Синергетика

План:

1. Синергетика по Хакену.

2. Почала синергетики.

3. Відсутність стандарту терминов.

4. Междисциплинарность синергетики.

5. Синергетика щодо динамічних систем 9.

6. Самоорганізація в синергетике.

7. Критика синергетики і синергетиков.

8. Синергетична концепція самоорганізації 14.

Заключение

.

Останніми роками простежується бурхливий і бурхливий ріст інтересу до міждисциплінарного напрямку, який отримав назву «синергетика». Видаються солідні монографії, підручники, виходять сотні статей, проводяться національні та впливові міжнародні конференції. Важко і навіть неможливо назвати область знання, у якій сьогодні проводилися дослідження під рубрикою синергетики. Для публікацій на задану тему синергетики характеризуєтся тим, що мені нерідко наводяться авторські трактування принципів синергетики, причому трактування досить різнорідні і не досить аргументовані. Причиною цього є достатньої визначеності щодо основоположень синергетики і виникає звідси необхідності уточнення статусу викладеного материала.

Мета цієї роботи — спробувати на доступному рівні розкрити істота і поняття синергетики, як нового напрями сучасній науковій думки. Ця робота, по суті, результат суміщення багатьох джерел, результат пошуку певної золотий середини описання синергетики як перспективного напрями сучасній науковій мысли.

1. Синергетика по Хакену.

Творцем синергетичного напряму, і винахідником терміна «синергетика «є професор Штутгартського університету та директор Інституту теоретичної фізики та синергетики Герман Хакен. Сам термін «синергетика» походить від «синергена» — сприяння, співробітництво, «вместедействие».

По Хакену, синергетика займається вивченням систем, які з великого (дуже великої, «величезного») числа частин, компонент чи підсистем, одне слово, деталей, складним чином взаємодіючих між собою. Слово «синергетика» і означає «спільну дію», підкреслюючи узгодженість функціонування частин, відтворену поведінці системи в цілому. Вочевидь, що методології різних галузей знання настільки різні, що й спільність може бути тільки концептуальному рівні. Підтвердженням те, що задум Р. Хакена був у певною мірою невизначений і суб'єктивний, є свідоцтва деяких учених, в зустрічі з якими Р. Хакен говорив, що назва запропонованого нею наукового напрями «синергетикою» випадково і непринципово. Важко, проте, можна з думкою, що сама назва непринципово, і з полаганием, що синергетику можна було б із неменшим успіхом назвати Х-наукой. У кінцевому підсумку починання Р. Хакена виявилося плідним саме природно витлумаченої асоціації синергетики з самоорганизацией.

2. Почала синергетики.

Ч. Шеррингтон називав синергетическим, чи интегративным, узгоджене вплив нервової системи (спинного мозку) при управлінні м’язовими рухами (узгоджене дію сгибательных і разгибательных м’язів — протагоніста і антигониста).

З. Улам був безпосереднім учасником однієї з перших про чисельні експериментів на ЕОМ першого покоління (ЭНИВАКе) і зрозумів усю важливість та користь «синергії, т. е. безперервного співпраці між машиною і його оператором», здійснюваного у сприйнятті сучасних машинах з допомогою виведення інформації на дисплей.

І. Забуский до середини 1960;х років, реалістично оцінюючи обмежені можливості аналітичного, і чисельного підходу до розв’язання нелінійних завдань, дійшов висновку про необхідність єдиного синтетичного підходу. За словами, «синергетичний підхід до нелінійним математичним і фізичним завданням можна з’ясувати, як спільного використання звичайного аналізу та чисельної машинної математики щоб одержати рішень розумно поставлених питань математичного й фізичного змісту системи уравнений».

Усі початку обьеденяет те що, що у всіх випадках йдеться про узгодженості действий.

3. Відсутність стандарту терминов.

Синергетика, що вивчає процесів самоорганізації і виникнення, підтримки, стійкості й розпаду структур самої різної природи, ще далекою від завершення і єдиною загальноприйнятої термінології (у цьому однині і єдиного назви всієї теорії) наразі немає. Ряд авторитетних авторів висловлюється про синергетики як і справу нової наукової парадигмі. Наприклад у роботі говориться: «Гранично коротка характеристика синергетики як нової наукової парадигми включає у собі три основні ідеї: нелінійний, відкритість, диссипативность». Більше загальної є така трактування: «Синергетика є теорією еволюції і самоорганізації складних систем світу, виступаючи у ролі сучасної (постдарвиновской) парадигми эволюции».

Гідною уваги представляється таке определение:

«Синергетика — (від грецьк. synergetikos — спільний, узгоджений, діючий), наукова дисципліна, вивчаюче зв’язок між елементами структури (підсистемами), утворювані у відкритих системах (біологічних, физико-химических та інших) завдяки інтенсивному (потоковому) обміну речовиною і енергією з довкіллям в нерівноважних умовах. У цих системах спостерігається узгоджене поведінка підсистем, у результаті зростає рівень її упорядкованості, т. е. зменшується ентропія (самоорганізація). Основа синергетики — термодинаміка нерівноважних процесів, теорія випадкових процесів, теорія нелінійних коливань і волн».

Бурхливі темпи розвитку нової області, позбавляють часу на уніфікацію понять і у струнку систему всього комплексу накопичених фактів. Дослідження у новій області через її специфіки ведуться силами і засобами багатьох сучасних наук, кожна з яких має властивими їй методами і сформованої термінологією. Паралелізм і різнобій в термінології і системах основних понять значною мірою обумовлені також відмінностями в підході і поглядах окремих наукових шкіл й та напрямів і в акцентування ними різних аспектів складного й різноманітного процесу самоорганізації. Відсутність в синергетики єдиного узвичаєного наукового мови глибоко символічно науці, що займається явищами розвитку та якісного преобразования.

Суворе визначення синергетики вимагає уточнення те, що слід вважати великою кількістю частин 17-ї та які взаємодії підпадає під категорію складних. Вважається, що зараз суворе визначення, навіть якби він був можливим, була б явно передчасним. Тому далі (як і на роботах самого Хакена та її послідовників) йтиметься лише про описі те, що включає у собі поняття «синергетика », і її відмітних особенностей.

4. Междисциплинарность синергетики.

Системи, складові предмет вивчення синергетики, може бути самої різної природи й змістовно і спеціально вивчатися різними науками, наприклад, фізикою, хімією, біологією, математикою, нейрофизиологией, економікою, соціологією, лінгвістикою (перелік наук легко можна було продовжити). Кожна з наук вивчає «свої «системи своїми, лише йому властивими, методами і формулює результати на «своєму «мові. За існуючої далеко зашедшей диференціації науки усе веде до з того що досягнення однієї науки найчастіше стають недоступними увазі і більше розумінню представники інших наук.

На відміну від традиційних областей науки синергетику цікавлять загальні закономірності еволюції (розвитку в часу) систем будь-який природи. Отрешаясь від специфічної природи систем, синергетика отримує можливість описувати їх еволюцію на інтернаціональному мові, встановлюючи свого роду ізоморфізм двох явищ, досліджуваних специфічними засобами двох різних наук, але вже мають загальну модель, чи, точніше, наведених до спільної моделі. Виявлення єдності моделі дозволяє синергетики робити надбання однієї галузі доступним розумінню представників зовсім інша, можливо, дуже далекою від нього галузі переносити результати однієї науки на, начебто, чужорідну почву.

Слід особливо наголосити, що синергетика це не одній з прикордонних наук типу фізичної хімії чи математичної біології, виникаючих з кінця двох наук (наука, на чию предметну область відбувається вторгнення, в назві прикордонної науки представлена іменником; наука, чиїми засобами виробляється «вторгнення », представлена прикметником; наприклад, математична біологія займається вивченням традиційних об'єктів біології математичними методами). За задумом творця професора Хакена, синергетика покликана зайняти позицію свого роду метанауки, котрий помічає і изучаюшей загальний характер тих закономірностей і залежностей, які приватні науки вважали «своїми ». Тому синергетика виникає не так на стику наук на більш більш-менш широкої чи вузької прикордонної області, а дістає які мають нею інтерес системи із самої серцевини предметної області приватних наук і досліджує ці системи, не апелюючи до природі, своїми специфічними засобами, які мають загальний («інтернаціональний ») характер стосовно приватним наук. Фізик, біолог, хімік і математик бачать свій матеріал, і з них, застосовуючи методи своєї науки, збагачує динаміка загального запасу ідей методів синергетики.

Як і наукова дисципліна, що народилося у другій половині ХХ століття, синергетика виникла не так на порожньому місці. Її можна як наступницю і продолжательницу багатьох розділів точного природознавства, в першу чергу (але лише) теорії коливань та якісної теорії диференційних рівнянь. Саме теорія коливань з її «інтернаціональним мовою », а згодом і «нелінійним мисленням «(Л.И. Мандельштам) стала для синергетики прототипом науки, що займається побудовою моделей систем різної природи, обслуговуючих різні ділянки науки. А якісна теорія диференційних рівнянь, започаткована ще було покладено в працях Анрі Пуанкаре, і виросла з неї сучасна загальна теорія динамічних систем озброїла синергетику значною частиною математичного аппарата.

5. Синергетика щодо динамічних систем.

Будь-які об'єкти навколишнього нас світу є системи, тобто. сукупність складових елементів і перетинів поміж ними.

Елементи будь-який системи, своєю чергою, завжди мають деякою самостійністю поведінки. При будь-якому формулюванні наукової проблеми завжди є припущення, які відсувають за дужки розгляду якісь несуттєві параметри окремих елементів. Проте цей мікрорівень самостійності елементів системи існує завжди. Оскільки руху елементів в таких межах звичайно становлять інтересу для дослідника, їх прийнято називати «флуктуаціями». У нашій повсякденною життя ми також концентруємося великих, інформативних подіях, не звертаючи увагу малі, непомітні незначні процессы.

Малий рівень індивідуальних проявів окремих елементів дозволяє говорити про існування у системі деяких механізмів колективного взаємодії - зворотного зв’язку. Коли колективне, системне взаємодія елементів призводить до того, що ті чи інші руху складових придушуються, необхідно говорити про наявності негативних зворотних зв’язків. Власне, саме негативні зворотний зв’язок і аналітиків створюють системи, як стійкі, консервативні, стабільні об'єднання елементів. Саме негативні зворотний зв’язок, в такий спосіб, створюють і навколишній нас світ, як стійку систему стійких систем.

Стабільність і стійкість, проте, є незмінними. При певних зовнішніх умов характер колективного взаємодії елементів змінюється радикально. Домінуючу роль починають грати позитивні зворотний зв’язок, які придушують, а навпаки — посилюють індивідуальні руху складових. Флуктуації, малі руху, незначні колись процеси виходять макрорівень. Це означає, крім іншого, виникнення нової структури, нового порядку, нової організації у вихідної системе.

Момент, коли вихідна система втрачає структурну стійкість і якісно перероджується, визначається системними законами, оперирующими такими системними величинами, як енергія, энтропия.

Особливу роль світовому еволюційному процесі грає принцип мінімуму диссипации енергії, тобто.: якщо припустимо не єдине стан системи (процесу), а ціла сукупність станів, які з законами збереження і зв’язками, накладеними на систему (процес), то реалізується неї, якому відповідає мінімальне розсіювання енергії, чи, що таке саме, мінімальний зростання ентропії. «Н. Н. Моисеев, академік РАН.

Слід зазначити, що принцип мінімуму диссипации (розсіювання) енергії, наведений раніше у викладі академіка Моїсєєва, зізнається в ролі універсального природничонаукового закону. Ілля Пригожин, в частковості, зазначив тип систем, не підпорядковуються цьому принципу. З іншого боку, вживання терміна «принцип», а чи не «закон», залишає можливість уточнення формулировок.

Моменти якісного зміни вихідної системи називаються бифуркациями гніву й описуються відповідними розділами математики — теорія катастроф, нелинейные диференціальні рівняння тощо. Коло систем, схильні до що така явищам, був настільки широкий, що дозволив казати про катастрофах і бифуркациях, як про універсальних властивості материи.

Отже, рух матерії узагалі можна розглядати, як чергування етапів адаптаційного розвитку та етапів катастрофного поведінки. Адаптационное розвиток передбачає зміна параметрів системи за збереження незмінного порядку організації. При зміні зовнішніх умов параметрическая адаптація дозволяє системі пристосуватися до нових обмеженням, накладываемым средой.

Катастрофные етапи — це й зміна самої структури вихідної системи, її переродження, виникнення нової якості. Виявляється, що нову структуру дозволяє системі перейти нові термодинамічну траєкторію розвитку, що відрізняється меншою швидкістю виробництва ентропії, чи меншими темпами диссипации энергии.

Виникнення нової якості, як зазначалось, відбувається на підставі посилення малих випадкових рухів елементів — флуктуацій. Це частковості пояснює те що, зараз біфуркації стану системи можливо не одне, а безліч варіантів структурного перетворення і її подальшого розвитку об'єкта. Отже, саму природу обмежує наші можливості точного прогнозування розвитку, залишаючи, тим щонайменше, можливості важливих якісних заключений.

6. Самоорганізація в синергетике.

У певній його частині свого сенсу синергетика і поняття як самоорганізація, саморозвиток і еволюція мають спільність, що дозволяє вказати їх усіх як результатів синергетичного процесу. У особливості самоорганізація стійко асоціюються сьогодні з синергетикою. Але такі асоціації мають двояке значення. З одного боку, ефект самоорганізації є важливим, але, тим щонайменше, однією з компонентів, характеризуючих синергетику, з іншого — саме такий компонент надає виділений сенс всьому поняттю синергетики і, зазвичай, є найсуттєвіше тим що складає найбільший интерес.

Часом не тільки результати, чи умови, причини рушійні сили самоорганізації мають альтернативи. У розгляді І.Р. Пригожина стосовно диссипативным структурам йдеться про когерентної самоорганізації, альтернативою на яку є континуальна самоорганізація індивідуальних микросистем, розроблена і запропонована О. П. Руденко. У показано, що теоретичне обгрунтування явища самоорганізації нерівноважних відкритих систем, як і процесу неравновесного упорядкування, дали І.Р. Пригожиным і О. П. Руденко практично водночас незалежно друг від друга. Основною перевагою Сендеги «континуальної» самоорганізації, запропонованої О. П. Руденко, і те, що саме такою підхід дає змогу провести розгляд зв’язку самоорганізації і саморозвитку. Відповідно до розвиненими поглядами сутність прогресивної еволюції полягає у саморозвитку континуальної самоорганізації індивідуальних об'єктів. Показується, що здатність до саморозвитку та використання прогресивної еволюції з природним відбором мають лише індивідуальні мікрооб'єкти з континуальної самоорганізацією І що саме прогресивна хімічна еволюція здатна бути основою виникнення жизни.

7. Критика синергетики і синергетиков.

Хакена та її послідовників іноді звинувачують у честолюбних задумах, в навмисному запровадження легковірних на манівці. Крім того стверджується, ніби крім назви (яка має, як було зазначено вище, також були попередники), синергетика геть позбавлена елементів новизны.

Навіть якби новацією були лише назва, поява синергетики було виправдано. Запропоноване Хакеном виразне назва нового міждисциплінарного напрями привертала нової напрямку вулицю значно більше уваги, ніж будь-яке «правильне» і лише вузькому колу фахівців, название.

Вже немає потреби доводити корисність синергетичного підходу і неправильно наполягати на неодмінному використанні назви «синергетика «усіма, чиї досягнення, поточні результати чи методи прибічники синергетики схильні вважати синергетическими. Явища самоорганізації, випромінювання складності, багатство режимів, породжуваних необов’язково складними системами, залишають простір всіх охочих. Кожен може знайти свою робочу майданчик й працювати міру бажання, рис і можливостей. Проте слід зазначити, що перенесення синергетических методів в галузі точного природознавства у сфері, що вважалися безроздільними володіннями далекі від математики гуманітаріїв, розкрили одне з найбільш плідних аспектів синергетики й суттєво поглибили її понимание.

8. Синергетична концепція самоорганизации.

1) Об'єктами дослідження є відкриті системи в нерівноважному стані, характеризуемые інтенсивним (потоковым, множественно-дискретным) обміном речовиною і енергією між підсистемами й між системою з її окружением.

Конкретна система занурена у середу, що є також її субстратом.

2) Середовище — сукупність з яких складається (середу) об'єктів, що є у поступовій динаміці. Взаємодія досліджуваних об'єктів серед характеризується як близкодействие — контактне взаємодія. Середовище об'єктів то, можливо реалізована у фізичній, біологічної та інший середовищі нижчого рівня, що характеризується як газо-подобная, однорідна чи суцільна. (У складі системи реалізується дальнодействие — польове і опосередковане (інформаційне взаимодействие.).

3) Відрізняються процеси організації та самоорганізації Спільним ознакою їм є зростання порядку внаслідок перебігу процесів, протилежних встановленню термодинамічної рівноваги незалежно взаємодіючих елементів середовища (також видалення від хаосу на інших критеріям). Організація, на відміну самоорганізації, може характеризуватися, наприклад, освітою однорідних стабільних статичних структур.

4) Результатом самоорганізації стає виникнення, взаємодія, також взаимосодействие (наприклад, кооперація) і, можливо, регенерація динамічних об'єктів (підсистем) складніших в інформаційному сенсі, ніж елементи (об'єкти) середовища, з яких вони виникають. Система і його складові є істотно динамічними образованиями.

5) Спрямованість процесів самоорганізації обумовлена внутрішніми властивостями об'єктів (підсистем) у тому індивідуальному і колективному прояві, і навіть впливами із боку середовища, у якому «занурена» система.

6) Поведінка елементів (підсистем) і системи загалом, істотним чином характеризується спонтанністю — акти поведінки є суворо детерминированными.

7) Процеси самоорганізації відбуваються у середовищі поряд з іншими процесами, зокрема протилежної спрямованості, і може в окремі фази існування системи як переважати над останніми (прогрес), і поступатися їм (регрес). У цьому система загалом може мати стійку тенденцію чи перетерплювати коливання до еволюції або деградації та распаду.

Самоорганізація може мати у основі процес перетворення чи розпаду структури, посталої до цього часу результаті процесу организации.

Наведене розгорнутий визначення є якщо і цілком досконалим, то все-таки необхідним кроком по дорозі конкретизації змісту, яке належить до синергетики, і формування критеріїв для створення моделюючою самоорганізуючої среды.

Про співвідношення синергетики і самоорганізації слід з упевненістю сказати, що відсотковий вміст, яким вони поширюються, і в них ідеї невідривні друг від друга. Вони, проте, мають значення і відмінності. Тому синергетику як концепцію самоорганізації слід розглядати себто взаємного звуження цих понять на сфери їхньої пересечения.

Заключение

.

Синергетика з її статусом метанауки відпочатку була покликана зіграти роль комунікатора, що дозволяє оцінити рівень спільності результатів, моделей і методів окремих наук, їх корисність й інших наук ще й перекласти діалект конкретної науки на високу латину міждисциплінарного спілкування. Становище міждисциплінарного напрями зумовило одну важливу особливість синергетики — її відкритість, готовність до діалогу на правах безпосереднього учасника чи невибагливого посередника, бачить свою завдання у світовому забезпеченні взаєморозуміння між учасниками діалогу. Діалогічність синергетики вихлюпнеться й у характері вопрошания природи: процес дослідження закономірностей навколишнього світу у синергетики перетворився (або на стадії перетворення) з добування безликої об'єктивну інформацію на живу діалог дослідника із дикою природою, у якому роль спостерігача стає істотною, відчутною і зримой.

Нині загальна методологія науки переживає період, який поєднує у собі риси еволюції і кризи. Сучасна наука, значно зміцнивши свою базу за минуле століття, дозволити собі більш ліберальний підхід до включення до сфери на свій розгляд змісту, не має суворої об'єктивної основи. Позитивний зміст цього дії полягає в включенні на полі уваги існуючих фактів і практик, реально що потребують інтелектуальному аналізі. Проте через фактичної неготовності науки до дослідження цього змісту об'єктивними методами, процес супроводжується появою «нетрадиційних» і «некласичних» наук, симбіозів наукового і ненаукового знання і набутий інших явищ, які природні власними силами для людської пізнавальної діяльності, але далекі від саме наукового знання. Важливим є те, що заодно відбувається напрацювання підходів до малоисследованному, реально існуючому змісту. Можна вказати, наприклад, на вкрай актуальну завдання об'єктивного дослідженні суб'єктивної реальності, на підступах до котрої я трудяться психологи, нейрофізіологи і розробники систем віртуальної і комп’ютерну анімацію. Сама постановки завдання виглядає терминологически суперечливою. Але це реальна, вкрай важливе завдання, основу рішення якої лежить вивчення і осмислення процесів самоорганізації в нейробиологической, інформаційної та понятійної средах.

Загальні закономірності поведінки систем, що породжують складні режими, дозволяють розглядати на змістовному, котрий іноді на кількісному рівні, такі питання, і рівень складності сприйняття навколишнього світу як функції словникового запасу сприймає суб'єкта, роль хаотичних режимів, їх ієрархій і особливості у формуванні сенсу, граматичні категорії, як носії семантичного змісту, проблеми ностратического мовознавства (реконструкція пра-мови) як відновлення «фазового портрета» сімейства мов і культур виділення аттракторов, й багато іншого. Можна припустити, що у зв’язки України із існуючими і прийдешніми результатами в кінетичної хімії, нейробіології, транспьютерном нейрокомпьютинге й у інших галузях сформується чіткішу теоретичний і аксіоматичний базис синергетики, завдяки чому, зокрема, і критик у її адресу стане більш конструктивній та продаж найпродуктивнішої. Безсумнівно, попри тому, що синергетика повноцінно «працює» сьогодні як категорія наукового знания.

Является чи синергетика міждисциплінарним підходом, абсолютно новій наукою чи навіть якимось філософським поглядом — це ще попереду довести. Проте, нові й несподівані підходи до відомим проблемам становить безсумнівний інтерес до цій галузі знания.

1. Аршинов В.І. Синергетика як феномен постнеоклассической науки, М. ИФ.

РАН, 1999.

2. Блинков А. В., Кисельов О. Н. Рішення всіх негараздів. Неординарне мислення та поведінка. Єкатеринбург: Баско, 1994.

3. Малинецкий РР. Синергетика. Король помер. Хай живе король!

Нечипоренко Ю. Куди не кинь — скрізь Ян і Инь.

4. Данилов Ю. О., Кадомцев Б. Б. Що таке синергетика? // У кн. Нелинейные хвилі. Самоорганізація. М., Наука, 1983.

5. Великий енциклопедичний словник. М.: Радянська енциклопедія, 1991.

Інформація в Интернет:

internet.

internet.

internet.