循環經濟存在并有效運行的超循環模型及分析

[摘要]：本文從循環經濟的特點入手，從超循環理論角度展現了循環經濟的循環結構及其運行機制，并從超循環結構存在、進化必須滿足的條件方面，對循環經濟存在并有效運行的條件進行了分析。

[關鍵詞]：循環經濟 超循環 模型 分析

一、引言

循環經濟系統由多個組織和個體組成，本身復雜性強，各組織之間既有合作也有競爭。循環經濟系統的運行會為企業帶來豐厚的利潤，但是由于循環經濟具有較大的外部效益，在某些情況下，很可能會影響企業短期利益。種種原因使得循環經濟系統很難長期存在。而超循環系統是一個自復制、自適應、自進化的系統，能夠長期存在。本文就超循環模型下，循環經濟存在并有效運行的條件進行了研究。

二、循環經濟和超循環理論

1.循環經濟

所謂循環經濟，就是為保護環境、實現物質資源的永續利用及人類的可持續發展，按照生態循環體系的客觀要求，通過清潔生產、市場機制、社會調控等方式，促進物質資源在生產與生活中循環利用的一種經濟運行形態。它要求把經濟活動組成一個“資源——產品——消費——再生資源”的反饋式流程；其特征是自然資源的低投入、高利用和廢棄物的低排放；其目標是實現社會、經濟、環境的協調、可持續發展。循環經濟本質上是一種生態經濟，它要求運用生態學規律來利用自然資源和環境容量，實現經濟活動的生態化和綠色化轉向，指導人類社會的經濟活動，把生態設計、清潔生產、資源綜合利用、生態工業和綠色消費等融為一體。

圖1-1循環經濟系統圖

循環經濟以減量原則、再用原則、循環原則為運行原則：

（1）減量原則（Reduce）。減少進入生產和消費過程的資源，減少污染物的產生和排放。

（2）再用原則(Reuse)。提高產品裝備和服務的利用效率。減量與再用原則由于經濟利益的驅動，許多企業和個人已經自覺地在遵循著。

（3）循環原則(Recycle)。把產品在完成其使用功能后能重新變成可以利用的資源以減少末端處理負荷。

2.超循環理論

超循環理論由艾根(M，Eigen)和舒斯特(PS chuster)提出，該理論認為在化學進化生物進化之間有一個分子自組織階段，完成從非生命向生命物質轉化的質的飛躍，并進一步將超循環推廣并運用于研究整個自然界的演化，認為整個自然界也是通過超循環的形式向前發展的。

艾根考察了生物化學中的各種循環現象，將循環分為反應循環、催化循環和超循環3個層次：

（1）反應循環在有機體內部，總是存在著大量的化學反應，這些反應常常形成一個系列。同時，這個系列反應不是只進行一次，而是像機器一樣，不斷地產生產品。

（2）催化循環是比反應循環高一級的組織形式，在整體上它是自我復制過程，催化循環的中間物不僅能夠復原，而且還是自身反應的催化劑。例如發酵。

（3）超循環是由各個自催化的循環單元通過功能耦合而聯系起來的高級循環組織，是由多個反應循環相互結合而構成的復雜反應循環。

三、循環經濟中的超循環運行機制

根據超循環理論，循環經濟系統對應存在以下三種循環：

1.反應循環

企業由生產子系統、營銷子系統、研發子系統、采購子系統等子系統組成，每一個子系統的運作都是一個反應循環過程。對于生產子系統，輸入的是各種原材料、生產技術、生產目標等，通過工人和機器設備的作用，得到產物——需要的產品和生產經驗等。

2.催化循環

在循環經濟系統中，企業內部的各個子系統相互聯系、相互作用，每一個子系統（反應循環）為其他子系統提供催化支持——物品、經驗、信息等，從而形成催化循環。

營銷子系統在實踐中積累了豐富的經驗，營銷部門會根據各種產品的銷量，建議生產子系統的生產計劃。研發子系統在研發實踐中擁有研發經驗，它在獲得來自營銷子系統的市場信息后，及時提供具有競爭優勢的產品設計方案，使其競爭優勢得到最大程度的擴展。

3.超循環

由于單一企業內物料難以實現徹底的回收利用和循環，企業為處理廢棄物或節約原材料成本，自發與其他企業形成產業鏈，通過提高資源利用率和經濟效益，達到共贏效果。

四、循環經濟存在并有效運行的條件

循環經濟系統作為一個超循環系統，其存在、進化必需滿足三個前提條件：

1.以足夠大的負熵流推動循環經濟系統的存在和發展

一個與外界隔絕的孤立超循環組織系統是可以達到穩定狀態，但是達到穩定狀態后的系統整體卻沿著退步的方向演化，并最終可能因為缺少動力支持而停止循環運轉。只有在開放的系統中，系統與外界進行物質與能量的交換，從外界吸取足夠大的負熵，用以抵消系統內部產生的正熵，才能遠離平衡狀態，形成不穩定結構，才有可能使整個系統真正循環起來，才能向更高層次轉化。

用數學表達式表示 dS= di S + deS

其中dS—開放系統總熵變

di S—系統熵產生

de S—與外界交換能量和物質引起的熵變

必須滿足 deS < 0 ，即為負熵流，才能使系統變得更有序，實現自組織。這些負熵流的來源主要包括以下幾個方面：

（1）國家有關循環經濟的政策法規。每個經濟個體和經濟系統都在追求自身利益的最大化，循環經濟有可能會給企業帶來利潤增加，其外部性也有可能會使某些企業短期內利潤減少。

（2）發達國家發展循環經濟、建設循環型生態社會的方法和經驗。循環經濟已經在一些發達國家中進行了成功的實踐，形成了形式多樣、行之有效的循環經濟發展模式。

（3）競爭壓力、綠色消費偏好、綠色貿易壁壘等。譬如，目前，由于環保問題，每年我國85%的出口企業遭受綠色貿易壁壘的限制，出口損失高達100多億美元。

2.以足夠強的復制能力使循環經濟系統信息得以積累、遺傳

根據艾根的選擇進化方程及其相應的選擇價值函數(selectivewert funciton)，可以得出循環經濟系統在存競爭中能夠保留發展的條件。

選擇價值函數Fi的表達式為:

■

其中， Ai —復制率，

Qi—表征復制精確程度的品質因子(Qi=1時為嚴格精確復制，沒有突變因而沒有新信息，此時不可能有進化)，

Di —分解速率

當Di>AiQi，分解速率過大，已有信息無法積累只會瓦解；僅當AiQi>Di，生成速率超過分解速率，信息有某種冗余，才可能有選擇與進化，最后只有選擇函數值高的形成物才保留下來。

在引進選擇價值函數Fi的基礎上，可以建立艾根的選擇進化方程(簡化形式):

■

其中，Xi—結構i的濃度，

■—i對時間的變化率或增長率，

Xk—結構k的濃度，

■—由結構k突變為結構i的概率。

該數學表達式的意思是說，某種結構濃度的增長率，一方面隨著其選擇價值(即函數值)的增大而增大，另一方面也隨著從其他結構突變為當下結構的概率增大而增大。這樣就從定量上精確地刻畫了劣勢結構與優勢結構的消長規律，說明了選擇機制的深層本質。

3.以企業間足夠強的功能耦合保證循環經濟系統的存在和發展

耦合，在經濟系統里，就是經濟單元之間能夠實現物質、信息、能量的有效交流和溝通。也就是說，某一經濟單元的輸出能夠影響另一經濟單元的輸入。對于相關的兩個企業A、B，在不考慮外界環境對組織系統的催化作用時，企業A從企業B那里獲取資本、技術、信息、資源等，用于自身催化，同時生產出產品或服務并反饋給單元B，從而促進單元B進行自身催化，由此反復，形成一個封閉的、交叉催化的超循環組織系統。僅就企業A分析，它與企業B的交叉催化過程其實就是吸收企業B對它的輸入，并通過自身轉化后又輸出給企業B的過程

■

對企業A而言，在某一時間段內，其輸入量△I與輸出量△E呈一定的比例關系，即:■

其中:△Iab為單元企業B對企業A輸入；△Eab為企業統A對企業B的輸入。

Eab就可以看做是企業A的輸出，Eba可以看做是企業B的輸出，那么會有以下四種情況出現：

情況一:如果Eab對企業A有利，Eba對企業B有利。則企業A與B之間是典型的競爭關系，最后A與B系統最多只能存活一個。

情況二:如果Eab對企業A有利，Eba也對企業A有利。結果是企業A在競爭中獲勝，企業B走向消亡。

情況三:如果Eab對企業B有利，Eba也對企業B有利。結果是企業B在競爭中獲勝，企業A則走向消亡。

五、結論

只有遵循自組織超循環運行規律，將循環經濟的物質循環納入到整個生態物質循環系統之內，營造良好的外部環境，制定相應的法律法規，引導人們形成綠色消費的理念，不斷引進先進的技術和設備，形成對循環經濟系統外部負熵流的輸入；同時循環經濟系統本身要不斷增強自身技術和經驗的復制積累能力，并且要加強內部系統的耦合功能，實現共同發展，抵御外部風險。只有如此，才能加速循環經濟和循環型社會的形成，才能最終實現社會、經濟和環境的可持續發展。