Инженерная геология и Чёрные лебеди

Можно отвлечься от текущей работы, поразмышлять, почитать умные книги… В прошлом году это была книга Ноя Харири «История человечества» а в текущем году моё внимание привлекло эссе Нассима Николаса Талеба «Черный лебедь. Под знаком непредсказуемости». Читается этот труд не просто: причудливая рубрикация текста, постоянные насмешливые реплики, густая ирония над высоколобыми теоретиками, особенно экономистами, и над самим собой заставляют внимательно вчитываться в каждый абзац. О чём же пишет Н. Талеб? Что он хочет донести до читателя на многочисленных примерах в основном из спекулятивной трейдерско-брокерской деятельности на бирже и из анализа мыслительных способностей Homo Sapiens? Вероятно, труд Н. Талеба надо рассматривать, как неординарное предостережение о тупиках нашего восприятия и анализа окружающей действительности, а также об ошибках управляющих решений в сферах деятельности, где переоценена роль научного знания. Обилие информации, поступающей специалисту на рабочий стол, особенно остро ставит вопрос о том, как этот специалист перерабатывает этот информационный поток и какие конструктивные выводы он вкладывает в результаты своего умственного труда для последующего употребления. Спекулятивная деятельность в экономической сфере давно оторвалась от реальных потребностей человека, но в эту деятельность втянута государственная машина, которая принимает управляющие решения во всех сферах общественной жизни, в том числе в образовании и культуре. Спекуляции разной формы стали обычным делом во многих областях науки и практики, в том числе и в области инженерных изысканий. Прогноз в области инженерных изысканий это тоже своеобразная спекуляция.

Как человек воспринимает информацию? Почему в условиях переизбытка информация требует очищения и сокращения? Почему специалист должен строить своё восприятие действительности на базе эмпиризма и скептицизма? Что даёт математизация области исследований? На что следует обращать внимание, прибегая к статистическим методам? Почему не сбываются долгосрочные прогнозы? Каковы ограничения нашего познания окружающей действительности? Как воспринимать редкие события? Это далеко не полный список тем, которые поднимает Талеб, постоянно подчёркивающий природную ограниченность и асимметрию человеческого познания. В книге довольно много далеко идущих обобщений, приложимых к любому виду деятельности, в том числе к инженерно-геологической науке и практике.

Талеб не первый, кто говорит о границах человеческого познания, о несовершенстве наших обобщений наблюдаемых явлений, о шаблонизации неопределенностей, об отсечении в исследованиях экстремальных значений, но он, безусловно, первый, кто обратил внимание на феномены наших ошибок и их последствий в предсказаниях будущего. Инженеры-геологи – рабы различного рода проектов и планов. Талеб обращает внимание на то, как опасно невнимание к зонам неопределенности, находящимся за рамками проектов, как опасно не задумываться над возможностью событий за рамками наших планов.

Сам Н. Талеб подчеркивает, что основная тема его многочисленных трудов, получивших широкую известность это границы человеческого знания в бушующем мире избыточной информации. Так причём же здесь инженерная геология?

Инженерная геология в мире Среднестана

Согласно Талебу, деятельность многих узкопрофильных специалистов, в том числе инженеров-геологов, протекает преимущественно в утопической провинции Среднестана. Это область наивного эмпиризма, интуитивного восприятия событий, всеупрощенчества и моделирования, т.е. логического (научного) аппарата, созданного и опробованного всем предыдущим опытом человечества, жившего в куда более простых условиях, чем современность. В этой области господствует логический инструментарий евклидовой геометрии, «гауссовского» распределения замеров физических параметров, так называемые кусочно-линейные регрессионные зависимости (см. ГОСТ по статистике). Здесь проявляют себя рядовые случайности, которыми можно пренебречь или оценить их средними значениями и среднеквадратичными отклонениями, где итог не зависит от единичного случая. Здесь господствует уверенность, что наблюдения на протяжении ограниченного временного отрезка дают точные представления о происходящем, поэтому, исходя из видимого, легко предсказать закономерности будущего. Следует подчеркнуть, что в Среднестане «царит» тирания «коллективного», закрепленная сводом согласованных и узаконенных (нормативных) документов, которыми так любят прикрываться изыскатели (ровно, как и все участники строительного процесса) и на которые они любят ссылаться в случае принятия ошибочных решений. В Среднестане любят порядок и различного рода стандарты. В последнее время много говорят о том, что «коллективная» технология BIM (Building Information Modeling) окончательно закрепит порядок в области проектирования и строительства, в том числе взаимоотношения участников строительного процесса и их иерархию, т.е. закрепит всю эту методологию пошлого века, в которой господствует убеждение, что упрощенные модели раскрывают структуру сложных явлений и дают необходимое знание, а также уверенность для предсказания будущего в любом временном интервале. Однако, к Среднестану не следует относиться пренебрежительно, ибо здесь можно продемонстрировать впечатляющие возможности и достижения инженерного искусства и расчета. Особенно это видно на территориях, переживающих строительный бум. Например, Аравийский полуостров, где господствует аридный климат и пустынные ландшафты (рис. 1), интенсивно застраивается самыми экзотическими зданиями. Финансовые возможности стран Аравийского полуострова позволяют им осуществлять грандиозные строительные проекты. Казалось бы, такие проекты продуманы до мелочей.

Рис.1. Впечатляющая картина изменения ландшафта при создании современного города в пустыне Аравийского полуострова (Дубай). Каждый кустик растительности здесь требует полива пресной водой, а общественное пространство кондиционирования воздуха

Цели создания мегаполисов в пустыне не очень ясны, а их будущее непредсказуемо. Как отметил, например, один российский турист, побывавший в Дубае, «…жить в Дубае я бы не хотел. …Это огромный, никогда не заканчивающий строиться город, пронизанный сплошным шоссе. К тому же, большую часть года здесь стоит нестерпимая жара».

Представление о строительном буме на Аравийском полуострове можно получить из многих источников в Интернете. Новая хозяйственная инфраструктура, возникающая на голом месте, носит, несомненно, революционный характер, но полностью противоречит историческому опыту освоения таких регионов. Отметим, что древняя арабская архитектура и городские поселения в пустыне производят не меньшее впечатление и смотрятся более органично на фоне пустыни и окружающих гор (рис. 2 и 3).

Рис. 2. Традиционная камерная застройка оазиса в Омане (пустыня Руб-Эль-Хали)

Рис. 3. Общий вид древнего города Шибам (Йемен), где небоскребы построены из саманного кирпича

В этом отношении возникают сомнения в целесообразности возведения таких циклопических зданий, как Бурдж-Халифа (рис. 4), требующих колоссальных финансовых вложений для строительства и эксплуатации. Стоимость строительства составила 1,5 млрд долларов. Об эксплуатационных расходах можно будет говорить спустя несколько лет.

Рис. 4. Вид на башню Бурдж Халифа высотой 828 м (электроэнергией башня обеспечивается ветровой турбиной и солнечными панелями общей площадью 15 тыс. кв. м, кроме того, здание оснащено специальной защитой от солнца и отражающими стеклянными панелями, которые уменьшают нагрев помещений внутри, что минимизирует необходимость в кондиционировании). Для строительства были разработаны специальные марки бетона, заливка которого осуществлялась в ночное время с добавками льда.

Такие сооружения, несомненно, являются достижениями в среде Среднестана, но гарантированы ли они от Черных лебедей? Проектировщики, архитекторы, строители убеждены, что в рамках современной науки устойчивость и долговечность таких сооружений гарантированы, но Талеб подчеркивает, что человеку свойственно переоценивать свои знания, иногда на самую малость, но этого достаточно для больших неприятностей. На практике мы видим, что проектировщики и строители не умеют планировать и предвидеть, особенно в отношении расходов и времени строительства. Почему же им можно доверять обеспечение вопросов безопасности строительства? Ведь для этого нужна особая теоретическая и практическая база. Пока такая база формируется по правилам Среднестана.

Легко видеть, что современная вузовская подготовка многих специальностей, связанных с исследованиями геологической среды, строится на «среднестанских» основаниях и более того в нашей стране она закреплена соответствующими образовательными стандартами (ФГОС). Каких-либо существенных изменений в образовательных методиках пока не просматривается. Методология такого образования на всех трёх уровнях – бакалавриат, магистратура, аспирантура, базируется на индуктивном усвоении известного и виденного, а логические тупики легко прикрываются абстрактными теоретическими построениями. Считается, чем выше уровень образования, тем больше обучение следует насыщать теоретической компонентой.

В аудитории все учебные дисциплины кажутся логичными и обоснованными. Среднестан принципиально отвергает проблему Чёрных лебедей! Здесь существует только проблема неполноты знаний и иллюзия понимания событий на основе ретроспективного объяснений цепочки наблюдаемых фактов. Вопросы недооценки неопределенностей, заложенных в основу любой деятельности, даже не обсуждаются. Игнорируется тот факт, что накопление эмпирических данных сопровождается непропорциональным ростом информационного мусора, который затрудняет принятие правильных решений. Обращение к мнению экспертов не учитывает, что эти мнения надо подвергать сомнению не с точки зрения уровня их знаний и методов работы, а с точки зрения их уверенности в правоте своих советов и заключений.

Продолжение следует.