Синергетика туралы реферат қазақша (мәлімет)

Қазіргі уақытта өзін-өзі ұйымдастыру концепциясы оларда болып жатқан жүйелер мен процестердің ауқымды класын зерттеудің парадигмасы болып табылады.

ХХ ғасырдың 70-жылдары жаңа ғылым – синергетика, өзін-өзі ұйымдастыру және даму механизмдері пайда болды. Оның зерттеу саласы әртүрлі құрылымдардың эволюциясын зерттеу болып табылады, олардың салыстырмалы тұрақтылығы сырттан энергия мен заттардың құйылуының арқасында қолдау табады. Синергетиканың негізінде материалдық жүйелер жабық және жабық, тепе-тең және тең емес, тұрақты және тұрақсыз, сызықты және сызықты емес, статикалық және динамикалық болуы мүмкін деген маңызды тұжырым бар. Өзін-өзі ұйымдастыру процестерінің принципті мүмкіндігі тұтастай алғанда барлық тірі және өлі, табиғи және қоғамдық жүйелер ашық, тең емес, бейсызық болып табылатындығымен байланысты.

Синергетиканың пайда болуы негізінен бельгиялық физика және химик И. Пригожиннің, 1977 ж.Нобель сыйлығының лауреаты, неміс физигі Г. Хакеннің, басқа неміс ғалымы М. Эйгеннің, сондай-ақ біздің отандық ғалымдар Б. Белоусов пен А. Жаботинскийдің есімдерімен байланысты.

И. Пригожин қайтымсыз процестердің қазіргі заманғы термодинамикасын (тепе-тең емес термодинамика) жасай отырып, жүйенің ретсіз, ретсіз жай-күйінен реттелген құрылымдарды құру құбылысын ашты, яғни өзін-өзі ұйымдастыру және тұрақты тең емес күйдегі энтропия өндірісінің минимумы туралы теореманы қалыптастырды.

Г. Хакен лазерде болып жатқан өзін-өзі ұйымдастыру үдерістерін зерттей отырып, зерттеудің жаңа бағытын синергетикамен атады, бұл грек тілінен аударғанда бірлескен әрекетті немесе өзара әрекеттесуді білдіреді және құбылыстарды зерттеуге жаңа тәсілдің мәні мен мақсатын жақсы береді.

1. Синергетика және оның негізгі принциптері

Синергетика (грек. sinergeia-бірлескен әрекет) — қазіргі ғылымның жетекші бағыттарының бірі.

Синергетика-еркін табиғаттың күрделі жүйелерінің даму және өзін-өзі ұйымдастыру процестері туралы ғылым. Ол өзінің ізашарларының әмбебап, пәнаралық тәсілдерін: тектология А. И. Богданов, жүйелер теориясы Л. фон Берталанфи, кибернетика Н. зерттейді және дамытады. Ескерту. Алайда, оның соңғы тілімен және әдістерімен салыстырғанда, күрделі жүйелердің эволюциясын зерттейтін нақты пәндердің математикалық және нақты жаратылыстануына сүйенеді. Атап айтқанда, синергетика бізді модельдеуші шындық теңдеулерін жасауға үйретеді, бұл бұрын ғылым классиктеріне ғана мүмкіндік берді.

Бүгінгі күні синергетика тек қана табиғи емес, гуманитарлық ғылымдар саласына да жылдам интеграцияланады, социосинергетика және эволюциялық экономиканың бағыттары пайда болды, оның психологтары мен педагогтарын қолданады, Лингвистикада, тарихта және тіпті өнерде, синергетикалық антропологияны құру кезегінде қосымшалар дамиды. Оның бифуркация дәуіріндегі, жаһандық өркениетті дағдарыс дәуіріндегі дағдарысқа қарсы стратегияларды әзірлеудегі рөлі зор.

Кез – келген эволюциялық процесс қарама-қарсы жағдайлардың-жүйенің реттілігі мен хаосқа көшу (құрылымның опат болуы) және хаостан шығу (өзін-өзі ұйымдастыру) фазаларымен біріктірілген кезектескен кезектесіп көрсетілген.

Іріктеу критерийлері. Әдіснамалық принциптерді таңдау туралы бірнеше ортақ сөз. Біріншіден, синергетика принциптері сақиналы себептерге қатысты болуы мүмкін. Мысалы, ген ұғымын ағзаның құрамдас бөлігі болып табылатын ұғымға жүгінбестен анықтауға болмайды. Екіншіден, принциптер тым көп болмауы керек, әйтпесе бір мезгілде пайдалану қиын. Бір ғана маңызды жағдайды атап өту керек: біздің қағидаттар жүйесі тең дәрежеде тепе-тең және тең емес жүйелерді сипаттайды және бұл іріктеу критерийлерінің бірі болды.

Төменде келтірілген қағидаттар әртүрлі гуманитарлық аудиторияларда синергетиканы көп жылдық авторлық оқыту тәжірибесін жалпылау, сондай-ақ антропогендік саланы синергетикалық модельдеу кезінде пайда болды. 1995 жылы В. Г. Буданов алғаш рет ұсынған синергетиканың пәндік принциптерінің кеңейтілген блогы.

Қарапайым нұсқада синергетиканың 7 негізгі принциптерін ұсынуға болады: болмыстың екі принципі және бес қалыптасу.

Болмыстың екі құрылымдық принципі: 1) гомеостаттылық, 2) иерархиялық. Олар «тәртіп» фазасын, жүйенің тұрақты жұмыс істеуін, оның қатаң онтологиясын, айқындылығын және сипаттаудың қарапайымдылығын сипаттайды. Аристотель терминдерінде бұл фаза «уақыт – кинезис»деп аталады.

Қалыптасудың бес принципі: 3) сызықсыз, 4) тұрақсыздығы, 5) жабылмауы, 6) динамикалық иерархиялығы, 7) бақылануы. Олар трансформация фазасын, жүйені жаңартуды, оның дәйекті кезеңдерден өтуін сипаттайды: ескі тәртіптің жойылуын, баламаларды сынаудың хаосын және ақырында, жаңа тәртіптің тууын жолымен. Бұл ретте біз оны іске асырудың қажетті және жеткілікті шарты болып табылатын қалыптасудың туындататын қағидаттарын (3, 4, 5) және қалыптасу процесінің құрастырылуын, бөлшектері мен конструкциясын, сондай-ақ оны бақылаушылардың түсінуін және ортамен ұштасуын сипаттайтын қалыптасудың құрылымдық қағидаттарын (6, 7) ажыратамыз. Аристотель классификациясында бұл фазада «уақыт – метаболе»жауап береді.

2. Болмыс Принциптері

Гомеостатичность

Гомеостаз-бұл жүйенің жұмыс істеу бағдарламасын қолдау, ол өз мақсатына ұстануға мүмкіндік береді.

Жауап: Винера әр түрлі жүйе телеологиялық, яғни өмір сүрудің мақсаты бар. Бұл ретте ЭТАЛОН-идеал мақсаттарынан (нақты немесе елестетілетін) жүйе оған курстан жақпауға мүмкіндік беретін түзетуші сигналдарды алады. Бұл түзету ортаның сыртқы әсерінің әсерінен туындаған мінез-құлық бағдарламасында кез келген ауытқуды басатын теріс кері байланыстар есебінен (жүйенің шығуынан сигнал үлесі кері белгімен кіруге беріледі) жүзеге асырылады. Мысалы: жылытқыштар дененің температурасын сыртқы температуралардың кең ауқымында тұрақты ұстап тұрады; ұшақтың автопилоты гирокомпаспен салыстыра отырып, әуе шұңқырларына және желдің екпініне қарамастан ұшақтың бағыты мен биіктігіне шыдайды.

Мақсаты-синергетикадағы гомеостаз күйіндегі жүйенің мінез-құлық бағдарламасын аттрактор (тартушы) деп атайды. Жүйе күйлерінің кеңістігінде аттрактор уақыт өте келе жақын орналасқан кеңістікке қарағанда өлшемі аз кейбір жиын болып табылады.

Аттрактордың тартылу аймағы оның бассейні деп аталады. Аттракторлар тек ашық диссипативтік жүйелерде ғана бар, яғни энергия, зат, ақпарат тарататын және жүйенің соңғы тәртібін сипаттайды, ол әдетте өтпелі процесс әлдеқайда оңай.

Бұл қағида кибернетика, жүйелік талдау және синергетика идеяларын біріктіреді.

Иерархиялық

Құрылымдық иерархияның негізгі мәні төмен тұрған деңгейлерге қатысты жоғары тұрған деңгейлердің құрамдас табиғаты болып табылады. Төменгі деңгей үшін құрылым-ғарыш, жоғары деңгей үшін хаостың құрылымсыз элементі, құрылыс материалы бар. Мысалы, табиғатта бұл: элементар бөлшектер, атомдар, молекулалар, зат. Біз материалдық емес иерархия туралы айтамыз, мысалы, тілде (дыбыстар, сөздер, фразалар, мәтіндер); идеялар әлемінде (пікірлер, көзқарастар, идеология, парадигмалар); басқару және т. б. деңгейінде.

Құрылымға байланыстыра отырып, элементтер енді бүкіл жүйе ұжымының атынан көрінетін өз функцияларының бір бөлігін, еркіндік дәрежесін береді,бұл ретте осы ұғымдардың элементтері деңгейінде болмауы да мүмкін. Бұл ұжымдық айнымалылар жүйе элементтері мен синергетиктен гөрі жоғары иерархиялық деңгейде «өмір сүреді» Хакен қаласын басшылыққа ала отырып, оларды тәртіп параметрлері деп атауға болады – олар мінез-құлықтың мағынасын және жүйенің аттракторларын қысылған түрде сипаттайды.

Ряд параметрлерінің сипатталған табиғаты бағыну принципі деп аталады, онда ряд параметрінің өзгеруі жүйе құрайтын төменгі деңгейдегі көптеген элементтердің жүріс-тұрысымен синхронды дирижерлайды, және де олардың когерентті феномендері, яғни өзара келісілген, қатар өмір сүру кейде өзін-өзі ұйымдастыру құбылысы деп аталады.

Өз азаматтарының еркіндігінің бір бөлігін мемлекетке жіберген қоғамдағы заңнаманың рөлі осындай.

Жүйе иерархиясында бөлінген рөлді уақыт атқарады және Хакеннің бағынуының синергетикалық принципі дәл уақытша иерархия үшін тұжырымдалады.

Үш кездейсоқ көрші уақыт деңгейін қарастырайық. Оларды микро, макро және мега деңгейлері деп атаймыз. Тәртіп параметрлері-бұл орташа макро-деңгей тілін беретін ұзақ өмір сүретін ұжымдық айнымалылар. Олар төменгі микро-деңгей тілін анықтайтын жылдам, қысқа айнымалы болып қалыптасады және басқарады. Соңғылары макро-деңгей үшін құрылымсыз «жылу» хаотикалық қозғалыспен байланысты.

Келесі, макро-деңгейден жоғары, мега-деңгей өте баяу» Мәңгілік » айнымалылардан құралған, олар макро-деңгей үшін рольді орындайды, бірақ енді оларды басқару параметрлері немесе бақылау параметрлері деп атайды.

Басқару параметрлерін біртіндеп өзгерте отырып, төменде жатқан деңгейлер жүйесін өзгертуге болады, кейде бұл өзгерістер өте қарқынды, дағдарысты көрінеді, сонда басқару параметрлерінің сыни (бифуркациялық) мәндері туралы айтады.

Екі көршілес деңгейді қарастырғанда бағыну принципі былай дейді: ұзақ өмір сүретін айнымалылар қысқа өмір сүретін; төмен тұрған деңгейді басқарады.

Бұл қағидатты уақытша иерархиясы бар динамикалық жүйелердегі Хакен қаласына дейін көрнекті кеңестік математик академик а. Н. ашқанын атап өткен жөн. Тихонов (атақты теорема Тихонов).

Қорытындылай келе, бағыну принципі әрдайым әділ емес, оны абсолюттеудің қажеті жоқ. Мұның бәрі иерархиялықтың бір рет және біржола орната алмайтындығының дәлелі, яғни болмыс, тәртіп принципі ғана жабылмайды. Қалыптасудың қажетті принциптері-эволюцияның өткізгіштері.

3. Қалыптасу Принциптері

Қалыптасу принциптерін туындататын

Сызықсыз

Сызықтық – сызықтық мінез-құлыққа нақты есептерді жеткізуге тырысқан математиктер мен физиктердің көптеген ұрпақтарының қарапайымдылығының идеалдарының бірі. Бұл жүйенің тепе-теңдігі жағдайына жақын (қалыпты тербеліс әдісі деп аталады).

Жүйенің гомеостазы әдетте оңтайлы параметрлердің сызықтық тербелістері деңгейінде жүзеге асырылады, сондықтан қарапайым сызықтық жағдай маңызды. Сонымен қатар, ол біздің зияткерлік күш-жігерімізді үнемдейді. Желілік жүйелердің анықтаушы қасиеті суперпозиция принципі болып табылады: шешім сомасы шешім бар, немесе әйтпесе-жүйеге жиынтық әсердің нәтижесі жүйенің сызықтық көрінісі деп аталатын, әсерге тура пропорционал нәтижелердің жиынтығы бар.

Сонымен, бейсызық кейбір құбылыста суперпозиция принципін бұзу болып табылады: жүйеге әсер ету сомасының нәтижесі осы әсер етулер нәтижелерінің сомасына тең емес. Қолданыстағы себептердің нәтижелерін жинауға болмайды.

СЕБЕПТЕР СОМАСЫНЫҢ НӘТИЖЕСІ

Гуманитарлық, сапалы мағынада: нәтиже күш-жігерге тең емес, күш-жігерге барабар емес, ойын шам тұр емес; бүтін оның бөліктерінің сомасы жоқ; соманың сапасы қосылыстардың сапасына тең емес, және т. б. соңғы, атап айтқанда, жүйеде оның элементтері арасындағы байланыс саны элементтердің өз санынан жылдам өсуінің фактісінен туындайды. Бірақ бұл жылдам сызықты болжаудан бас тарту керек дегенді білдірмейді, біздің ойлауымыздың осы негізгі стандарты, оның қолданылу саласын білу керек.

Объект тұтастығының кез келген шекарасы, оның бұзылуы, бөлінуі, жұтылуы бейсызық әсерлерді болжайды. «Өмір сүреді» деген бейсызық жүйенің қызмет ету шекараларының жанында айқын көрінеді деп айтуға болады. Ойлаудың сызықтық стратегиялары үнемді және тиімді, бірақ гомеостаздың шектеулі шеңберінде ғана, олардан тыс алдамшы, кейде қауіпті.

Кейде «бейсызық ойлау» туралы айтады – әдемі метафор, оны әркім өзінше түсінеді. Бірақ кейде гуманитарлық «сызықтық емес ойлауды» «сызықтық ойлаумен» соңғы соғысты бастауға шақырады, мұндай соғыс метафор абсурдна, себебі сызықтық математика сызықты емес математиканың маңызды шекті жағдайы, ал көбінесе оның жақындатылған, итерациялық әдістерінің негізі болып табылады.

Жабыспау (ашықтық)

Жүйенің өз ортасымен өзара әрекеттесуін елемеу мүмкін емес. Ұзақ уақыт бойы зерттеушілердің қорқынышты сипаты жүйенің түсінігін шайып, ауыр мәселелерді реттеп отырды.

Көп бөлшектер саны бар тұйық жүйелерде термодинамиканың екінші заңы (екінші басы) әділ, энтропия (хаос өлшемі) уақыт өте келе өседі немесе тұрақты қалады, яғни тәртіп жоғалуға тиіс. Дәл осы ашықтық жүйелерге жайдан күрделіге дейін эволюциялауға, ұрық-жасушадан ағзаның өсу бағдарламасын айналдыруға мүмкіндік береді. Бұл иерархиялық деңгей зат, энергия, басқа деңгейлермен ақпарат алмасу кезінде ғана дами алады, күрделенуі мүмкін дегенді білдіреді.

Оның үстіне, ең қызықты гомеостатикалық құрылымдар – бұл ортамен тепе-теңдікте болмайтын, яғни барынша мүмкін энтропиясы жоқ құрылымдар. Олар тек ашық, диссипативтік жүйелерде ғана болуы мүмкін және үлкен жүйелерде оларды заттың, энергияның, ақпараттың сыртқы ағындары есебінен ұстап тұратын тұрақты тепе-тең емес құрылымдар деп атайды. Иерархиялық деңгейдегі тілде ашықтық қағидаты екі маңызды жағдайды көрсетеді. Біріншіден, бұл макродеңгейдің тұрақты тепе-тең емес құрылымдарының болуы нысанындағы болмыстың өзін-өзі ұйымдастыру құбылыстарының мүмкіндігі (тіркелген басқару параметрлері кезіндегі макродеңгейге макродеңгейдің ашықтығы). Екіншіден, қалыптасудың өзін-өзі ұйымдастыру мүмкіндігі, яғни аттрактор типінің тепе-тең емес құрылым түрін ауыстыру мүмкіндігі (жүйенің өзгермелі басқару параметрлерінің мегаургіне макродеңгейдің ашықтығы).

Тұрақсыздық

Белгілі бір жағдайларда жүйеден гомеостаз аймағынан кетуге және тұрақсыз күйге түсуге мүмкіндік береді.

Мұндай тұрақсыздықтың жай-күйі, таңдау бифуркация нүктелері деп аталады. Басқару параметрлерінің кеңістігіндегі нүкте жауап беретін тұрақсыз жай-күй туралы дұрыс айту дұрыс, дәл осы оны бифуркация нүктесі деп атайды. Кейде параметрлер осы сыни нүкте өтетін кезде бифуркация сәті туралы айтады. Олар жаңа сапаның кез келген жағдайында міндетті болып, жаңа және ескі арасындағы шептерді сипаттайды. Мысалы, асудың жоғары нүктесі бір алқапты екіншісінен ажыратады,бұл доғалдағы шариктің тұрақсыз жағдайы.

Бифуркация нүктелерінің маңыздылығы тек қана оларда күштік, ақпараттық тәсілмен емес, яғни жүйенің мінез-құлқын таңдауға, оның тағдырына қандай да бір әлсіз әсермен әсер етуге болатын. Алайда, кез келген бифуркация таңдау нүктелері емес, жиі олар баламасыз (бірінші жақындағанда), мысалы, өлі табиғаттағы фазалық өткелдердің көпшілігі, атап айтқанда, судың қатуы мен қайнауы. Егер балама бір болмаса, яғни кездейсоқ таңдау және есте сақтау (яғни кейін жаңа аттракторға шығу), онда туу туралы немесе Кастлер бойынша макро ақпаратының бифуркация нүктесінде генерация туралы айтады.

Алпысыншы жылдары әлемнің күрделілік табиғатын түсінуде революция жасады, бізге динамикалық хаос, оғаш ретсіз аттракторлар мен фракталды құрылымдар әлемін ашты.

Конструктивтік қағидаттар

Бұл қағидаттар, оларды құрастыру және түсіну, сондай-ақ ортамен ұштасу механизмдерін ұсына отырып, өзіндік келісілген сақинада алдыңғы бес қағидатты ұйымдастырады.

Динамикалық иерархиялық (эмердженттілік)

Бұл қалыптасу процестеріне бағыну принципін жинақтау-екі деңгейден астам өзара іс-қимылды қарастыруға тура келетін тәртіп параметрлерінің туылуы. Қалыптасу процесінің өзі жоғалу процесі болып табылады, содан кейін жүйенің кем дегенде үш иерархиялық деңгейлерінің өзара іс-қимыл процесінде олардың біреуінің тууы, мұнда болмыстың фазасына қарағанда, тәртіптің өзгермелі параметрі, керісінше, бәсекелес макрофлуктуациялардың арасында ең жылдам, тұрақсыз айнымалы болып табылады.

Бұл бифуркация нүктелері жүйесінің өтуінің, оның қалыптасуының, пайда болуының және иерархиялық деңгейлердің опат болуының негізгі принципі. Бұл принцип жүйенің горизонталь бойынша жаңа сапасының туындауын сипаттайды, яғни мега-деңгейдің басқару параметрлерінің баяу өзгеруі бифуркацияға, жүйенің макро-деңгейде тұрақсыздығына және оның құрылымын қайта құруға алып келетін бір деңгейде.

Бифуркация нүктесінде ұжымдық айнымалылар, макро-деңгейдің ретінің параметрлері өзінің еркіндік дәрежесін микро деңгейдің хаосына қайтарады, онда ериді. Одан кейін мега — және микро-деңгейлердің өзара іс-қимылының тікелей процесінде жаңартылған макро-деңгей тәртібінің жаңа параметрлері туады.

Қалыптасу кезеңінде ең жылдам айнымалы жеңіске жетеді, мұнда болмыс фазасына қарағанда тәртіп параметрі ең динамикалық. Макромирдегі өткен және болашақ арасындағы сәт-бифуркация нүктесі, микро-деңгейде өзгерудің тұтас кезеңі болып табылады. Бұл жерде макро-деңгейдің даму баламаларын эволюциялық іріктеу жүргізіледі.

Бақыланатындық

Дәл соңғы екі принцип қосымша және сәйкестік, сақиналы коммуникативтілік және бақылау құралдарына қатыстылық қағидаттарын, ішкі бақылаушы мен метанаблюдатель диалогының процесі арқылы қамтиды. Бақылау қағидаты соңғы эксперименттегі жүйе туралы біздің түсінігіміздің шектеулілігі мен салыстырмалылығын атап көрсетеді. Атап айтқанда, бұл салыстырмалылық теориясында және кванттық механикада өз құқықтарын айқын мәлімдеген бақылау құралдарына салыстырмалылық принципі. Метрдің салыстырмалылық теориясында және секундтарда әрбір қозғалыстағы бақылаушы үшін және бір мезгілде біреу үшін бір мезгілде басқа үшін емес. Кванттық механикада, дәл бір шаманы өлшей отырып, біз басқалардың көпшілігіне (бордың қосымша принципі) қатысты немқұрайдылыққа тыйым салынды. Синергетикада бұл интерпретацияның бақылау ауқымына және бастапқыда күтілетін нәтижеге қатыстылығы. Макро-деңгейдің ұстанымынан хаос болған нәрсе микро-деңгей ауқымына көшу кезінде құрылымға айналады. Яғни, тәртіп пен хаос, болмыс пен қалыптасу ұғымдары масштабқа-бақылау терезесіне қатысты.

Иерархиялық жүйенің тұтас сипаттамасы әр түрлі деңгейдегі бақылаушылар арасындағы коммуникациядан қалыптасады, облыстың жалпы картасы аудандар карталарының мозаикасынан тігіледі.

Әлеуметтік жүйелерде бақылаушылардың мәдени-тарихи, жеке ерекшеліктері үлкен рөл атқара бастайды.

Соңғы онжылдықта жүйенің дағдарысымен байланысты қысқа мерзімді ауытқулар емес, хаотикалық мінез-құлық норма болып табылатын жүйелер белсенді зерттелуде. Бұл ең алдымен турбуленттілік, Климаттық модельдер, плазма.

Хаостың конструктивтік мысалдары биосфераның тұрақтылығына кепілдік беретін Өмір нысандарының әртүрлілігі болып табылады; жүрек-қантамыр жүйесінің жақсы бейімделуінің белгісі болып табылатын жүрек ырғағының жеңіл ретсіздігінің болуы; нарықтың стихиялық элементінің тұрақтылығы үшін қажетті.

синергетика ғылым өзін-өзі ұйымдастыру

Қорытынды

Сонымен, синергетиканың негізгі принциптері:

1) Гомеостаттылық (жүйенің жұмыс істеу бағдарламасын өзінің мақсатын ұстануға мүмкіндік беретін кейбір шеңберде қолдау).

2) иерархиялық (құрылымдық иерархияның негізгі тәсілі төмен тұрған деңгейлерге қатысты жоғары тұрған деңгейлердің құрамдас табиғаты болып табылады. Төменгі деңгей үшін құрылым-тәртіп бар, жоғары деңгей үшін хаостың құрылымсыз элементі, құрылыс материалы бар).

3) сызықсыз (кейбір құбылыста суперпозиция қағидатының бұзылуы: жүйеге әсер ету сомасының нәтижесі осы әсер ету нәтижелерінің сомасына тең емес. Қолданыстағы себептердің нәтижелерін жинауға болмайды).

4) тұйықталу (ашықтық) (жүйенің өз ортасымен өзара әрекеттесуін елемеудің мүмкін еместігі).