Вопрос 36. Синергетика.

Синергетика — наука о законах самоорганизации сложных развивающихся систем.

Термин “синергетика” (греч. — содействие, сотрудничество) использовал Г.Хакен. Она изучает любые самоорганизующиеся системы, состоящие из многих подсистем (электроны, атомы, молекулы, клетки, нейроны, органы, сложные многоклеточные организмы, люди, сообщества людей).

Стремится показать, как из хаоса возникают многообразные формы сложноорганизованной физической реальности. Тем самым перебрасывается как бы мостик между физикой и биологией.

Биологическая теория говорила о созидании в процессе эволюции все более сложных и упорядоченных живых систем, а термодинамика — о разрушении. Эти коллизии между физикой и биологией требовали своего разрешения.

Современные концепции самоорганизации позволяют устранить традиционный парадигмальный разрыв между эволюционной биологией и физикой.

Синергетика призвана решить задачу, как из хаоса возникает порядок. Ведь суть всякой организации состоит в упорядоченности элементов системы.

В процессе порождения хаосом упорядоченных организованных систем обязательно появятся качественные переходы, т.е. возникнут такие ситуации, когда непрерывность прерывается, а качественная определенность процесса преобразуется. В синергетике для обозначения такого скачкообразного преобразования вводится название бифуркация. В процессе движения от хаоса к порядку, который представляет собой процесс преобразования качественной определенности, спонтанно возникает неопределенность, порождаемая бифуркациями.

Характер направленности самоорганизации связан с АТТРАКТОРОМ —  некоторое определенное состояние , к которому стремится эволюция системы.

Аттрактор обоснован законами природы. Он неидеален. Аттракторов множество. Можно говорить только о вероятности определенного аттрактора.

Исходя из реального состоянии системы в данный момент времени мы можем определить основной аттрактор, в большинстве случаев мы не можем точно определить какой из аттракторов будет реализован.

Каждый прогноз носит вероятностный характер.

Проблему неопределенности синергетика поставила на иную основу. Появился «странный аттрактор». Он описывает поведение системы, в каком-то смысле аналогичное поведению живых организмов.

Странный аттрактор позволил сделать вывод, что система способна к непредсказуемому изменению.

Флуктуация — случайное отклонение физических величин от их средних значений.

Синергетика перебросила двойной мостик от мира неорганического к живым системам:

1. она выявила аналогию структур функционирования физико-химических и биологических систем

2. показала необходимость эволюции неорганических систем в направлении к органическим.

Благодаря математической форме используемых моделей синергетика открыла новые перспективы использования знания, полученного при исследовании физико-химических систем, для изучения органических и социальных систем.

Понятие хаоса играло немаловажную роль на протяже­нии всей истории развития человеческой мысли. С хаосом связывались представления о гибельном беспорядке, о не­различимой пучине, зияющей бездне. Собственно, такое представление является наиболее распространенным и в обыденной жизни. Тем не менее, идея первичного хаоса, из которого потом все родилось, также достаточно распрост­ранена в древних мифах, в восточной философии, в учени­ях древних греков. Начиная с 70-х годов нашего века бурно развивается направление, называемое «синергетикой», в фокусе внимания которого оказывают­ся сложные системы с самоорганизующимися процессами, системы, в которых эволюция протекает от хаоса к поряд­ку, от симметрии ко все возрастающей сложности.

Синергетика в переводе с греческого языка означает «содружество, коллективное поведение». Термин этот впер­вые был введен Хакеном. Как новационное направление в науке, синергетика возникла, в первую очередь, благодаря выдающимся достижениям И. Пригожина в области не­равновесной термодинамики. Им было показано, что в не­равновесных открытых системах возможны эффекты, при­водящие не к возрастанию энтропии и стремлению термодинамических систем к состоянию равновесного хаоса, а к «самопроизвольному» возникновению упорядоченных структур, к рождению порядка из хаоса.

Процессы, протекающие в различных явлениях приро­ды, следует разделять на два класса. К первому классу от­носятся процессы, протекающие в замкнутых системах. Они развиваются в направлении возрастания энтропии и приводят к установлению равновесного состояния в систе­мах. Ко второму классу относятся процессы, протекающие в открытых системах. В соответствующие моменты — мо­менты неустойчивости — в них могут возникать малые возмущения, флуктуации, способные разрастаться в макро­структуры.

Одним из важнейших результатов, полученных Пригожиным, его школой и последователями, является новый подход к анализу сложных явлений. Во-первых, самоорганизация в сложных системах свиде­тельствует о невозможности установления жесткого конт­роля за системой. То есть самоорганизующейся системе нельзя навязать путь развития. Управление такой систе­мой может рассматриваться лишь как способствование соб­ственным тенденциям развития системы, с учетом прису­щих ей элементов саморегуляции.

Синергетика - наука о самоорганизации простых систем, о превращении хаоса в порядок. Возникшие сложные упорядоченные системы попадают под действие конкуренции и отбора. Как утверждает Хакен, это приводит в определенном смысле к обобщенному дарвинизму, действие которого распространяется не только на органический, но и на неорганический мир.

Объект изучения синергетики, независимо от его природы, должен удовлетворять следующим требованиям:

• система должна быть открытой, т. е. обмениваться веществом и энергией с окружающей средой;

• система должна быть достаточно далеко от точки термодинамического равновесия, т. е. в состоянии, близком к потере устойчивости;

• обладать достаточным количеством элементов, взаимодействующих между собой;

• иметь положительную обратную связь, при котором изменения, появляющиеся в системе, не устраняются, а накапливаются и усиливаются, что приводит к возникновению нового порядка и структуры;

• сопровождаться нарушением симметрии, т. к. изменения приводят к разрушению старых и образованию новых структур;

• скачкообразно выходить из критического состояния при переходе на более высокий уровень упорядоченности. Скачок - это крайне нелинейный процесс, при котором малые изменения параметров системы вызывают очень сильные изменения ее состояния и переход в новое качество.