Знаменитые рисовые террасы Бали, если смотреть сверху, выглядят как разноцветная мозаика, потому что одни фермеры сажают урожай синхронно, а другие - в разное время. Получающиеся в результате фрактальные узоры редко встречаются в системах, созданных человеком, и позволяют получать оптимальные урожаи без глобального планирования.
Чтобы понять, как балийские фермеры, выращивающие рис, принимают решения о посадке, группа ученых под руководством Стивена Лансинга (Технологический университет Наньян) и Стефана Турнера (Венский медицинский университет, Венский научный центр сложности, IIASA, SFI) внешние преподаватели Института Санта-Фе смоделировали две переменные: доступность воды и ущерб от вредителей. Фермеры, живущие выше по течению, имеют преимущество в том, что у них всегда есть вода; в то время как те, кто находится ниже по течению, должны адаптировать свое планирование к графикам фермеров, расположенных выше по течению.
Здесь на сцену выходят вредители. Когда фермеры сеют в разное время, вредители могут перемещаться с одного поля на другое, но когда фермеры сеют синхронно, вредители тонут, и нагрузка снижается. Таким образом, у фермеров вверх по течению есть стимул делиться водой, чтобы можно было проводить синхронные посадки. Однако водные ресурсы ограничены, и воды для всех одновременно не хватает. В результате этого ограничения возникают фрактальные схемы посева, дающие урожай, близкий к максимальному.
«Замечательный вывод заключается в том, что эта оптимальная ситуация возникает без централизованного планирования или координации. Фермеры взаимодействуют на местном уровне и принимают локальные индивидуальные свободные решения, которые, по их мнению, оптимизируют их собственный урожай. И все же глобальная система работает оптимально», - говорит Лансинг.«Что интересно с научной точки зрения, так это то, что это контрастирует с трагедией общего достояния, где глобальный оптимум не достигается, потому что каждый максимизирует свою индивидуальную прибыль. Это то, что мы обычно испытываем, когда эгоистичные люди используют ограниченный ресурс на планеты, каждый оптимизирует индивидуальный выигрыш и никогда не достигает оптимума для всех», - говорит он.
Ученые считают, что при этих предположениях схемы посадки становятся фрактальными, что действительно так, как подтверждают спутниковые снимки. «Фрактальные узоры изобилуют природными системами, но относительно редки в системах, созданных человеком», - объясняет Тернер. Эти фрактальные паттерны делают систему более устойчивой, чем она могла бы быть в противном случае. «Система становится удивительно стабильной, опять же без какого-либо планирования - стабильность является результатом удивительно простого, но эффективного самоорганизующегося процесса. И это происходит чрезвычайно быстро. На самом деле системе не требуется даже десяти лет, чтобы достичь этого состояния., - говорит Тернер.
Формирование пространственного паттерна часто происходит в экосистемах как самоорганизующийся процесс, вызванный обратной связью между организмами и физической средой. «Вековые балийские рисовые террасы также создаются в результате обратной связи между решениями фермера и экологией, что вызывает переход от локального к глобальному контролю», - объясняет Лансинг. «Наша модель впервые показывает, что адаптация в парной системе «человек-природа» может спровоцировать самоорганизованную критичность».
Балийские рисовые поля могут служить примером того, что при определенных условиях можно достичь устойчивых ситуаций, которые приводят к максимальной выгоде для всех сторон, когда каждый человек принимает свободные и независимые решения.