Синергетический подход.

Это метод научного познания, пересматривающий роль случайных факторов как помехи или шумы, и открывающий новые возможности для анализа воздействия этих факторов путём пересмотра роли организации и хаоса в природе и обществе. Этот метод противостоит Ньютоновскому принципу детерминизма, когда каждое следствие имеет конкретные причины. Принцип детерминизма предполагает, что неопределённость при анализе и решении сложных задач является лишь следствием недостатка информации. Синергетический подход предполагает существование другого мира наряду с детерминированным, который основан на закономерностях случайности и неопределённости, где порядок и хаос взаимосвязаны и порождают друг друга. Такой подход считает неотъемлемыми свойствами природы и общества случайность и неопределённость. Синергетика изучает связи между элементами структуры, которые образуются в открытым системах спонтанно, в неравновесных состояниях, благодаря интенсивному обмену веществом и энергией с окружающей средой. То есть в системах наблюдается явление спонтанного возникновения структур, приводящее к самоорганизации системы.

Синергетический подход позволяет по-иному взглянуть на свойство самоорганизации и внутреннего развития системы. Хаос рассматривается не только как стадия полной дезорганизации и разрушения структуры процесса или явления. Но и необходимое условие для зарождения нового процесса. То есть хаос это потенциальный источник развития более сложной и высокоорганизованной системы. В природе и обществе действуют законы и закономерности, по которым происходит движение и развитие объектов без какого-либо осмысленного вмешательства. Эти законы обуславливают самоорганизацию и саморазвитие объектов и нелинейных процессов и изучаются в синергетике. Самоорганизация систем обусловлена тенденцией их движения из одного неравновесного состояния в другое. Процесс самоорганизации трудно предвидеть, но он внутренне присущ системе. В результате хаотического согласования поведения подсистем возрастает степень упорядоченности системы в целом.

Таким образом, синергетическое управление способствует собственным тенденциям системы, то есть действует в резонансе с ними и позволяет выходить на естественные пути её развития. При резонансных воздействиях на систему важна не столько величина воздействия, сколько его правильная организация. В нелинейных динамических системах, примером которых являются самоорганизующиеся нейронные сети, благодаря нелинейным положительным обратным связям происходит не экспоненциальное, а лавинообразное развитие процесса. В точках бифуркации начинается ветвление возможных путей развития систем, благодаря чему пути её дальнейшего развития практически невозможно определить. В соответствии с синергетическим подходом из хаоса может возникнуть порядок под влиянием малых воздействий на систему в точках бифуркации.

Синергетические системы способны отвечать на внешнее воздействие самоорганизацией своей структуры. Организация таких структур происходит в результате появления новой локальной упорядоченности, подчиняющей себе все другие ранее не упорядоченные хаотические элементы своего уровня. И в конечном счёте образуются упорядоченные структуры в вышележащем иерархическом уровне. При этом сами элементы и их свойства не изменяются. Меняется характер проявления этих свойств. Например, в самоорганизующихся нейронных сетях случайный хаотический характер обучения сменяется коллективным или согласованным при функционировании такой сети. Важной особенностью синергетических систем является то, что в процессе упорядочивания происходит резкое уменьшение системной информации за счёт её свёртывания. Так как при анализе коллективных состояний и свойств нет необходимости описывать каждый элемент в отдельности, достаточно описания общих коллективных состояний. Такое свёртывание информации без потери надёжности системы является главной ценной особенностью синергетических систем. Поскольку свёртывание информации в коллективную является одной из основ появления самовоспроизводящихся и саморазвивающихся синергетических систем живой природы, которые моделируются в СИИ. При свёртывании информации запоминаются и хранятся только жизненно важные для системы параметры. Нейрофизиологи предполагают, что эволюция всех природных систем идёт в направлении увеличения иерархичности, позволяющей при переходе с уровня на уровень свёртывать информацию. С точки зрения синергетики – накопление знаний это нелинейный процесс и система знаний является сложной самоорганизующейся системой, в которой каждый факт может вызвать существенное изменение привычной структуры представлений. Нейрофизиологи рассматривают человеческое сознание в виде многоуровневой синергетической системы, формирующейся на основе самоорганизации механизмов отражения рефлексии под влиянием коллективного генетического кода в СИИ под влиянием базы знаний. Принцип свёртывания информации за счёт иерархичности используется головным мозгом при запоминании, хранении и использовании огромных массивов информации. Возникновение упорядоченности в синергетической системе является нелинейным результатом кооперации и коллективного поведения элементов предыдущего уровня организации.

Процесс самоорганизации никак не управляется, самоорганизация рождается самой системой в результате потери устойчивости, некоторого состояния как фазового перехода, хотя возможны и обратные процессы движения к хаосу. В теории синергетики существуют алгоритмы рождения новых структур в результате потери устойчивости, но в остальном заранее ничего не предопределено. Когда происходит переход сложной системы из одного устойчивого состояния в другое, то выясняется, что её поведение описывается очень малым количеством параметров – параметры порядка, а не многочисленными параметрами вектора состояния. То есть происходит сжатие информации и переход от множества параметров состояния к ограниченному числу параметров порядка. В процессе целенаправленной самоорганизации синергетической системы происходит последовательное уменьшение степеней свободы и их подстройка к макропеременным. А его следствием является образование аттракторов, к которым притягиваются траектории системы.

Конструктивное содержание теории синергетического управления заключается в методе аналитического конструирования агрегированных нелинейных регуляторов. Особенностью этого метода является переход от управления пространством состояний к управлению функциональными выходами (макропеременными), отражающими целевое состояние объекта управления.