интересно
Предыдущая | Содержание | Следующая

Снижение энтропии и процесс самоорганизации системы

Объяснить явление самоорганизации систем позволяет учет энтропийных закономерностей.

Известно, что при объединении структурных элементов появляется новое состояние, или интегративное качество, которым не обладала совокупность элементов до их коллективного объединения в систему. Однако четко представлять механизм возникновения этих новых коллективных, или системных, свойств позволяет использование энтропийного подхода к системе. Синергетика по поводу возникновения системных интегративных свойств в нелинейных системах особую роль отводит аттракторам, которые задают самоорганизующий режим поведения систем. Синергетика (с греческого означает "согласование, сотрудничество, кооперация, совместное действие") занимается проблемами самоорганизации систем путем согласования структур.

Известно, что в окрестности любого аттрактора происходит сжатие фазового пространства, а следовательно, уменьшается число микросостояний и уменьшается энтропия системы, что способствует процессу самоорганизации системы.

Развитие общества по пути самоорганизации и упорядочения либо по пути дезорганизации и хаоса имеет энтропийные критерии. Благодаря этим энтропийным критериям выявлен новый механизм возникновения экологических кризисов, не учитываемый современной экологической наукой; определены условия и пределы устойчивости экономики смешанного типы, когда рынок образуют частный и государственный капиталы.

Любые синергетические системы - это только открытые системы и поэтому имеют свою "внешнюю среду", откуда черпают все необходимые компоненты для своего существования. В силу этого какая-то часть энергии, вещества, информации этой окружающей среды ассимилируется системой и более или менее длительно удерживается в ней в особо упорядоченном состоянии. Как правило, система ощущает себя более энергичной, более активной в отношении среды.

Все синергетические системы - это сложные открытые неравновесные самоорганизующие системы, которые способны на внешнее воздействие отвечать самоорганизацией структур. Организация таких структур происходит в результате появления новой локальной упорядоченности, подчиняющей себе все другие, ранее не упорядоченные (хаотические) элементы своего уровня, с образованием в конечном счете упорядоченных структур уже в вышележащем иерархическом уровне. Свойства этой новой структуры не могут быть представлены как некая сумма свойств, образовавших ее элементов. При этом ни сами элементы, ни их базовые свойства не меняются, меняется только характер проявления этих свойств: случайный, или хаотический, сменяется коллективным, согласованным.

Важной особенностью синергетических систем является то, что в процессе упорядочивания происходит резкое уменьшение системной информации за счет ее свертывания. Это понятно, так как при описании общих или коллективных состояний (свойств) системы нет необходимости описывать каждый элемент в отдельности, достаточно описания общих (коллективных) свойств. Свертывание информации без снижения надежности системы является главной ценностью синергетических систем. Свертывание информации в "коллективную" информацию является одной из основ появления самовоспроизводящихся и саморазжимающихся синергетических систем живой природы.

Принципиально важно, что при свертывании информации запоминаются и хранятся только жизненно важные для системы параметры. По-видимому, эволюция всех природных систем идет в направлении увеличения иерархичности, позволяющей при переходе с уровня на уровень свертывать информацию.

С точки зрения синергетики накопление знаний - это нелинейный процесс, и система знаний представляет сложную самоорганизующуюся систему, в которой один единственный новый факт может вызвать значительные подвижки в привычной структуре представлений.

По-видимому, человеческое сознание также представляет собой многоуровневую синергетическую систему, формирующуюся на основе самоорганизации механизмов отражения (рефлексии) под влиянием так называемого коллективного генетического кода.

Возможно, принцип свертывания информации за счет иерархичности широко используется головным мозгом при запоминании, хранении и реализации огромных и многочисленных массивов информации. Кроме того, свернутая информация способна "отвердевать" в виде более или менее устойчивых физических или химических структур. В качестве примера этого может служить генетический код, "отвердевший" в виде молекул ДНК или РНК, в которых "свернута" информация о живой системе в виде генов. Биологический код, в сущности, это "свернутая" информация о наследственности.

Возникновение в синергетической системе упорядоченности является нелинейным результатом кооперации и коллективного поведения элементов предыдущего уровня организации.

Когерентность, или согласованное упорядоченное поведение динамических элементов, тоже является примером нелинейного поведения системы. Когерентность наблюдается во всех синергетических системах. Например, сердце работает как целостная система, ритмично перекачивая кровь, тогда как изолированные клетки сердца ритмично сокращаются, но каждая клетка при этом работает в своем собственном ритме, и разброс частот между изолированными клетками может быть очень большим, тем самым образуется частотный хаос, беспорядок. Однако как только изолированные клетки объединяются в единый орган (сердце), все его клетки переходят на единую частоту. Какие-то клетки с наибольшей частотой навязывают свою частоту всем другим клеткам, и получается единый ритм сердца - когерентность. Потеря когерентности в работе сердца называется фибрилляцией сердца, или несогласованностью, хаосом работы отдельных клеток сердца, что является антисинергетическим механизмом, и очень опасным.

Известно, что у каждой конкретной системы образуются только такие свойства, которые отвечают специфике внешнего воздействия, причем степень развития этих системных свойств однозначно определяется степенью открытости системы по этим свойствам, т.е. уровнем их потребления внешней средой. Говоря другими словами, если взаимодействие по конкретному свойству системы с внешней средой ослабевает, то это означает, что уменьшается степень открытости системы по этому свойству и в системе будут преобладать процессы дезорганизации, разрушающие структуру, отвечающую за данное свойство, причем деградация будет происходить до уровня, соответствующего новой степени открытости, т.е. новой уменьшенной величине внешнего потребления данного свойства. Так, если для внешнего потребителя (государства, промышленности) взаимодействие и интерес к науке и научным исследованиям ослабли, не востребованы, это означает, что уменьшилась степень открытости системы по свойству науки и научным результатам, в системе будут преобладать процессы деградации или разрушения науки. Наоборот, когда интерес и взаимодействие к науке и научным результатам у внешней среды (государства) возрастает, чтобы использовать эти результаты на практике, тогда увеличится степень открытости (степень заинтересованности) системы по свойству науки и научным результатам, что приведет к самоорганизации структур, усиливающим развитие науки до уровня, соответствующего возросшей величине внешнего потребления. Если внешний потребитель системы по данному свойству исчезает или вовсе отсутствует, тогда система оказывается полностью закрытой по этому свойству, это свойство исчезнет, так как разрушится структура, порождающая это свойство. Например, сегодня внешняя среда заинтересована в уничтожении терроризма, поэтому к этому свойству система открыта и самоорганизуется (организует различные механизмы) для уничтожения террористов. Таким образом, у системы остаются только те свойства, которые востребованы внешней средой. Только те свойства сохраняются и развиваются, которые востребованы в данный период природой и обществом. Когда обществом и государством будут востребованы здоровая нация и долгожители, тогда будут развиваться здравоохранение, биоинженерия и исследования по продлению жизни людей.

Когда обществом будут востребованы искусственные помощники, тогда будут разработаны и созданы искусственные самоорганизующиеся системы. Однако потребность общества определяется потребностью элиты, которая направляет общество в нужном направлении. И если элите нужны одни свойства системы, например бизнес, а другие не нужны, например наука, соответственно и будет развиваться система.

Изменив состав внешних потребителей, система должна перестроить структуру для удовлетворения новых потребителей.