Кибернетика и синергетика

Концептуальный аппарат биологии традиционно играл особую роль в разработке идей. Уже в классический период осуществлялось тесное взаимодействие теории биологической эволюции с геологией и зарождающимися социальными науками. Применение в биологии ХХ столетия идей кибернетики и теории систем стимулировало процессы синтеза эволюционных представлений и системного подхода, что явилось существенным вкладом в разработку методологии универсального эволюционизма. Достижения биологии ХХ столетия могут быть рассмотрены в качестве особого блока научных знаний, которые наряду с космологией и учением о самоорганизации сыграл решающую роль в разработке новых подходов к построению целостной общенаучной картины мира.

Прежде чем обратиться к вопросу о синергетике, вкратце остановимся на понятии «кибернетика». На сегодняшний день оно особенно популярно и уже как само по себе разумеющееся, то что, это направление связано с исследованиями биологических и социальных объектов.

Кибернетика (от греч. кормчий) – это наука об управлении сложными системами с обратной связью. Она возникла на стыке математики, техники и нейрофизиологии, ее интересовал целый класс систем, как живых, так и неживых, в которых существовал механизм обратной связи. Основателем кибернетики считается американский математик Н.Винер, выпустивший в 1948 г. книгу, которая называлась «Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине». Оригинальность этой науки заключается в том, что она изучает не вещественный состав систем и не их структуру (строение), а результат работы данного класса систем. В кибернетике впервые было сформулировано понятие «черный ящик» как устройство, внутреннее строение которого остается известным, но результат воздействия на него может быть отслежен.

Системный подход, развиваемый в биологии, рассматривает объекты не просто как системы, а как самоорганизующиеся системы, носящие открытый характер. Для объяснения самоорганизации необходимо выделить важную характеристику направленности самоорганизующихся процессов, которую Н.Н.Моисеев обозначает как принцип экономии энтропии, дающей преимущество сложным системам перед простыми.

Относительно недавно была разработана теория самоорганизации и введен термин для ее обозначения – синергетика. Основы синергетики разработал Г.Хакин (1980 г.), термин «синергетика» также был предложен им.

Синергетика (от греч. sinergos – вместе действующий), междисциплинарная область исследования кооперативных процессов самоорганизации и самодезорганизации в различных системах, в том числе живых. Понятия и образы синергетики связаны, в первую очередь, с оценкой упорядоченности поведения: пространственные корреляции, параметры порядка, взаимная координация (синхронизация) подсистем, энтропия Модели синергетики – это модели нелинейных, неравновесных систем, подвергающихся флуктуациям.

Синергетическое действие, синергизм, взаимодействие факторов, при котором эффект оказывается большим, чем сумма влияний от действия отдельных факторов; увеличение силы воздействия одного фактора при наличии в среде других однонаправленных факторов (Дедю, 1990).

Синергетика позволяет перейти от «линейного» мышления, сложившегося в рамках механической картины мира, к «нелинейному», соответствующему новому этапу функционирования науки. Большинство изучаемых ею объектов (природные, экологические, социально-природные комплексы, экономические структуры) являются открытыми, неравновесными системами, управляемыми нелинейными законами. Все они обнаруживают способность к самоорганизации. А их поведение определяется предшествующей историей их эволюции.

Системные подходы к живому в их различных вариантах и модификациях, включая подходы кибернетики и синергетики, способствуют плодотворному сопоставлению биологических и социальных (в частности политических) объектов с выявлением аспектов сходства между ними. Как указывал видный американский политолог Роджер Мастерс, и в биологии, и в социальных науках, в том числе в политологии, постановка полностью контролируемого эксперимента часто вызывает принципиальные трудности в противоположность классической физике. В социальных науках, как и в биологических (этология, экология), исследуются популяции живых организмов (вида Homo sapiens в случае социальных дисциплин), которые развиваются во времени, т.е. обладают собственной историей. Оба типа сложных объектов обладают характеристиками, позволяющими применить к ним системный подход.

Как отдельный объект исследования выделяется антропоэкосистемы, изучение которых преследует цели, основанные на системном подходе, они сформулированы следующим образом:

1) выделение конкретной системы из множества других;

2) изучение структуры системы;

3) изучение поведения системы;

4) прогнозирование поведения системы;

5) управление системой.

Знания, об антропоэкосистемах путем системного анализа и оценки процессов, происходящих во всей антропоэкосистеме и в отдельных ее блоках, позволяют достичь большинства поставленных целей. По крайней мере, они делают реальным прогноз поведения системы. Прогноз, в свою очередь, намечает пути управления если не всей системой, то отдельными ее блоками, что приводит к частичной (а иногда и к тотальной) оптимизации всей системы.

Рассмотрим основные понятия системного подхода в исследованиях управления (по Е.А.Замедлиной).

Цель – сохранение или достижение желаемого или требуемого состояния системы.

Элементы – части системы.

Связи элементов – взаимоотношения между элементами системы, выражающиеся в обмене энергией, информацией, веществом.

Структура – внутреннее строение системы, определенное устойчивыми связями между ее элементами.

Состояние системы – совокупность параметров, характеризующих систему в целом.

Функционирование – процесс перехода из одного состояния системы в другое или сохранение ее исходного состояния.

Организация – структурно-функциональное состояние системы.

Управляющее воздействие – целенаправленное воздействие на систему для коррекции ее состояния с помощью изменения входных параметров.

Системы управления имеют структуру, характеризующуюся существованием двух каналов связей между субъектом и объектом управления:

· канал прямой связи для передачи управляющего воздействия;

· канал обратной связи для передачи информации о состоянии и функционировании объекта.

Реализация процесса управления: процесс управления происходит на основе применения и переработки получаемой информации о поведении (состоянии) объекта и влияния не него окружающей среды.

Особенность: система обнаруживает свои свойства только в процессе взаимодействия с внешней средой.

Окружающая среда – все, что не входит в состав системы, но может оказать на нее влияние.

Вход – цели, ресурсы.

Выход – результаты; в текущий момент – показатели, характеризующие

состояние системы.

Обратная связь – мониторинг состояния системы для контроля над происходящими изменениями.

Границы системы – пределы воздействия управления.

return false">ссылка скрыта

 

Вопросы для самоконтроля

1. Как повлияло развитие системного подхода на концепции эволюционизма?

2. Как понимается система на современном этапе развития, какие выделяются характерные признаки систем?

3. Какие существуют основные компоненты системы?

4. Какие виды систем выделяются в современном естествознании?

5. Как можно охарактеризовать области равновесности и неравновесности, в которых может пребывать система?

6. Что такое системный подход и системный анализ?

7. Когда зародилась кибернетика и что она изучает?

8. Когда зародилась синергетика и что такое синергетическое действие?

9. Какие можно выделить особенности антропоэкосистем?

10. Охарактеризуйте основные понятия системного подхода в исследованиях управления.