Техническая реальность бунтует

Профессор Борис Кудрин: 'Я говорю об авариях глобализующихся, стихийно распространяющихся, носящих взрывной характер (как нашествие саранчи) и непредсказуемый (как поведение толпы'.
Фото Дениса Тамаровского (НГ-фото)

- Борис Иванович, вы одним из первых в нашей стране предположили эквивалентность построения технических, биологических, информационных и социальных сообществ. С точки зрения этой парадигмы, что же произошло с системой энергоснабжения в Северной Америке, что стало причиной такой колоссальной аварии, ведь в штате Нью-Йорк, например, подача электричества была отключена на 80% территории?

- Техническая реальность превращает и электрические системы в техноценозы. Одно из фундаментальных свойств техноценозов - их самоорганизация и необратимость. Только сегодня мы стали осознавать техноценозы как самостоятельно живущие образования. Мало того, сейчас большая часть технического порождается уже не человеком, а самой технической реальностью. Конечно, любой дом, как того требует термодинамика, со временем разваливается, как и автомобиль. Отсюда бесконечное количество техногенных аварий, которые происходят вероятностно, будто бы сами по себе. Кстати, по этим сбоям можно определить, близко ли та или иная система подошла к состоянию техноценоза.

Но я говорю об авариях глобализующихся, ставящих проблему диссипативного, неупорядоченного хаоса, стихийно распространяющихся, носящих взрывной характер (как нашествие саранчи) и не предсказуемый (как поведение толпы).

- И все-таки трудно поверить, что в семействе, скажем, электромоторов, трансформаторов или электрогенераторов, порой разделенных сотнями и тысячами километров, вдруг возникают какие-то, почти мистические, связи. Причем независимо от желания разработчика┘

- Для меня это тоже было совершенно удивительным. Когда я строил зависимость по повторяемости - по разнообразию встречающихся двигателей, генераторов, редукторов, прокатных станов и многого другого (моя школа располагает тысячами таких выборок), всегда получал одну и ту же кривую - гиперболу (так называемое Н-распределение), плавно спадающую кривую.

То есть если техноценоз - завод, отрасль, страна - работает устойчиво, то кривая Н-распределения соблюдается. Изломы, "неровности" на этой кривой (чрезвычайное многообразие или одинаковость) свидетельствуют о нарушении устойчивости. Кстати, на устойчивые техноценозы даже социальные катаклизмы слабо влияют.

Так, в 90-е годы у нас произошел обвальный спад производства и техногенная революция потребления. Что с точки зрения структурных изменений происходило с энергосистемой страны? Она оказалась чрезвычайно устойчивой к развалу промышленного производства: параметры Н-распределения в течение 1990-1999 годов для электропотребления регионов России практически не менялись.

- За счет чего же удалось достичь этой устойчивости?

- По сравнению с остальным миром у нас были очень большие запасы по генерирующим мощностям - на уровне 30-40%. Проекты предприятий предусматривали двойной запас по трансформаторам, в то время как на Западе на 10 трансформаторов предусматривался только один резервный. Поэтому массово на наших заводах, например, загрузка главных понизительных подстанций не 70, как положено по нормам, а 20-30% и меньше, максимум - 40%. Конечно, такая система более устойчива за счет запаса (резерва).

Мы создали большую национальную энергосистему - свыше пяти тысяч узлов надо просчитать, чтобы создать оптовый рынок. Вообще говоря, эта энергосистема не совсем единая из-за слабых связей с отдельными регионами. И это благо для нас, потому что когда у нас, не дай Бог, "погаснет" тот или иной завод, город, регион, это не сможет всю Россию "погасить". Наша энергосистема еще не дошла до состояния некоего единого целого, связанного жесткими связями по генераторам, трансформаторам, линиям электропередачи.

- Но американцы потому нам и завидуют - как хорошо, что у вас, в России, единая энергосистема; то ли дело у нас, в США: множество частных энергосистем, плохо взаимодействующих друг с другом. То есть, исходя из вашей логики, у них и не должно было бы происходить таких аварий┘

- Сильная связь - когда есть коэффициент корреляции более-менее значимый (например, как в механизме часов). А когда коэффициенты корреляции незначимы - такие связи мы называем слабыми. Ценозы со слабыми связями - устойчивы. Системы с жесткими связями, начиная с определенного количества входящих в них элементов, перестают быть жизнеспособными.

У меня нет точной статистики по Америке. Вот они говорят, что их энергосистемы плохо сочетаются друг с другом┘ Но в этом случае, если бы у них действительно энергосистемы были связаны между собой слабыми связями, сработали бы защита и автоматика. Этого не произошло. И, с точки зрения ценологических закономерностей, это означает, что 50 миллионов человек, проживающих на территории площадью около 24 тысяч квадратных километров, оказались связанными некоторыми жесткими связями в единую систему. Это было нечто цельное.

- То есть система "взбрыкнула" в ответ на какие-то принимаемые людьми решения?

- Да, "взбрыкнула" - проявила ценологические свойства. Если бы у меня была статистика по генерирующим мощностям, по их загрузке, можно было бы проверить, насколько американцы нарушили ценологические закономерности: соотношение крупных и мелких генераторов в данном регионе, соотношение между отдельными частями (линия электропередачи из одного штата в другой - какова ее пропускная способность, почему ее не "отрубили" в тот момент, когда начала развиваться авария?).

- Значит, жалуясь на то, что между элементами национальной энергосистемы слишком слабые связи, американцы не понимают, что их локальные энергосистемы на самом деле независимо от желания или нежелания конгресса и президента США уже сложились в нечто единое - в техноценоз?

- Совершенно верно. Причем, как показала практика, этот техноценоз оказался существенно более единым, чем американцы думали или подозревали. Они рассчитывали, что этой системой можно каким-то образом управлять. А она повела себя с определенного момента как самостоятельное ценологическое образование.

- А России североамериканский вариант не грозит?

- С точки зрения ценологического анализа получается все наоборот: у американцев не слабо, а сильно связанная энергетическая система. У нас же энергосистема отнюдь не сверхцентрализованная, как принято думать, она обладает очень большими буферными возможностями.

Но в принципе как только появился некий техноценоз, он начинает вести себя в некотором смысле независимо от воли людей. Это самое любопытное. Оценивать поведение ценоза можно, отслеживая Н-распределения: по генерирующим мощностям, по количеству видов техники, по соотношению "крупное-мелкое" сетей и подстанций.

Когда вы идеально соблюдаете эту кривую, вам ничего не грозит. Если вы построили бы в Москве одну крупную электростанцию, как в Приморье или как строят в Калининграде, а остальные закроете - в какой-то момент вам не избежать масштабной аварии. Энергообеспечение Москвы устойчиво именно потому, что здесь очень много генерирующих мощностей разной мощности и имеется их избыток.

- То есть если техноценоз образовался и живет, то один из элементов этой жизни - периодические кризисы?

- Да, на каком-то этапе что-то в техноценозе начинает сбоить. Но эти процессы еще очень плохо исследованы. На длительных интервалах времени известно циклическое поведение ценозов. В нашем случае: техноценозы должны характеризоваться самопроизвольными взрывами, самопроизвольными разрушениями. Это просто закон их функционирования при нарушении параметров Н-распределения.

- И каков ваш прогноз?

- Подобные аварии, если мы не будем учитывать ценологические свойства созданных нами технических систем, будут периодически повторяться. Это неизбежно.

P.S. Когда материал уже был готов к печати, 28 сентября пришло сообщение с Апеннин: большая часть Италии осталась без электричества. Официально это связывается с выходом из строя трансальпийской линии электропередачи. Как бы там ни было, но по странному (или по закономерному?) стечению обстоятельств опять, как и при аварии в Северной Америке, более 50 млн. жителей Италии остались без электроснабжения.