Доклад по синергентике. Доклад_синергетика. Доклад Синергетика как теория самоорганизации и развития сложных систем
 Скачать 20.91 Kb.
|
|
Доклад «Синергетика как теория самоорганизации и развития сложных систем» Слайд 1 Слово «синергетика» (sinergiea) происходит от греческих слов «вместе» и «действую» и означает совместное, согласованное действие. Этот термин в качестве названия нового научного направления предложил немецкий физик и математик Герман Хакен во второй четверти XX в. Синергетикой называют область науки, которая занимается изучением эффектов самоорганизации в физических, химических, биологических, социальных и других системах. В самом названии нового научного направления его автором была заложена идея междисциплинарности и совместного действия. Синергетика – это не только своеобразный синтез многих конкретно-научных методов исследования, методологических систем, теоретических построений, но и перевод их в новые измерения постнеклассической науки, что отражается в формировании соответствующего категориального аппарата. Слайд 2 У синергетики складывается и собственный предмет исследования. Она изучает закономерности и механизмы самоорганизации (перехода от хаоса к порядку) в открытых нелинейных системах сложной конфигурации, каковыми, безусловно, являются и природа в целом, и человеческое общество, и многие системы искусственного происхождения. Будучи тесно связанной с кибернетикой, математическим моделированием и системным подходом к изучению реальности, синергетика расширяет наши представления о самодвижении и развитии материи, взаимосвязи материального и духовного, позволяет по-иному взглянуть на эволюционные процессы в природе, на процессы возникновения жизни и человека, на перспективы человеческой цивилизации в космологических пространственно-временных масштабах. Специфика предмета синергетики состоит в том, что она изучает процессы самоорганизации в открытых системах под углом зрения нелинейного мышления. Объектом же исследования являются сложноорганизованные неравновесные системы, находящиеся на различных стадиях перехода от хаоса к порядку и обратно. Слайд 3 Понятие системы в синергетике. Система показывает, что сложное создается из простого, и демонстрирует связь частей с целым. Множество закономерно связанных друг с другом элементов представляет собой определенное целостное образование, единство. Систему можно рассматривать как порядок, обусловленный планомерным, правильным расположением частей в определенной связи. С другой стороны, система выступает как нечто целое относительно окружающей среды. Система представляет собой совокупность взаимосвязанных элементов, которые объединены функциональной целостностью, единством цели и при этом свойство самой системы не сводится к сумме свойств элементов. Система имеет «консервативную» часть — структуру и «динамичную» — состояние. Структура менее подвержена изменениям и основывается на категориях пространства. Состояние, наоборот, максимально подвержено изменениям и основывается на категориях времени. Слайд 4 Существует ряд системных принципов, важных для понимания концепции системы: - доминирование роли целого над частным, сложного над простым. - целое больше суммы своих частей; - система обладает структурой с определенным расположением и связью её частей; - система обладает множеством состояний, соответствующих различным её свойствам, которые описываются набором параметров; - структура системы является наиболее консервативной характеристикой системы в отличие от состояния системы; - система имеет иерархическую структуру; - свойства системы как целого определяются не только свойствами отдельных её элементов, но и свойствами структуры системы в целом; - система выделяется из среды своими качествами. Каждая система имеет параметры, которые являются для неё основными, или жизненно важными. От них зависит существование системы. Гомеостаз системы сохраняет жизненно важные параметры в процессе адаптации системы к внешним условиям и тем самым поддерживает существование самой системы. Наибольший интерес с точки зрения синергетики представляют сложные открытые нелинейные системы. Каждая система имеет параметры, которые являются для неё основными, или жизненно важными. От них зависит существование системы. Гомеостаз системы сохраняет жизненно важные параметры в процессе адаптации системы к внешним условиям и тем самым поддерживает существование самой системы. Слайд 5 Системы бывают открытыми и закрытыми. Наибольший интерес с точки зрения синергетики представляют сложные открытые нелинейные системы. Все классическое естествознание прежде всего было основано на линейной основе — равным изменениям одной независимой величины должны обязательно отвечать равные изменения в зависимой величине. Мы можем найти множество примеров линейности нашего мира. Но это лишь малая часть его закономерностей. Наиболее существенные свойства природы совершенно не укладываются в рамки стройной линейной схемы. Класс систем, способных к самоорганизации, — это открытые и нелинейные системы. Открытость системы означает наличие в ней входов и выходов обмена веществом, энергией (ресурса) с окружающей средой. Источники и стоки могут быть точечными и объемными. Процессы обмена происходят не только через границы открытой системы, но и через внутренние точки и области системы. Нелинейность — понятие емкое, с множеством оттенков и градаций. При плавном изменении параметров нелинейной системы её состояние и свойства могут кардинально меняться скачками. Нелинейность — фундаментальная концепция новой синергетической парадигмы. За нелинейностью стоит представление о возможности сверхбыстрого развития процессов в системе на определенных стадиях её эволюции. Понятие нелинейности пришло из математики. Физический смысл нелинейности состоит в следующем: множеству решений соответствует множество путей эволюции нелинейной системы, описываемой этими уравнениями. Когда и какой случайности удается прорваться и определить вид общего течения событий, становящейся структуры, природного или социального образца, следует из состояния неустойчивости открытой и нелинейной системы. Это означает, по сути, чувствительность нелинейной среды к малым флуктуациям, усиливаемыми посредством механизма нелинейной положительной обратной связи. Слайд 6 Процессы самоорганизации Предметом синергетики являются механизмы самоорганизации. Поэтому её и называют теорией самоорганизации. «Под самоорганизацией в синергетике понимаются процессы возникновения макроскопически упорядоченных пространственно-временных структур в сложных нелинейных системах, находящихся в далеких от равновесия состояниях вблизи особых критических точек». Иногда самоорганизация определяется как «упорядочение каких-либо элементов, обусловленное внутренними причинами, без воздействия извне». Г. Хакен определил самоорганизующиеся системы как системы, которые обретают присущие им структуры или функции без какого бы то ни было вмешательства извне. Итак, самоорганизация — это важный элемент синергетики; процесс, в котором создается, воспроизводится или совершенствуется организация сложной динамической системы. Самоорганизация имеет место только в таких системах, что обладают высоким уровнем сложности и достаточным количеством элементов, связи между которыми имеют не жесткий, а вероятностный характер. По словам Г. Хакена, свойства самоорганизации обнаруживают объекты самой различной природы. Процессы же самоорганизации происходят за счет перестройки существующих и образования новых связей между элементами системы. Особенностью процессов самоорганизации является их целенаправленный, но вместе с тем естественный, спонтанный характер: эти процессы, протекающие при взаимодействии системы с окружающей средой, в той или иной мере автономны, относительно независимы от среды. Термин «самоорганизующаяся система» впервые использовал У. Р. Эшби (1947). Более широкое изучение самоорганизации началось в конце 50-х гг. ХХ в. в связи с поиском новых принципов построения технических устройств, обладающих высокой надежностью и способных моделировать различные аспекты интеллектуальной деятельности человека. С 1970-х гг. к изучению самоорганизации обратились и другие исследователи. Так, Г. И. Рузавин выделил следующие предпосылки её возникновения: открытость системы, достаточная удаленность системы от точки равновесия и неравновесность системы. Слайд 7 В литературе различают три типа процессов самоорганизации: - самозарождение организации, т.е. возникновение из некоторой совокупности целостных объектов определенного уровня новой целостной системы со своими специфическими закономерностями; - процессы, благодаря которым система поддерживает определенный уровень организации при изменении внешних и внутренних условий её функционирования; - совершенствование и саморазвитие систем, которые способны накапливать и использовать прошлый опыт. Слайд 8 Основные принципы синергетического миропонимания. К основным принципам синергетического миропонимания можно отнести следующие. 1. Гомеостатичность. Гомеостаз — это поддержание программы функционирования системы в некоторых рамках, позволяющих ей следовать к своей цели. 2. Иерархичность. Наш мир иерархизован по многим признакам. Например, по масштабам длин, времен, энергий. Основным смыслом структурной иерархии является составная природа вышестоящих уровней по отношению к нижестоящим. То, что для низшего уровня есть структура-порядок, для высшего есть бесструктурный элемент хаоса, строительный материал. 3. Нелинейность. Линейность — один из идеалов простоты и вожделение многих поколений математиков и физиков, пытавшихся свести реальные задачи к линейному поведению. Нелинейность есть нарушение принципа суперпозиции в некотором явлении: результат суммы воздействий на систему не равен сумме результатов этих воздействий. Результаты действующих причин нельзя складывать. В кризисных ситуациях востребуются именно нелинейные методы. 4. Незамкнутость (открытость). Невозможность пренебрежения взаимодействием системы со своим окружением. Свойство, которое долгое время пугало исследователей, размывало понятие системы, сулило тяжелые проблемы. Поэтому, хотя в природе все системы в той или иной степени открыты, исторически первой классической идеализацией было понятие замкнутой, изолированной системы, системы, не взаимодействующей с другими телами. 5. Неустойчивость. Последний из трех «НЕ»-принципов (нелинейность, незамкнутость, неустойчивость) содержит в себе два предыдущих, и вообще долгое время считался дефектом, недостатком системы. Будем говорить, что состояние, траектория или программа системы неустойчивы, если любые сколь угодно малые отклонения от них со временем увеличиваются. Таким образом, в точке неустойчивости система (даже замкнутая) действительно становится открытой, является чувствительным приемником воздействий других уровней бытия, получает информацию, ранее недоступную ей. Такие состояния неустойчивости, выбора принято называть точками бифуркации. Значимость точек бифуркации еще и в том, что только в них можно не силовым, информационным способом, т. е. сколь угодно слабыми воздействиями, повлиять на выбор поведения системы, на её развитие. Синергетика располагает средствами описания и таких систем. 6. Динамическая иерархичность (эмерджентность). Это распространение принципа подчинения на процессы становления — рождение параметров порядка, когда приходится рассматривать взаимодействие более чем двух уровней и сам процесс становления есть процесс исчезновения, а затем рождения одного из них в процессе взаимодействия минимум трех иерархических уровней системы. Здесь, в отличие от фазы бытия, переменные параметра порядка, напротив, являются самыми быстрыми, неустойчивыми переменными среди конкурирующих макрофлуктуаций. Это основной принцип прохождения системой точек бифуркации, её становления, рождения и гибели иерархических уровней. 7. Наблюдаемость. Именно последние два принципа включают принципы дополнительности и соответствия, кольцевой коммуникативности и относительности к средствам наблюдения, запуская процесс диалога внутреннего наблюдателя и метанаблюдателя. Принцип наблюдаемости подчеркивает ограниченность и относительность наших представлений о системе в конечном эксперименте. Доклад закончен! Благодарим за внимание! |