Использование системного подхода и системного анализа для решения проблемы борьбы с шумом (в рамках обеспечения экологической безопасности окружающей среды)

Необходимым - (и недостаточно проработанным в работах других авторов), - на наш взгляд, является применение системного анализа [3, 15] (далее - СА) как методологического подхода в решении задач экологической безопасности населения по фактору шума.

Необходимость в борьбе с шумом - это комплекс разнообразных вопросов, проблем - (которые, в свою очередь, можно разделить на сотни вытекающих из них подвопросов и подсистем), что позволяет относить её к сложным системам - составному объекту, части которого можно рассматривать как отдельные структуры, объединённые в соответствии с определёнными принципами в единое целое и связанные между собой заданными соотношениями [5, 8]. Выделим следующие глобальные части такой сложной системы:

1. Окружающая среда (с источниками шума (далее - ИШ) в ней);

2. Среда распространения шума (как вложенный в нее компонент);

3. Защищаемый объект (как вложенный в 1 и 2 компонент).

При анализе или в описании процесса действия части сложной системы можно разделять на самостоятельные подсистемы.

Свойства сложной системы в целом определяются не только особенностями составляющих её элементов, но и характером взаимодействия между ними [13]. Так, Человек активно взаимодействует с окружающей средой, преобразуя её преимущественно по техногенному типу развития. Техногенная деятельность приводит к шумоизлучению устройств, созданных Человеком. Шумовое загрязнение начинает отравлять Человеку жизнь. Человек начинает бороться с шумом: (в то же время продолжая усиленно генерировать его). Искоренение ИШ в данном контексте не представляется возможным. Таким образом, имеем противоположную полярность тенденций: необходимость создания и эксплуатации всё более мощных и мощных ИШ; с другой стороны - необходимость бесшумного существования Человека?

Проблема акустической безопасности в её образной интерпретации. Обозначения 1-3 - см. выше

шум экологический окружающий

Задача борьбы с шумом сводится к нахождению оптимального компромисса: необходимо обеспечить одновременно существование и мощнейших ИШ, и акустическую безопасность Человека. Главная задача борьбы с шумом заключается в нахождении некоего баланса между наличием и функционированием ИШ, и их воздействием на Человека. Задача облегчается тем, что критерии такой оптимизации прекрасно известны: ими являются нормативные уровни шума. Известны и средства решения такой задачи - разнообразные шумозащитные мероприятия.

Однако проектирование, расчёт, применение шумозащитных средств из-за отсутствия методологии их применения в настоящее время осуществляется достаточно бессистемно и хаотично, что приводит к нарушению указанного баланса. Несмотря на широкую известность, распространение, широчайшее применение шумозащитных мероприятий и средств зачастую их действие оказывается неэффективным во многих случаях.

Задачей данной статьи является структуризация общесистемных свойств [1, 2] проблемы борьбы с шумом как открытой сложной динамичной системы [13] во взаимодействии с внешней средой.

Что же понимать под системой мероприятий по борьбе с шумом? В работе [6] определение системы: «устойчивое образование, упорядоченное счётное множество элементов массово-волновой природы, участвующих в программных эволюционных процессах информационно-энергетического характера». В нашем случае - она ещё и сложная.

«Сложная система - упорядоченное множество структурно взаимосвязанных и функционально взаимодействующих разнотипных подсистем, объединённых структурно в целостный объект функционально разнородными взаимосвязями с целью достижения целей при определённых условиях» [4].

Насчёт сложности системы десятков и сотен тысяч ИШ в условиях современного города, например, думаю, никто из читателей возражать не будет? Можно заметить только, что сложность - это не запутанность, а структурированность и взаимосвязь!

И целью исследований по борьбе с шумом является распутывание этой взаимосвязи (что возможно, например, осуществить средствами моделирования); и преднамеренное изменение структурированности и взаимосвязи в желаемом для Человека направлении (т.е. оптимизация шумового режима с помощью наиболее приемлемых для данного случая шумозащитных мероприятий).

Судя по всему, термин «структура» относится к основополагающим понятиям - таким, как «число» или «заряд», описаниям которых не существует законченных дефиниций, и которые определяются списком свойств. Это затрагивает интересный вопрос о сложившейся парадигме классификации структур. Структуру принято характеризовать пространственным расположением структурных элементов, определением их качественного состава, типом симметрии, распределением. Такой подход, по своей сути, также является модельным: исследователь по своему разумению или интуиции выделяет и затушевывает различные свойства элементов, делая атрибутивными одни из них и пренебрегая другими.

Исследуемую систему считают сложной, если у неё можно отметить специфические отличительные черты: наличие большого числа элементов, многосвязный характер отношений между отдельными частями, разнообразие выполняемых функций, наличие организованного многоцелевого управления. Сложная система должна учитывать взаимодействие с окружающей средой и влияние факторов случайной природы. При анализе сложных систем используются подходы [7, 14].

Мероприятия по борьбе с шумом активно взаимодействуют с внешней средой, и благодаря наличию шума - существуют благодаря этому взаимодействию. Окружающая среда характеризуется огромным многообразием факторов, их взаимосвязанностью, сложностью, изменчивостью и неопределённостью.

Основными свойствами системы мероприятий по борьбе с шумом являются: системность, комплексность, целостность. Кроме этого, выявлено ещё ряд дополнительных свойств.

Данные элементы образуют единую систему в виде множества элементов, в котором реализуется отношение с заданными свойствами. Поэтому к борьбе с шумом применима обобщенная концепция, которая базируется на принципах целостности и иерархичности, утверждающих первичность системы как целого над её элементами и иерархическую организацию [7].

Главным системно образующим параметром системы, характеризующим отношения между отдельными составными частями, является негативное влияние шума на человека, уменьшение которого реализуется путём снижения его уровней до допустимых значений.

Дополнительные свойства системы мероприятий по борьбе с шумом, выявленные в результате системного анализа:

1. Поведение сложной системы малопредсказуемо. Распределение звуковой энергии, усугубленное множеством интерференционных и дифракционных явлений, достаточно сложно описать теоретически, и даже средствами имитационного моделирования. Причём управление как процесс организации целенаправленного воздействия на объект, призванное привести его в требуемое состояние, в сложных системах не всегда позволяет достичь поставленных целей: принцип контр-интуитивного поведения Форрестера - сложные системы реагируют на внешние воздействия совсем иначе, чем ожидает наша интуиция [12].

2. Изменение во времени.

3. Наличие внешней среды.

4. Сложный и неопределённый характер взаимодействия с ней.

5. Взаимозависимость подсистем - необходимое условие структурной целостности; у них есть общие точки типа «вход-выход».

6. Принципиальная неустойчивость сложных систем и необходимость управления ими как способ обеспечения устойчивости. Структуры имеют распределённую конфигурацию, и в пространственно-временном отношении в разных местах локальная стабильность постоянно нарушается.

Защита от шума, при рассмотрении её на основе СА, обладает всеми свойствами сложных динамических систем, отличающихся структурированностью, взаимосвязью и взаимозависимостью отдельных элементов, а её поведение характеризуется открытостью, изменчивостью, стохастичностью, и неопределённостью.

Полный текст данной работы (и других наших трудов) см. в могографии [2] или на сайте www.abrakitov.narod.ru [1].