Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Документ'
Центра макроэкономических исследований и стратегических разработок ГК БДО в России по проекту «Основных направлений единой государственной денежно-кр...полностью>>
'Закон'
Увести в дію рішення Ради національної безпеки і оборони України від 11 листопада 2002 року "Про стан техногенної та природної безпеки в Україні...полностью>>
'Методические рекомендации'
Являясь языком богатой культурной традиции, латинский язык занимает важное место в истории европейской и мировой культуры. Знание латинского языка не...полностью>>
'Лекція'
Критеріями, за допомогою яких здійснюється поділ усієї системи права на окремі самостійні галузі права, є: предмет правового регулювання, метод, прин...полностью>>

Шевченко В. А. Универсальный природный цикл Общая информационно-энтропийная концепция развивающихся систем

Главная > Документ
Сохрани ссылку в одной из сетей:

Аналогично химическая форма движения материи отрицает физическую, а социальная биологическую.

Е. А. Седов, один из ведущих специалистов в области самоорганизации, считает, что все процессы развития сложных, многоуровневых систем протекают одинаково: "...Все начинается с первозданного хаоса, когда вероятности одинаковы, а энтропия имеет максимальную величину. Среда "дрессирует" систему, заставляя ее вырабатывать реакции и структуру с дифференцированными значениями вероятностей, что соответствует уменьшению энтропии, определяемой с помощью функции &"163;p|Log pi Пределом этой тенденции является жесткая детерминация, когда одна вероятность равна единице, а все остальные - нулю" [121]. Аналогичные мысли высказывает в своих работах Э. Н. Елисеев [63].

С ростом детерминированности связей всех элементов любой системы растет ее зависимость от статичности условий внешней среды.

При усложнении структуры образуются уровни организации материи, отличающиеся между собой тем, что элементы этих уровней имеют различную степень детерминированности их движения.

Формулировку этого положения мы встречаем у Гегеля, когда он рассуждает о мере, свойственной организмам и изменяющейся в процессе эволюции: "Различные виды животных и растений имеют как в цепом, так и в своих отдельных частях известную меру, причем следует заметить еще то обстоятельство, что менее совершенные органические создания, ближе стоящие к неорганической природе, отличаются от вышестоящих органических существ отчасти и большей неопределенностью их меры* [46].

Кроме физико-химических фаз, которые представляют собой "вершины пирамиды", каждая система обладает еще множеством уровней-фаз, отличающихся между собой степенью неопределенности меры или степенью детерминированности движения элементов в них.

Поэтому в дальнейшем под фазой будем понимать уровень организации, включающей элементы с одинаковой степенью детерминированности их движения.

Рис. 1. Условная схема строения систем.

Отсюда следует, что иерархия информационных уровней в системе представляет собой последовательность различных информационно-энтропийных состояний материи, начиная от равновесных уровней, обладающих максимальной энтропией (синонимы - глубоких, центральных), и кончая максимально неравновесных и насыщенных информацией поверхностных, периферических уровней, - конечных фаз.

Никакой внешний агент не может действовать на внутренних уровнях иначе, чем через посредство промежуточных уровней. Наоборот, воздействия, исходящие из внутренних уровней системы, не могут достигать внешних уровней системы без каких-то изменений и экранировок на промежуточных уровнях [131]. При этом субординация уровней включает определенную независимость, автономность. Характеристики низшего уровня однозначно определяют не значения характеристик высшего уровня, а лишь спектр их допустимых значений. Как говорил Аристотель: "Движения песчинки не важны для судьбы горы".

В таком случае физико-химическая фаза выступает как конечная, покоящаяся на пирамиде из промежуточных фаз (рис. 1). Конечная фаза, кроме одинаковой детерминированности движения элементов внутри нее, характеризуется еще тем, что дает однотипный отклик на внешнее возмущение.

Чем больше промежуточных фаз определяет состояние конечной фазы, тем более жестким является энергетический барьер, ее окружающий, тем более она упорядочена.

По мнению Дж. Карери, порядок можно рассматривать как меру жесткости пространственно-временной коррелятивной связи между событиями, составляющими процесс.

Жесткость связи - это однотипность причинно-следственных связей в определенном классе явлений. Изменение одного показателя в 100 % случаев вызывает строго определенные изменения в другом - жесткость связи максимальна, т. е. процесс максимально упорядочен.

Рис. 2. Способ определения общего количества информации сложных систем.

Следовательно, мы определяем порядок, как информацию конкретной конечной фазы.

Подобный подход позволяет перейти к вопросу об измерении количества информации в системе. Существующий способ измерения информации не отвечает потребностям многих, в частности биологических, наук, где, кроме количественной стороны, особое значение имеет качественная характеристика информации.

Рис. 3. Древо развития живой природы.

Интересный способ измерения количества информации, позволяющий до некоторой степени учитывать ее качественные особенности, был предложен академиком А. Н. Колмогоровым. Он отмечает, что в противоположность вероятностному методу определения количества информации, нас обычно интересует вопрос о количестве информации в отдельном индивидуальном объекте. А. Н. Колмогоров ввел понятие "относительная сложность исследуемого объекта". Она определяется, исходя из идеи, что количество информации в системе прямо пропорционально величине иерархической лестницы состояний, определяющей интересующее нас состояние (в нашем варианте - конечной фазы). На такой основе в принципе возможно сравнение и оценка более широкого класса структур. Такой подход был определен еще Гете: "Субординация частей есть признак более совершенного существа" [47].

А. Н. Колмогоров предложил определять количество информации в системе по максимальному числу вопросов, требующих ответа "да" и "чет", которые нужно "задать" системе для того, чтобы определить величину этой иерархической лестницы [80].

Но таким образом мы определим не общее количество информации, а только информацию какой-либо искомой фазы (не обязательно конечной), т. е. ее порядок.

Для того, чтобы дать более полную информационную характеристику всей сложной системе, в которой имеется множество конечных фаз с различной величиной порядка в них, мы предлагаем следующий принцип, исходящий из всех предыдущих рассуждений.

Общее количество информации в системе равно сумме информации всех ее конечных фаз. При этом складываются величины порядка, находящиеся выше точек бифуркации (разветвления) (рис. 2).

I = I fipi + f2p2 + (3Рз + - + 'пРп.

где I - общее количество информации; f - конечная фаза; р - порядок конечной фазы; 1,2,3,4,5,..., п - промежуточные фазы.

Предложенная схема определения количества информации в системе представляет собой по существу вариант "древа развития", предложенного еще Э. Геккелем в качестве модели биологических систем (рис. 3).

Если, например, в человеческом организме конечную фазу могут составлять всего несколько молекул, можно представить, с какими практическими трудностями при определении общего количества информации мы столкнемся. Однако предлагаемый метод позволяет решить в принципе вопрос подхода к измерению количества информации в конкретных живых системах и к сравнению сложности различных биообъектов.

Глава 3. СПОСОБЫ ОПИСАНИЯ СИСТЕМ

Все что мы знаем есть истина и заблуждение одновременно

Свами Прабхупада

По мнению Н. В. Блауберга, структура-система не только статическое, но прежде всего, динамическое понятие [26]. Описывая что-либо как систему в каком-либо одном состоянии, мы сознательно или бессознательно упрощаем картину всеобщей взаимосвязи, а характер этого упрощения неизбежно несет на себе печать личности исследователя или печать эпохи. Поэтому принцип описания систем является краеугольным камнем любого исследования.

Ожесточенные философские споры велись в большинстве случаев из за того, что, имея перед собой диалектическое явление (систему), философы по-разному упрощали его описание и каждый категорически настаивал на истинности только предложенного им способа. Любые же способы описания системы в каком-то одном состоянии приводят в конечном итоге к односторонности знания.

Общеизвестна древнеиндийская легенда, в которой трое слепых пытались дать описание слона. Причем один держался за хвост, другой за хобот, а третий обнимал ногу животного. "Слон напоминает змею1', - сказал первый; "он скорее похож на трубу", - возразил второй; "что вы, слон - это точная копия колонны в храме", - воскликнул третий.

Менее известную, но не менее поучительную древнюю притчу приводит В. А. Кордюм: "Подходя к городу, странник увидел двух воинов, спор которых дошел до мечей. Между воинами стоял щит, послуживший предметом столь острой дискуссии. Увидев странника, воины обратились к нему с такими речами. Воин первый: "Щит, который стоит передо мной, - красный, я вижу это собственными глазами, а стоящий передо мною лжец утверждает, что щит черный". Воин второй: "Передо мной стоит черный щит, и надо быть либо невеждой, либо обманщиком, чтобы утверждать иное". На это им странник ответил: ..Честные люди! Вы оба правы. Со стороны тебя, достойнейший, щит выкрашен в черный цвет, а с твоей стороны, достойнейший не менее, он покрыт красной краской Посмотри каждый с другой стороны и вам все станет ясно". Воины повернули щит и увидели, что он действительно выкрашен в два цвета. Они спрятали оружие, пожали друг другу руки и вместе отправились праздновать факт установления истины" [81].

Природа же несоизмеримо сложнее двухцветного щита и поэтому так миролюбиво споры практически никогда не кончались. Ожесточенности и упорству каждого исследователя способствовало еще то обстоятельство, что любое описание системы в определенных пределах является абсолютно истинным, в чем он, естественно, мог всегда убедиться.

Каковы бы ни были способы описания системы (графические, математические либо в виде словесных формул), в них должна быть отражена основная закономерность архитектуры системы - иерархичность уровней с различной специализацией. Графически это можно изобразить в виде информационной пирамиды.

Любой объект в любой момент является как бы "размазанным" по пирамиде. Скользя мысленным взором по ней снизу вверх или наоборот, мы каждый раз будем давать различное, но тем не менее истинное описание системы. "Книзу" энтропия будет нарастать, а "вышележащие" уровни будут представлять собой все более специализированные образования. В обыденной жизни мы воспринимаем как реальность почти исключительно специализированную "верхнюю" информацию, отличающую один объект от другого. Лишь в процессе дальнейшего познания открываются более глубокие уровни, также являющиеся объективной реальностью. Если рассматривать архитектуру системы как последовательность вложенных друг в друга сфер - структурных уровней, то энтропия будет нарастать к центру, а периферические сферы будут все более насыщенны информацией.

Уровни организации биологической системы для наглядности можно представить себе также как систему концентрических оболочек. В центре находится простейший, - т. е. молекулярный уровень организации, за ним следуют уровни надмолекулярных ансамблей, субклеточный, клеточный, тканевой, органный, системный и, наконец, организменный уровни.

Убедительным подтверждением иерархичности систем может служить строение Вселенной, также представляющей собой открытую систему (подробнее см. II раздел).

Астрономические наблюдения свидетельствуют, что при рассмотрении все больших объемов Вселенной обнаруживается все большая однородность (изотропность) в распределении вещества и энергии и, соответственно, обнаруживается все большая анизотропия при уменьшении рассматриваемых объемов Вселенной [103].

Как было показано ранее, одним из важнейших свойств энтропии является однородность (изотропность), а неоднородность (анизотропия) есть признак увеличения количества информации в системе.

Аналогичным образом при рассмотрении земного рельефа со все большей высоты обнаруживаются все более общие черты в его строении. Мы при этом как бы "раскручиваем" в обратном направлении геологическую историю данного региона [114].

Если рассматривать любую систему (объект) с этих позиций, все воспринимаемые нами его индивидуальные черты представляют собой лишь тончайший, поверхностный слой конечных фаз на сфере более общих взаимодействий.

В данном случае полезно вспомнить высказывание Дж. К. Максвелла о том, что то, что мы видим, не состоит из вещей, которые нам кажутся, а также Г. Гессе, выразившего эту мысль с предельной остротой: "Реальность - это то, чем ни при каких обстоятельствах не следует удовлетворяться, что ни при каких обстоятельствах не нужно уважать и обожествлять, ибо оно - случайность, то есть то, что жизнь отторгла от себя" [49].

Рис. 4. Древнекитайская "монада" - двухмерное графическое описание системы.

Для того же, чтобы представить себе реальность как можно более полно, человеческий ум должен обладать определенным философским складом, ибо философия по образному выражению Т. Ю. Васильевой, - это "восхождение, готовность смотреть поверх видимого, как бы ни было оно красиво и привлекательно для взора, на невидимое и невзрачное, бесцветное и лишенное очертаний, неосязаемое, но истинно сущее, доступное лишь умственному взору бытие" [35], т. е. на пирамиду промежуточных фаз.

Попытки философского осмысления и описания системы предпринимались издавна, они насчитывают не менее двух с половиной тысячелетий.

Абстрактное двухмерное изображение системы (китайская монада) (рис. 4) отражает принцип единства и постоянного изменения -колебания двух противоборствующих тенденций Ян и Инь, трактовка которых с позиций современных взглядов будет приведена далее.

Китайскую монаду можно довольно точно представить себе в виде словесной формулы - антиномии: "С течением времени порядок сменяет хаос". Парадокс заключается в том, что, согласно правилам русской грамматики, невозможно точно ответить на вопрос, "кто кого сменяет?" Если представить, что это утверждение истинно в обоих вариантах, получим, что с течением времени порядок сменяется хаосом, а хаос сменяется порядком, затем порядок вновь сменяется хаосом и т. д.

( Под термином "антиномия" (буквально - "против закона") понимают два противоречащих друг другу высказывания, относящихся к одному и тому же предмету и допускающих, как кажется, одинаково убедительное обоснование.)

Наиболее распространенным и совершенным является способ описания систем с помощью словесных определений.

Основной функцией языка и является обозначение общности и различий между явлениями окружающей действительности, что, в частности, проявляется в понятиях и определениях.

Задача определения отличить, ограничить определяемый предмет или явление ("структуру") от всех иных структур, а также раскрыть их сущность.

Чем сложнее и многограннее структура, чем больше в ней конечных фаз, тем большее число феноменологических определений можно ей дать. Однако, конечные фазы различаются между собой по величине порядка в них, поэтому, давая последовательно определения, раскрывающие все более глубокую сущность структуры, мы как бы "срезаем" по одному фазовому переходу с этой слоистой пирамиды, определяющей порядок в конечной фазе.

Следовательно, максимальное количество определений, которое можно дать системе, равно общему количеству фазовых переходов в структуре, определяемому по приведенной на рис. 2 схеме. Причем каждое последующее определение будет вскрывать все более глубокую сущность системы и в то же время будет становиться все менее специфичным. Например:

Абрикос - это сладкий овальный плод оранжевого цвета

и

Абрикос - это объективная реальность, не зависящая от нашего сознания, данная нам в ощущениях.

Между этими двумя определениями (наиболее поверхностным и наиболее глубоким) можно составить множество определений, характеризующих абрикос как представителя рода, класса, типа, как биологическую систему.

Исходя из этих рассуждений, допустимо и целесообразно ввести понятие полного определения системы.

Полное определение системы - это система определений, отражающая все объективно существующие фазовые переходы в рассматриваемой структуре.

В нашем языке мы широко пользуемся сокращенными определениями, построенными по принципу полного, когда вначале называют наиболее общие свойства предмета, затем все более частные. Например: гладиолус - это цветковое растение семейства клубнелуковичных. Подходя более строго, надо написать: растение цветковое семейства клубнелуковичных - гладиолус.

Здесь растение - наиболее общая характеристика; цветковое -сужение сущности понятия; семейство клубнелуковичных - еще большая конкретизация; гладиолус - видовое название - высшая ступень конкретизации.

В табл. 1 главы 1 приведена средняя часть полного определения Человека, и если ее продлить вверх к конкретному человеку и вниз к "объективной реальности, не зависящей от нашего сознания", мы получим полное определение системы.

Но какова бы ни была форма описания системы, принцип ее строения един и не зависит от конкретного материального воплощения его. Поэтому мы можем произвольно выделить из окружающего мира и рассмотреть любую открытую систему.

Сначала мысленно "разрежем" ее по вертикали, а затем охарактеризуем в динамике - проследим основные тенденции. При рас-

смотрении "среза" системы от "периферии" к "центру" (сверху вниз) происходит:

Увеличение:

1) энтропии;

2) стохастичности (случайности) во взаимодействии элементов;

3) числа структурных единиц, составляющих уровень организации;

4) обобщающей силы (всеобщности) законов, описывающих функционирование самого сложного уровня организации;

5) лабильности коррелятивных связей между элементами системы;

6) открытости системы;

7) однородности свойств системы;

8) энергии и числа степеней свободы в движении элементов системы;

9) симметрии;

10) равновесности.

Уменьшение:

1) информации;

2) детерминированности связей между элементами системы;

3) сложности структурных единиц, составляющих уровень организации;

4) числа законов, описывающих функционирование самого сложного уровня организации;

5) жесткости коррелятивных связей между элементами системы;

6) закрытости системы;

7) полярности (разнообразия) свойств системы;

8) относительных размеров элементов, составляющих систему;

9) асимметрии;

10) неравновесности.

Если же проследить изменение свойств системы от "центра" к "периферии", то обнаружится, что происходит

Увеличение:

1) информации;

2) детерминированности связей между элементами системы;

3) сложности структурных единиц, составляющих уровень организации;

4) числа законов, описывающих функционирование самого сложного уровня организации;

5) жесткости коррелятивных связей между элементами системы;

6) закрытости системы;

7) полярности (разнообразия) свойств системы;

8) относительных размеров элементов, составляющих систему;

9) асимметрии;

10) неравновесности

Уменьшение:

1) энтропии;

2) стохастичности (случайности) во взаимодействии элементов;

3) числа структурных единиц, составляющих уровень организации;

4) обобщающей силы (всеобщности) законов, описывающих функционирование самого сложного уровня организации;

5) лабильности коррелятивных связей между элементами системы;

6) открытости системы;

7) однородности свойств системы;

8) энергии и числа степеней свободы в движении элементов системы;

9) симметрии;

10) равновесности.

 Точка ( ) соответствует состоянию максимальной энтропии.

 Стрелкой показана центробежная ( ) или центростремительная ( ) тенденция.

 Сужение или расширение треугольника по ходу стрелки символизирует увеличение или уменьшение изучаемого признака.

В центре интегральной таблицы приведено древнеиндийское графическое описание системы, которое полностью совпадает с результатами информационно–энтропийного подхода, отмечена также корреляция с китайской философской традицией.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Олег Бахтияров «Деконцентрация»

    Документ
    Техника деконцентрации внимания (дКВ) была разработана в 80-егоды в рамках программ подготовки операторов для деятельности в сложных, неопределенных и экстремальных условиях.
  2. Е. Ю. Прокофьева редакционная коллегия (3)

    Документ
    Ю. Прокофьева РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ: А.И. Акопов (научный редактор); Т.Н. Андреюшкина (заместитель главного редактора); М.А. Венгранович (литературный редактор); Ю.
  3. С. В. Доронина, И. Ю. Качесова

    Документ
    Университетская филология – образованию: регулятивная природа коммуникации: Материалы Второй международной научно-практической конференции «Коммуникативистика в современном мире: регулятивная природа коммуникации» (Барнаул, 14-18 апреля 2009 г.
  4. В. С. Чураков (председатель редакционной коллегии)

    Документ
    П781 Проблема времени в культуре, философии и науке: сб. науч. тр. / под ред. В.С. Чуракова. (Библиотека времени. Вып. 3). – Шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2006.
  5. А. Г. Войтов философия учебное пособие

    Учебное пособие
    Многие выдающиеся философы считали философию наукой о науке. Ее называли наукоучением, метанаукой (наукой о науке), а в западной традиции – эпистемологией (учением о знании) или философией науки.

Другие похожие документы..