ВВЕДЕНИЕ. На тему: «Информация и самоорганизация»

Реферат

На тему: «Информация и самоорганизация»

по дисциплине:

Основы системного анализа

Выполнил:

Студентка 2 курса

Богучарсков Андрей Александрович

Специальность: «Таможенное дело»

Группа И-23

Проверила:

Савоськина Ирина Ивановна

Доцент

Кандидат физико-математических наук

Калуга, 2015г.

Содержание.

1-3……….Введение.

4-10……...Информация и самоорганизация систем

11-12…….Основные аксиомы теории информационных динамических процессов.

13-15…….Что такое сложные системы?…

16-18…….Заключение.

19………..Литература.

ВВЕДЕНИЕ

Самоорганизация в самом общем понимании означает самодвижение, самоструктурирование, самодетерминацию природных, естественных систем и процессов. Концепция самоорганизации последняя в ряду интегративных, холистических теорий человечества, начиная с античной натурфилософии до средневековой философии алхимии, прерванной механистической картиной мира три века назад, и вновь начавшей свое возрождение в 20 веке.
В настоящее время синонимами термина самоорганизации являются, помимо общей теории эволюции в биологии, тектология А.А. Богданова, общая теория систем У.Р. Эшби, синергетика Г.Хакена, диссипативные структуры И. Пригожина, универсальный эволюционизм Н.Н.Моисеева, автопоэзис У.Матураны и Ф. Варелы, гиперцикл М. Эйгена, эволюционная концепция развития вселенной Э.Янча, единая трансдисциплинарная теория Э.Ласло, теория самоорганизации А.А. Самарского и С.П. Курдюмова, основанная на базе режимов с обострениями решений дифференциальных уравнений, теория самоорганизованной критичности П.Бэка, сетевая, бутстрапная теория Ф. Капры. Комбинации различных идей и подходов концепции самоорганизации формируют ядро так называемых наук о жизни (life sciences англ.), которое известно также как теория сложности (science of complexity англ.). Вплотную к этим наукам примыкают теория детерминированного хаоса (chaos theory англ.) и фрактальная геометрия природы Б. Мандельброта (fractal geometry of Nature- англ.).
Идея самоорганизации материи междисциплинарное направление в современной науке, ищущее единство материальных, лингвинистических, социальных, экономических, психических, биологических явлений и процессов. Термин «концепция самоорганизации» шире часто употребляемого синонима «синергетика», введенного Г. Хакеном. Несмотря на то, что синергетика в широком смысле тождественна самоорганизации, в устоявшемся на сегодняшний день материале под синергетикой понимается конкретная, прежде всего физико-математическая дисциплина, в которой проводится исследование обширной, но достаточно феноменологически ограниченной группы нелинейных уравнений определенными аналитическими методами.
Рассматривая применение синергетики к информационным системам, прежде всего необходимо принять определение информации. Понятие информации является одним из основных, ключевых понятий не только в синергетике но и в информатике, системном анализе, математике, в физике (открытых систем) и др. В то же время, это понятие является плохо формализуемым понятием из-за его всеобщности, объёмности, расплывчатости и трактуется по разному:
как любая сущность, которая вызывает изменения в некоторой информационно-логической (инфологической - состоящей из сообщений, данных, знаний. абстракций и т.д.) модели, представляющей систему (математика, системный анализ);
как сообщения, полученные системой от внешнего мира в процессе адаптивного управления, приспособления (теория управления, кибернетика);
как отрицание энтропии, отражение меры хаоса в системе (термодинамика);
как связи и отношения, устраняющие неопределённость в системе (теория информации);
как вероятность выбора в системе (теория вероятностей);
как отражение и передача разнообразия в системе (физиология, биокибернетика);
как отражение материи, атрибут сознания, интеллектуальности системы (философия).
Используем следующее определение:
Информация - это некоторая последовательность сведений, знаний, которые актуализируемы (получаемы, передаваемы, преобразуемы, сжимаемы и/или регистрируемы) с помощью некоторых знаков (символьного, образного, жестового, звукового, сенсомоторного типа).
Понятие самоорганизации систем неразрывно связано с именами основателей синергетики Германа Хакена и Ильи Пригожина. Рассмотрим особенности синергетической концепции самоорганизации.

Информация и самоорганизация систем:

Рассматриваются основные понятия информационной синергетики -

самоорганизация, самоорганизующаяся система, аксиомы самоорганизации

информационных систем, примеры.

Цель лекции: введение в информационную синергетику и ознакомление с

самоорганизующимися системами.

Любая открытая система эволюционирует, начиная с состояния наибольшей

энтропии (неопределенности), спиралеобразно, актуализируя все новые связи и отношения, стремясь к организованности и порядку в системе в процессе

взаимоотношений со средой, перестраивая свою структуру с целью уменьшения энтропии.

Пример. На телевизионной игре "Что? Где? Когда?" обсуждение вопроса часто начинается хаотично, спонтанно, независимо и в конце обсуждения может организоваться в единодушное принятие правильного решения.

Самоорганизация - это образование пространственной, временной,

информационной или функциональной организации, структуры (точнее, стремление к организованности, к образованию новой структуры) за счет внутренних ресурсов системы в результате целеполагающих взаимодействий с окружением системы.

Система является самоорганизующейся, если она без целенаправленного

воздействия извне (с целью создания или изменения структуры системы) обретает пространственную, временную, информационную или функциональную структуру.

Пример. Одна макроструктура (лед) при нагревании переходит в другую

макроструктуру (жидкость) с совершенно другими свойствами (например,

механическими), а при дальнейшем нагревании переходит в другую макроструктуру (пар), снова с иными микроскопическими свойствами.

Самоорганизация (явная или неявная) наблюдается в сложных открытых системах. Самоорганизации присущ атрибут - управление. Автоматической

Самоорганизации системы не происходит, для этого необходимо управляющее воздействие. Самоорганизация - лишь возможный путь развития, эволюции системы. Это путь движения системы к упорядоченности, пусть и относительной. Четких мер, критериев

упорядоченности нет, даже для физических, химических, биологических систем, где проблема порядка, равновесия давно изучаются.

Самоорганизация может наблюдаться как в живых, так и в неживых системах.

Пример. История развития ЭВМ – пример самоорганизации: от 1-го поколения ЭВМ (40-50-е годы XX века) с электронными лампами и быстродействием порядка 104 операций в секунду, до 1-го поколения оптических ВМ (конец 90-х годов) с голографической памятью, с логикой на потоках фотонов, нейроподобных архитектурах и быстродействием порядка 1012 операций в секунду.

Пример. Человеческое общество развивается спиралевидно, циклически:

циклически повторяются катастрофы, засухи, неурожаи, эпидемии и т.п. Например, происходит переход от малого ледникового периода к общему постепенному потеплению, а число экстремальных природных явлений не только не уменьшается, но и увеличивается, в частности, в XVIII м веке было лишь 66 лет, в которых отмечались землетрясения в России.

Пример. Известный ученый А.Л. Чижевский, наблюдая в 20-х годах XX века за пятнами на Солнце и изучая их образование, обнаружил, что некоторые периоды усиления солнечной активности и периоды усиления военных действий Первой мировой войны совпадают. Интересную закономерность открыл Р. Вульф во второй половине 19-го века: w=k(n+10m), где k - коэффициент пропорциональности, определяемый разрешающей способностью телескопа, n - общее число замеченных солнечных пятен, m - число групп пятен, w - число Вульфа, по которым можно определять солнечную активность. Существует, таким образом, 11-летний цикл солнечной активности. Любая деятельность вопреки эволюционным процессам в системе, вопреки принципам самоорганизации, - противосистемна. Пример. Любые экономические решения, противоречащие основному регулятору рынка, основному механизму ее организации - соотношению "спрос-предложение" приводят к вредным последствиям для системы и для ее самоорганизации. Например, выпуск товаров в объеме, превышающем спрос на рынке, может привести к снижению

спроса. В рамках идеи ноосферы, гармоничных взаимоотношений человека и природы, человек выступает как органическая часть природы.

Окружение человека (включая природу и общество) - нестабильное, неустойчивое, неравновесное, развивающееся. При рассмотрении проблем такого мира надо учитывать два его противоположных и взаимосвязанных, взаимно обусловливающих друг друга качества, - стабильность и нестабильность, порядок и хаос, определенность и

неопределенность. Нестабильность и неустойчивость не всегда есть зло, отрицательное качество, подлежащее устранению. Неустойчивость может, в соответствии с законами синергетики, выступать условием стабильного и динамического саморазвития, которое происходит за счет уничтожения, изъятия нежизнеспособных форм. Устойчивость и неустойчивость в

системе, образование новых структур и разрушение старых, сменяя друг друга, развивают, эволюционируют систему. Порядок и беспорядок возникают и существуют одновременно: один включает в себя другой - это два аспекта одного целого, они дают нам различное видение мира. Из-за этого мы не можем полностью держать под контролем окружающий

мир нестабильных процессов, например, полностью контролировать социально- экономические процессы. Современная наука и технология имеют дело со сложными системами, связь между которыми осуществляется не только через порядок, через структуры порядка, но и через хаос. Только в единстве порядка и хаоса может быть исследована эволюция сложной

системы. Сложная система - целое, состоящее из устойчивых и неустойчивых частей. Здесь целое - уже простая сумма частей. Эволюция такой системы ведет к новому качеству, включая и отношения с человеком. Человек находится не вне изучаемого объекта, а внутри его, познавая это целое по его составным частям, объединяя естественные науки, усиливая междисциплинарные связи, сближая естественные и гуманитарные проблемы наук, науку и искусство. Идеи, принципы, методы и технологии современного естествознания (синергетики, информатики, системного анализа, физики открытых систем и др.), все шире внедряются в гуманитарную и социально- экономическую сферы. Есть и обратные процессы. Пример. Естествознание и гуманитарные науки все чаще исследуют процессы и системы в совокупности с человеком: медико-биологические проблемы, экологические, включая биосферу в целом (глобальная экология), биотехнологии (генная инженерия),

системы "человек-машина" и т.д. Специфику современной науки все более определяют комплексные исследовательские программы (в которых принимают участие специалисты различных областей знания), междисциплинарные исследования. Например, красота - это

не только категория гуманитарная, отражение гармонии материального мира, но и категория научная, красота теоретических построений. Поиски красоты, т.е. единства и симметрии законов природы, - примечательная черта современной физики, математики, биологии, синергетики и других естественных наук. Исторический метод прилагается к большему кругу систем, например, вводится даже в квантово-механическую

интерпретацию, где он ранее не применялся. Компьютеризация и информационные технологии позволяют передавать машине

все более усложняющиеся логические операции. Человеческий мозг освобождается от формализуемой, стандартизированной, рутинной логической деятельности. Пример. Эвристические процедуры, интуиция, опыт человека, эксперта находят применение в программировании, например, при разработке антивирусных программ. Эволюцию системы можно, как сказано выше, понимать как целенаправленное (на основе выбора) движение, изменение этой системы (как неравновесной) по некоторой траектории развития, состоящей из точек состояний.

Пример. Чтобы жить достойно, люди и правительство должны ориентироваться на социально-экономическую перспективу, т.е. траектория развития любой страны должна быть эволюционной.

Устойчивость системы - ее способность сохранять свое движение по траектории на таком уровне потребления ресурсов, который может самоподдерживаться, саморегулироваться достаточно долго. Традиционная макроэкономика ориентируется на непрерывный и, чаще всего,

количественный рост, а не на устойчивость. Для развития, эволюции требуется все больше материальных, энергетических, информационных ресурсов, а их рост сужает пространство устойчивого развития общества, снижает жизнеспособность.

Пример. При достаточно высоком уровне образования и развитой системе

образования, научно-техническая и технологическая области последние два десятилетия слабо развивались в России. Например, в США в 1996 г. на науку расходы государства составляют 2,8-2,9% ВВП страны, в Японии - 3,3%, в России - 0,59%. По показателю достаточности и уровню квалификации трудовых ресурсов Россия занимает 46-е место.

По оценкам специалистов, если Россия в ближайшие годы не поднимется хотя бы на 20-е, то ее экономический крах гарантирован.

Эффективность системы - способность системы оптимизировать (глобально-

потенциально или локально-реально) некоторый критерий эффективности

типа соотношений "затраты на обеспечение ресурсом - объем поступлений новых ресурсов". Пример. Для социально-экономической системы - это способность производить социально-экономический эффект и не ухудшать движение по пути к достижению поставленной цели. Например, критерием

эффективности банковской системы может быть не только прибыль, но и кредитование, возврат кредитов. Эффективными можно считать действия в системе, которые поддерживают самоорганизацию системы при низком уровне энтропии за счет неравновесных процессов взаимного обмена энергией, веществом и информацией с окружающей средой. Актуальна разработка механизмов, которые обеспечивали бы устойчивое развитие

общества (в частности, социально-экономических систем) и каждого его члена в отдельности без количественного увеличения ресурсов, с помощью произведенного труда, стоимости и капитала.

Пример. Показателями развития общества могут служить ВНД - валовой

национальный доход и ВНП - валовой национальный продукт, но и они не позволяют полно оценивать устойчивость развития общества, его систем, не позволяют оценивать, живет ли общество по средствам, заботясь о будущих поколениях, т.е. адекватны ли "кредитные социо-экономико-экологические отношения природы и общества", развитие культуры, науки и др.

Эволюция системы определяется борьбой организации и дезорганизации в системе, накоплением и усложнением информации, ее организацией и самоорганизацией, сложностью и разнообразием внутрисистемных процессов. Важным критерием эффективности системы (политики) является ее динамическая, структурная и организационная предсказуемость, отсутствие аномалий и обеспечение динамического роста, наличие и динамическая актуализация критериев оценки принимаемых решений.

Современному обществу и природе, с их множеством возможных путей развития, нельзя навязывать эти пути, они избираются на принципах самоуправления и саморегулирования, а именно, за счет целенаправленных воздействий на процессы с целью возврата траектории эволюции на желаемую траекторию (если в результате, например, стохастических воздействий система отклонилась от траектории). При этом, в соответствии с

принципами синергетики, необходимо учесть, что в неустойчивой социально-экономической среде действия каждого отдельного человека

(микропроцессы) могут повлиять на всю систему в целом (макропроцессы).

Пример. В условиях неустойчивой экономической политики действия отдельных структур могут повлиять на социально-экономические процессы общества, что наблюдалось, например, в Ираке и других странах.

Стратегическое планирование в социально-экономических системах -

ресурсообеспеченные и целенаправленные действия руководства, ведущие к разработке наилучших в каком-то смысле (например, локально-оптимальных) стратегий динамического поведения всей системы, которые приводят в окрестность поставленных целей. Стратегическое планирование - инструмент, помогающий принимать управленческие решения по осуществлению основных задач:

1. распределения ресурсов;

2. адаптации к изменениям внешних факторов;

3. внутренней координации и мобилизации;

4. осознания организационных стратегий и целей (краткосрочных,

среднесрочных, долгосрочных), динамической переоценки достижимости

целей. Пример. Планирование в социально-гуманитарной системе необходимо для достижения следующих целей:

1. повышение контрольных функций;

2. предвидение требований социальной и гуманитарной политики;

3. обеспечение своевременной реакции на изменения в системе;

4. улучшение социально-гуманитарного и экономического состояния;

5. уменьшение неопределенности, риска, увеличение эффективности

и др.