Urban agglomeration as a complex self-organizing system with dissipative properties

Городские агломерации представляют собой большой теоретический и практический интерес в таких областях научных знаний как география, экономика, социология, политология, история, философия и др. Каждая из представленных наук ставит перед собой определенный круг научных задач и использует для этого собственную теоретико-методологическую и методическую базы.

Так, экономисты основное внимание уделяют процессам управления городских агломераций и рассматривают их как систему производства, потребления, обмена и распределения товаров и услуг, географы – пространственным особенностям формирования и развития городских агломераций, социологи – формам общественных взаимоотношений населения, политологи – процессам формирования и развития политических сообществ и элит, структурам политической власти, историки – происхождению и эволюции различных форм поселений, философы – проблемам организации пространства и его свойствам.

В силу указанной многоаспектности, В.Г. Туркина выделяет следующие аспекты исследований городских агломераций: территориально-поселенческий, экономический, градостроительный, психо-

ГРНТИ 06.61.53

Статья поступила в редакцию 11.01.2020.

логический, историко-культурный, семиотический, философско-методологический, социологический [3, с. 5]. Многочисленность научных направлений исследования городских агломераций, а также их сложность, комплексность, многоаспектность и многофункциональность позволяет говорить о специфичном, эклективном, дискуссионном междисциплинарном характере соответствующих исследований. В результате существует задача поиска унифицированного подхода, позволяющего учитывать интересы частных наук, исследующих рассматриваемый феномен.

Представляется, что таким перспективным, методологически продуктивным должен стать синергетический подход. Главное отличие синергетического подхода от подхода системного (одного из наиболее распространенных в современной науке в целом и при исследовании городских агломераций в частности) заключается в том, что в синергетике основное внимание уделяется свойствам, специфическим качествам и эффектам пространства, как основы процессов самоорганизации и кооперирования с последующей возможностью выбора направлений развития, тогда как системный подход подразумевает процессы взаимосвязей и взаимодействий между объектами определенной системы.

По словам И.И. Малышко, «синергетика стала признанным междисциплинарным направлением научных исследований, которые занимаются изучением сложных систем, компоненты которых взаимодействуют между собой нелинейным образом. Сейчас парадигма самоорганизации широко используется в естественных науках и технике, но её основные принципы и идеи постепенно проникают в экономические и социально-гуманитарные науки» [1, с. 3].

Термин «синергетика» (от греч. «Synergos» – согласованно действующий, совместный) был впервые введен в научный обиход Германом Хакеном в 1969 г. По его мнению, суть синергетического подхода заключается в переходе от изучения простых систем к сложным, от закрытых к открытым, от линейности к нелинейности, от равновесия к нестабильности. Таким образом, синергетика изучает системы, которые состоят из большого количества частей, сложным образом взаимодействующих между собой [5].

Синергетику называют наукой о сложном, учением о самоорганизации, об универсальных закономерностях эволюции сложных динамических систем, претерпевающих резкие изменения состояний в периоды нестабильности [6, с. 32]. Основанием для становления синергетики послужили сходные черты, которые были выявлены для обширного класса явлений. Было установлено, что системы, далекие от состояния равновесия, демонстрируют способность к самоорганизации. Это стало возможным благодаря исследованиям поведения открытых систем, находящихся вдали от термодинамического равновесия. Методический подход к изучению городских агломераций

Поскольку синергетика исследует общие закономерности процессов самоорганизации и эволюции открытых нелинейных систем, механизмы, динамику и особенности смены их качественного состояния, то можно не только объяснить процесс происхождения, формирования и развития городских агломераций как географических, социально-экономических, политических и других упорядоченных структур, но и определять типологию городских агломераций, их пространственную организацию и структуру, методы функционирования и управления, законы расширения и сжатия агломерационного пространства.

Процессы, протекающие в городских агломерациях, ведут при определенных условиях к самопроизвольному возникновению упорядоченных структур (стремление к самоорганизации), которые обусловлены внутренними и внешними причинами и взаимосвязями. В отличие от организации как сознательной деятельности индивидов по упорядочиванию элементов системы (стремление к порядку), самоорганизация возникает стихийно (стремление к хаосу). Несмотря на противопоставление самоорганизации и организации, в городских агломерациях процессы самоорганизации, по мнению автора, дополняются организацией, субъектами которой выступают институты управления – государство, органы власти и управления, экономические агенты, общественные организации и т.д. В случае отсутствия или недостатка организации происходит дезорганизация – экономические кризисы, депрессии, социальные конфликты и т.п.

Необходимым условием создания новой самоорганизующейся структуры как положительного источника функционирования и дальнейшего развития городских агломераций является наличие в её системе диссипативных свойств, которые характеризуются открытостью, неравновесностью и нелинейностью.

Известно, что если система находится в постоянном взаимодействии с окружающей средой и обменивается с ней веществом, энергией и информацией, то она является открытой. Городская агломерация представляет собой сложную открытую систему с множеством объектов, потребляющих и расходующих вещество и энергию, обменивающихся информацией и соединённых между собой системой транспортных магистралей. При этом открытость городской агломерации позволяет ей взаимодействовать с внешней средой – различными регионами страны, государствами и миром в целом, без которых городская агломерация существовать не может. Ресурсы, топливо, продукция, товары и услуги, информационные, финансовые, людские потоки как поступают в городскую агломерацию, так и исходят из неё.

Неравновесность городской агломерации как открытой системы заключается в отличии качественных и количественных показателей её отдельных элементов от средних значений. В любом территориальном субъекте (городе, регионе, стране, мире) наблюдаются диспропорции в социальноэкономическом развитии, уровне доходности и занятости населения, развитии инфраструктуры и т.п., вследствие концентрации экономической деятельности в определенных точках пространства и неравномерности распределения результатов её деятельности, специализации территории, природноклиматическим особенностям, особенностям культуры и т.д.

В структуре городских агломераций к качественным показателям можно отнести территории с развитой или недостаточно развитой инфраструктурой, районы деловой активности, элитной жилой застройки, промышленные и спальные районы, наличие или отсутствие «пустых» территорий и т.п., а к количественным – разницу в уровне доходности субъектов экономической деятельности или населения. Если показатели элементов, входящих в систему, не отличаются друг от друга и имеют среднее значение, то система является равновесной (закон термодинамического равновесия). Городская агломерация – это живой динамический организм, это – классический пример неравновесной системы, поскольку процессы, происходящие в ней сложны, многофункциональны и взаимосвязаны как во времени, так и в пространстве.

На основе анализа неравновесных систем синергетика выявляет, что приспособленность к изменениям внешней среды и пластичность поведения – два основных свойства нелинейных динамических систем. В качестве важнейшего момента нелинейности выступает возможность существования в системе множества различных состояний и многообразия протекания процессов, предполагающая наличие различных форм самоорганизации системы. В результате нелинейность характеризуется сложным спектром форм – структур и возможных вариантов развития.

В пределах городских агломераций нелинейность может проявляется, к примеру, в возможности экономических агентов выбирать месторасположение своей организации (предприятия, фирмы), а также выбирать поставщиков, подрядчиков, рынки сбыта, деловых партнеров и т.п., строительным компаниям предоставляются свободные территории для жилой застройки, что впоследствии обуславливает необходимость строительства транспортных коридоров. «Нелинейное представление о развитии неизбежно предполагает многообразие, поливариантность путей развития любой сложной системы… Нелинейный взгляд рассматривает развитие не как единую дорогу, а как сложную сеть пересекающихся, переплетенных, «петляющих» дорог» [4, с. 65].

Нелинейность динамических систем на разных этапах эволюции и исторического развития способствует формированию различных типов городских агломераций:

• •    моноцентрической (радиально-кольцевой) – это преобладающий тип агломераций в мире, который характерен, прежде всего, для старых городов. Экономическое развитие в агломерациях данного типа сосредоточено в центральном городе (ядре), превосходящем по размеру (масштабу) и социально-экономическому развитию своё окружение. От центрального города расходятся кольца влияния и воздействия на окружающее его территориальное пространство. Данная модель позволяет городу компактно создавать плотно заселенные многофункциональные районы и удобную транспортную сеть. Недостатком является изолированность некоторых поселений агломерации и их возможная недооценка в экономическом отношении;

• •    полицентрической (многоядерной) – развитие компактного центрального города с сетью городов-спутников и тесными связями между ними. Данная модель не только сохраняет преимущества моноцентрической, но и учитывает важную роль дальних поселений в социально-

• экономическом развитии. Данный тип агломерации характерен для крупных, динамично развивающихся городов;

• •    рассеянн о й – развитие городской агломер а ции прои с ходит в от с утствие св я зей межд у городами и населе н ными пунктами, вход я щими в её с остав;

• •    лучевой ( секторальной) – разв и тие центра л ьного гор о да с други м и городам и и поселе н иями происходит в доль транспортных к о ридоров в виде «луче й », которы е образуют с ектора. П р и этом города и п о селения агломерации тесно связ а ны с центр а льных гор о дом, но м о гут быть с о вершенно не связаны между собой.

Качественные изменения, прои с ходящие в городских а гломерациях, обусло в ленные не л инейными з а конами их развития в результате взаимодей с твия с вне ш ней средой и постоя н ным усло ж нением её пространств е нной структуры, могу т привести к переходу в неравнов е сное состо я ние, подве р гающееся с л учайным о тклонениям – флукту а циям (колебаниям), которые рас ш атывают с л ожившую с я структуру изменяя всю систему в целом. С уммируяс ь , флуктуац и и способс т вуют стан о влению но в ой устойчивой струк т уры – точки бифуркац и и (разделе н ия, раздво е ния, разве т вления).

Например, точками бифуркаци и в городск и х агломер а циях могу т быть про ц ессы появл е ния городов из небо л ьших поселений – би ф уркация рождения; у в еличение п лощади г ор одской аг л омерации в результате жилищного строительства или с т роительств а промышл е нных и и н фраструкт у рных объе к тов, пере х од к новому типу сп е циализаци и , обусловл е нному структурным к ризисом, р еализация Г енеральног о плана города или пр о граммы со ц иально-эк о номическо г о развити я города – б и фуркация перехода в н овое состояние; слия н ие городо в и населен н ых пункт о в в одно г о родское о б разования вследствие э кономических особен н остей – би ф уркация слияния и т.п. В точке бифуркаци и , как ветв я щемся пу ч ке возможных направ л ений разв и тия, опред е ляется выб о р аттракт о ра – новог о пути разв и тия, т.е. т о чка бифуркации пред с тавляет со б ой начало н овых возможных нап р авлений р а звития агломерации ( с м. рис.).

Аттрактор 3

Аттрактор п.

Аттрактор 1

Аттрактор 2

Почка бифуркации

Флуктуации

Городская агломерация

Потоки вещества, энергии, информации

Р и с. Схема самоорганизую щ ейся струк т уры городс к ой агломера ц ии (составл е но автором)

Таким образом, последовательность проявления точек бифуркации в эволюц ионном процессе развития городских агломераций приводит к упорядоченному или хаотичному у сложнению пространственной структуры, сочетающему в своей системе, как порядок, так и хаос. Для преодоления точки бифуркации система городской агломерации должна иметь запас энергии для образования нового порядка. Образование нового порядка полностью не разрушает предшествующую структуру системы, а включает в себя её элементы, которые приобретают новые качества, свойства, функции, направления развития.

Городская агломерация представляет собой концентрацию близлежащих городских и сельских населенных пунктов, тесно взаимодействующих между собой. Формирование агломераций – исторический процесс эволюции, качественный сдвиг в расселении, когда сеть населенных мест, условно развивавшаяся, стихийно трансформируется в формы высокоплотного территориального расселения и превращается в систему. По своему характеру городские агломерации являются динамичными системами, конфигурация которых определяется транспортными и географическими факторами. Например, строительство высокоскоростных транспортных коммуникаций и увеличение скорости различных видов транспорта способствуют их расширению, а строительство жилых и инфраструктурных объектов на территориях, примыкающих к центральному городу, – сжатию.

Синергетический подход не предполагает сглаживания экономических диспропорций и равномерного развития территорий городских агломераций, а обуславливает проведение поиска новых свойств, качеств, эффектов агломерационного пространства, которые могут быть полезными и эффективными при выборе аттрактора.

Применение синергетического подхода в городских агломерациях

В дальнейшем развитии отечественных городских агломераций необходимо решение следующих первостепенных задач, для реализации которых необходим выбор аттрактора в точке бифуркации:

• •    территориальное освоение «белых пятен» в пределах городских агломераций. В современных условиях конкурентные преимущества получают городские агломерации, в которых создаются необходимые условия для формирования инновационных территорий. Такие инновационные территории могут быть созданы в виде замкнутого кольца вокруг главного города в «пустотах пространства» городской агломерации, которые обычно имеются на периферийных территориях в форме наукоградов, технопарков, технополисов, бизнес-инкубаторов, инновационно-технологических центров. Т.Ю. Семёнова выделяет следующие элементы инновационной системы: предприятия, осуществляющие инновационную деятельность, научно-технические организации, университеты, учреждения инновационной инфраструктуры, малые инновационные предприятия [2, с. 45].

Формирование инновационных территорий на периферии городских агломераций позволит субъектам инновационной деятельности функционировать и осуществлять взаимоотношения в рамках кластерной формы (кооперирования) за счет распространения импульсов инноваций и передовых технологий, которые впоследствии сформируют оси развития между ними. В свою очередь, пространства, обеспечивающие взаимосвязь инновационной территории, получат дополнительный синергетический импульс благодаря транзитным коридорам. В результате замкнутое инновационное кольцо позволить не только сжать пространство городской агломерации и тем самым не допустить увеличения транспортно-логистических издержек и расстояний движения людских потоков, но и, благодаря распространению синергетических импульсов, сформировать новые оси развития как в радиальном, так и кольцевом направлениях;

Реализация данного направления лежит в основе концепции «умного города». Как считает Е.Б. Шулепов, «актуализируется задача создания условий для развития современных городов как интеллектуальных центров, обеспечивающих на практике приоритет информационных и нематериальных параметров городского развития над традиционными материальными элементами, превращение их в «умные города». «Умные города» могут быть определены как системы, интегрирующие в рамках единого городского пространства умную экономику, умную мобильность, умную среду, умных людей, умную жизнь, умное управление» [7, с. 30];

• •    реорганизация старых промышленных функциональных зон и их вынос за пределы агломерации.

В силу исторических особенностей, во многих центральных частях городских агломераций наблюдаются промышленные зоны, расположенные между историческим центром и селитебной зоной, нарушающие эстетические и экологические качества агломерационной структуры. Перенос старых отраслей промышленности за пределы городской агломерации – одно из наиболее приоритетных направлений её развития;

• •    формирование комфортной городской среды. Решение вышеперечисленных задач позволит достигнуть качественно новых свойств структуры городской агломерации. Во-первых, на периферии

городских агломераций сформируется пояс инновационного развития, позволяющий сжать пространство городской агломерации и значительно уменьшить качественный показатель неэффективности использования территории. Во-вторых, расположенные на периферии агломерации элементы инновационной системы будут способствовать не только притоку высококвалифицированных кадров, но и позволят сократить пространственно-временные потоки маятниковых миграций, относительно равномерно распределить концентрацию мест приложения труда. В-третьих, реорганизация старых промышленных функциональных зон позволит высвободить значительные площади городской территории и сформировать на их месте общественные пространства, сочетающие, к примеру, селитебную и рекреационную функции;

• •    развитие садоводческих и дачных массивов, расположенных в пределах агломераций. В большинстве садоводств и дачных массивов в настоящее время отсутствуют не только дорожные коммуникации с твёрдым покрытием, но и водо- и газопроводы. Решение проблем развития данных территорий видится в необходимости передачи их управлением муниципалитетам.

При выборе аттрактора в точке бифуркации необходимо иметь в виду, что каждая городская агломерация является по-своему уникальной и имеет свои особенности формирования, развития и управлении, поэтому необходимо учитывать специфику каждой отдельной агломерации.

Заключение

Таким образом, можно сделать вывод о том, что применение синергетического подхода при проведении исследований городских агломераций позволяет определять эволюцию, динамику, закономерности и направления их развития на основе выявления новых качеств, свойств и эффектов пространства, разработать эффективные механизмы управления и самоорганизации форм хозяйственной деятельности, которые предоставят новые конкурентоспособные возможности реализации скрытых ранее резервов.