![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
systemity(Продолжение, см. часть I:systemity.livejournal.com/95608.html )
Вторая проблема связана со структурно-функциональными особенностями самоорганизующихся систем. Они определяются тем, что их функция проявляется в отсутствие руководящего начала и определяется только лишь взаимодействием составляющих их элементов. Здесь возникает два принципиальных вопроса: 1) что заставляет эти элементы взаимодействовать и 2) каков алгоритм этого взаимодействия. Основываясь на физических знаниях, дать обобщённый ответ на первый вопрос невозможно. Действительно, вот на морозе из водянного пара формируются снежинки. Каждая из таких снежинок - самоорганизующаяся система. Все эти мириады снежинок непохожи друг на друга. Угол между двумя ОН-связями воды составляет неизменные 109 градусов, т.е., казалось бы, молекулы воды выступают в качестве однородного строительного материала снежинок. На самом же деле это совершенно не так. Каждый атом водорода молекулы воды образует межмолекулярную т.н. водородную связь с атомом кислорода другой молекулы воды. Образующаяся при этом сложная псевдокристаллическая структура воды уникальна. Нет на Земле двух стаканов идентичной воды. В каждом сорте вина своя уникальная вода.
Представим, что такое объяснение удовлетворительно отвечает на первый вопрос. Ну, а как быть со стаей птиц или косяком рыб, которые также отвечают всем признакам самоорганизующихся систем? А как насчёт погоды? А как быть с отделением солдат, которые в свободное от службы время самоорганизуются в коллектив, и никакие приказы командиров не в состоянии изменить установившиеся симпатии и антипатии, спонтанно возникшие на основе огромного числа параметров, характеризующих каждую единицу коллектива? Как быть с формированием семьи, которая в известной мере также является самоорганизующейся системой? Наконец, как быть с психикой человека, которая без всякого сомнения представляет из себя самоорганизующуюся и саморегулирующуюся систему. Но представим на минуту, что во всех перечисленных и в неисчислимом множестве неперечисленных природных самоорганизующихся систем нам удалось установить какой-то стереотип взаимодействия. А как же все элементы системы взаимодействуют между собой? Если система не допускает вмешательства извне, т.е САМОрегулируется и САМОорганизуется, то значит мы никогда и не при каких обстоятельствах не сможет заглянуть вовнутрь и понять, как это делается? Не всё, конечно, так безнадёжно. Есть ряд интересных подходов. Но главное, что при этом нужно всегда помнить: любые подходы могут дать только косвенную информацию. Прямой анализ самообразующихся систем невозможен не при каких обстоятельствах. Если мы приступим к логическому анализу, руководствуясь здравым смыслом, то противоречия и несуразности будут нас преследовать повсюду. Действительно, если все элементы системы взаимодействуют друг с другом по спонтанному механизму, т.е. в отсутствии какой-либо регуляции, то в итоге мы неизбежно должны придти к выводу, что такая самоорганизующаяся система должна представлять из себя пространство тотального гомеостаза, где в любой точке все элементы взаимодействуют одинаково и где отсутствует какое-либо движение. Это состояние является одной из ипостасей хаоса. В таком состоянии энтропия достигает максимального значения, наступает смерть. Подобный сценарий нам не подходит, поскольку то, чем мы мыслим, в таком состоянии не способно было бы мыслить. Все многочисленные нейроны содержали бы абсолютно идентичную информацию. Второе существенное противоречие в сценарии спонтанного механизма тотального взаимодействия всех элементов системы друг с другом состоит в том, что системы имеют различную протяжённость: от галактик с огромным разнообразием космических тел до кварков, образующих элементарные частицы, от планетарной атмосферы до пчелиного роя. Каков бы не был механизм непосредственного взаимодействия элементов систем, скорость массопереноса в последних может отличаться в умопомрачительное число раз. Таким образом, отсюда вытекает необходимость делить самоорганизующиеся системы на правильные и неправильные, на хорошо работающие и плохо работающие. В этом случае обобщенный термин "самоорганизующиеся системы" был бы неприменим. А между тем, мы знаем, что все подобные системы обладают рядом совершенно одинаковых свойств.
Третье противоречие возникнет сразу же, как только мы попытаемся представить себе разнообразие элементов самоорганизующихся систем. Если все элементы системы идентичны, то такая система не может функционировать. Бог с одного Адама снял облик всех людей, и так, что хоть они равны, ни один не похож на другого. Если бы все люди были бы идентичны, но не было бы человечества. Без разнообразия функция немыслима. Можно было бы возразить, приведя в качестве примера пьезоэлектрики, сегнетоэлектирики и другие кристаллы, обладающие выраженными функциональными свойствами. Но здесь дело в том, что, хотя эти кристаллы и выращиваются из насыщенных растворов идентичных молекул, сами молекулы, как в примере с водой, способны по-разному вступать во взаимодействия друг с другом. В итоге получаются или регулярные анизотропные кристаллические образования или же кристаллы с определенными дефектами, что и лежит в основе их функциональности, например, в основе возникновения электричества при механическом воздействии на кристалл. Если же система состоит из большого разнообразия элементов, то очевидно, что они будут стремиться избирательно взаимодействовать друг с другом. Тогда система будет представлять собой множество закуточков, в которых отдельные элементы будут объединяться по. Такое "семейное кладбище" вряд ли может претендовать на роль чего-то функционирующего. Вообще-то список несуразностей и противоречий можно значительно расширить, но не в этом наша цель. Попытаемся найти найти какое-то позитивное решение, которое позволило бы нам хотя бы чуть-чуть приоткрыть завесу над тайной структурно-функциональной организации самоорганизующихся систем. Один из практических подходов состоит вот в чём. Если предположить, что системы с идентичными элементами не могут функционировать, то отсюда следует простая идея. Будем вносить в систему неограниченное число идентичных копий какого-либо элемента системы. Начиная с определённого числа копий, система должна развалиться на нефункционирующую (мертвую) часть и на часть, продолжающую функционировать. По числу идентичных копий элемента, начиная с которого часть системы отвалится, можно судить о том, насколько этот анализируемый элемент был крепко связан со всех исходной системой. В третьей части моего повествования для того, чтобы не нагнетать состояние безысходности в отношении проблемы исследования самоорганизующихся систем, я продемонстрирую, как этот принцип работает, используя для этой цели популяционную пирамиду 220 стран планеты Земля. Популяционной пирамидой в демографии называется доля совокупности лиц определенного возраста в целой популяции. Обычно такие подсчёты производятся для возрастных интервалов в 4 года, отдельно для мужчин, отдельно - для женщин. Каждый такой интервал называется когортой. Всего обычно приводятся данные для 34 когорт от 0 до 80+ лет. Оказывается, что всё население Земли делится почти что на две равные половины. Эти две половины отличаются по тому, как та или иная популяция реагирует на условия окружения. Понятно, что эта реакция заключается в закономерностях воспроизводства потомства, что невозможно регулировать какими-либо командами (даже в Китае).
Вторая проблема связана со структурно-функциональными особенностями самоорганизующихся систем. Они определяются тем, что их функция проявляется в отсутствие руководящего начала и определяется только лишь взаимодействием составляющих их элементов. Здесь возникает два принципиальных вопроса: 1) что заставляет эти элементы взаимодействовать и 2) каков алгоритм этого взаимодействия. Основываясь на физических знаниях, дать обобщённый ответ на первый вопрос невозможно. Действительно, вот на морозе из водянного пара формируются снежинки. Каждая из таких снежинок - самоорганизующаяся система. Все эти мириады снежинок непохожи друг на друга. Угол между двумя ОН-связями воды составляет неизменные 109 градусов, т.е., казалось бы, молекулы воды выступают в качестве однородного строительного материала снежинок. На самом же деле это совершенно не так. Каждый атом водорода молекулы воды образует межмолекулярную т.н. водородную связь с атомом кислорода другой молекулы воды. Образующаяся при этом сложная псевдокристаллическая структура воды уникальна. Нет на Земле двух стаканов идентичной воды. В каждом сорте вина своя уникальная вода.
Представим, что такое объяснение удовлетворительно отвечает на первый вопрос. Ну, а как быть со стаей птиц или косяком рыб, которые также отвечают всем признакам самоорганизующихся систем? А как насчёт погоды? А как быть с отделением солдат, которые в свободное от службы время самоорганизуются в коллектив, и никакие приказы командиров не в состоянии изменить установившиеся симпатии и антипатии, спонтанно возникшие на основе огромного числа параметров, характеризующих каждую единицу коллектива? Как быть с формированием семьи, которая в известной мере также является самоорганизующейся системой? Наконец, как быть с психикой человека, которая без всякого сомнения представляет из себя самоорганизующуюся и саморегулирующуюся систему. Но представим на минуту, что во всех перечисленных и в неисчислимом множестве неперечисленных природных самоорганизующихся систем нам удалось установить какой-то стереотип взаимодействия. А как же все элементы системы взаимодействуют между собой? Если система не допускает вмешательства извне, т.е САМОрегулируется и САМОорганизуется, то значит мы никогда и не при каких обстоятельствах не сможет заглянуть вовнутрь и понять, как это делается? Не всё, конечно, так безнадёжно. Есть ряд интересных подходов. Но главное, что при этом нужно всегда помнить: любые подходы могут дать только косвенную информацию. Прямой анализ самообразующихся систем невозможен не при каких обстоятельствах. Если мы приступим к логическому анализу, руководствуясь здравым смыслом, то противоречия и несуразности будут нас преследовать повсюду. Действительно, если все элементы системы взаимодействуют друг с другом по спонтанному механизму, т.е. в отсутствии какой-либо регуляции, то в итоге мы неизбежно должны придти к выводу, что такая самоорганизующаяся система должна представлять из себя пространство тотального гомеостаза, где в любой точке все элементы взаимодействуют одинаково и где отсутствует какое-либо движение. Это состояние является одной из ипостасей хаоса. В таком состоянии энтропия достигает максимального значения, наступает смерть. Подобный сценарий нам не подходит, поскольку то, чем мы мыслим, в таком состоянии не способно было бы мыслить. Все многочисленные нейроны содержали бы абсолютно идентичную информацию. Второе существенное противоречие в сценарии спонтанного механизма тотального взаимодействия всех элементов системы друг с другом состоит в том, что системы имеют различную протяжённость: от галактик с огромным разнообразием космических тел до кварков, образующих элементарные частицы, от планетарной атмосферы до пчелиного роя. Каков бы не был механизм непосредственного взаимодействия элементов систем, скорость массопереноса в последних может отличаться в умопомрачительное число раз. Таким образом, отсюда вытекает необходимость делить самоорганизующиеся системы на правильные и неправильные, на хорошо работающие и плохо работающие. В этом случае обобщенный термин "самоорганизующиеся системы" был бы неприменим. А между тем, мы знаем, что все подобные системы обладают рядом совершенно одинаковых свойств.
Третье противоречие возникнет сразу же, как только мы попытаемся представить себе разнообразие элементов самоорганизующихся систем. Если все элементы системы идентичны, то такая система не может функционировать. Бог с одного Адама снял облик всех людей, и так, что хоть они равны, ни один не похож на другого. Если бы все люди были бы идентичны, но не было бы человечества. Без разнообразия функция немыслима. Можно было бы возразить, приведя в качестве примера пьезоэлектрики, сегнетоэлектирики и другие кристаллы, обладающие выраженными функциональными свойствами. Но здесь дело в том, что, хотя эти кристаллы и выращиваются из насыщенных растворов идентичных молекул, сами молекулы, как в примере с водой, способны по-разному вступать во взаимодействия друг с другом. В итоге получаются или регулярные анизотропные кристаллические образования или же кристаллы с определенными дефектами, что и лежит в основе их функциональности, например, в основе возникновения электричества при механическом воздействии на кристалл. Если же система состоит из большого разнообразия элементов, то очевидно, что они будут стремиться избирательно взаимодействовать друг с другом. Тогда система будет представлять собой множество закуточков, в которых отдельные элементы будут объединяться по. Такое "семейное кладбище" вряд ли может претендовать на роль чего-то функционирующего. Вообще-то список несуразностей и противоречий можно значительно расширить, но не в этом наша цель. Попытаемся найти найти какое-то позитивное решение, которое позволило бы нам хотя бы чуть-чуть приоткрыть завесу над тайной структурно-функциональной организации самоорганизующихся систем. Один из практических подходов состоит вот в чём. Если предположить, что системы с идентичными элементами не могут функционировать, то отсюда следует простая идея. Будем вносить в систему неограниченное число идентичных копий какого-либо элемента системы. Начиная с определённого числа копий, система должна развалиться на нефункционирующую (мертвую) часть и на часть, продолжающую функционировать. По числу идентичных копий элемента, начиная с которого часть системы отвалится, можно судить о том, насколько этот анализируемый элемент был крепко связан со всех исходной системой. В третьей части моего повествования для того, чтобы не нагнетать состояние безысходности в отношении проблемы исследования самоорганизующихся систем, я продемонстрирую, как этот принцип работает, используя для этой цели популяционную пирамиду 220 стран планеты Земля. Популяционной пирамидой в демографии называется доля совокупности лиц определенного возраста в целой популяции. Обычно такие подсчёты производятся для возрастных интервалов в 4 года, отдельно для мужчин, отдельно - для женщин. Каждый такой интервал называется когортой. Всего обычно приводятся данные для 34 когорт от 0 до 80+ лет. Оказывается, что всё население Земли делится почти что на две равные половины. Эти две половины отличаются по тому, как та или иная популяция реагирует на условия окружения. Понятно, что эта реакция заключается в закономерностях воспроизводства потомства, что невозможно регулировать какими-либо командами (даже в Китае).
![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
no subject
Date: 2010-01-26 07:56 pm (UTC)- любая система стремится к состоянию с минимальной потенциальной энергией взаимодействия - такое состояние стабильно так как любое перемещение со дна потенциальной ямы вызывает возникновение силы, стремящейся вернуть части в исходное состояние (или в терминах систем - возникновение отрицательной обратной связи).
Вот и получилась максимально стабильная система (условно можно назвать самоорганизованной системой 1-го порядка)
- но к моменту когда будет достигнуто дно потенциальной ямы в процессе перехода к этому состоянию будет накоплена кинетическая энергия и это состояние будет пройдено, дальше произойдет заход на новый цикл перехода в состояние с минимальной потенциальной энергией.
Получилась автоколебательная система (условно можно назвать самоорганизованной системой 2-го порядка)
- если каждая из частей такой системы обладает большим вероятностным разбросом параметров, то при каждом цикле автоколебания как как положение так и характеристики потенциальной ямы будут меняться, но так как мы имеем большой набор частей, то большую часть времени суммарные изменения будут незначительны (из-за взаимной компенсации)
Получилась пульсирующая автоколебательная система (условно можно назвать самоорганизованной системой 3-го порядка)
- так как изменения параметров составных частей системы носят вероятностный характер, то хаотичным образом будут возникать ситуации "однонаправленности" изменений у большого числа составляющих системы, эти составляющие в свою очередь провзаимодействуют с остальными (в терминах систем - возникнет положительная обратная связь) при этом произойдет резкий "перескок" всей системы на другой уровень (также возможно разрушение системы как единого целого - система для которой существует вероятность саморазрушения - квазистабильная система)
Получилась пульсирующая автоколебательная система с неким набором стабильных уровней между которыми будут происходить "перескоки" (условно можно назвать самоорганизованной системой 4-го порядка)
Вот как-то так, что называется "мои мысли" о "сферических самоорганизванных системах в вакууме" )))
"Сферических" - потому что понятно, что процессы происходящие в реальности будут "несколько" сложней )))
В "вакууме" потому что в рассуждениях не учитывалось взаимодействие с окружающей средой )))
no subject
Date: 2010-01-26 08:50 pm (UTC)no subject
Date: 2010-01-27 10:34 am (UTC)