Эмерджентность как универсальное свойство систем. ыва. Эмерджентность как универсальное свойство экосистем Студент группы эр 16м 20
 Скачать 261.76 Kb.
|
«Эмерджентность как универсальное свойство экосистем»Студент группы ЭР – 16м – 20 Юрьев А.Ю. Москва 2020 г. 2 Определение Универсальное свойство экосистем - их эмерджентность (англ. эмердженс - возникновение, появление нового), заключающееся в наличии у данной системы некоторых особых свойств, не присущих ее элементам: блокам и подсистемам, и даже не присущих их сумме. То есть, невозможность свести свойства системы к сумме свойств ее компонентов. Термин часто используется в такой отрасли науки как «теория систем» и имеет синоним «системный эффект». Недоучет эмерджентности может приводить к крупным просчетам при вмешательстве человека в жизнь экосистем или при конструировании систем для выполнения определенных целей Примеры эмерджентности● Пример механический: с двумя взаимодействующими булыжниками можно произвести эффекты, невозможные при их отдельном использовании: издавать стуки, высекать искры, колоть орехи и т.д.● Пример химический: при соединении водорода с кислородом, обладающих каждый рядом особенных свойств, по формуле H2O возникает новое вещество - вода. Свойства воды не являются производными от свойств водорода и кислорода. ● Пример биологический: мужская и женская особи двуполой популяции обладают каждая своими индивидуальными особенностями. Но только при их соединении возникает возможность продолжения рода, образования социума и т.д.3 4 Существует метод оценки уровня системности или сложности системы отношением количества информации в системе (с учетом входящих в нее подсистем всех уровней иерархии) к количеству информации во множестве образующих ее базовых элементов: где W – число элементов системы, n – число состояний системы; m – число элементов, находящихся в этих состояниях. МЕТОД ГЕНЕРИРОВАНИЯ ЭМЕРДЖЕНТНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ 5 С позиции системного подхода сложная система представляет собой упорядоченную совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, закономерно образующих единое целое, обладающее свойствами, отсутствующими у элементов, его образующих. Данное представление сложной системы выражает существо принципа целостности, одного из основных общесистемных принципов. Основное значение для системного свойства имеют процессы, протекающие внутри системы. Чем более выражены и сильны связи между частями системы, тем более системное свойство превосходит совокупность свойств составляющих частей. Если такие связи отсутствуют, то составные элементы не образуют системы, тогда это хаотический набор компонентов. Техническая система, являясь разновидностью сложных систем, создается путем объединения деталей, элементов и частей в нечто взаимосвязанное, обладающее внешней целостностью и внутренним единством. Операция объединения нескольких элементов в единую систему получила название агрегирования. Случай, когда в результате агрегирования система (агрегат) является просто суммой своих частей не правило, а редкое исключение. 6 Пример появления этого свойства: пусть у нас есть два черных ящика с одним входом и одним выходом. Каждый из них может работать только с целыми числами и выполнять только одну простую операцию: к числу на входе прибавлять единицу: Соединим их теперь в систему по кольцевой схеме: 7 Другой пример: Соединим те же два черных ящика по-иному, в параллель: Полученная система имеет один вход и один выход. Если на вход подать число n, на выходе будет n+1. Таким образом, система арифметически тождественна каждому элементу и ее арифметическое свойство не является эмерджентным (в отличие от предыдущей системы). Тем не менее, в данном случае система оказывается способна выполнять операцию n+1, даже если один из элементов выйдет из строя, т.е. повышенная надежность. В теории надежности этот способ известен как резервирование - повышение надежности за счет введения в схему избыточности. 8 Таким образом, эмерджентность, системный и сверхсуммарный эффекты представляют собой системные понятия, позволяющие судить о степени различия между системным свойством и совокупностью свойств составных частей системы. При этом системный эффект наиболее общее понятие. Он лишь констатирует факт различия и может быть как положительным, так и отрицательным. Отрицательным системный эффект становится тогда, когда системное свойство подавляет отдельные свойства подсистем, снижая эффективность их функционирования. Сверхсуммарный эффект (положительный уже по определению) представляет качественную сторону взаимодействия элементов и частей системы, но сам по себе мало, что значит. Он имеет ценность лишь тогда, когда усиливает системное свойство. Следовательно, можно сделать вывод, что если эмерджентность отражает превосходство системного свойства над совокупностью свойств элементов системы, то сверхсуммарные эффекты показывают механизм образования этого превосходства. Поэтому эмерджентность может быть представлена как функция качества технического решения, в которой аргументами являются сверхсуммарные эффекты, а системный эффект выступает как ограничение – он не должен быть отрицательным. Формула показателя эмерджентности: где Э – показатель эмерджентности, U - множество сверхсуммарных эффектов, вызванных системообразующими связями компонентов системы, xi - сверхсуммарный эффект, вызванный какой либо системообразующей связью, N – количество компонентов системы. 9 Один из методов построения систем заключается в отыскании технических решений с более высоким показателем эмерджентности, причем если какой-то из дополнительных показателей окажется достаточно большим, а обусловленное его аргументом (сверхсуммарным эффектом) новое свойство существенным, то этот показатель может быть включен в основной комплексный показатель эмерджентности. Данное направление поиска альтернатив является весьма перспективным, т.к. может привести к такому техническому решению, которое кардинально изменит взгляд не только на содержание системного свойства проектируемой системы, но и на саму цель ее создания. Приблизить поиск альтернатив к более формализованному можно при помощи классификатора сверхсуммарных эффектов. Итоги:● У системы есть эмерджентные свойства, которые не могут быть объяснены, выражены через свойства отдельно взятых ее частей. Поэтому, в частности, не все биологические закономерности сводимы к физическим и химическим; социальные - к биологическим и экономическим; свойства компьютера не объяснимы только через электрические и механические законы. ● Источником, носителем эмерджентных свойств является структура системы: при разных структурах у систем, образуемых из одних и тех же элементов, возникают разные свойства. ● Эмерджентность является другой, более развитой формой выражения закона диалектики о переходе количества в качество. Оказывается, для перехода в новое качество не обязательно "накопление" количества ● Динамический аспект эмерджентности обозначен отдельным термином - синергетичность, и исследованиям синергетики посвящена обширная литература. 10 Спасибо за внимание! |