2.6. Самоорганизация в живой и неживой природе

Классификация, моделирование и кибернетическая си­стематизация явлений — объектов и процессов в живой и неживой природе, изучение их структуры привели к поня­тию самоприспосабливающейся, или адаптивной, системы. Эти системы сохраняют работоспособность при неопреде­ленных изменениях свойств управляемого объекта, целей уп­равления или окружающей среды путем смены алгоритма функционирования или поиска оптимальных состояний. Развитой способностью к адаптации обладают, например, все живые организмы; у большинства систем автоматичес­кого управления предусмотрена возможность приспосабли­ваться (в определенных пределах) к изменяющимся услови­ям функционирования. По способу адаптации различают самонастраивающиеся, самообучающиеся и самоорганизующи­еся системы.

Раздел III. Элементы современной физики 139

В самонастраивающихся системах накопление опыта (запоминание информации) выражается в изменении зна­чений тех или иных параметров, в самоорганизующихся — в изменении структуры системы. Запоминание информа­ции в кибернетических системах может производиться дву­мя основными способами — либо за счет изменения состо­яний элементов системы, либо за счет изменения структу­ры системы (возможен, разумеется, и смешанный вариант). Между этими двумя видами памяти, по существу, нет прин­ципиального различия. В большинстве случаев это разли­чие зависит лишь от принятого подхода к списанию систе­мы. Например, одна из современных теорий объясняет дол­говременную память человека изменениями проводимости синаптических контактов, т. е. связей между отдельными составляющими мозг нейронами. Если в качестве элемен­тов, составляющих мозг, рассматриваются лишь сами ней­роны, то изменение синаптических контактов следует рас­сматривать как изменение структуры мозга. Если же наряду с нейронами в число составляющих мозг элементов вклю­чить и все синаптические контакты (независимо от их про­водимости), то рассматриваемое явление сведется к изме­нению состояний элементов при неизменной структуре сис­темы.

Практически самонастройка обычно связывается с из­менениями небольшого числа непрерывных параметров си­стемы. В случае же глубоких изменений структуры программ (например, для персональных компьютеров), которые мож­но трактовать как изменения состояний большого числа дис­кретных элементов памяти, их более естественно рассмат­ривать как пример самоорганизации.

Вопросы для самоконтроля

1. Чем отличаются четыре вида взаимодействий?

.,,,; 2. Как сказывается конечность скорости света на кон­цепции близкодействия?

140 Концепции современного естествознания

3. Какие агрегатные состояния материи вам известны?

4. Чем занимается физика твердого тела?

5. Приведите примеры использования принципа супер­позиции.

6. Что следует из принципа неопределенности?

7. Какими главными свойствами обладают два основ­ных типа закономерностей?

8. Укажите основные особенности самонастраивающих­ся систем. Приведите примеры таких систем.

3. Закон сохранения энергии в макроскопических процессах

Энергией называется единая мера различных форм дви­жения. Мы так часто пользуемся этим термином в своей повседневной жизни, что не задумываемся о том централь­ном месте, которое занимает это понятие в структуре со­временного естествознания, являясь, по существу, фунда­ментом всего здания современной физики.

Энергия проявляется во множестве различных форм. Обыкновенная заводная игрушка, с которой связано наше детство, обладает энергией. Энергия приводит в движение автомобиль, обогревает дома, дает возможность производить всевозможные изделия, добывать необходимые полезные ископаемые, изготавливать удобрения и т. д. Мы уже при­выкли к рекламным роликам и знаем, что нам покупать на прилавках магазинов, чтобы в стольких-то калориях полу­чить "свежее дыхание" или "заряд бодрости на целый день". Кусочек шоколада, булка хлеба и другие продукты питания обладают энергией. Весной все вокруг зеленеет и расцвета­ет, и это тоже следствие того, что растения потребляют