可持续发展与系统动力学

经济理论与经济管理　2005年第1期　
[收稿日期]　2004-12-05
[作者简介]　许光清(1969—
),女,山东潍坊人,中国人民大学环境学院讲师,日本爱知大学中国研究科博士研究生;
邹　骥(1961—
),男,北京市人,中国人民大学环境学院副院长,教授,博士生导师。

可持续发展与系统动力学
许光清,邹　骥
(中国人民大学环境学院,北京　100872)
一、系统动力学方法的形成与发展
系统动力学(system dynamics )是在20世纪
50年代中期由美国麻省理工学院福雷斯特教授首创。

简单地说,系统动力学是现代反馈控制系统的原理方法在管理、组织和社会经济问题中的应用。

系统动力学是传统的一些科学(如系统论、控制论、信息论、仿真、决策理论以及非线性理论)与经济学的综合、交叉学科(王其藩等,2003)[1]。

系统动力学定义复杂系统为具有高阶次、多回路和非线性的反馈结构的系统。

复杂系统中的反馈回路(feedback loop )形成相互联系相互制约的结构。

就社会—经济系统而言,反馈回路联结了关键变量(决策的杠杆作用点)与其周围其他变量的关系。

决策导致行动,行动改变系统周围的状态,并产生新的信息-未来新决策的依据,如此循环作用形成反馈回路(Forrester ,1961)[2]。

系统动力学20世纪50年代主要用于企业管理,被称为工业动力学,60年代应用范围扩大到研究更复杂的宏观问题,出现了用其研究人、自然资源、生态环境、经济、社会相互关系的模型。

20世纪70年代福雷斯特教授应罗马俱乐部之邀做世界模型的研究,以其学生梅多斯为首的研究小组发
布了世界模型的研究结果《增长的极限》(Mead 2ows ,et al 1,1972)[3],其结论在世界范围内引起巨大震动。

从此,系统动力学作为研究复杂系统的有效方法,被越来越多的研究人员认识并采纳。

二、系统动力学与可持续发展研究
11可持续发展与系统动力学有着历史的联系1972年罗马俱乐部发表的世界未来发展趋势
的研究报告《增长的极限》,是用系统动力学方法建立的世界模型,分析和模拟了世界的人口、粮食、自然资源和能源、环境、生活质量等人类所面临的可持续发展的重大基本问题。

该报告根据模拟实验结果指出:如果世界人口、资本、自然资源和能源消耗等按照1900年以来,特别是1950年以来的快速增长模式继续下去,世界就会面临一场灾难
性的崩溃(Meadows ,et al 1,1972)。

[3]
1992年,以梅多斯为首的研究小组修改了系统动力学世界模型,将技术进步等因素引入模型,认为20年中,许多早期研究中认为的极限已经达到,甚至已被超越,然而,如果采取正确的措施,经济系统的崩溃还是有可能避免的。

该报告以《超越极限》发表
(Meadows ,et al 1,1992)。

[4]
尽管人们对这两个报告的结论有不同的观点,泰坦伯格将其称为面对未
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来的基本的悲观论者的模型(泰坦伯格,2003)[5],但是它却为人类敲响了警钟,提醒人们重新思索发展的方式。

这实际上就是提醒人们应该走可持续发展的道路(S1L umley,et al1,2004)[6]。

21可持续发展理论体系的欠缺
按当前公认的布伦特兰定义,可持续发展是“既满足当代人的需求,又不对后代人满足其自身需求的能力构成危害的发展”(WCED,1987)[7]。

自从1987年世界环境与发展委员会提出可持续发展的概念以来,人们从多重属性界定可持续发展。

第一种观点将可持续发展定义为“在保证自然资源的质量和其所提供的服务前提下,使经济发展的净利益增加到最大限度”(Barbie,1987)[8];第二种观点对可持续发展的定义是“当发展能够保证当代人的福利增加时,也不应使后代人的福利减少”(Pearce,et al1,1993)[9];第三种观点的定义是:“不降低环境质量和不破坏世界自然资源基础上的经济发展”(WRI,1993)[10]。

这些定义虽然从不同角度揭示了可持续发展的经济属性和经济特征,但是国内外研究人员普遍认为这些定义存在欠缺,缺乏可操作性。

任保平认为根据布伦特兰定义可以推论得出可持续发展是一种没有代价的发展,事实上人类活动不可能不对生态环境构成危害,经济发展不可能没有代价,这种定义造成了人们对可持续发展的期望太高,难以在实践中操作(任保平,2003)。

[11]格拉斯拜(Glasby)认为,目前可持续发展的概念是一个幻想,与当前人类在地球上的活动毫不相干(G1P1Glasby, 2002)。

[12]
31可持续发展模式的系统本质
可持续发展模式指可持续发展的实施途径,其理论需从人类社会发展的系统性与动态性方面探讨。

(姚愉芳,贺菊煌等,1998)。

[13]
按照系统科学和系统工程观点,可持续发展系统是一个具有高度复杂性、不确定性、非线性的开放复杂系统。

因此,多因素、多措施的综合协调与优化,集约型经济增长是实现我国可持续发展的重要途径和必要条件(樊重俊等,1997)。

[14]
发展是硬道理,而发展速度是建立在高效益的基础之上的,追求效益的根本途径是提高效率,集约化是系统化的高级形式(王浣尘,1998)[15]。

41系统动力学方法是进行可持续发展实证研究的有效方法
可持续发展要求人们把人口、自然资源、生态环境、经济和社会作为一个有内在联系的动态复杂系统;根据可持续发展的抽象的定义很难对其进行定量的研究,而人口、资源、环境、经济、科技等每一部分都是一个复杂的系统,它们相互作用所组成的社会系统更是一个复杂的信息反馈系统,这样复杂的系统很难用一般研究社会经济问题的数学方法进行研究(许庆瑞等,2004)[16]。

系统动力学是规范的模型,被称为社会经济系统的实验室。

规范的模型便于人们清晰地沟通思想,进行对存在问题的剖析和对政策实验的假设;便于处理复杂的问题,能可靠地把任何隐含的凌乱与迷津追索出来,而不带有人们言词上的含糊、情绪上的偏颇或直观上的差错。

系统动力学的建模过程便于实现建模人员、决策者和专家群众的结合,便于运用各种数据、资料、人们的经验与知识,也便于汲取、融会其他学科理论的精髓(王其藩等, 2004)[1]。

三、应用系统动力学方法进行可
持续发展研究的新进展
11国际层次
在国际层次上,除了上世纪70年代至90年代期间,福雷斯特教授及其学生梅多斯关于世界模型的研究之外,目前系统动力学模型及方法主要用于全球气候变化领域的问题研究。

当前用来诠释气候变化政策的许多能源—经济—气候模型有一个共同的特点,即基于经济优化和均衡的假设。

与之相反,着重于能源经济交互作用的系统动力学模型着重于非均衡动态,利用其行为决策规则和明晰的资本、劳动力、资源等的流位流量关系来诠释问题。

21国家层次
王艳等建立了中国可持续发展系统动力学仿真模型的社会部分,包括人口、教育、保健、营养和科技投入等模块(王艳等,1998)[17]。

吴叶君等建立了中国可持续发展系统动力学仿
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真模型的能源模块,包括矿物燃料生产、矿物燃料投资、能源需求、电能需求及生产、核能生产和可再生能源等子模块,建立起了主要模块的结构和主要变量关系,最后给出了主要变量的总体模拟预测结果(吴叶君等,1998)。

[18]
31区域层次
肖广岭研制了长白山生态环境保护与可持续发展系统动力学模型,把长白山地区的人口、自然资源、生态环境、经济和社会作为一个有机整体,作为一个复杂的时变系统;根据此系统中子系统及其要素之间的相互关系,建立系统动力学模型,在此模型上进行了多种模拟实验。

(肖广岭,1997)。

[19] 41当地层次
孙希华等建立了济南可持续发展对策研究系统动力学模型。

整个模型是以城市发展综合评价一级子系统为框架,对城市发展中的各种主要因素的反馈关系加以提炼和精简,找出城市发展中的限制因素和增长因素,形成系统动力学要求的各种反馈关系(孙希华等,1996)。

[20]
参考文献
[1]王其藩,李旭1从系统动力学观点看社会经济系统的政策作用机制与优化[J]1科技导报,2004,(5).
[2]Forrester W1J ay.Urban Dynamics.Massachusetts Institute of Technology[Z]1Pegasus Communications,1968.
[3]Meadows,H.Donella,L.Dennis Meadows,Jorgen Randers,and William W.Behrens III.The Limits to Growth
[M].New Y ork,N1Y1:Universe Books,1972.
[4]Meadows,H.Donella,Dennis L.Meadows,and Jorgen Randers.Beyond the Limits:Conf ronting G lobal Collapse,
Envisioning a Sustainable Future[M].White River J unction,Vt.:Chelsea Green Publishing Company,1992.
[5](美)泰坦伯格.环境与资源经济学[M].北京:经济科学出版社,2003.
[6]S.L umley,Patrick Armstrong.Some of the Nineteenth Century Origins of the Sustainability Concept[J].Environ2
ment,Development and Sustainability,September2004,6(3).
[7]World Commission on Environment and Development(WCED).Our Common Future[M].Oxford:Oxford Univer2
sity Press,1987.
[8]Barbier,B1Edward.The Concept of Sustainable Economic Development[J].Environmental Conservation,1987,14
(2).
[9]Pearce,W1David and J.J.Warford.World without End[M]1New Y ork:Oxford University Press,1993.
[10]World Resources Institute(WRI).Biodiversity Prospecting[Z]1Washington D1C1:World Resources Institute,
1993.
[11]任保平.经济发展成本分析:可持续发展经济学的理论基础[J].中国人口、资源与环境,2003,(2).
[12]G.P.G lasby.Sustainable Development:The Need for a New Paradigm[J].Environment,Development and Sus2
tainability.2002,(4).
[13]姚愉芳,等.中国经济增长与可持续发展[M].北京:社会科学文献出版社,1998.
[14]樊重俊,王浣尘.经济可持续发展的系统本质[J].上海综合经济,1997,(9).
[15]王浣尘.从系统工程研讨集约型增长与可持续发展[J].系统工程理论与实践,1998,(2).
[16]许庆瑞,徐德才.杭州市可持续发展系统动态模拟及政策建议[J].技术经济与管理研究,2004,(3).
[17]王艳,等.中国可持续发展系统动力学仿真模型———社会部分[J].计算机仿真,1998,(1).
[18]吴叶君,等.中国可持续发展系统动力学仿真模型———能源部分[J].计算机仿真,1998,(1).
[19]肖广岭.可持续发展与系统动力学[J].自然辩证法研究,1997,(4).
[20]孙希华,等.济南可持续发展对策研究系统动力学模型[J].山东师范大学学报(自然科学版),1996,(3)
(责任编辑:杨万东)
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