ВведениеАгропромышленный комплекс – это составнаячасть современной технологической цивилизации.Поэтому путь в будущее АПК России естественносвязывать с новым обликом сельского хозяйстваи перерабатывающей промышленности. Это дви-жение в будущее должно основываться на новыхтехнологиях, которые определяют вектор развитиясельскохозяйственной науки.Агропромышленному комплексу России необхо-дим инновационный технологический прорывв будущее. Сегодня пришло время именно длятакого прорыва. Этот прорыв должен быть связан снаукоемкими технологиями, т. е. инновационнымиспособами достижения человеком технологическихцелей. Эти способы опираются на процессыпознания, коммуникации, обработки информации,опережающее образование специалистов, системныйподход, синергетику, компьютерные технологии,математическое моделирование элементов системы«человек-машина» и ряд других [1, 2].В статье использованы разработки известныхученых в области философии науки и техники:Р. Ф. Абдеева, А. Н. Аверьянова, Р. Г. Баранцева,И. В. Блауберга, Н. Винера, Е. Н. Князевой,С. П. Курдюмова, Г. Г. Малинецкого, И. Р. Приго-жина, Г. Хакена и К. Шеннона.Некоторые черты технологического прорыва вбудущее АПК:– междисциплинарность, т. е. необходимо взаимо-действие идей, подходов и готовых разработок изразличных областей знаний;– фундаментальность образования, что позволитспециалисту находить и принимать ответственныерешения в условиях неопределенности при созданиисложных самоорганизующихся систем процессов,когда единственной надежной опорой могутбыть научные знания в виде вскрытых явлений иустановленных закономерностей технологическихпроцессов;– ориентация на возможности и потребности человекав реализации новых технологических укладов.Ряд наукоемких технологий в АПК уже вышли науровень прикладной науки, т. е. важнейшие научныеразработки сделаны и решения найдены [3, 4].Будущее технологий АПК опре-деляется тем, насколько эффективно в нихпроисходит самоорганизация с участием человекакак результат положительного взаимодействияпроцессов, составляющих ту или иную технологию,или взаимодействия принципиально различных(производящих и перерабатывающих) технологийпри создании, например, сквозных аграрно-пищевыхтехнологий [5, 15]. В этом случае самоорганизациятребует тесного взаимодействия большогоколичества специалистов, обладающих различнымизнаниями и профессиональной подготовкой. Поэтомуцелесообразно, чтобы ведущую роль в процессахсамоорганизации технологий АПК при освоениивозможностей нового технологического укладаиграло государство.Сегодня теория самоорганизации или синергетика(от греческого «совместное действие») начинаетформировать стратегию переднего края науки иявляется основой создания технологий будущего.Термин «синергетика» имеет два смысла. Первыйпоказывает, как у системы (целого) возникают новыесвойства, характеристики, стратегии, которымине обладают ее элементы (части). Второй – этомеждисциплинарный подход к решению проблемы,который требует совместных усилий ученых:естественников, гуманитариев, математиков,инженеров и управленцев [6].Разработка инновационного сценария развитияАПК России до конца XXI века – насущнаянеобходимость. Речь должна идти о новойиндустриализации агропромышленного комплекса,опирающейся на наукоемкие технологии, в том числена «умные».Цель статьи – сформировать основы фунда-ментальных научных работ в отраслях АПКдля создания промышленного производствасельскохозяйственного сырья растительного иживотного происхождения и его промышленнойпереработки в продукты питания.Результаты и их обсуждениеДиалектическая модель развития технологийАПК. Для того чтобы разработать инновационныйсценарий развития АПК России, уже сегоднянеобходимо прогнозировать и планироватьсоциально-экономическое развитие АПК с шагом40–50 лет. В этой работе придется иметь дело состатистическими закономерностями разнообразныхConclusion. Hi-tech development in all branches of Russian agro-industrial complex will make it possible to enter the 6th technoeconomicparadigm and secure domestic food industry in terms of quantity and quality. The article describes prospects of theadvanced development of agro-industrial technologies. In addition, it introduces a roadmap for agroscience development: newresearch should be based on scientific forecasts for the latter half of the XXI century.Keywords. Agro-industrial complex, innovations, technological breakthrough, science-intensive technologies, synergetics, dialecticalmodel, industrialization, technological orderFor citation: Panfilov VA. Synergetic Approach to Agro-industrial Technologies of the Future. Food Processing: Techniques andTechnology. 2020;50(4):642–659. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2020-4-642-659.644Panfilov V.A. Food Processing: Techniques and Technology, 2020, vol. 50, no. 4, pp. 642–659процессов, поскольку причинно-следственные связив сложных технологических нелинейных системахстановятся стохастическими. Кроме этого, решениемногих проблем требует не столько системногоанализа, сколько системного синтеза. Конкретно этодолжно выразиться в создании сквозных взаимноадаптируемых производящих и перерабатывающихтехнологий АПК. Именно синергетика позволяетосмыслить, описать и разработать соответствующиемодели процессов самоорганизации в нелинейныхсредах. Иными словами, необходимо не толькосоздание и совершенствование отдельных элементовсистемы (процессов в машинах, аппаратах,биореакторах), но и создание той целостности(инновационной технологии), в которой они будутвзаимодействовать и порождать синергетическийэффект [7, 12, 14].В таких технологиях реализуются диалектическиеметоды развития природы: усложнение структурыи упрощение функционирования объектов, в томчисле антропогенных. В этом случае спиральразвития носит сходящийся восходящий характер снелинейной огибающей [8].Закономерности развития технологическихсистем не лежат на поверхности. Технологическиепотоки необходимо исследовать как открытыесистемы, находящиеся во взаимодействии с внешнейсредой. Без такого исследования можно ошибочнопредставлять процесс развития лишь как следствиеразрешения внутренних противоречий даннойтехнологии (например, производительность –качество). На самом деле процесс самоорганизациисистемы «человек – машина» идет под воздействиемвнешней среды, происходит адаптация системыи возрастание уровня ее организации. Здесьвозникает ряд вопросов. Состоит ли развитиетехнологии из одних лишь «скачков» или же изодних эволюционных подвижек? Или может бытьиз «скачков» и из подвижек; в каком соотношенииони находятся? Возможно ли измерить уровеньорганизации системы и как оперировать этойвеличиной?Известно, что развитие системы любой природыобусловлено стремлением повысить точность,устойчивость, управляемость и надежностьпроцессов как составляющих качества системы.Процессы самоорганизации технологическихсистем также носят сходящийся характер, т. к. приуже существующей структуре возрастание уровняорганизации имеет свой предел (область насыще-ния), определяемый возможностями накопленияинформации в данной структуре. Поэтому дляпроцессов развития характерно стремление кнегэнтропийной устойчивости.В современной науке понятия информациии информационной энтропии стали основопола-гающими для теории развития. Информационнаяэнтропия (Н) воспринимается как мерадезорганизации систем любой природы. Этаколичественная мера качественного состояниясистемы занимает интервал от наивысшего уровняорганизации (Н = 0, бит) до полной неопределенности(Н = 1, бит) для бинарных систем, какими являютсятехнологии АПК.Информация и информационная энтропия связанысоотношением:j + Н = 1 (1)где j – информация как мера упорядоченности;Н – информационная энтропия как мера беспо-рядка (хаоса).Информационная энтропия определяется какН = – Ʃ Р (xᵢ) log Р (xᵢ) (2)где Р (xᵢ) – вероятность попадания случайнойвеличины в интервал (xi-1; xᵢ).Для случая с двумя возможными исходами этаформула примет вид:Н = – Р log2 Р – (1 - Р) log2 (1 - Р) (3)где Р – вероятность выхода годной продукции;(1 - Р) – вероятность выхода дефектной про-дукции.По этой формуле рассчитывается состояниебинарных систем, имеющих на выходе только годнуюи дефектную продукцию. Максимальная энтропия вэтом случае будет равнаНмах = – 0,5 log2 0,5 – 0,5 log2 0,5, (4)Нмакс = 1, битСтабильность функционирования отдельной под-системы определяется следующим образом:ŋᵢ = 1 – Нᵢ/Нмах (5)где Нi – текущая энтропия состояния подсистемы.А уровень целостности (θ) технологическойсистемы, состоящей из L подсистем, рассчитываетсяпо формуле:(6)Процесс развития, начинающийся с макси-мальной информационной энтропии, может бытьописан процессом накопления информации,исчисляемой как разность между максимальным итекущим значениями информационной энтропии.Следовательно, механизм развития технологиицелесообразно рассматривать в координатах:упорядоченное усложнение (количество подсистем– L) и информационная энтропия – Нᵢ (илистабильность – ŋᵢ) с возможностью отчета уровняорганизации (уровня целостности – θ) на всех645Панфилов В. А. Техника и технология пищевых производств. 2020. Т. 50. № 4 С. 642–659этапах развития системы процессов. Усложнениетехнологической системы происходит во времении их вектора совпадают. Поэтому ординату Lцелесообразно рассматривать и как временнýюось развития системы. Модель процесса развития(продольный разрез спирали развития) показанана рисунке 1 для различных уровней целостностибинарных технологических систем.При этом количественный информационныйкритерий (θ) адекватно описывает качественныепроцессы перехода от простой структуры технологиик более сложной; от плохо организованной системыпроцессов (суммативные системы) к хорошоорганизованной (целостные системы). Если развитиеидет из-за усложнения технологии, то необходимоповысить стабильность функционирования всех еечастей. Если же развитие есть результат упрощениятехнологии, то возможно снизить требования кстабильности ее подсистем.Огибающие кривые спиралей развития технологий– это уровни целостности систем, которые приθ = +1 вырождаются в прямую, совпадающую с осьюординат. Заштрихованную область модели можноназвать областью целостных высокоорганизованныхсистем (при данных допусках на параметры выходаподсистем и за данный период диагностики системы).Их целостность находится в диапазоне от θ = 0 доθ = +1. Именно эта область модели имеет технико-технологические предпосылки для разработки исоздания безлюдных технологических потоков.Остальное поле модели – область суммативныхсистем. Огибающая θ = 0 может считаться границеймежду этими классами систем.Таким образом, диалектическая модель развитиятехнологии получает свою систему координат, своетрехмерное пространство (сходящаяся спиральразвития), в котором информационная энтропияубывает, а стабильность функционированиявозрастает от периферии к центру (к оси модели). Этоозначает процесс возрастания уровня организациитехнологии. При анализе этой модели возникаетвопрос: с какими системами, с каким уровнемих организации мы имеем дело сейчас и каковынаправления развития этих систем.Как система процессов каждая технологияимеет свою диалектику эволюционных иреволюционных этапов преобразования. Процессысамоорганизации не только удерживают систему наогибающей (саморегулирование), но и перемещаютее (саморазвитие) на другие огибающие ближек ординате, повышая уровень целостности.Диалектическая модель отображает зависимостьхарактера «скачков» от уровня организации системы.Она показывает целенаправленность процессаразвития, его нелинейность, стремление системык устойчивости и надежности функционирования.Сходящаяся спираль адекватна диалектике процессаразвития по мере упорядоченного усложнениятехнологии: здесь мы видим начальный скачокот состояния максимальной информационнойэнтропии или минимальной стабильности приполностью «ручной технологии» и последующиескачки, уменьшающие эту энтропию по меремеханизации и автоматизации отдельных процессови технологии в целом. Эта динамика ростаорганизации технологической системы показываетисключительную роль в развитии машинныхтехнологий такого важнейшего системообразующегофактора, как стабильность выходов процессовв машинах, аппаратах и биореакторах. В этомслучае следует говорить не только о стабилизациипроцессов путем задействования обратныхсвязей, но и о снижении чувствительности самихмеханизмов явлений в биологических, механических,гидромеханических, тепломассообменных иРисунок 1. Модель процесса развития технологическойсистемы (спираль развития) при различных уровняхорганизации (целостности) θ: 1 – (+1,0); 2 – (0,0); 3 – (–1,0);4 – (–2,0); 5 – (–3,0); 6 – (–4,0); 7 – (–5,0); 8 – (–6,0);9 – (–7,0); 10 – (–8,0); 11 – (–9,0)Figure 1. Process model of technological system development(development spiral) at various levels of organization (integrity) θ:1 – (+1,0); 2 – (0,0); 3 – (–1,0); 4 – (–2,0); 5 – (–3,0); 6 – (–4,0);7 – (–5,0); 8 – (–6,0); 9 – (–7,0); 10 – (–8,0); 11 – (–9,0)646Panfilov V.A. Food Processing: Techniques and Technology, 2020, vol. 50, no. 4, pp. 642–659биотехнологических процессах. Последнееобуславливает разработку эффективных и простыхсредств автоматизации. Поэтому вертикальную осьмодели следует рассматривать как ось прогресса,когда усложнение технологии ведет к ростустабильности ее процессов.Огибающая спирали развития близкая кэкспоненте свидетельствует о том, что, вследствиевысокой информатизации процессов, дальнейшееразвитие технологии приводит к оптимизацииее управления. При этом ослабляется характерскачкообразных переходов и усиливаетсяэволюционный характер развития системы.Последнее проявляется в том, что огибающаястремится к вертикальной оси модели. Синформационной точки зрения преобразованиехарактера скачков из революционных вэволюционные можно объяснить достижением такогоуровня организации технологии, при котором доляустраняемых возмущений существенно уменьшается.Следовательно, можно всегда иметь техноло-гическую систему постоянно эволюционизирующуюза счет подсоединения новых подсистем. Например,при создании аграрно-пищевой технологии. Помере возрастания уровня организации (уровняцелостности) развивающейся системы процессразвития становится все более эффективным,экономичным и эволюционным. Развитие несвязывается только с революционными скачками инеизменным их чередованием. Очень часто объектытехнологии и техники, пройдя скачкообразныйпереходной процесс самоорганизации, десятки летфункционируют с небольшими эволюционнымиизменениями. Такой аспект развития объекта(момент «сохранения» положительного) полностьюсоответствует диалектическим представлениям опроцессе развития.Сходящаяся спираль, синтезируя наиболеесущественные закономерности процесса разви-тия, отображает единство скачкообразного иэкспоненциального: скачкообразность представленатехнической стороной развития (модернизациярабочих органов машин, рабочих поверхностейаппаратов, рабочих объемов биореакторов), аэкспоненциальный характер – технологическойстороной развития (упорядоченное усложнениеструктуры).Путь в Шестой технологический уклад.Синергетический эффект при создании технологийбудущего должен выразиться в естественном уходеот экспорта сельскохозяйственного сырья. По«майскому» указу Президента России объем экспортапродукции АПК к 2024 году должен вырасти снынешних $25 до $45 млрд. в год. Но это далеконе верхний предел. Увеличение этого целевогопоказателя можно достичь, сделав упор на экспортпродукции высоких «переделов», имеющую большуюдобавленную стоимость, в том числе продукцииживотноводства и готовых пищевых продуктов.Россия импортирует продукцию высокого «передела»на $10 млрд., а экспортирует лишь на $3,5 млрд.,т. е. в 3 раза меньше.Поэтому проблемы, стоящие перед учеными иинженерами АПК, грандиозны. Наука и инженериядолжны все больше приобретать конструктивный,проектный характер. Исследователю необходимоточно определять цель поиска и дальнююперспективу использования нового знания. Приэтом проектный характер исследования долженвыражаться в применении таких «абстрактных»областей научной деятельности, как философия наукии техники, прикладная математика, системология,кибернетика и синергетика.Если говорить о главном направленииначинающейся новой научно-технической исоциально-технической революции, т. е. новойиндустриализации в АПК, то следует сказать, что речьидет о расширении физических, интеллектуальных,когнитивных и коммуникационных возможностяхчеловека.В настоящее время становление Пятоготехнологического уклада 1985–2035 гг. в АПКсдерживается дефицитом производственныхресурсов, связанных с воспроизводством устаревшихэлементов Третьего (1880–1940 гг.) и Четвертого(1930–1990 гг.) технологических укладов. Врезультате в стране существует технологическаямногоукладная экономика, что замедляет развитиеАПК и ведет к значительному запаздыванию спереходом к технологиям Пятого технологическогоуклада [9].В развитых странах мира начинают складыватьсяконтуры Шестого технологического уклада, периодкоторого ориентировочно 2025–2080 гг. Этот укладбудет характеризоваться применением наукоемкихтехнологий, в частности био- и нанотехнологий,генной инженерии, мембранных, квантовых ицифровых технологий, микромеханики, мехатроникии робототехники, новым природопользованием и др.Его ключевыми факторами останутся информатика,микроэлектроника, на базе которых будетформироваться система искусственного интеллекта.Эти технологии совместно с традиционными и впереплетении с ними создадут новые возможностидля АПК и существенно повлияют на материальныйи другие параметры качества жизни людей. В АПКРоссии Шестой технологический уклад – это выходк мобильным мостовым системам (передвижнойсельскохозяйственный завод) в растениеводствеи к фермам – заводам в животноводстве. Такоепромышленное производство сельскохозяйственнойпродукции дает возможность получать ее647Панфилов В. А. Техника и технология пищевых производств. 2020. Т. 50. № 4 С. 642–659в очень узком диапазоне технологическихсвойств, необходимых для организации системавтоматических роботизированных процессов втехнологиях переработки, в том числе на роторныхлиниях по роторным технологиям [10, 13].Таким образом возникают условия для созданиясложных самоорганизующихся систем процессов(например, системных комплексов «Аграрно-пищевая технология»). В них осуществляется тесноевзаимодействие сельскохозяйственных технологийи технологий переработки сельскохозяйственнойпродукции, соединенных электронной сетьюна основе Интернета, в том числе и контролькачества продукции на всех этапах преобразованиясельскохозяйственного сырья. Надо отметить иподчеркнуть одну характерную особенность вразвитии любых технологий. Эта особенностьзаключается в том, что от уклада к укладу возрастаетструктурная сложность технологий с одновременнымповышением точности, устойчивости, надежности иуправляемости ведущих процессов, что обеспечиваетфункциональную простоту конкретной технологии.Поэтому сегодня научная и инженерная деятельностьв АПК необходима уже в русле Шестоготехнологического уклада. В этой работе на первыйплан выходят фундаментальные исследования вобласти сельского хозяйства и перерабатывающихтехнологий, что должно обеспечитьсамоорганизацию системы (с участием человека)по всей технологической цепочке производствапродуктов питания за счет высокого качества связейразнородных процессов.ВыводыРабота над созданием наукоемких технологийАПК позволит не только войти в Шестойтехнологический уклад, но и обеспечить продово-льственную безопасность страны в количественноми качественном отношениях [15]. Однакотакие технологии рассчитаны на реализацию вкрупных сельскохозяйственных и на крупныхперерабатывающих производствах. Речь идет оперспективных индустриальных технологиях во всехотраслях АПК.Эффект функционирования таких технологийможет быть представлен в виде:– повышения производительности труда;– расширения адресности производства сельскохо-зяйственной продукции;– усиления технологичности свойств сельскохо-зяйственного сырья;– обеспечения прижизненного формированиякачества продуктов питания;– реализации прослеживаемости безопасностипотребления продуктов питания;– повышения технологической дисциплины всельскохозяйственном производстве, перерабаты-вающей и пищевой промышленности;– создания в сельском хозяйстве, на перераба-тывающих и пищевых предприятиях высо-коавтоматизированных и роботизированныхпроизводств;– развития ресурсосбережения и экологичностипроцессов по всему технологическому потоку.Возникающий в этих технологиях синерге-тический эффект обусловлен высоким качествомсвязей между ведущими процессами. Другимисловами, сквозная индустриальная технологияначинает обладать свойствами, которыми ранее,до объединения, не обладали раздельно нисельскохозяйственные, ни перерабатывающие, нипищевые технологии.Если в 30-е годы ХХ века основой индустриальнойэпохи, в том числе и в АПК, была стандартизация имассовое производство одинаковой продукции, то впостиндустриальную эпоху появилась возможностьсделать технологии, в том числе и продуктов питания,гибкими, учитывая интересы потребителя. Поэтомув АПК одной из важнейших технологий сталатехнология системной интеграции, т. е. «сборка»анатомических частей сельскохозяйственнойпродукции изначально полученных путем ее«разборки».Шестой технологический уклад в АПК имеетсвои особенности, но одно совершенно точно:необходимо, наряду с усилением перерабатывающейчасти агропромышленного комплекса, усиление егопроизводящей части. И это возможно при соединениии объединении обеих этих частей на наукоемкойоснове в единое целое. При этом удастся создаватьв АПК России элементы Пятого технологическогоуклада, «не выращивая» их из элементовЧетвертого (что было бы естественно и очевидно),а опираясь на элементы Шестого технологическогоуклада [11]. Это означает, что просматриваетсяперспектива опережающего развития технологийагропромышленного комплекса и планынаучных работ на ближайшие годы. Они должныформироваться исходя из прогнозных разработок насередину и вторую половину XXI века.Базой для таких прогнозов являются системныезакономерности организации, строения, функциони-рования и развития сложных самооргани-зующихся технологий АПК.Конфликт интересовАвтор заявляет об отсутствии конфликтаинтересов.Conflict of interestThe author declares that there is no conflict of interestregarding the publication of this article.