33.Понятие системы и типы системных объектов. Теория самоорганизации (синергетика).

Система - это упорядоченное множество взаимосвязанных элементов, которой присуща определенные структуры, организация, единство и целостность. Любой объект является системой, если он может быть расчленен на взаимосвязанные и взаимодействующие элементы В свою очередь, эти элементы могут иметь свою собственную структуру и быть представленными как подсистемы крупной системы Подсистемы тоже могут включать свои подсистемы и между ними тоже существуют определенные отношения, связи и взаимодействия Поскольку в определенной системе могут быть разные типы связей и отношений, то в ней можно выделить и ряд структур Такие системы называются многие структурными (многоуровневымиими).Хотя в качестве системы может быть рассмотрен любой объект, но не до каждого объекта можно применить принципы и методы системного подхода К ним можно прибегнуть лишь анализируя те предметы, в которых зримо выражены системные связи Объекты первого типа называют неорганизованными совокупностями К ним можно отнести различные конгломераты (куча песка или снега) Входя в них или исходя из них, элементы не меняются, поскольку свойства совокупности совпадают со свойствами этих элементов Такая совокупность или совсем лишена системно-структурного характера, или с ним можно не считать. Системные объекты имеют целостную, устойчивую структуру Для них характерно появление новых свойств, которые не совпадают со свойствами отдельных элементов (кристаллы) Для системных объектов характерны иерархическая на строение (системы низшего уровня входят в системы высшего уровня) Системой называют не любую совокупность элементов и связей между ними, а упорядоченную определенным образом целостную структуру (сложный объект) Например, в любом инженерном объекте каждая деталь, узел, функционируют вместе в данной конструкции, могут давать необходимый результат, для чего и создан данный менізм. В создании классификации определенных систем важную роль играют типы системных связей Ко второму типу относят объекты, элементы которых взаимосвязаны (не составляют простой арифметической суммы) и за а целым теряют свои свойства, хотя могут быть выделены как самостоятельные Такие системы называются организованными системамми.

В органических системах четко выраженные системные связи и черты целостности (биологический организм) В них не допускается выделение элементов В отрыве от таких систем элементы не только теряют свои в свойства, но и способность существовать в своем развитии они могут проходить различные стадии осложнения и дифференциации Существенную роль в них играют генетические связки. Система может быть понята лишь в сопоставлении с ее окружением зависимости от сопоставления различают следующие типы поведения систем, как: реактивную (определяется средой), адаптивную (определяется средовый вищем и функцией саморегуляции) и активное, в которой важную роль играют преобразование среды в соответствии с требованиями системы Наиболее сложными являются также организованные системы Они включают не только н ' связки координации, но и связи субординации.

Синергетика – современная теория самоорганизующихся систем, основанная на принципах целостности мира, общности закономерностей развития всех уровней материальной и духовной организации; нелинейности (многовариантности, альтернативности) и необратимости, глубинной взаимосвязи хаоса и порядка, случайности и необходимости. Когда Г. Хакена как одного из основателей синергетики попросили назвать ключевые положения синергетики, то он перечислил их в следующем порядке:

1. «Исследуемые системы состоят из нескольких или многих одинаковых или разнородных частей, которые находятся во взаимодействии друг с другом.

2. Эти системы являются нелинейными.

3. При рассмотрении физических, химических и биологических систем речь идет об открытых системах, далеких от теплового равновесия.

4. Эти системы подвержены внутренним и внешним колебаниям.

5. Системы могут стать нестабильными.

6. Происходят качественные изменения.

7. В этих системах обнаруживаются эмерджентные (т.е. вновь возникшие) новые качества.

8. Возникают пространственные, временные, пространственно-временные или функциональные структуры.

9. Структуры могут быть упорядоченными или хаотичными.

Характерными особенностями живых систем кроме обмена веществом и энергией являются саморегуляция, раздражимость, синтез органических веществ, рост, размножение, адаптация к окружающей среде и передача наследственных признаков. В живых системах саморегуляция осуществляется на уровне интенсивного обмена веществом, энергией и информацией с окружающей природной средой.Самоорганизация – это скачкообразные природные процессы, переводящие открытую неравновесную систему, достигшую в своем развитии критического состояния, в новое устойчивое состояние с более высоким уровнем упорядоченности по сравнению с исходным.Критическое состояние – это состояние крайней неустойчивости, достигаемое открытой неравновесной системой в ходе предшествующего периода плавного, эволюционного развития. Ключ к пониманию процессов самоорганизации находится в исследовании взаимодействия открытых систем с окружающей средой.Особое значение для утверждения этих взглядов в науке сыграла модель развивающейся Вселенной, в соответствии с которой в ее развитии ясно просматривается нарастающее усложнение строения. В первые мгновения после Большого взрыва Вселенная представляла собой смесь элементарных частиц, свободно превращавшихся друг в друга при гигантской температуре. Затем, по мере снижения температуры, появились существующие сегодня элементарные частицы, ядра атомов водорода и гелия и, наконец, сами атомы этих элементов. Далее однородная газовая смесь, которой была Вселенная, начала уплотняться и превратилась в галактики и звезды. Внутри звезд образовались все остальные химические элементы таблицы Менделеева, после чего стало возможным появление планет. На некоторых из них (по крайней мере, на Земле) смогла появиться жизнь, а затем и разум. Таким образом, открытия в космологии подтверждали, что самоорганизация является фундаментальным принципом Природы, лежит в основе наблюдаемого развития от менее сложных к более сложным и упорядоченным формам организации вещества.Такие процессы называются процессами самоорганизации. Наиболее явственно и наглядно подобные явления демонстрирует живая природа. Из семечка, посаженного в землю, может вырасти большое растение со сложной структурой (ствол, ветви, листья, цветы) и вся огромная по сравнению с первоначальным семечком масса этого растения образуется из бесструктурного вещества (вода, углекислый газ, элементы почвы). На первый взгляд такие процессы настолько отличаются от процессов в неживой природе, где в основном проявляются процессы разрушения структур, что долгое время существовало мнение о неприменимости законов физики к описанию живой природы. Тем не менее существует достаточно много примеров процессов самоорганизации и в неживой природе. Всем знакомые снежинки, обладающие высокосимметричной структурой, образуются из бесструктурного водяного пара. В спокойном течении реки при огибании препятствий или при ускорении течения в области сужения русла могут возникнуть структуры в виде вихрей.Классическим примером образования структур из полностью хаотической фазы в лабораторных условиях являются ячейки Бенара. В 1900 г. была опубликована статья Ч. Бенара с фотографией структуры, по виду напоминавшей пчелиные соты. Эта структура образовалась в ртути, налитой в плоский широкий сосуд, подогреваемый снизу, после того как пе­репад температуры между верхним и нижним слоем жидкости превысил некоторое критическое значение. Весь слой ртути (то же происходит и с другой вязкой жидкостью, например растительным маслом) распадался на одинаковые вертикальные шестигранные призмы с определенным соотношением между стороной и высотой. В центральной области призмы жидкость поднимается, а вблизи вертикальных граней — опускается. В поверхностном слое жидкость растекается от центра к краям, в придонном — от границ призм к центру. По сравнению с однородным состоянием такие конвективные ячейки, очевидно, являются более высокоорганизованной структурой.