загрузка...

трусы женские
загрузка...
Реферати » Реферати з природознавства » Наука про складні системи

Наука про складні системи

ПЛАН

Поняття складної системи
Поняття зворотного зв'язку
Поняття доцільності
Кібернетика
ЕОМ і персональні комп'ютери
Моделі світу

Поняття складної системи

Теорія відносності, що вивчає універсальні фізичні закономірності, що відносяться до всієї Всесвіту, і квантова механіка, що вивчає закони мікросвіту, нелегкі для розуміння, і проте вони мають справу з системами, які з точки зору сучасного природознавства вважаються простими. Простими в тому сенсі, що в них входить невелике число змінних, і тому взаємовідношення між ними піддається математичній обробці і виведенню універсальних законів.

Однак, крім простих, існують складні системи, які складаються з великого числа змінних і стало бути великої кількості зв'язків між ними. Чим воно більше, тим важче піддається предмет дослідження досягненню кінцевого результату - виведенню закономірностей функціонування даного об'єкта. Труднощі вивчення даних систем пов'язані і з тим обставиною, що чим складніше система, тим більше у неї так званих емерджентних властивостей, т. Е. Властивостей, яких немає у її частин і які є наслідком ефекту цілісності системи.

Такі складні системи вивчає, наприклад, метеорологія - наука про кліматичні процесах. Саме тому, що метеорологія вивчає складні системи, процеси утворення погоди набагато менш відомі, ніж гравітаційні процеси, що, на перший погляд, здається парадоксом.
Дійсно, чому ми точно можемо визначити, в якій точці перебуватиме Земля або яке-небудь інше небесне тіло через мільйони років, але не можемо точно передбачити погоду на завтра? Тому, що кліматичні процеси представляють набагато більш складні системи, що складаються з величезної кількості змінних і взаємодій між ними.

Поділ систем на прості і складні є фундаментальним в природознавстві. Серед усіх складних систем найбільший інтерес представляють системи з так званої «зворотним зв'язком» . Це ще одне важливе поняття сучасного природознавства.

Поняття зворотного зв'язку

Якщо ми вдаримо по більярдній кулі, то він полетить в тому напрямку, в якому ми його направили, і з тією швидкістю, з якою ми хотіли . Політ кинутого каменя теж відповідає нашому бажанню, якщо нічого не перешкоджає цьому. Сам камінь абсолютно індиферентний по відношенню до нас.
Він не пручається, якщо тільки не мати на увазі закону інерції.

Зовсім іншим буде поведінка кішки, яка активно реагує на наше вплив. Так от, якщо поведінка об'єкта (поведінкою будемо називати будь-яка зміна об'єкта по відношенню до навколишнього середовища) залежить від впливу на нього, ми говоримо, що в такій системі є зворотній зв'язок
- між впливом і її реакцією .

Поведінка системи може підсилювати зовнішній вплив: це називається позитивним зворотним зв'язком. Якщо ж воно зменшує зовнішній вплив, то це негативний зворотний зв'язок. Особливий випадок - гомеостатические зворотні зв'язки, які діють, щоб звести зовнішній вплив до нуля.
Приклад: температура тіла людини, яка залишається постійною завдяки гомеостатичним зворотним зв'язкам. Таких механізмів в живому тілі величезна кількість. Властивість системи, яке залишається без змін в потоці подій, називається інваріантом системи.

У будь-якому нашому русі з певною метою беруть участь механізми зворотного зв'язку. Ми не помічаємо їх дії, тому що вони включаються автоматично. Але іноді ми користуємося ними свідомо. Скажімо, одна людина пропонує місце зустрічі, а інший повторює: так, ми зустрічаємося там-то і в стільки-то. Це зворотній зв'язок, що робить домовленість більш надійною. Механізм зворотного зв'язку і покликаний зробити систему більш стійкою, надійною та ефективною.

У широкому розумінні поняття зворотного зв'язку «означає, що частина вихідний енергії апарату або машини повертається на вхід ... Позитивний зворотний зв'язок додається до вхідних сигналів, вона не коригує їх. Термін
«зворотний зв'язок» застосовується також у вужчому сенсі для позначення того, що поведінка об'єкта управляється величиною помилки в положенні об'єкта стосовно деякої специфічної мети » (Н. Вінер.
Кібернетіка.-М., 1968.- С.288). Механізм зворотного зв'язку робить систему принципово інший, підвищуючи ступінь її внутрішньої організованості і даючи можливість говорити про самоорганізацію в даній системі.

Отже, всі системи можна розділити на системи зі зворотним зв'язком і без такої. Наявність механізму зворотного зв'язку дозволяє укласти про те, що система переслідує якісь цілі, т. Е. Що її поведінка доцільно.

Поняття доцільності

Активне поведінка системи може бути випадковим або доцільним, якщо «дія або поведінка допускає тлумачення як спрямоване на досягнення певної мети, т. Е. Деякого кінцевого стану , при якому об'єкт набуває певний зв'язок в просторі або в часі з деяким іншим об'єктом або подією. Нецілеспрямованим поведінкою є таке, яке не можна витлумачити подібним чином » (Там же.- С.
286).

Для позначення машин з внутрішньо цілеспрямованим поведінкою був спеціально викуваний термін «сервомеханізми» . Наприклад, торпеда, забезпечена механізмом пошуку мети. Всяке цілеспрямоване поведінка вимагає негативного зворотного зв'язку. Воно може бути що пророчить або непредсказивающім. Пророкування може бути першого, другого і наступних порядків залежно від того, на скільки параметрів поширюється пророцтво. Чим їх більше, тим досконаліше система.

Поняття доцільності зазнало тривалу еволюцію в історії людської культури. За часів панування міфологічного мислення діяльність будь-яких, в тому числі неживих, тел могла бути визнана доцільною на основі антропоморфізму, т. Е. Приписування явищам природи причин за аналогією з діяльністю людини. Філософ Аристотель в числі причин функціонування світу, поряд з матеріальною, формальної, діючої, назвав і цільову. Релігійне розуміння доцільності грунтується на уявленні про те, що Бог створив світ з певною метою, і стало бути світ в цілому доцільний.

Наукове розуміння доцільності будувалося на виявленні в досліджуваних предметах об'єктивних механізмів целепола-гания. Оскільки в
Новий час наука вивчала прості системи, остільки вона скептично ставилася до поняття мети. Положення змінилося в XX столітті, коли природознавство перейшло до вивчення складних систем зі зворотним зв'язком, так як саме в таких системах існує внутрішній механізм визначення мети.
Наука, яка першою почала дослідження подібних систем, отримала назву кібернетики.

Кібернетика

Кібернетика (від грец. Kybernetike - мистецтво управління) - це наука про управління складними системами зі зворотним зв'язком. Вона виникла на стику математики, техніки та нейрофізіології, і її цікавив цілий клас систем, як живих, так і неживих, в яких існував механізм зворотного зв'язку.
Засновником кібернетики по праву вважається американський математик Н. Вінер
(1894-1964), що випустив в 1948 році книгу, яка так і називалася
«Кібернетика» .

Оригінальність цієї науки полягає в тому, що вона вивчає не речовинний склад систем і не їх структуру (будова), а результат роботи даного класу систем. В кібернетиці вперше було сформульоване поняття
«чорного ящика» як пристрою, що виконує певну операцію над сьогоденням і минулим вхідного потенціалу, але для якого ми не обов'язково маємо інформацію про структуру, що забезпечує виконання цієї операції.

Системи вивчаються в кібернетиці по їх реакцій на зовнішні впливи, інакше кажучи, за тими функціями, які вони виконують. Поряд з субстратним (речовим) і структурним підходом, кібернетика ввела в науковий ужиток функціональний підхід як ще один варіант системного підходу в широкому сенсі слова.

Якщо XVII сторіччя і початок XVIII століть - століття годин, а кінець XVII і все XIX сторіччя - століття парових машин, то нині є повік зв'язку і управління. У вивчення цих процесів кібернетика внесла значний вклад. Вона вивчає способи зв'язку та моделі управління, і в цьому дослідженні їй знадобилося ще одне поняття, яке було давно відомим, але вперше одержало фундаментальний статус у природознавстві - поняття інформації (від лат. Informatio - ознайомлення, роз'яснення) як міри організованості системи на противагу поняттю ентропії як міри неорганізованості.

Щоб ясніше стало значення інформації, розглянемо діяльність ідеального істоти, що отримав назву «демон Максвелла» . Ідею такої істоти, що порушує другий початок термодинаміки, Максвелл виклав в
«Теорії теплоти» вийшла в 1871 році. «Коли частка зі швидкістю вище середньої підходить до дверцят з відділення А або частка зі швидкістю нижче середньої підходить до дверцят з відділення В, воротар відкриває дверцята і частка проходить через отвір; коли ж частка зі швидкістю нижче середньої підходить із відділення А або частка зі швидкістю вище середньої підходить із відділення В, дверцята закривається. Таким чином, частки більшої швидкості зосереджуються у відділенні В, а у відділенні А їхня концентрація зменшується. Це викликає очевидне зменшення ентропії, і якщо з'єднати обидва відділення тепловим двигуном, ми, начебто, одержимо вічний двигун другого роду » (Там же.- С. 112).

Чи може діяти «демон Максвелла» ? Так, якщо отримує від наближаються частинок інформацію про їх швидкості і точці удару об стінку. Це і дає можливість зв'язати інформацію з ентропією. Можливо в живих системах діють аналоги таких «демонів» (на це можуть претендувати, наприклад, ферменти). Поняття інформації має таке велике значення, що воно увійшло в заголовок нового наукового напрямку, що виник на базі кібернетики - інформатики (назва відбулася із з'єднання слів інформація і математика).

Кібернетика виявляє залежності між інформацією та іншими характеристиками систем. Робота «демона Максвелла» дозволяє встановити обернено пропорційну залежність між інформацією та ентропією. З підвищенням ентропії зменшується інформація (оскільки всі усредняется) і навпаки, зниження ентропії

Сторінки: 1 2
загрузка...
ur.co.ua

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар