13 УДК 711. 52.134 (470):001.

Воронежский государственный архитектурно – строительный университет

Канд. архитектуры, проф., зав. кафедрой основ проектирования и архитектурной графики А. Е. Енин

Россия, г.Воронеж, тел.:+7(473)236 – 94 – 90; e-mail:a_yenin@mail.ru

 

Voronezh State University of Architecture and Civil Engineering

Ph. D. in Architecture, Prof., Head of Dept. of Project Fundamentals and Architectural Graphics A. E. Yenin

Russia, Voronezh, tel.: +7(473)236 – 94 – 90 ; e-mail:a_yenin@mail.ru

 

А.Е. Енин

ЭКСПЕРИМЕНТ ПРИ АРХИТЕКТУРНО – ГРАДОСТРОИТЕЛНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ СЛОЖНЫХ ОБЪЕКТОВ ТИПА «НАСЕЛЕНИЕ-СРЕДА»

Постановка проблемы. Статья посвящена актуальной теме применения общесистемных принципов («законов») в исследовании, проектировании и управлении, и пониманию системной сущности архитектуры как экологической системы «население-среда» – демоэкосистемы, объекта фактически новой науки – демоэкологии. Предлагается создание методологической основы – научной базы обоснования истинности наших представлений о законах (принципах) поведения, жизнедеятельности демоэкосистем на всех без исключения уровнях их иерархии, т. е. основы теории научного эксперимента, в архитектуре, особенно на её высших, стратегических уровнях (районной планировки, систем расселения, градостроительства).

Настоятельной необходимостью сегодня является разработка теории экспериментальной проверки функциональных моделей таких сложных и дорогостоящих объектов. Разработка теоретических основ ретроспективного анализа демоэкосистем может рассматриваться как эквивалент экспериментальной проверки принимаемых решений.

Ключевые слова: общая теория систем, экологическая система, демоэкология, функциональная целостность, иерархичность структуры, самодостаточность, монокритериальность, формализованность и соизмеримость, ретроспективный анализ, эксперимент.

A.E. Enin

EXPERIMENT WITH ARCHITECTURAL AND GRADOSTROITELNYH STUDIES OF COMPLEX OBJECTS OF TYPE “POPULATION – WEDNESDAY»

ABSTRACT: This article is dedicated to the topical subject of system – wide principles (“laws”) in the study, design and management, as well as to the understanding of the essence of architecture as ecological system “population-environment” – demoecosystem, the object of actually a new science – demoecology.

The author offers to create a methodological framework – the scientific base of the justification of the truth of our views on the laws (principles) of behavior and activity of demoecosystems at all levels of their hierarchy, i.e., the framework of the scientific experiment theory, in architecture, especially at its highest, strategic levels (regional planning, settlement and town-planning systems).

Critically important today is the development of the theory of experimental verification of functional models of such complex and high-priced objects. Development of the theory of retrospective analysis of demoecosystems might be considered an equivalent to an experimental verification of adopted decisions.

KEY WORDS: general systems theory, ecological system, demoecology, functional integrity, structure hierarchical pattern, self-sufficiency, monocriteriality, formality and comparability, retrospective analysis, experiment.

Освещение в СМИ результатов научно – технического прогресса, приводят к мысли о том, что человечество приближается к светлому будущему человечества. Но, понятие «прогресс» формально не содержит в себе единой для всех случаев однозначно – положительной оценки достигнутых или предвидимых результатов. Встречается в литературе ещё понятие «катастрофического прогресса» [13]. Принимая теорию исторического развития Вл. Соловьёва, Владимир Эрн показывает, что все концепции прогресса основываются на «скрытом признании абсолютных начал». Он приходит к выводу, что историческая действительность не даёт никаких оснований для утверждения идеи прогресса. Идея прогресса дана человечеству только в том смысле, о котором говорили библейские пророки, как дело (а не дела) приготовления к Царствию Божию. Необходимо анализировать «субъект», который участвует в этом процессе, и к какой цели, этот субъект стремится. Вечное осуществляется во временном как прерывность исторического развития. Абсолютный смысл христианской идеи прогресса подразумевает конец человеческой истории.

Как в нашей стране, так и за рубежом неуклонно прогрессирует деградация искусственной (архитектурной) естественной (природной) среды, расширяются и без того огромные урбанизированные территории, — со всеми отсюда вытекающими негативными последствиями: катастрофическим, всё чаще необратимым разрушением природных ландшафтов, ухудшением здоровья населения планеты и пр. Концентрация народнохозяйственной деятельности на территории сложившихся регионов и в связи с этим интенсификация их использования, также создают опасность потери ценных архитектурно – градостроительных объектов, своеобразия сложившейся историко – культурной региональной среды.

Существуют апробированные разработки, свидетельствующие о том, что объектом архитектурно – градостроительной деятельности является не искусственная техническая среда, а экологическая система, основным звеном которой является население, т.е. определённое множество людей, объединяемое рядом социально – экономических, социально – культурных, и других факторов [12].

В настоящее время, отмечается количественное и качественное нелинейное усложнение, возрастание динамики развития градостроительства и районной планировки, т.е. объективно повышается степень «риска» и ответственности за принятие и реализацию решений.

При этом наблюдается несоответствие новых требований к теории и практике градостроительной деятельности, методам решения научных и практических задач, основанных преимущественно на комплексной методологической концепции [1]:

а) поликритериальность – объективно существующая невозможность получения оптимальных решений;

б) отсутствие возможности эффективного управления формированием и развитием градостроительных объектов, в связи с рассогласованием темпов развития городов и систем расселения и оперативностью методов анализа и потребного времени оценки вариантов научно – проектных решений.

Результаты поисков причин расхождений между желаемым и действительным приводят к заключению, что во многом всё начинается с принятия ошибочных решений при территориальном планировании и районной планировке, — стратегических уровней формирования и управления развитием фактически всех без исключения видов человеческой жизнедеятельности.

Архитектура и архитектурная высшая школа сегодня, оказалась фактически не готовы не только к применению общесистемных принципов («законов») в исследовании и проектировании, но и к пониманию системной сущности архитектуры как экологической системы «население-среда» – демоэкосистемы, объекта фактически новой науки – демоэкологии.

Основы системного подхода к исследованию и проектированию архитектурных и градостроительных объектов:

а) определение объекта архитектурной деятельности как системы;

б) определение методов исследования и проектирования архитектурных объектов как систем;

в) алгоритмы решения исследовательских и проектных задач с позиций ОТС.

Можно выделить системные особенности архитектурно – градостроительных объектов:

- функциональная целостность: архитектурный объект как система включает необходимое количество компонентов (элементов и связей, где добавление или изъятие одного из них приводит или к уничтожению системы, или превращение её в иной вид (тип) системной структуры;

- иерархичность структуры – [hierarchical structure] — структура сложной системы, в которой существует подразделение множества составляющих ее элементов на подмножества и элементы разных уровней, обладающие определенной степенью саморегулирования и связанные многоступенчатыми отношениями подчинения подсистем одних уровней (более «низких») другим — более «высоким» [3];

 - самодостаточность – возникновение естественным образом и возможность дальнейшего существования без воздействия извне; Самодостаточная система – система, способная, при неизменных условиях окружающей среды, как сохраняться, так и разрушаться под действием внутренних причин. Самодостаточность системы возникает и сопровождается избыточностью (запасом прочности и функциональными возможностями) ее самой и предшественницы (той системы, из которой она возникла): большая избыточность предшественницы обеспечивает некоторый запас прочности самодостаточной системы.

- монокритериальность – (наличие единой для всех подсистем объекта целевой функции – так называемого « генерального критерия оптимальности»);

- формализованность и соизмеримость показателей по всем компонентам (элементам и связям) системы;

- креационная (неэволюционная) природа звена-мотиватора системы: как живых элементов – человек, население и т. п., животные, растения, так и структура, конструкция технических объектов («техника»).

Отсюда некорректность термина «эволюция архитектуры», «эволюция» в сфере техники и т.п.

«Эволюционизировать», изменяться могут только способы, средства удовлетворения системных потребностей, а не сами живые системы. Мы живём во времена дискредитации идеи эволюционной теории мира.

В основе системного мышления – принципов «поведения» систем – лежат фундаментальные и неизменные законы мироздания (т. наз. «законы природы»), например, «наименьшего действия» (принцип П. Мопертюи*), гравитации и т.п., которые необходимо учитывать, но невозможно изменить…

Единственный реально осуществимый путь успешного построения и управления жизнедеятельностью демоэкосистем как объекта архитектуры и градостроительства – разработка системных функциональных моделей демоэкосистем, отражающих реальные объекты «население-среда» с точностью до «С – изоморфизма» (системного изоморфизма) – иного пути нет в принципе!

Алгоритм построения теории демоэкосистем:

- описание системы (определение её структуры – элементов и связей);

- формирование системы ограничений (определение исходных данных и условий, внешних по отношению к объекту исследования и проектирования);

- формирование и обоснование целевой функции (критерия эффективности) системы;

- определение единиц измерения и принципа соизмерения переменных модели;

- экспериментальная проверка (обоснование эффективности) системных моделей.

 Из всех перечисленных, наименее исследованной и разработанной является процедура экспериментальной проверки.

Проверка соответствия (адекватности) модели исследуемому объекту на современном уровне развития демоэкологии возможна лишь способом ретроспективного анализа. Его суть заключается в том, что на модели, подлежащей экспериментальной проверке, как бы «проигрывается» весь путь (или заданный его отрезок) развития уже существующего объекта. Если теоретические результаты, полученные на модели, будут практически достаточно близки существующим (или существовавшим) характеристикам моделируемой системы, то теория, положенная в основу модели, работоспособна, а сама модель может быть применена как инструмент научного анализа при исследовании, проектировании и прогнозировании систем данного класса.

Ретроспективный анализ, основанный на теории системного эксперимента сложных многоуровневых объектов типа «население-среда», наряду с другими принципами (законами) функционирования («поведения») экологических систем человека (населения), таких как принцип наименьшего действия (принцип П. Мопертюи) являются одними из определяющих при создании и управлении функционированием архитектурных объектов как систем. Суть принципа наименьшего действия в том, что в основу всех без исключения «живых» систем положено неизменное стремление к минимуму («необходимому и достаточному») расходу вещества, энергии и информации. В процессе так называемого «научно – технического прогресса», человечество всё больше впадает в преступное непроизводительное потребление вещественного (материального) и энергетического потенциала планеты, т.е. налицо – расхищение накопленных и накапливаемых Природой жизненных для человечества ресурсов [4].

К ошибочному «поведению» человек привыкает: «негативные», по сути, аморальные силы, провоцируют деградацию экологической картины человеческого бытия, и подсознание человека на уровне совести уже давно бьёт тревогу, провоцируя, понуждая к познанию истинной, а не привнесённой, так называемой «комфортной» архитектурной среды обитания.

Отсюда известная мудрость: хочешь познать истинность чего-либо – обратись к его истокам, первоначалу, – откуда оно «пошло есть»…

Вывод: без создания методологической основы – научной базы обоснования истинности наших представлений о законах (принципах) поведения, жизнедеятельности демоэкосистем на всех без исключения уровнях их иерархии, т. е. без научного эксперимента, у архитектуры, особенно на её высших, стратегических уровнях (районной планировки, систем расселения, градостроительства) – нет будущего. Ретроспективный анализ формирования представлений о сущности экологических систем населения, их поведения в изменяющихся условиях – искусственных (ИЭС) и естественных, природных (ЕЭС) экосистем является сегодня одним из неотложных и актуальных аспектов архитектурной науки.

На основании проведённых исследований установлено, что для изучения поведения демоэкосистем наиболее эффективным является метод кибернетического моделирования. Моделирование заключается в разработке особых абстрактных систем – моделей, которые отображают структуру и функцию исследуемого объекта.

«Модель – отображение определённых характеристик объекта в целях его исследования. Модель является важным инструментом научной абстракции, позволяющим выделить, обособить и анализировать существенные для данного исследования характеристики – свойств а, взаимосвязи, структурные, функциональные параметры» [9]. Можно выделить два больших класса моделей: мысленные и материальные. В свою очередь первые модели делятся на три группы: образные (иконические), смешанные (образно – знаковые), знаковые (символические). Ко второму классу относят модели, назначение которых состоит в воспроизведении структуры, характера, сущности архитектурных объектов. Они делятся в свою очередь на три группы: геометрически (пространственно) подобные, физически подобные (основанные на изменении масштаба пространства и времени), структурно или функционально подобные моделируемому объекту (математические, основанные на принципах изоморфизма).

Решающее значение в демоэкологии – для объектов всех уровней сложности – имеют функциональные модели. Особенностью этих моделей является то, что в них не сохраняется физическая природа моделируемых объектов, а отображаются только зависимости, формы поведения и выводы. Иными словами, отношения таких моделей и моделируемых объектов основаны главным образом на сходстве, одинаковости поведения и функции сложных систем [11].

Метод моделирования относится к наиболее перспективным методам прогнозирования сложных системных объектов, к которым относятся объекты, изучаемые градостроительной наукой. Этот метод основывается на учёте объективно существующих закономерностей – принципов поведения объекта проектирования и прогнозирования.

Как уже говорилось ранее, экспериментальная проверка качественных и количественных моделей таких объектов, как демоэкосистемы, сегодня практически не проводится. Но ответственность за правильность данных моделирования очень велика, и поэтому необходимо создать новое направление – основы теории эксперимента применительно к системам, сопоставимым с демоэкосистемами и их составляющими. История показала, что попытки создавать «экспериментально – показательные» поселения чреваты большими ошибками и просчётами. Если ошибка допущена (отрицательный результат при эксперименте), то существовать она будет, примерно, столько же, сколько и сам неудавшийся экспериментальный город или посёлок, принося материальные и/или социальные, моральные потери многие десятилетия. А в случае удачи – возможность перенесения результатов такого эксперимента на другие объекты (города, посёлки, системы населённых мест и т.д., – пусть даже близкие по функции и по масштабу) весьма сомнительна, так как каждый город имеет свои «генетические», неповторимые особенности, которые не могут быть в необходимой и достаточной мере учтены в единичных экспериментах подобного рода.

* Принцип наименьшего действия Гамильтона (также просто принцип Гамильтона), точнее принцип стационарности действия — способ получения уравнений движения физической системы при помощи поиска стационарного (часто — экстремального, обычно, в связи со сложившейся традицией определения знака действия, наименьшего) значения специального функционала — действия. Назван в честь Уильяма Гамильтона, использовавшего этот принцип для построения, так называемого гамильтонова формализма в классической механике.

Принцип стационарности действия — наиболее важный среди семейства экстремальных принципов. Не все физические системы имеют уравнения движения, которые можно получить из этого принципа, однако все фундаментальные взаимодействия ему подчиняются, в связи с чем этот принцип является одним из ключевых положений современной физики. Получаемые с его помощью уравнения движения имеют название уравнений Эйлера — Лагранжа.

Первую формулировку принципа дал П. Мопертюи (P. Maupertuis) в 1744 году, сразу же указав на его универсальную природу, считая его приложимым к оптике и механике. Из данного принципа он вывел законы отражения и преломления света. (Вики. VA)

Библиографический список:

1. Эшби, У. Р. Введение в кибернетику. — М.:, ИИЛ, 1959. — 205 с.

2. Казначеев В. П. Учение В. И. Вернадского о биосфере и ноосфере. Новосибирск: Наука, 1989.

3. Лопатников Л. И. Экономико-математический словарь: Словарь современной экономической науки. — 5 – е изд., перераб. и доп. — М.: Дело, 2003. — 520 с.

4. Подолинский С.А. Труд человека и его отношение к распределению энергии. Москва, «Ноосфера», 1991. – 85 с.

5. Сивоконь П. Е., Методологические проблемы естественнонаучного эксперимента, М., 1968;

6. Макаревичус К., Место мысленного эксперимента в познании, М., 1971;

7. Налимов В. В., Теория эксперимента, М., 1971;

8. Храмович М. А., Научный эксперимент, его место и роль в познании, Минск, 1972;

9. Капица П. Л., Эксперимент, теория, практика, М., 1974;

10. Математика и кибернетика в экономике. М., «Экономика», 1972, с. 96

11. Штофф В.А. Моделирование и философия. М. – Л., «Наука», 1966, с.25

12. Лаврик Г.И. Методологические основы исследования архитектурных систем [Текст]: дис…д – ра архитектуры: 18.00.01: утв. 20.02.81/Лаврик Геннадий Иванович. – К.,1979. – 251 с.

13. Эрн В. Идея катастрофического прогресса. Доклад, читанный в Рел.-Фил. Обществе памяти Вл. Соловьёва в марте 1907 г. Напечатан в «Русской мысли», Х, 1909.

Bibliography:

1. Ashby, W. R. Introduction to cybernetics. — М.:, LIH, 1959 — 205 с.

2. Treasurers in p. teachings of V.I. Vernadsky about biosphere and noosphere. Novosibirsk: Nauka, 1989.

3. S. Podolinsky Human Labour and its relationship to energy distribution. Moscow, “Noosphere”, 1991. – 85 s.

4. Syvokon P. E., Methodological problems of science experiment, M., 1968;

5. Makarevicus K., Place thought experiment in cognition, M., 1971;

6. Nalimov V.V., Experiment, Theory, M., 1971;

7. Hramovic M. A., Scientific experiment, its place and role in cognition, Minsk, 1972;

8. Kapitza P. L., Experiment, theory, practice, M., 1974;

9. Mathematics and cybernetics in economics. M., “economy”, 1972, p. 96

10. Stoff V.A. modeling and philosophy. M. – L., “Science”, 1966, p. 25

11. Lavrik G.I. methodological bases for the research of architectural systems [text]: DIS… Dr. architecture: 18.00.01 p.10. 20.02.81/Lavrik Gennadiy Ivanovich. – K., 1979. – 251 s.

12. Ern in the idea of the catastrophic progress. Report citannyj in Rel. – Phil. Society in memory of Vl. Soloviev in march 1907 g. Printed in “Russkaya mysl”, X.,1909.

 Архитектурные исследования. N 3, 2015