Самоорганизующиеся системы. Синергетика

Диалек­тика самоорганизации (по принципам синергетики) выра­жается в том, что одни и те же факторы изменчивости (про­явление стохастичности и неопределённости) могут стимули­ровать как создание, так и разрушение структур и элементов системы. Сочетание развития и стабильности всегда противо­речиво, она представляет собою непрерывную цепь компро­миссов между противоречивыми тенденциями.!!

Неопределённость поведения системы - развитие или деградация, зависит от не всегда предсказуемого соотношения скорости роста новых и старых элементов структуры. В любой системе в результате флуктуации возникают локальные неравновесные участки, неоднородности распределения ОЭ. В неравновесных участках возникают потоки информации, которые самопроиз­вольно перейдут всегда с участка, обладающей большей ОЭ, в участок с меньшей ОЭ (или большей ОНГ). Неравновес­ность есть то, что порождает порядок из хаоса.

Между возможными стабильными состояниями сис­темы возникает конкуренция, отбираются "наиболее эко­номные" варианты, которые с наиболее высоким эффектом используют полученную энергию, вещество, информацию.

Обобщённый принцип диссипации открывает неко­торые возможности прогноза прогрессивного развития (уве­личения ОНГ) систем:

Если в данных конкретных условиях возможны не­сколько альтернативных вариантов упорядочения системы, согласующихся с другими принципами отбора, то реализу­ется та структура, которой отвечает минимальный рост (или максимальное убывание) ОЭ при максимальной степени поглощения поступающих извне энергии, вещества и ОНГ.

Давно обратили внимание на то, что в мире существует очень много систем (прежде всего живые организмы), кото­рые могут не только противодействовать процессу увеличения ОЭ, но даже уменьшить её. Тем самым при совместном действии элементов упорядоченность систем увеличивается и для них второй закон термодинамики как будто не действует. Явления самоорганизации наблюдаются не только в живых организмах, но и в неорганическом мире. Выяснением механизмов таких процессов занимается синер­гетика. Однако, при исследовании общих вопросов встречается много неясностей, несовпадающих толкований, противоречий. Объясняется это нечёткими формулировками основных понятий и неточным опреде­лением инфопотоков. Для системного подхода следует чётко ограничить пре­делы и цели таких систем и содержание основных понятий.

САМО-ОРГАНИЗУЮЩИЕСЯ - не очень удачный термин. Полностью (также от инфообмена) изолиро­ванная система не может повышать свою организо­ванность (ОНГ). Для этого она должна обязательно получить энергию и ОНГ извне или из подсистем на микроуровне. Поэтому без причин и ресурсов (само­стоятельно) не протекает в системе ни один процесс.

РАЗВИТИЕ - и зменение негэнтропийного потенциала системы. Характеризуется изменением ОНГ, т.е. ± DОНГ. Развитие может быть как прогрессивное, положительное, повышение ОНГ на более высокую уровень (+ DОНГ), или деструктив­ное, отрицательное, упaдочное (- DОНГ). Развитие может быть при одной цели или на одном уровне обобщения системы положительным, для других це­лей или условий - отрицательным. Поэтому необхо­димо при описании каждого процесса развития ука­зать, относительно какой цели и уровня системы в иерархии они определяются. Если подразумевается прогрессивное развитие, то желательно применять термин “n-развитие”.

УПОРЯДОЧЕННОСТЬ - о тличается от структуры тем, что система содержит не только физическую и химическую негэнтропию, но и ОНГ более высокого порядка, связанной определённой целью или целе­сообразностью (смысл и/или самосознание)) ОРГАНИЗОВАННОСТЬ - б олее высокая ступень упорядоченности. Организованная система способна бороться за поглощение, сохранение и увеличение ОНГ, противодействовать ОЭ. Имеются специализи­рованные, функционально различные, взаимосвя­занные элементы системы для обработки и передачи информации (организация – следствие информации и наоборот). УПРАВЛЯЕМОСТЬ - о рганизованная система управ­ляема, если имеет каналы связи, по которым можно оказать ей управляющее воздействие для направлен­ного поведения. Для достижения полной управ­ляемости можно ликвидировать ОЭ системы путём введения такого же количества ОНГ управляющей системы, т.е. при условии ОНГ_ф + ОНГ_упр = ОЭ_м фактическая ОЭ_ф управляемой системы равняется нулю (управляющий должен поглотить энтропию управляемого). ХАОС - в инфодинамическом смысле максимальный хаос - то же самое, что ОЭ_м системы. Между элементами не имеется ни одной структурной связи, упорядоченности, организованности. Все варианты поведения и движения элементов в системе равно­вероятные и непредсказуемые. В реальном мире пол­ный хаос возникает только в экстремальных случаях. Часто применяется термин “хаос” также в случае час­тичной деструкции структуры или потери зависимости между элементами, т.е. при увеличении ОЭ. Имеется определение, что все системы, допускающие несво­димое, вероятностное описание, считаются хаотичес­кими. По существу частичный хаос возникает при увеличении неопределённости из-за уменьшения ОНГ и структурных связей, из-за введения новых координат в многомерном пространстве или из-за расширения области поискового пространства. Мерой частичного хаоса является: НЕРАВНОВЕСНОСТЬ - и меет двойственные и не всегда ясно определённые функции. Если система находится во всех отношениях и уровнях в равно­весии, то её ОЭ максимальная, прекращаются про­цессы развития, в том числе информационные. Если процесс мог бы идти в условиях равновесия, то его ОЭ не возрастала бы. Чем больше система отклоняется от состояния равно­весия, тем больше в ходе всех процессов повышается ОЭ, тем больше требуется дополнительной ОНГ, чтобы предотвратить повышение ОЭ. При неравновесии увеличивается нестабиль­ность системы, но при сильном притоке энергии и ОНГ можно обеспечить её динамическую стабильность. Неравно­весность может быть обеспечена и сохранена только при усло­вии наличия ОНГ или притока ОНГ извне. НЕЛИНЕЙНОСТЬ - в се явления и механизмы пове­дения систем в мире в принципе являются нелиней­ными. Причиной этого в первую очередь является то, что реальные системы содержат многомерную ОНГ, т.е. структурные элементы или выраженную память (связанную информацию). В результате памяти (ОНГ) в реакциях всех систем на внешние воз­действия учитываются не только воздействия в данный момент, но и все воздействия в прошлом. Учитывать необходимо также рассеяние информации со временем. Линейные формулы справедливы только в приближённых моделях на 2-3-мерном пространстве в очень узкой области (законы Ома, Гука и др.). Итоговые балансы движения вещества, энергии, денег через систему в определённый период времени по существу описываются линейными уравнениями. Од­нако для того, чтобы из них можно было бы раз­работать динамические модели развития, необходимо их дополнить негэнтропийными балансами. Послед­ние учитывают вероятностные факторы через задан­ное время. Составляя совместную систему вещест­венных, энергетических денежных и негэнтропий­ческих балансов для различных периодов времени можно получить более гомоморфные модели и соста­вить прогнозы развития системы в будущем. Су­щественно то, что включение балансов ОЭ и ОНГ увеличивает в моделях долю линейных зависимостей и упрощает расчёты. ДИССИПАТИВНЫЕ СТРУКТУРЫ - о ткрытые неравновесные структуры, которые за счёт рассеяния энергии (и вещества) создают и сохраняют свою собственную структуру. В итоге растут ОНГ системы и ОЭ окружающей среды за счёт понижения качества протекающей через неё энергии и вещества. Дисси­пативная структура - более общее понятие, чем само­организующаяся система и захватывает также соз­данные человеком структуры. Например, лазер-уста­новки являются диссипативными структурами, но соз­данными человеком специально (не самостоятельно возникшие) с введением конструктивного ОНГ. БИФУРКАЦИЯ - п ревращение и развитие систем происходят по нелинейным уравнениям, которые в критических точках могут иметь два или больше решений. Уже обычное квадратное уравнение с двумя переменными имеет два решения, тем более решений имеют уравнения более высокого порядка. Для уравнений, описывающих состояние системы, харак­терно, что при непрерывном изменении переменных параметров они имеют в определённый момент в точке бифуркации, в два или более решения. В точке би­фуркации невозможно предсказать, по какому пути происходит дальнейшее развитие системы. Это является одним из источников вероятностных процессов в системе и даёт поискам случайный характер.