В издательстве «Ленанд» вышла книга ведущего научного сотрудника лаборатории №57 «Активных систем» д.х.н. Ю.Л. Словохотова «Физика общества: применение физических моделей в описании общественных явлений».
В книге систематически рассмотрены современные направления общественных наук, в которых применяются модели и методы, заимствованные из физики. Приложения физики к анализу социума охватывают коллективное движение «живых» частиц (включая автомобильные и пешеходные потоки), процессы на графах и сетях, моделирующих социальные структуры, физические идеи в экономике, социологии, политологии, истории и некоторых других дисциплинах. Представлены сведения из элементарной и общей физики, а также элементы теоретической физики и физики сложных систем, используемые в феноменологическом моделировании социальных процессов. На доступном уровне рассмотрены соотношения теории графов, теории игр, теории вероятностей и другие математические конструкции, необходимые для квази физического описания социума. Обсуждаются проявления распределенного интеллекта в динамике социальных систем, принципы его компьютерного моделирования и «комбинированный» коллективный интеллект человеческих сообществ. Для студентов и научных работников, интересующихся новыми областями междисциплинарной физики.
Предлагаем вашему вниманию комментарий Юрия Леонидовича.
Как бы Вы определили жанр Вашей книги?
Это, скорее, учебник, потому что все вопросы там изложены, я бы сказал, довольно поверхностно, не углубляясь. Наверно, точнее сказать, это такой дорожный указатель, гид по теме.
Как появилась наука «социофизика»? Как вы оказались в этой области? И что это за область, как бы вы ее назвали?
Здесь, наверное, правильнее начать с того, как вообще я перешел в область моделирования и исследования общественных процессов методами точных наук. Это, в общем, мне было интересно всегда. В 80-е годы как раз начиналась перестройка, и тогда особенно проявился такой интерес.
Подобные вопросы часто рассматривались в виде шутки. Например, на день Архимеда, есть такой праздник весной на физфаке МГУ, был представлен доклад «Квантовая теория голосования», в котором агенты назывались делегонами. У делегонов было три состояния: за, против, воздержался. Обсуждали, естественно, с политическим юмором тех лет, все-таки это был еще Советский Союз, – что они, делегоны, наверное, представляют собой бозоны, и от этого получается феномен единогласия, когда все голосуют «за». При всем эпатажном характере этого доклада, думаю, сейчас бы его напечатали в каком-нибудь серьезном журнале.
Область исследования явно была, а книги в этой области были как-то разрозненны по темам. Точнее, были очень хорошие книги по различным аспектам моделирования. Просто область очень новая, очень молодая. В ней и формализм и, главное, систематический подход еще только складывается. Но есть, например, замечательная книга «Математические модели биологии» Галины Юрьевны Резниченко, где все, что касается биологии и математики, изложено систематически. В 2003-м вышла книга «Математическое и компьютерное моделирование» Ю.Ю. Тарасевича, в 2005 г. впервые были опубликованы «Математические модели синергетики» Г.Г. Малинецкого, а в 2007-м – первая версия «Математических начал эконофизики» М.Ю. и Ю.М. Романовских. Есть много заслуженно известных, очень хороших книг. Но общего обзорно-учебного руководства – того, что студенты называют «букварь», – в нашей междисциплинарной физике пока не было.
По образованию я химик, окончил химфак МГУ. В 2005 году я перешел на работу на химический факультет, читал там лекции. Туда я перешел из Института элементоорганических соединений, где тоже занимался физическими методами исследования. По сути, экспериментальной физикой, но на химических, то есть очень сложных объектах. И вот стало интересно, нельзя ли приложить методы точных наук к обществу, к экономике?
Неожиданно выяснилось, что в Москве есть несколько очень серьезных семинаров на эту тему. Семинар Дмитрия Сергеевича Чернавского в ФИАНе, семинар Георгия Геннадьевича Малинецкого в Институте прикладной математики и несколько других. Были уже даже секции на конференциях. После первого доклада на эту тему, с которым я выступил перед коллегами-химиками, я напросился с обзорным докладом в Институт проблем управления. Дело было в самом начале 2012 года. Я попал на семинар Дмитрия Александровича Новикова, который тогда был заместителем директора.
Дальше произошел положительный толчок в эту сторону. Дмитрий Александрович предложил мне организовать еще один семинар – так, в 2013 году на химфаке заработал семинар по социофизике. Название хорошее, громкое и туманное. Можно слушать работы практически любого направления, лишь бы было интересно. У нас действительно было много интересных докладов. На химфаке семинар функционировал до 2018 года, а в 2018 году я перешел в Институт проблем управления, захватив его с собой.
Здесь мы тоже до последнего времени, до 2023 года, заседали. Потом из-за подготовки книжки я это дело забросил, хотя надо восстанавливать.
Мы успели при деятельном участии дирекции Института проблем управления провести две российские конференции под названием «Социофизика и социоинженерия». На них были представлены серьезные, достаточно математизированные работы. Всяких спиритов мы не принимали. Это были и математики с математическими моделями, и экономисты. В заметном количестве участвовали сотрудники ИПУ РАН. В первой конференции, которая проходила в 2015 году на физфаке МГУ, приняло участие около ста человек, а во второй, в 2018-м в ИПУ, было уже 150 участников.
С подачи Дмитрия Александровича Новикова я написал два обзора, оба для «Проблем управления». Один в 2012 году, а второй совсем недавно, в 2023.
Когда в 2012-м Дмитрий Александрович мне предложил написать обзор, я через полгода пришел к нему и выложил на стол толстенную папку. Он и бровью не повел. Позвонил Леониду Петровичу Боровских, которого, к несчастью, уже нет с нами, и сказал: «Вот есть очень хороший обзор» (а он туда не заглядывал!) «Можем мы его опубликовать в нескольких выпусках?» Так в 2012 году вышел обзор под названием «Физика и социофизика». При его доводке рецензенты надо мной очень серьезно поработали.
В 2023 году уже в соавторстве с Дмитрием Александровичем вышел обзор «Распределенный интеллект мультиагентных систем». Эти обзоры стали краткими конспектами второй и третьей части книги, а первая часть – учебная.
Какое определение социофизике Вы предлагаете?
Это использование методов точных наук, не только математики и даже не только физики, в описании социальных систем и процессов в них. Это формальное математическое описание, под которым есть некая объективная реальность. Можно сказать, что математика – это язык, а физика — это объект.
Попытки использовать физику и математику, прежде всего, математику, в описании общественных процессов и явлений начались в XVII веке. Книга Уильяма Петти «Политическая арифметика» вышла в 1691 году. При таком описании довольно часто употреблялось слово «физика» в том смысле, что речь идет о чем-то объективно регистрируемом. Потому что, боюсь ошибиться, но у меня сложилось впечатление, что гуманитарные науки тогда просто сводились к обмену мнениями.
Приведу такой пример из моей книги. На нашем семинаре с прекрасным докладом выступили доцент кафедры математики физфака МГУ Н.Т. Левашова и доцент кафедры биофизики того же факультета А.Э. Сидорова, которые представили уравнения, заимствованные из математической биологии, для описания медленных процессов «диффузии» городской застройки. Модели бактериальных автоволн в чашечке Петри позволили воспроизвести динамику застройки Шанхая. Теми же уравнениями описывают динамику роста других больших городов.
В междисциплинарной физике также немало параллелей с химией. Например, описание так называемой неолитической революции, продвижения фронта возделывания сельскохозяйственных культур по территории Европы со скоростью примерно 1 км в год. Археологическим данным хорошо соответствует кинетическая модель реакции-диффузии. Я этот пример тоже процитировал в книжке.
Для чего нужны такого рода исследования?
Это, в частности, позволяет дать формальное описание историческим явлениям и давать более надежные прогнозы. Мы обычно считаем, что все процессы протекают примерно линейно, и мы можем предсказать, как они будут развиваться. А история полна сюрпризов, поскольку ее явления нелинейны. По ощущениям от этой области, в ней много нерешенных, но очень интересных вопросов.
Формализация социальной динамики и управление такими процессами – это пока очень локальные модели. Примерно, как с ростом больших городов. Берут результаты измерений, под них находят формулу, с помощью формулы делают некоторые предсказания. В общем, обычно все сходится. Формула бывает не особенно обоснованной, просто она понравилась авторам. Чем ее обосновать? Ну, например, тем, что ее уже применяли в других работах. А вот общие закономерности в исследованиях динамики социальных систем только нащупываются. Локальные явления достаточно легко промоделировать и даже как-то проэкстраполировать. А построить целостную картину – я таких работ не видел или почти не видел.
Можно сказать, что наука в данный момент находится на таком этапе, что для отдельных явлений можно найти схожие математические формулы, описывающие физические процессы, но общего теоретического описания пока нет?
Можно сказать и так. Дело в том, что сама по себе динамика, которая этими самыми моделями воспроизводится, очень простая. Найти уравнения под такую динамику несложно. Но это локальные предсказания.
С другой стороны, всеобъемлющих теорий нет ни в биологии, ни в физике. Зато есть общие принципы, например, сохранение энергии и вообще законы сохранения, вообще механика, вообще физика. В физике очень много чего определено точно.
А уже начиная с биологии, вводятся энергоподобные характеристики. В биологии это будет приспособляемость, в экономике полезность, в социальной инженерии это будет целевая функция. Все эти функции в некотором смысле энергоподобны: например, чем выше полезность, тем лучше. Но у этих энергоподобных функций нет свойства сохранения. Соответственно, их ценность ниже. Применительно к обществу таких фундаментальных законов или нет, или они еще не особенно известны.
Хотя социофизика как наука не очень юная, но развивалась она до сих пор по нескольким непересекающимся потокам. Есть гуманитарные коллеги, которым вроде все ясно, которые очень легко оперируют понятиями.
С точки зрения математиков, эти понятия, наверное, невозможно формализовать. Есть стремление физиков, математиков, вообще людей, занимающихся точными науками, математическими методами дать описание экономических, социальных, исторических процессов. Но на этом пути с точки зрения физики очень много всяческих трудностей. Например, в истории крайне мало достоверных численных данных. То есть, когда речь идет не об имени монарха, а о численности его армии, летописец мог и соврать. Проверяет эти данные отдельная наука – историческая информатика. В МГУ на историческом факультете есть такая кафедра, которой руководит Леонид Иосифович Бородкин. Там как раз заняты, в том числе, и верификацией исторических данных. Есть еще и расхождение методов: физики и математики предпочитают работать с достоверными фактами и с количественными данными, а в гуманитарных науках очень много качественных рассуждений.
И вот самое интересное в той же математике, что я обнаружил при работе над книгой. Оказывается, есть направления, которые непосредственно переносят математические формулы на обсуждение качественных предпочтений, на обсуждение того, что лучше, а что хуже. Это и нечеткие множества, это и тропическая алгебра, и так называемые stable marriages, «устойчивые браки». Речь идет о стационарных или равновесных состояниях, которые можно предсказать по анализу предпочтений. Их принципиально нельзя оцифровать. Вот такими вещами современная математика, оказывается, вплотную начинает заниматься.
Это, случайно, не теория игр?
Это именно теория игр. Но теория игр пока, может быть, я ошибаюсь, существует как раздел прикладной математики, а не фундаментальной. А вот такие подходы, возможно, позволят перевести ее в фундаментальную математику, ближе к теории групп или теории графов.
Что Вас на Вашем пути, начиная с 90-х годов, больше всего удивило?
Сначала меня удивило, что в Москве довольно многие этим занимаются. Правда, за последние годы все как-то раздробилось, а с уходом некоторых ключевых фигур – таких, как Дмитрий Сергеевич Чернавский или Игорь Гермогенович Поспелов – междисциплинарной физики, по-моему, стало меньше. Кроме того, удивительно, что в Институте проблем управления словосочетания «междисциплинарная физика» нет или мало. Здесь считается, что это математика, прикладная математика. И, скажем, описание социальных систем методами теории игр – это математика, а не что-нибудь еще. По моим ощущениям, под всем этим должна быть физика. В смысле объективно существующих, проверяемых и воспроизводимых закономерностей. Хотя они пока не особенно исследованы.
Хочу добавить еще вот что. В теории игр, в агентных моделях, рассматривается, скажем, какой-то набор условных людей или условных организаций, взаимодействующих друг с другом. Каждая такая организация – это действующая социальная частица, агент. Но в отличие, скажем, от расчетов многочастичных систем физики, где используются строгие законы, агенты действуют по правилам, которые для них выдумал исследователь. Таких исследований довольно много, в ряде случаев они и называются социофизикой, потому что есть многочастичная или мультиагентная система.
С другой стороны, в мультиагентной системе в реальной жизни агенты обмениваются информацией. От этого возникает то, что называют «распределенным интеллектом». Он может реализовываться совершенно независимо от индивидуального интеллекта входящих туда единиц. Например, индивидуальный интеллект муравьев и пчел не особенно велик, а их пчелиная, муравьиная семья действует так, что эти действия во многих случаях, в пределах той обстановки, куда они помещены и насколько она для них привычна, следует признать рациональными. Или если большая толпа пешеходов огибает препятствие, то, во-первых, основная часть пешеходов этого препятствия не видит, они просто идут так, как идущие рядом с ними. Во-вторых, люди в этой ситуации не пользуются речью, они делают все неосознанно, автоматически. А толпа таким образом обрабатывает информацию и решает задачу: перемещаться так, чтобы никто не поломал ноги.
То есть, проявления распределенного интеллекта бывают неожиданными и непривычными в том смысле, в котором это обсуждается в общественных науках. В общественных науках обсуждается только консенсус. Вот мы поговорили, решили и приняли одну из предлагаемых стратегий или комбинации стратегий. А то, что группа людей может, обсудив, придумать что-то совершенно новое, как любой интеллект, в моделях пока не отражается.
Вы хотите сказать, что в моделях не отражается момент времени, потому что есть время разбрасывать камни, время собирать камни, время сеять, время жать? Это же все коллективные какие-то вещи?
Именно так. Но бывают и бессознательные проявления. Никто же не объясняет, что весной надо сажать растения. Это каким-то образом все понимают, потому что нас научили этому в детстве. На эту тему есть большая литература. Правда, она написана гуманитарными авторами. Там много вещей, которые, скажем, для филолога тривиальны, а до математиков еще не дошли. Например, что индивидуальный интеллект человека неразрывно связан с распределенным интеллектом социума. Поэтому вкладывать все правила в индивидуального агента – некорректно и непродуктивно. Это снижает предсказательную способность модели. А моделей, которые описывают это все как единое целое, пока еще нет, по-моему. Хотя тоже есть работы в огромной области искусственного интеллекта, где такие процессы иногда моделируются.
В целом, вся область настолько интересна, что трудно выделить что-то такое первостатейное. А вот что касается серьезного разочарования, то в этой области много прикладных работ, которые не афишируются, в которых происходит наложение личных или корпоративных интересов на описание общества с явно деструктивными целями. Очень велика доля работ, в которых редактируются модели общественных процессов. Это как переписывать историю, как рисовать биржевые индексы. Довольно опасная тенденция, которая просто не дает исследовать все эти процессы в настоящем объеме.
Где можно узнать, так сказать, об азах социофизики?
Нескромный ответ, но именно о них и написана книжка. С 2015 года я в МГУ читаю курс, который так и называется «Физика общества». Это межфакультетский курс. В МГУ ввели такую систему, что студенты и аспиранты за время обучения должны прослушать несколько курсов, не имеющих отношения к их специальности. Программы этих курсов интересные, и они востребованы. Всякий специалист пытается рассказать о своей области доходчиво и популярно.
Сразу оказалось, что, допустим, записались 10 человек, но как все возрасты в классе деревенской школы. Присутствуют и студенты мехмата, и физфака, и социологи, и философы. Им надо что-то такое рассказывать, чтобы и физикам было интересно, и философы это выдержали. Вот отсюда возникло нечто вроде схемы изложения материала.
В принципе, каждый автор, по-моему, когда пишет текст, в уме держит себя в качестве читателя. По сравнению с математиками химик все-таки ближе к народу, потому что в химии математика менее формализованная. Там больше конкретных вопросов, либо чего-то понятного на качественном уровне. Вот, собственно, так и сложилась эта лекционная программа. А затем и книга.
Беседу вела Л. Бойко
