ЛЕКЦИЯ 17

синергетический подход к исследованию сложных систем

Любая с\с система имеет жизненно важные параметры, нарушения которых приводят либо к потере устойчивости системы, либо к ее гибели. Пример: в экономике: инфляция, безработица. имеет главную цель и функциональную цель. главными из которых являются этапы функционирования и развития.

Главная цель – это самосохранение, т.е. выживание, жизнеспособность.

Функциональная цель – это сохранение вышестоящей с\с.

Для обеспечения главной цели (т.е. выживаемости) необходимо обеспечить эффективную деятельность с\с на всех этапах ее жизненного цикла,

Исследования эффективности деятельности с\с на этих этапах (функционирования и развития) проводится с помощью гомеостатического подхода (в основном применяемого для этапа функционирования) и синергетического (для этапа развития).

Гомеостатический подход.

Гомеостатика – это наука об управлении жизнеспособностью системы, которая исследует равновесное состояние системы с окружающей средой, которое достигается путем поддержания жизненно важных параметров системы в допустимых пределах.

Любая с\с имеет некоторый набор жизненно важных параметров и ограничения на возможные их значения. Нарушение этих значений (пределов) в параметрах может привести к потери живучести, устойчивости с\с.

Гомеостаз (гомеостазис) – это есть состояние равновесия с\с с окружающей средой.

Поддержание гомеостаза – это есть управление системой с целью поддержания жизненно важных параметров в допустимых пределах.

Сущность гомеостатического подхода заключается в таком управлении противоположностями с\с (внутреннем противоречии), кот обеспечивает сохранение жизнеспособности с\с.

Синергетический подход.

Синергетический подход изучает процессы самоорганизации нелинейных динамических с\с.

При этом под самоорганизацией понимается изменения структуры с\с и ее функций при взаимодействии с\с с окружающей средой.

Основные понятия синергетического подхода:

1. Энтропия – это количественная мера беспорядка (неорганизованности) в с\с.

Энтропия определяется числом допустимых состояний с\с:

Э = ln S

S – число допустимых состояний с\с.

Э

1 S

1. при S = 1, Э=0, т.е. с\с имеет одно возможное состояние (структура с\с четко определена, нет никаких вариантов ее изменения) → нет никакой неорганизованности, беспорядка в с\с.

2. S→∞, Э→∞ или Э→max

2. Хаос – это состояние с\с, для которого энтропия максимальная, отсутствие инфо о с\с.(Эmax).

Между элементами системы не имеется ни одной стр-ой связи. Нет упорядоченности и организации. Хаос – однородная гомогенная устойчиво-неорганизационная среда, для которой Эmax. Такая среда мало чувствительна к действия возмущения, вывести систему из такого состояния очень трудно. Лишь только очень мощное внешнее воздействие может вывести систему из состояния хаоса.

Хаос – это устойчивое равновесное состояние.

3. Негэнтропия (НЭ)– это мера упорядоченности (организованности) с\с.

Взаимосвязь НЭ и энтропии выражается:

НЭ = Э_max – Э_реал

Примечания:

1. НЭ и энтропия выражают природу энерго-информационного единства в материальном мире.

2. любая реальная с\с характеризуется наличием как энтропии, так и НЭ.

Закономерности их взаимного изменения:

1. НЭ = ↑, то Э =↓ - если с\с повышает степень организованности, то Э снижается.

2. Если Э = ↑, то НЭ =↓ - разрушительные силы.

4 Уровень организованности (упорядоченности).

R = НЭ / Э_max = (Э_max – Э_реал)/ Э_max = 1 – Э_реал / Э_max

R= 1 – полностью упорядоченная с\с, т.е. когда Э_реал = 0 или НЭ = Э_max.

R = 0 – с\с полностью дезорганизована, т.е. Э_реал = Э_max или НЭ=0.

Примечание:

Все реальные системы хар-ся уровнем орг-ти, нах-ся в интервале от 0 до 1.

5. Частичный хаос – состояние, в котором находится любая реальная система. Для измерительной части хаоса: Эреал/Эмакс<1.

Синергетический подход – изучает процессы самоорганизации нелинейных динамических систем. Под самоорганизацией понимается изменение структуры системы, ее функций при взаимоотношении системы с ее внешней средой.

Основные положения синергетического подхода при анализе процессов развития сложных с\с:

1. Развитие системы означает изменение негэнтропийного потенциала системы (∆НЭ), которое может быть:

а) ∆НЭ>0, тогда прогрессивное развитие (возрастает).

б) ∆НЭ<0, деструктивное развитие (убывает).

2. Прогрессивному развитию, т.е. ∆НЭ>0 соответствует накопление системной информации. 3

3. Неравновесность является условием развития системы.

Каждая реальная система является относительно организованной, т.е. 0<R<1 и обладает энтропией и НЭ (R – коэфф-т упорядоченности).

Согласно законам термодинамики, любые неравновесные с\с, которые обладают Э и НЭ, стремятся двигаться в сторону термодинамического равновесия (хаосу). Чтобы сохранить неравновесие как условие развития с\с, с\с должна использовать дополнительную энергию (внутреннюю или внешнюю) для повышения НЭ и понижения Э.

Процессы развития характеризуется самоорганизацией и сопровождаются переходом из одного неравновесного состояния в другое. Этому переходу соответствует повышение НЭ и снижение Э.

Среди множества неравновесных состояний существуют особые точки – точки бифуркации. Эти точки (критические), в кот возможно выявление возможных путей развития с\с. Очень малое воздействие на с\с в этих точках может привести к большим изменениям.

Принципы возрастания и убывания энтропии и негэнтропии в сложных системах.

В любой реальной системе действует одновременно закон как убывания энтропии (возрастания негэнтропии) и возрастания энтропии (убывание негэнтропии) по разным показателям системы, по разным частям системы.

Примеры:

1.Строительство – это есть возрастание НЭ, приводит к загрязнению окружающей среды (повышение Э)

2. Рост НТП – увеличение количества знаний (повышение НЭ), приводит к увеличению дифференциации общества (увеличение Э)

3. Ужесточение таможенного режима – повышение НЭ, приводит к развитию теневого бизнеса (увеличение Э)

Следствие:

Существует некоторый критический уровень стабильного, но очень хрупкого равновесия между порядком и беспорядком в природе и обществе.

Примеры:

1. развитие НТП → благосостояние ↑ (НЭ ↑)→ численность населения ↑, конкурентная борьба ↑, загрязнение ↑, войны ↑, экология ↓(Э ↑).

2. В одних странах НЭ повышается, а в других странах повышается Э