трусики женские украина

На головну

Синергетика і її основні принципи - Біологія

Зміст

Введення

1. Синергетика і її основні принципи

2. Принципи Буття

3. Принципи Становлення

Висновок

Список використаних джерел

Введення

Концепція самоорганизации в цей час придбаває все більше значення, стаючи парадигмою дослідження обширного класу систем і процесів, що відбуваються в них.

У 70-х роках XX віку виникла нова наука - синергетика, механізми самоорганизации і розвитку. Областю її досліджень є вивчення еволюції різних структур, відносна стійкість яких підтримується завдяки притоці енергії і речовини ззовні. У основі синергетики лежить, серед інших, важливе твердження про те, що матеріальні системи можуть бути закритими і закритими, рівноважними і нерівновагий, стійкими і нестійкими, лінійними і нелінійними, статичними і динамічними. Принципова ж можливість процесів самоорганизации зумовлена тим, що загалом всі живі і неживі, природні і суспільні системи є відкритими, нерівновагий, нелінійними.

Виникнення синергетики пов'язане, в основному, з іменами бельгійського фізика і хіміка І. Прігожіна, лауреата Нобелівської премії 1977 г, німецького фізика Г. Хакена, іншого німецького вченого М. Ейгена, а також наших вітчизняних вчених Б. Белоусова і А. Жаботінського.

І. Прігожін, розробляючи сучасну термодинаміку безповоротних процесів (нерівновагий термодинаміку) відкрив явище утворення впорядкованих структур з хаотичного, неврегульованого стану системи, тобто самоорганизацию і сформулював теорему про мінімум виробництва ентропії в стаціонарному нерівновагий стані.

Г. Хакен, вивчаючи процеси самоорганизации, що відбуваються в лазері, назвав новий напрям досліджень синергетикою, що в перекладі з грецького означає спільну дію, або взаємодію, і добре передає значення і мету нового підходу до вивчення явищ.

1. Синергетика і її основні принципи

Синергетика (греч. sinergeia - спільна дія) - один з ведучих напрямів сучасної науки.

Синергетика - наука про процеси розвитку і самоорганизации складних систем довільної природи. Вона успадковує і розвиває універсальні, міждисциплінарні підходи своїх попередниць: тектологии А.И. Богданова, теорії систем Л. фон Берталанфі, кібернетики Н. Вінера. Однак на відміну від останніх її мова і методи спираються на математику і точне природознавство конкретних дисциплін, що вивчають еволюцію складних систем. Зокрема, синергетика вчить нас створювати рівняння що моделюють реальність, що раніше було дозволено лише классикам науки.

Сьогодні синергетика швидко інтегрується в область не тільки природних, але і гуманітарних наук, виникли напряму социосинергетики і еволюційної економіки, застосовують її психологи і педагоги, розвиваються додатки в лінгвістиці, історії і навіть в мистецтві, на черзі створення синергетической антропології. Велика її роль у виробітки антикризових стратегій в епоху бифуркаций, епоху глобальної цивилизационного кризи.

Будь-який еволюційний процес виражений чередою змін протилежних станів - порядку і хаосу в системі, які сполучені фазами переходу до хаосу (загибелі структури) і виходу з хаосу (самоорганизации).

Критерії відбору. Декілька загальних слів про вибір методологічних принципів. По-перше, принципи синергетики можуть знаходитися відносно кільцевої причинності. Наприклад, поняття гена не можна визначити без звернення до поняття організму, складовою частиною якого він є. По-друге, принципів не повинно бути дуже багато, інакше важко одночасно використати. Відмітимо лише одну важливу обставину: наша система принципів в рівній мірі описує як рівноважна, так і нерівновагий системи, і це було одним з критеріїв відбору.

Принципи, що Приводяться нижче виникли при узагальненні досвіду багаторічного авторського викладання синергетики в самих різних гуманітарних аудиторіях, а також синергетического моделювання антропной сфери. Це розширений блок предметний принципів синергетики, уперше запропонованих Будановим В.Г. в 1995 р. Математичні, логічні і філософські блоки принципів так само обговорювалися Аршиновим В.И., Будановим В.Г., Войцеховичем В.Э. в 1995 році.

У найпростішому варіанті можна запропонувати 7 основних принципів синергетики: два принципи Буття, і п'ять Становлення.

Два структурних принципи Буття: 1) гомеостатичность, 2) иерархичность. Вони характеризують фазу «порядку», стабільного функціонування системи, її жорстку онтологію, прозорість і простоту опису. У термінах Арістотеля ця фаза визначає «час - кинезис».

П'ять принципів Становлення: 3) нелинейность, 4) нестійкість, 5) незамкненість, 6) динамічна иерархичность, 7) наблюдаемость. Вони характеризують фазу трансформації, оновлення системи, проходження нею послідовних етапів: шляхом загибелі старого порядку, хаосу випробувань альтернатив і, нарешті, народження нового порядку. При цьому ми розрізнюємо породжуючі принципи становлення (3, 4, 5), які є необхідною і достатньою умовою його реалізації, і конструктивні принципи становлення (6, 7), які описують зборку, деталі і конструкцію процесу становлення, а також його розуміння спостерігачами і сполучення зі середою. У Арістотельовської класифікації цій фазі відповідає «час - метаболе».

2. Принципи Буття

Гомеостатічность

Гомеостаз ця підтримка програми функціонування системи в деяких рамках, що дозволяють їй слідувати до своєї мети.

Згідно Н. Вінеру всяка система телеологична, тобто має мету існування. При цьому від мети-еталона-ідеалу (реальної або уявної) система отримує коректуючі сигнали що дозволяють їй не збитися з курсу. Це коректування здійснюється за рахунок негативних зворотних зв'язків (частка сигналу з виходу системи подається на вхід із зворотним знаком), переважних будь-яке відхилення в програмі поведінки, виникле під дією зовнішніх впливів середи. Саме так велику частину часу поводяться всі живі системи, наприклад: теплокровні підтримують температуру тіла постійної в широкому діапазоні зовнішніх температур; автопілот літака, звіряючись з гирокомпасом, витримує курс і висоту літака, незважаючи на повітряні ями і пориви вітру.

Мету-програму поведінки системи в стані гомеостаза в синергетиці називають аттрактор (притягиватель). У просторі станів системи аттрактор є деякою безліччю, розмірності меншої, ніж сам простір, до якого згодом притягуються сусідні стану.

Область тяжіння аттрактора називається його басейном. Підкреслимо, що аттракторы існують тільки у відкритих диссипативных системах, тобто розсіюючих енергію, речовину, інформацію і описують фінальну поведінку системи, яка звичайно набагато простіше перехідного процесу.

Цей принцип об'єднує багато які ідеї кібернетики, системного аналізу і синергетики.

Ієрархичность

Основним значенням структурної ієрархії, є складова природа вищестоящих рівнів по відношенню до нижчестоячих. Те, що для нижчого рівня є структура-космос, для вищого є бесструктурный елемент хаосу, будівельний матеріал. Наприклад, в природі це: елементарні частинки, атоми, молекули, речовина. Ми говоримо про нематеріальну ієрархію, наприклад, в мові (звуки, слова, фрази, тексти); в світі ідей (думки, погляди, ідеології, парадигми); в рівнях управління і т.д.

Всякий раз елементи, зв'язуючись в структуру, передають їй частину своїх функцій, мір свободи, які тепер виражаються від імені колективу всієї системи, причому на рівні елементів цих понять могло і не бути. Ці колективні змінні «живуть» на більш високому ієрархічному рівні, ніж елементи системи і в синергетиці, слідуючи Г. Хакену, їх прийнято називати параметрами порядку - саме вони описують в стислій формі значення поведінки і цели-аттракторы системи.

Описана природа параметрів порядку називається принципом підкорення, коли зміна параметра порядку як би синхронно диригує поведінкою безлічі елементів нижчого рівня, створюючих систему, причому феномен їх когерентного, тобто взаємоузгодженого, співіснування іноді називають явищем самоорганизации.

Така в ідеалі роль законодавства в суспільстві, що делегувало державі частину свобод своїх громадян; так в бурлячому потоку води кружляє вир, що захоплює частинки в зладженому танці.

Виділену роль в ієрархії систем грає час, і синергетичний принцип підкорення Хакена формулюється саме для тимчасової ієрархії.

Розглянемо три довільних сусідніх тимчасових рівня. Назвемо їх мікро, макро- і мега- рівнями відповідно. Прийнято говорити, що параметри порядку - це довгоживучі колективні змінні, задаючі мову середнього макро-рівня. Самі вони освічені і управляють швидкими, короткоживущими змінними, задаючими мову нижележащего мікро-рівня. Останні асоціюються для макро-рівня з бесструктурным «тепловим» хаотичним рухом, невиразним на його мові в деталях.

Наступний, вышележащий над макро-рівнем, мегарівень освічений сверхмедленными «вічними» змінними, які виконують для макро-рівня роль параметрів порядку, але тепер їх прийнято називати керуючими параметрами або контрольними параметрами.

Плавно міняючи керуючі параметри, можна міняти систему нижележащих рівнів, іноді ці зміни виглядають вельми бурхливо, кризово, і тоді говорять про критичні (бифуркационных) значення керуючих параметрів.

При розгляді двох сусідніх рівнів принцип підкорення свідчить: довгоживучі змінні управляють короткоживущими; вышележащий рівень, нижележащим.

Потрібно відмітити, що цей принцип в динамічних системах з тимчасовою ієрархією задовго до Г. Хакена був відкритий видатним радянським математиком академіком А.Н. Тіхоновим (славнозвісна теорема Тіхонова).

На закінчення підкреслимо, що принцип підкорення справедливий не завжди, його не варто абсолютизувати. Все це свідчення того, що иерархичность не може бути разів і назавжди встановлена, тобто не покривається тільки принципом Буття, порядку. Необхідні принципи Становлення - провідники еволюції.

3. Принципи Становлення

Породжуючі принципи становлення

Виконання цих принципів є необхідною і достатньою умовою становлення, народження в системі нової якості. Почнемо з трьох принципів, «ТРЬОХ НЕ», або «НЕ» - принципів, яких всіляко уникала класична методологія, але які дозволяють увійти системі в хаотичну креативную фазу. Звичайно це відбувається за рахунок позитивних зворотних зв'язків, що посилюють в системі зовнішні обурення.

Нелінейность

Линейность - один з ідеалів простоти багатьох поколінь математиків і фізиків, що намагалися звести реальні задачі до лінійної поведінки. Чудово, що це завжди вдається поблизу положення рівноваги системи (так званий метод нормальних коливань).

Гомеостаз системи звичайно здійснюється саме на рівні лінійних коливань біля оптимальних параметрів, тому так важливий простий лінійний випадок. Крім того, він економить наші інтелектуальні зусилля. Визначальною властивістю лінійних систем є принцип суперпозиції: сума рішень є рішення, або інакше - результат сумарного впливу на систему є сума результатів, так званий лінійний відгук системи, прямо пропорційний впливу.

Отже, нелинейность є порушення принципу суперпозиції в деякому явищі: результат суми впливів на систему не рівний сумі результатів цих впливів. Результати діючих причин не можна складати.

РЕЗУЛЬТАТ СУМИ ПРИЧИН ≠ СУМІ РЕЗУЛЬТАТІВ ПРИЧИН

В більш гуманітарному, якісному значенні: результат непропорційний зусиллям, неадекватний зусиллям, гра не стоїть свічок; ціле не є сума його частин; якість суми не тотожна якості доданків, і т.д. Останнє, зокрема, виходить з того факту, що в системі число зв'язків між її елементами зростає швидше за число самих елементів. Але це не означає, що треба відмовитися від швидкого лінійного прогнозування, цього основного стандарту нашого мислення, просто треба знати область його застосовності.

Будь-яка межа цілісності об'єкта, його руйнування, розділення, поглинання, передбачає нелінійні ефекти. Можна сказати, що нелинейность «живе», яскраво виявляється поблизу меж існування системи. Лінійні стратегії мислення экономны і ефективні, але лише в обмежених рамках гомеостаза, поза якими вони брехливі, а часом і небезпечні.

Іноді говорять про «нелінійне мислення» - красивій метафорі, яку кожний розуміє по-своєму. Але іноді гуманитарии закликають «нелінійне мислення» почати останній бій з «лінійним мисленням», така війна метафор абсурдна, оскільки лінійна математика є найважливіший граничний випадок нелінійної математики, а часто основа її наближених, ітераційних методів.

Незамкненість (відвертість)

Неможливість зневаги взаємодією системи зі своїм оточенням. Властивість, який довгий час лякав дослідників, розмивала поняття системи, обіцяла важкі проблеми.

У замкнених системах з дуже великим числом частинок справедливий другий закон (другий початок) термодинаміки, що свідчить, що ентропія (міра хаосу) згодом зростає або залишається постійною, тобто порядок приречений зникнути. Саме відвертість дозволяє еволюціонувати системам від простого до складного, розвертати програму зростання організму з клітки-зародка. Це означає, що ієрархічний рівень може розвиватися, ускладнюватися, тільки при обміні речовиною, енергією, інформацією з іншими рівнями.

Більш того самі цікаві гомеостатические структури - це структури, що не знаходяться в рівновазі зі середою, тобто що не володіють максимально можливою ентропією. Вони можуть існувати лише у відкритих, диссипативных системах, і у великих системах їх називають стійкими нерівновагий структурами, підтримуючими себе за рахунок зовнішніх потоків речовини, енергії, інформації. На мові ієрархічних рівнів принцип відвертості підкреслює дві важливих обставини. По-перше, це можливість явищ самоорганизации буття в формі існування стабільних нерівновагий структур макроуровня (відвертість макроуровня до микроуровню при фіксованих керуючих параметрах). По-друге, можливість самоорганизации становлення, тобто можливість зміни типу нерівновагий структури, типу аттрактора (відвертість макроуровня до мегарівня змінних керуючих параметрів системи).

Нестійкість

Виконання принципів нелинейности і незамкненості, при певних умовах дозволяє системі покинути область гомеостаза і попасти в нестійкий стан.

Такі стану нестійкості, вибору прийнято називати точками бифуркаций. Правильно говорити про нестійкий стан, якому відповідає точка в просторі керуючих параметрів (мегарівень), саме її і називають точкою бифуркации. Іноді говорять про момент бифуркации, коли параметри проходять цю критичну точку. Вони неодмінні в будь-якій ситуації народження нової якості і характеризують рубіж між новим і старим. Наприклад, вища точка перевалу відділяє одну долину від іншої, це нестійке положення кульки на горбику.

Значущість точок бифуркации ще і в тому, що тільки в них можна не силовим, інформаційним способом, тобто як бажано слабими впливами вплинути на вибір поведінки системи, на її долю. Однак відразу обмовимося, що не всякі бифуркации є точками вибору, дуже часто вони безальтернативні (в першому наближенні), наприклад, більшість фазових переходів в неживій природі, зокрема, замерзання і закипання води. Якщо ж альтернатива не одна, тобто відбувається випадковий вибір і запам'ятовування (тобто подальший вихід на новий аттрактор), то говорять про народження або генерацію в точці бифуркации макроинформации по Кастлеру.

Відкриття нестійкості, непередбачуваність поведінки в простих динамічних системах, вмісних не менш трьох змінних, в шістдесяті роки здійснило революцію в розумінні природи складності нашого світу, відкрило нам світи динамічного хаосу, дивних хаотичних аттракторов і фрактальних структур.

Конструктивні принципи

Ці принципи організують попередні п'ять принципів в самоузгоджене кільце принципів, пред'являючи механізми їх зборки і розуміння, а так само сполучення зі середою.

Динамічна иерархичность (эмерджентность)

Це узагальнення принципу підкорення на процеси становлення - народження параметрів порядку, коли доводиться розглядати взаємодію більш ніж двох рівнів. Сам процес становлення є процес зникнення, а потім народження одного з них в процесі взаємодії мінімум трьох ієрархічних рівнів системи, тут, на відміну від фази буття, змінні параметра порядку, навпаки, є самими швидкими, нестійкими змінними, серед конкуруючих макрофлуктуаций.

Це основний принцип проходження системою точок бифуркаций, її становлення, народження і загибелі ієрархічних рівнів. Цей принцип описує виникнення нової якості системи по горизонталі, тобто на одному рівні, коли повільна зміна керуючих параметрів мегарівня приводить до бифуркации, нестійкість системи на макро-рівні і перебудові його структури.

У точці бифуркации колективні змінні, параметри порядку макро-рівня повертають свої міри свободи в хаос мікро рівня, розчиняючись в ньому. Потім в безпосередньому процесі взаємодії мега- і мікро-рівнів народжуються нові параметри порядку оновленого макро-рівня.

У фазі становлення перемагає сама швидка змінна, тут параметр порядку на відміну від фази буття самий динамічний. Мить між минулим і майбутнім в макросвіті - точка бифуркации, на мікро-рівні є цілою епохою змін-трансформацій. Саме тут відбувається еволюційний відбір альтернатив розвитку макро-рівня.

Наблюдаємость

Саме останні два принципи включають принципи дополнительности і відповідність, кільцевої коммуникативности і відносності до коштів спостереження, запускаючи процес діалогу внутрішнього спостерігача і метанаблюдателя. Принцип наблюдаемости підкреслює обмеженість і відносність наших уявлень про систему в кінцевому експерименті. Зокрема, це принцип відносності до коштів спостереження, що яскраво заявив свої права в теорії відносності і квантовій механіці. У теорії відносності метри і секунди свої для кожного рухомого спостерігача, і те, що одночасно для одного не одночасно для іншого. У квантовій механіці, вимірюючи точно одну величину, ми приречені на невідання відносно багатьох інших (принцип дополнительности Бора). У синергетиці це відносність інтерпретацій до масштабу спостережень і спочатку очікуваного результату. Те, що було хаосом з позицій макро-рівня, перетворюється в структуру при переході до масштабів мікро-рівня. Тобто самі поняття порядку і хаосу, Буття і Становлення відносні до масштабу-вікна спостережень.

Цілісний опис ієрархічної системи складається з комунікації між спостерігачами різних рівнів, подібно тому, як загальна карта області зшивається з мозаїки карт районів.

У соціальних системах величезну роль починають грати культуро-історичні, особові особливості спостерігачів.

У останні десятиріччя активно вивчаються системи, в яких хаотична поведінка є нормою, а не короткочасною аномалією, пов'язаною з кризою системи. Це, передусім турбулентність, кліматичні моделі, плазма.

Конструктивними прикладами хаосу є різноманітність форм життя біосфери, що гарантує її стійкість; наявність легкої хаотичності ритмів серця, що є ознакою хорошої адаптивности сердечно-судинної системи; необхідний для стійкості елемент стихійності ринку і. т.д. Для таких систем структурами динамічного хаосу будуть химерні самоподобные об'єкти - фракталы.

синергетика наука самоорганизация

Висновок

Отже, основні принципи синергетики:

1) Гомеостатічность (підтримка програми функціонування системи в деяких рамках, що дозволяють їй слідувати до своєї мети).

2) Иерархичность (основним способом структурної ієрархії є складова природа вищестоящих рівнів по відношенню до нижчестоячих. Те, що для нижчого рівня є структура-порядок, для вищого є бесструктурный елемент хаосу, будівельний матеріал).

3) Нелинейность (порушення принципу суперпозиції в деякому явищі: результат суми впливів на систему не рівний сумі результатів цих впливів. Результати діючих причин не можна складати).

4) Незамкненість (відвертість) (неможливість зневаги взаємодією системи зі своїм оточенням).

5) Нестійкість (стан, траєкторія або програма системи нестійкі, якщо будь-які як бажано малі відхилення від них згодом збільшуються).

6) Динамічна иерархичность (эмерджентность). (Узагальнення принципу підкорення на процеси становлення. Породження параметрів порядку, коли доводиться розглядати взаємодію більш ніж двох рівнів, і сам процес становлення є процес зникнення, а потім народження одного з них в процесі взаємодії мінімум трьох ієрархічних рівнів системи).

7) Наблюдаємость (дасть можливість вибудувати деяку структуру взаємодії позицій в кожному з підходів до архітектури і вирішувати задачу співіснування природи природної і штучної як систему рівнянь, де синергетичний метод буде бути «ситом», кристаллизующим рішення поставленої задачі).

Список використаних джерел

1. Аршинів, В.І., Буданов, В.Г. Синергетіка як інструмент формування нової картини світу// Чоловік, наука, цивілізація: До 70-летию акад. В.С. Степіна/ Отв. ред. І.Т. Касавін. - М., 2004. - С. 428-463.

2. Аруцев, А.А., Ермолаєв, Б.В., Кутателадце, І.О., Слуцкий, М.С. Концепциї сучасного природознавства: Підручник. - М.: Видавництво МГОУ, 2004. - 499с.

3. Буданов, В.Г. Методология синергетики в постнеклассической науці і в освіті. ИФ РАН. - М.: УРСС, 2007. - 232с.

4. Буданов, В.Г. Синергетічеська методологія// Питання філософії. - 2006. - № 5. - С. 79-94

5. Зеленов, Л.А. Історія і філософія науки. - М.: Флінта; Наука, 2008. - 472с.

6. Історія і філософія науки/ Під ред. А.С. Мамзіна. - СПб.: Питер, 2008. - 304с.

7. Концепції сучасного природознавства/ Під ред. проф. С.І. Самигина. - 4-е изд., перераб. і доп. - Ростов н/Д: Фенікс, 2003. - 448с. - (Серія «Підручники і учбові допомоги»)

8. Концепції сучасного природознавства: Підручник для вузів/ Під ред. проф. В.Н. Лавріненко, проф. В.П. Ратникова. - 3-е изд., перераб. і доп. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2005. - 317с.

9. Савченко, В.Н., Смагин, В.П. Начала сучасного природознавства: Концепції і принципи: Учбова допомога. - Ростов н/Д: Фенікс, 2006. - 608с. - (Вища освіта)

10. Шипунова, О.Д. Концепциї сучасного природознавства: Учбова допомога для студентів вузів. - М.: Гардарики, 2006. - 375с.

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка