Главная страница

Синергетика и Информатика 1. Синергетика и Информатика 1.ppt. Синергетика и Информатика Егор Морозов


Скачать 0.84 Mb.
НазваниеСинергетика и Информатика Егор Морозов
АнкорСинергетика и Информатика 1.ppt
Дата09.02.2019
Размер0.84 Mb.
Формат файлаppt
Имя файлаСинергетика и Информатика 1.ppt.ppt
ТипДокументы
#55084
Каталогorgasmiccosmonaut

С этим файлом связано 30 файл(ов). Среди них: Комментарий к Греф о народе.doc, Переход.doc, Вопросы ДДВ.doc, Что происходит.doc, Spravochnik_Aktivista_2010.pdf, Spisok_grupp_i_komand_Proekta_Venera_Russkoyazy.pdf, РОЭ-3.docx и ещё 20 файл(а).
Показать все связанные файлы


Синергетика и Информатика

Определение
  • Синерге́тика (от греч. συν- — приставка со значением совместности и ἔργον «деятельность»), или теория сложных систем[1] — междисциплинарное направление науки, изучающее общие закономерности явлений и процессов в сложных неравновесных системах (физических, химических, биологических, экологических, социальных и других) на основе присущих им принципов самоорганизации[2].


История
  • Автором термина синергетика считается Ричард Бакминстер Фуллер (Richard Buckminster Fuller; 12 июля 1895 — 1 июля 1983) — известный дизайнер, архитектор и изобретатель из США.
  • Ч. Шеррингтон (27 ноября 1857, Лондон — 4 марта 1952) называл синергетическим, или интегративным, согласованное воздействие нервной системы (спинного мозга) при управлении мышечными движениями.
  • „Целое больше суммы частей“ – Аристотель.
  • Герман Хакен 1977 - „Синергетика“


Основное понятия
  • Автоволновые процессы


Основное понятия
  • Автоволновые процессы


Основное понятия
  • Аттра́ктор (англ. attract — привлекать, притягивать) — компактное подмножество фазового пространства динамической системы, все траектории из некоторой окрестности которого стремятся к нему при времени, стремящемся к бесконечности.
  • Флуктуа́ция (от лат. fluctuatio — колебание) — термин, характеризующий любое колебание или любое периодическое изменение. В квантовой механике — случайные отклонения от среднего значения физических величин, характеризующих систему из большого числа частиц; вызываются тепловым движением частиц или квантовомеханическими эффектами.
  • Точка бифуркации — смена установившегося режима работы системы.


Самоорганизация
  • Процесс упорядочения элементов одного уровня в системе за счёт внутренних факторов, без внешнего специфического воздействия (изменение внешних условий может также быть стимулирующим воздействием). Результат — появление единицы следующего качественного уровня.


Мировоззренческая позиция
  • Глобальный эволюционизм, универсальная теория эволюции
  • Основа описания механизмов возникновения любых новаций
  • Кибернетика?
  • Более высокие формы порядка являются хаосом с точки зрения низших
  • Порядок ИЛИ прогресс (Семлер)
  • То, что гусеница называет концом света – мастер называет бабочкой


Область применениния
  • Любой закон имеет границы применимости
  • Не определена и вряд ли будет, естественные науки, распространяется в новые области
  • Общий признак – рассмотрение динамики необратимых процессов, принципиальных новаций


Методы
  • Общие для естественных наук
  • Математический аппарат синергетики скомбинирован из разных отраслей теоретической физики: нелинейной неравновесной термодинамики, теории катастроф, теории групп, тензорного анализа, дифференциальной топологии, неравновесной статистической физики.


Наиболее известные школы:
  • 1. Физико-химическая и математико-физическая Брюссельская школа Ильи Пригожина, в русле которой формулировались первые теоремы 1947 г
  • 2. Школа нелинейной оптики, квантовой механики и статистической физики Германа Хакена, с 1960 г
  • 3. Математический аппарат теории катастроф, В. И. Арнольд, Рене Тома.


Наиболее известные школы:
  • 4. Академик А. А. Самарский, члена-кор. РАН С. П. Курдюмов - теория самоорганизации на базе мат. моделей и выч. эксперимента. Н. Н. Моисеев — идеи универсального эволюционизма и коэволюции человека и природ.
  • 5. Синергетический подход в биофизике имел место в трудах членов-кор. РАН М. В. Волькенштейна и Д. С. Чернавского.
  • 6. Синергетический подход в теоретической истории развивается в работах Д. С. Чернавского, Г.Г.Малинецкого, Л.И.Бородкина, С.П.Капицы и др.


Приложения синергетики
  • теория динамического хаоса исследует сверхсложную, скрытую упорядоченность поведения наблюдаемой системы; напр. явление турбулентности;
  • теория фракталов занимается изучением сложных самоподобных структур, часто возникающих в результате самоорганизации. Сам процесс самоорганизации также может быть фрактальным;
  • теория катастроф исследует поведение самоорганизующихся систем в терминах бифуркация, аттрактор, неустойчивость;
  • лингвистическая синергетика и прогностика;
  • семантическая синергетика.


  • 3 уровня организации систем – динамически стабильные, адаптивные, эволюционирующие.
  • Связь – через неравновесные состояния соседних уровней
  • Неравновесность является необходимым условием появления новой организации, нового порядка, новых систем, то есть — развития.
  • Объединение нелинейных неравновесных систем не равно сумме частей, а образует систему иного уровня или организации


  • Общее для всех эволюционирующих систем: неравновесность, спонтанное образование новых микроскопических (локальных) образований, изменения на макроскопическом (системном) уровне, возникновение новых свойств системы, этапы самоорганизации и фиксации новых качеств системы.


  • Для описания всего многообразия эволюций систем пригоден обобщённый математический аппарат синергетики
  • Развивающиеся системы всегда открыты и обмениваются энергией и веществом с внешней средой, за счёт чего и происходят процессы локальной упорядоченности и самоорганизации.
  • В более неравновесных состояниях повышается чувствительность к внешним факторам


  • В неравновесных условиях относительная независимость элементов системы уступает место корпоративному поведению элементов: вблизи равновесия элемент взаимодействует только с соседними, вдали от равновесия — «видит» всю систему целиком и согласованность поведения элементов возрастает.
  • В состояниях, далёких от равновесия, начинают действовать бифуркационные механизмы — наличие кратковременных точек раздвоения перехода к тому или иному относительно долговременному режиму системы — аттрактору. Заранее пока невозможно предсказать, какой из возможных аттракторов займёт система.


  • 1. Система должна быть открытой. Закрытая система в соответствии с законами термодинамики должна в конечном итоге прийти к состоянию с максимальной энтропией и прекратить любые эволюции.
  • 2. Открытая система должна быть достаточно далека от точки термодинамического равновесия. В точке равновесия сколь угодно сложная система обладает максимальной энтропией и не способна к какой-либо самоорганизации. В положении, близком к равновесию и без достаточного притока энергии извне, любая система со временем ещё более приблизится к равновесию и перестанет изменять своё состояние.


  • 3.Фундаментальным принципом самоорганизации служит возникновение нового порядка, усложнение с расширением функционала систем через флуктуации состояний их элементов и подсистем. ООС обычно подавляют флуктации в стабильных и адаптивных системах. Но в более сложных открытых системах, благодаря притоку энергии извне, изменения накапливаются, вызывают эффект коллективного поведения элементов и подсистем, „расшатывают“ прошлый порядок, что ведет или к разрушению прошлых структур или к переходу на новый уровень организации.


  • 4.Самоорганизация, образующая через этап хаоса новый порядок или новые структуры, может произойти лишь в системах достаточного уровня сложности, обладающих достаточным количеством взаимодействующих между собой элементов, имеющих некоторые критические параметры связи и относительно высокие значения вероятностей своих флуктуаций. В противном случае эффекты от синергетического взаимодействия будут недостаточны для появления коллективного поведения элементов системы. Недостаточно сложные системы не способны ни к спонтанной адаптации ни, тем более, к развитию и при получении извне чрезмерного количества энергии теряют свою структуру и необратимо разрушаются.


  • 5.Этап самоорганизации наступает только в случае преобладания положительных обратных связей, действующих в открытой системе, над отрицательными обратными связями. Функционирование динамически стабильных, неэволюционирующих, но адаптивных систем — а это и гомеостаз в живых организмах и автоматические устройства — основывается на получении обратных сигналов от рецепторов или датчиков относительно положения системы и последующей корректировки этого положения к исходному состоянию исполнительными механизмами. Нужно накопление изменений.


  • 6. Самоорганизация в сложных системах, переходы от одних структур к другим, возникновение новых уровней организации материи сопровождаются нарушением симметрии. При описании эволюционных процессов необходимо отказаться от симметрии времени, характерной для полностью детерминированных и обратимых процессов в классической механике. Самоорганизация в сложных и открытых — диссипативных системах, к которым относится и жизнь, и разум, приводят к необратимому разрушению старых и к возникновению новых структур и систем, что наряду с явлением неубывания энтропии в закрытых системах обуславливает наличие «стрелы времени» в Природе.


Информатика
  • Информатика ... буквально на наших глазах из технической дисциплины о методах и средствах обработки данных при помощи средств вычислительной техники превращается в фундаментальную естественную науку об информации и информационных процессах в природе и обществе.


Информатика
  • Информатика - в настоящее время одна из фундаментальных отраслей научного знания, формирующая системно-информационный подход к анализу окружающего мира, изучающая информационные процессы, методы и средства получения, преобразования, передачи, хранения и использования информации; стремительно развивающаяся и постоянно расширяющаяся область практической деятельности человека, связанная с использованием информационных технологий.


Синергетическое определение
  • Информатика - это наука об инвариантах (т.е. неизменных сущностях) информационных процессов, протекающих, как правило, динамически, их выявлении, описании, изучении, применении, их организации и самоорганизации (изменения структуры системы в пространстве, во времени, по сложности). Оно имеет важное значение для исследования синергетики информационных процессов.


Синергетика с точки зрения информатики
  • Механизм саморазвития с точки зрения информатики можно рассмотреть как процесс взаимодействия системы и внешней среды, представляющий последовательность информационных процессов: накопления, отбора, преобразования, передачи информации о свойствах (признаках) отдельных элементов и системы в целом.


Коэволюция
  • Коэволюция – термин, используемый современной наукой для обозначения механизма взаимообусловленных изменений элементов, составляющих развивающуюся целостную систему. Согласно принципу К., человечество, для того чтобы обеспечить свое будущее, должно не только изменять биосферу, приспосабливая ее к своим потребностям, но и изменяться само, приспосабливаясь к объективным требованиям природы. Именно коэволюционный переход системы «человек – биосфера» к состоянию динамически устойчивой целостности, симбиоза и будет означать реальное превращение биосферы в ноосферу.


Сеть
  • Интернет — открытая неравновесная, динамически развивающаяся система. Именно такого рода системы представляют для синергетики наибольший интерес.


Стадии развития
  • На основе документальной истории Интернета было выявлено, что Интернет к настоящему моменту прошёл четыре стадии развития, характеризующиеся такими параметрами порядка, как: сохранения (государства), научно-исследовательский, коммерческий, научно-коммерческий.


Следующий этап
  • Сейчас Сеть вышла на точку бифуркации, когда идёт активный поиск следующего параметра порядка. Вполне вероятно, что, согласно циклу, им снова станет сохранение, но уже в планетарном масштабе. Это спасёт и саму Сеть.


Дальнейшие планы


перейти в каталог файлов
связь с админом