвестника, не успевают в полной мере реализоваться, вероятно из-за недостатка соответствующих ресурсов (инвестиций, спроса потребителей, понимания инвесторами направления технологической революции, квалифицированных специалистов соответствующих профессий). Тем не менее определенные решения принимаются предпринимателями и начинается внедрение пробных образцов продуктов новой технологической эпохи.

После этого в ходе основной волны следует спад инновационной активности, в течение которого реализуются наработанные ранее инновации. К концу основной волны начинается подъем инновационной активности, связанный с рождением идей для новой пары технологических революций.

Выявленные Н.Д. Кондратьевым длинные волны за пределами непосредственно рассмотренного им временного периода имеют более сложную структуру, чем можно судить по изученным им трем волнам. Эта волновая структура простирается как в прошлое, так и в будущее, но периоды между волнами не являются постоянными по продолжительности. В прошлом они образуют геометрическую прогрессию, что соответствует гиперболическому закону роста человечества. Наименьшая длина волны соответствует началу демографического перехода (1960 год).

Технологические революции следуют парами, тесно связанными содержательно, например Первая и Вторая промышленные революции.

Продолжительность эпох между основными технологическими революциями соответствует геометрической прогрессии по времени со знаменателем, равным 0,5 для основных революций, а даты этих революций выражаются формулой

T_n = 630 + 1392∙(1–2^-n ).

Перед основными революциями происходят революции-предвестники, причем суммарная последовательность революций описывается геометрической прогрессией со знаменателем, равным корню квадратному из 0,5

T_n = 52 + 1970∙(1–2^-n/2).

Изобретательская активность в течение волны-предвестника характеризуется постоянным повышением количества изобретений, а основная волна начинается со снижения активности, к концу же эпохи активность возрастает.

Часть 2. Роль знания в развитии человечества

Глава 5. Рост знаний человечества

Для понимания роли некоторого фактора необходимо рассмотреть, частью какой системы он является и какие функции в ней выполняет. На рис. 2.2 была дана системная схема развития человечества на базе знания. Для того чтобы сконцентрировать внимание непосредственно на цикле оборота знания, преобразуем эту схему в вид, представленный на рис. 5.1. Безусловно, здесь обозначены далеко не все связи. Так, очень важной является связь НИОКР с производством или производства и обучения, но на этом рисунке обозначены только основные потоки знания и инвестиций (пунктиром).

Рис. 5.1. Цикл оборота знаний

В главе 3 мы рассмотрели, как ведет себя численность человечества во взаимосвязи с ВВП на душу населения. Теперь важно выявить, существует ли взаимосвязь между ростом человечества и знанием или другим, связанным со знанием показателем, например уровнем технологий, как предложено рядом исследователей.

Сложность использования такого показателя, как уровень технологий связана с тем, что он не является реально измеримым параметром и его можно определить только по некоторому эффекту, например снижению смертности или величине ВВП на душу населения (G/N). Способ введения таких показателей далеко не однозначен. Использование же G/N связано с тем, что этот показатель уже задействован в качестве параметра, характеризующего экономическое развитие человечества. Кроме того, он существенно зависит от рыночной специфики, т. е. уровня спроса, международной конкуренции и цен.

Как мы видели выше (см. рис. 4.4), инновационная активность существенно меняется в зависимости от фаз технологических революций, а численность человечества и ВВП мира изменяются достаточно монотонно (на среднесрочном периоде порядка десятилетий). Поэтому желательно найти более монотонный индикатор уровня деятельности цикла, приведенного на рис. 5.1. При этом нам важно выделить ту информацию, которая существенна для развития человечества как единой системы и является питательной средой для инноваций, производства, науки и благоустройства жизни людей. Важно также, чтобы это было то знание, которое может легко передаваться по всему миру и генерировать рост производства в глобальном масштабе. Поэтому целесообразно обратить внимание прежде всего на кодифицированную информацию.

Поскольку до демографического перехода большая часть кодифицированной информации хранилась на бумажных носителях, естественно, что и объем знаний в этот период связан с объемом изданных книг. Будем учитывать в качестве знания только явную информацию, способствующую развитию производства мирового ВВП. В качестве трех опорных точек используем данные по объему книг, брошюр и газет в библиотеке конгресса США[121]121
  _{Ушаков К. Хранилище вечности // CIO. – 2007. – № 7.}


[Закрыть], [122]122
  _{Библиотека конгресса. – Википедия, 2012. http://ru.wikipedia.org/wiki.}


[Закрыть], [123]123
  _{General Information – About the Library (Library of Congress). 2012.}


[Закрыть], который в 1960 году составил порядка 14,5 млн книг и брошюр, в 2000 году – 30 млн, а в 2012 году – 35,8 (табл. 5.1).

Таблица 5.1. Фонды библиотеки конгресса США

Понятно, что в библиотеке конгресса хранятся не все знания мира, но она является крупнейшим хранилищем знаний в настоящее время. Кроме того, в ней имеются дубликаты. Поэтому с некоторым приближением можно принять объем хранения в ней за все знание человечества. В качестве единицы измерения знания воспользуемся введенной в параграфе 2.2 единицей – условная книга (у.к.). В этих единицах суммарный объем хранения в библиотеке конгресса (см. табл. 5.1) составит: в 2000 году – 18 млн у.к., в 1960 году – в два раза меньше, или 9 млн у.к., а в 2012 году – 21,5 млн у.к.

В качестве четвертой опорной точки выберем Александрийскую библиотеку, которая была создана примерно в 300 году до н. э. и имела в своих хранилищах от 100 000 до 700 000 свитков[124]124
  _{Советский энциклопедический словарь. – М., 1987.}


[Закрыть]. Исходя из представления об объеме свитка, можно принять, что количество размещенных на нем знаний составляет порядка 1/5 у.к. Хотя Александрийская библиотека и не содержала все знание человечества, но она была близка к нему, поэтому примем объем знаний, хранящихся в этой библиотеке, за все знания мира на то время ~ 80 тыс. у.к.

Наконец, в качестве последней точки выберем время возникновения человечества, которое относится к периоду примерно 1,6 млн лет назад, когда число людей составляло около 100 тыс. Поскольку в это время не существовало разделения людей по профессиям, за объем знаний человечества можно принять объем нейронной памяти одного индивидуума, степень развития которого превосходит шимпанзе, но меньше, чем современного человека, ~ 20 у.к.[125]125
  _{Анисимов В.А. О законе возрастания сложности эволюционирующих систем, или Что день грядущий нам готовит.}


[Закрыть]. Полученные оценки объема знаний и их связь с ростом численности человечества даны в табл. 5.2.

Таблица 5.2. Объем знаний человечества

Как видно из табл. 5.2, объем знаний в расчете на одного человека меняется по времени относительно медленно. Таким образом, основным параметром, влияющим на объем знания человечества Z, является число людей Z ~ N. Соответственно для аппроксимации мирового объема знаний можно использовать формулу типа гиперболы[126]126
  _{Орехов В.Д. Знания в системе развития общества // Бизнес-образование, РАБО. – 2010. – № 28. – С. 77.}


[Закрыть]

Z ≈ 1,5∙109 / (2025–Т)^1,25. (5.1)

Формула (5.1) верна в период гиперболического роста человечества (до 1960 года и с некоторой погрешностью до 1975 года). Используя формулу (1.1), можно получить выражение для объема знаний, корректное и в период демографического перехода[127]127
  _{Орехов В. Д. Прогнозирование в сложном окружении // XIV-й всеросс. симпоз.: «Стратегическое планирование и развитие предприятий». – М., 2013. – № 5. – С. 108.}


[Закрыть],

Z ≈ Z₀(N/N₀)^1,25 = 20(N/N₀)^1,25 (5.2)

(здесь N₀ = 100 000 – условная начальная численность человечества[128]128
  _{Капица С. П. Парадоксы роста: законы глобального развития человечества. – М., 2012. – С. 42.}


[Закрыть]). Погрешность, с которой аппроксимирует формула (5.2) объем знаний из табл. 5.2, не превышает 10 % в течение последнего столетия и не более 16 % для 300 года до н. э. (табл. 5.3).

В графическом виде зависимость объема знаний человечества в у.к., согласно формулам (5.1), (5.2), от дат технологических революций, согласно формуле (4.1), представлена на рис. 5.2 в двойной логарифмической шкале.

Таблица 5.3. Аппроксимация объема знаний человечества

Рис. 5.2. Объем знаний человечества в различные технологические эпохи

Квадратами на рис. 5.2 обозначены опорные точки, использованные для оценки объема знаний (см. табл. 5.2). При этом точка, соответствующая 2012 году, поставлена условно, поскольку даты технологических революций после 1978 года пока определены нами с большими погрешностями.

Гипербола (5.1) в двойной логарифмической шкале является прямой линией и определяется минимум двумя точками, через которые она проходит. Поскольку у нас в гиперболической зоне развития есть три опорные точки и они хорошо согласуются с данной прямой, это свидетельствует о том, что данные об объемах знаний в разные периоды взаимно согласованы. Погрешность определения объема знаний в прошлые эпохи является довольно большой, но в связи с тем, что данная закономерность представлена прямой линией в двойной логарифмической шкале, погрешности порядка 100 % мало влияют на уравнение прямой, а коэффициент при гиперболе определяется значениями всех использованных опорных точек, что приводит к снижению погрешности.

Выведенные формулы для объема знаний человечества (5.1), (5.2) являются оценками по порядку величины, однако из них видно, что объем знаний зависит в основном от числа людей и соответственно от времени в период гиперболического роста.

Кроме того, существует показатель, связывающий рост объема знаний с совершенствованием человеческого мозга. Из формулы (5.2) видно, что объем знаний растет не пропорционально числу людей, а быстрее – в степени 1,25. Увеличение показателя степени на 0,25 характеризует темп прироста возможностей человеческого мозга и используемых им инструментов со временем. Если число людей со времени появления человека увеличилось, согласно формуле (1.1), в 70 000 раз, то рост возможностей мозга человека создавать знания увеличился примерно в корень четвертой степени из данного числа, или в 16 раз. Объем мозга человека за это время увеличился примерно в два раза, но та часть мозга, которая ответственна за высшие функции разума и мышления, увеличилась значительно больше. Кроме того, повысилась эффективность его работы, а также инструментальные возможности, такие как речь и письменность. Конечно, использование информационных технологий может дополнительно повысить эффективность работы человека как создателя знаний, однако многие авторы относятся к этому весьма скептически.

Отметим, что данный результат существенно отличается от предположений, принятых в работах М. Кремера и ряда других авторов, которые считали, что производительность умственного труда людей, создающих технологии, пропорциональна уровню существующих технологий, т. е. сильно меняется по времени.