Синергетика.

Вопросы к итоговой контрольной работе по курсу «Синергетика»

1. Каков механизм построения фрактальной структуры? (Фрактал, это не форма, фрактал, это итерационный процесс, необходимо иметь это в виду).

2. Что такое фрактал? (Дать либо строгое математическое, либо альтернативное определение. В альтернативном определении должны упоминаться минимум 2 признака фрактальной структуры)

3. Кто ввёл термин «Фрактал»? (Имя учёного, его профессия, место работы.)

4. Что такое фрактальная размерность? (Определение. Отличие фрактальной размерности от топологической)

5. Каково было первое практическое приложение измерения фрактальной размерности и почему возникла его необходимость? (Для какого реального природного объекта впервые была найдена фрактальная размерность и почему возникла необходимость в оценке этого объекта данным способом, какие свойства этого объекта не позволили исследователям описать его с помощью традиционных мер?)

6. Алгоритм вычисления фрактальной размерности box-counting методом. Написать формулу и расшифровать её.

6. Алгоритм построения множества Кантора. Написать формулу подсчёта фрактальной размерности данного множества.

7. Алгоритм построения треугольника Серпинского. Написать формулу подсчёта фрактальной размерности данного множества.

8. Что такое квазифрактал? (Дать определение, указать в описании каких объектов часто используется этот термин)

9. Примеры использования фрактальной геометрии в программировании. (Для чего программисты используют фрактальные алгоритмы, привести минимум 2 примера)

10. Множества Жюлиа и Мандельброта. Алгоритм построения.

11. Объясните утверждение: «Фрактальная геометрия – геометрия природы». Кто автор этого утверждения?

12. Что такое энтропия? (Дать определение. Что показывает этот параметр? Как изменяется энтропия мира, энтропия самоорганизующихся систем, энтропия горячего тела на холоде?)

13. Динамический (детерминированный) хаос. Дать определение.

14. В чём отличие динамического (детерминированного) хаоса от хаоса в традиционном понимании?

15. Что такое нелинейная система? (Дать определение. Свойства нелинейных систем.)

16. Что такоединамическая система? (Дать определение. Свойства динамических систем.)

17. Что такое открытая система? (Дать определение. Свойства открытых систем.)

18. Привести примеры детерминированного хаоса в реальном мире: в физике, в экономике, в химии, в биологии.

19. Назовите открытие, подорвавшее основы однозначного детерминизма в научном мировоззрении.

20. Фазовое пространство – определение. Что может служить координатными осями фазового пространства?

21. Аттрактор в фазовом пространстве координат – определение.

22. Что такое странный аттрактор, свойства странного аттрактора, назвать минимум 3 свойства: 1 топологическое, 2 динамических.

23. В каком случае аттрактором оказывается неподвижная точка, предельный цикл, так называемый странный, или хаотический (стохастический) аттрактор? (Каковы свойства системы отображаемой в фазовом пространстве этими геометрическими формами?)

24. Значение работ Э. Лоренца (E. Lorentz) для синергетики. (Область исследований Э. Лоренца, значение его открытия для смены научной парадигмы).

25. Как выражается ограниченная предсказуемость детерменированно-хаотических систем поведением странного аттрактора? (Объяснить свойства детерменированно-хаотических систем через свойства отображающих их странных аттракторов).

26. Как визуализируется устойчивость детерменированно-хаотических систем поведением странного аттрактора? (Объяснить свойства детерменированно-хаотических систем через свойства отображающих их странных аттракторов).

27. В чём заключается суть «эффекта бабочки»?

28. Дать определение дифференциального уравнения.

29. Что визуализирует каскад бифуркаций?

30. Что такое последовательность Фейгенбаума.

31. Диссипативная структура. Дать определение. Привести примеры диссипативных структур.

32. Кем введён термин «диссипативная система»?

33. Илья Романович Пригожин – значение работ этого исследователя для синергетики

34. Ячейки Бенара. Что это, объяснить механизм формирования этой структуры.

35. Реакция Белоусова—Жаботинского. Что это, объяснить механизм формирования этой структуры.

36. Что такое бифуркации (катастрофы)?

37. Устойчивое, неустойчивое и безразличное равновесие. Дать определение, схему каждого типа равновесия

38. Точка бифуркации. Какие свойства приобретает система в точке бифуркации, минимум 2 свойства?

39. Перечислить общие черты явлений скачкообразного изменения режима поведения разнообразных систем в ответ на плавное изменение внешних условий, минимум 3.

40. Привести примеры бифуркаций (катастроф) в социальном мире, физике, биологии, психологии, минимум по 2 примера.

41. Каковы свойства неравновесных систем?

42. Что такое сложная система?

43. Что такое турбулентность с точки зрения синергетики? (Вспомнить опыт по плавному нагреванию жидкого гелия в стабильных условиях с переходом конвекционных потоков в нагреваемом гелии в режим турбулентности).

44. Примеры фрактала в морфологии и анатомии, в физиологии, в неживой природе, в социальных и природных процессах. (Назвать минимум по 2 примера для каждого пункта).

45. Связь между динамикой формирования структуры и её фрактальностью. (О каких механизмах лежащих в основе формирования структуры говорит наличие у неё квазифрактальности?)

46. Хаотическая фрактальная динамика – расшифруйте это понятие.

47. Фрактальный кластер – дать определение и описать свойства, перечислить модели, воспроизводящие эту структуру.

48. DLA и его модификации. Дать описание.

49. Какие явления воспроизводимы при помощи DLA модели. Привести примеры минимум 2 систем живой и 2 систем неживой природы.

50. От каких параметров зависит плотность агрегата модели DLA?

51. Синергетика. Дать определение.

52. Кто ввёл термин «Синергетика»?

53. Эмерджентность. Дать определение.

54. Самоорганизация. Дать определение.

55. Г. Хакен – значение работ этого исследователя для синергетики.

56. Привести примеры самоорганизации в физико-химических системах (минимум 3 примера).

57. Привести примеры самоорганизации в биологических системах на популяционном уровне.

58. Привести примеры самоорганизации в биологических системах на клеточном уровне.

59. Привести примеры самоорганизации в биологических системах на организменном уровне.

60. Доказательства самоорганизации в формировании, работе мозга: психологические, морфологические, функциональные, эмбриологические, минимум по 1 доказательству по каждому пункту.

61. Почему детерминированный хаос присущ биологическим системам? (Сделать выводы из природы биосистем, из особенностей ох функционирования в реальном мире).

62. Общие черты процессов самоорганизации (Назвать минимум 2 общие особенности).

63. В каких системах возможны процессы самоорганизации?

64. Что такое клеточный автомат? Дать общее описание модели.

65. Типы клеточных автоматов. Привести минимум 3 типа.

66. Какие процессы и структуры моделируются клеточными автоматами?

67. Написать правило развития клеточной популяции в игре “Life” Джона Хортона Конвея (John Horton Conway).

68. Редукционизм в биологии. В чём его сущность?

69. 2 основные типа моделей в биологии и их отличия.

70. Примеры дискретных моделей в биологии. (Назвать и кратко описать 2 модели).

71. Циклический клеточный автомат. Описать правила генерации паттернов этой моделью и привести минимум 2 примера реальных систем, динамика которых воспроизводится этой моделью.

72. Модель «Французского флага» Л. Уолперта. Дать краткое описание и область использования. К какому классу, из рассмотренных классификаций, относится эта модель.

73. Реакционно-диффузная модель. Дать краткое описание.

74. Бенуа Мандельброт. Область исследований этого учёного, его профессия, значение работ для синергетики.

75. Размерность – дать определение.

76. Фрактальность броуновского движения. Почему броуновское движение частицы фрактально?

77. L – системы. Определение. Краткое описание методики построения этих систем. Какие структуры воспроизводят L – системы?

78. Система итерирующих функций. Что это?

79. Перколяционный кластер. Дать определение. Привести примеры природных перколяционных кластеров. Что такое порог перколяции?

80. Самоаффинность – дать определение.

81. Мультифрактал – дать определение.

82. Преимущества использования живыми организмами фрактальности в морфологии органов, систем, тканей, организма в целом.

83. Клетка как перколяционный кластер. Особенности функционирования, преимущества.

84. Внутриклеточная самоорганизация, привести минимум 2 примера.

85. Клетка как квазифрактал. Описать преимущества фрактальной организации живой материи на клеточном (субклеточном) уровне организации.

86. Методики вычисления фрактальной размерности, описать минимум 4 методики.

87. Практическое использование измерения фрактальной размерности в описании биологических систем, привести минимум 3 примера.

88. Лакунарность – дать определение.

89. Box-counting фрактальная размерность. Описать методику подсчёта.

90. Ruler фрактальная размерность. Описать методику подсчёта.

91. Модель «мира маргариток». В каких состояниях может стабилизироваться эта система? Как можно характеризовать систему, которую имитирует эта модель?

92. Написать уравнение динамики численности популяции Мальтуса приводящее к каскаду бифуркаций при увеличении r.

93. Модельные объекты для изучения хаоса в морфогенезе многоклеточных, привести минимум 2 примера.

94. Хаос и фрактальность в эволюции живого. Как изменяется соотношение самоорганизованности и детерменированности на разных ступенях эволюции многоклеточных, как изменяется соотношение фрактальных и линейных форм?

95. Какие свойства фракталов оказываются полезными для живых организмов, что заставляет их создавать квазифрактальные внешние или внутренние структуры?

96. Докажите универсальность синергетических принципов. (Синергетика изначально сформировалась и развивается, как междисциплинарная область исследований, подумайте, почему это произошло).

97. Какие системы исследует синергетика? (Дать минимум 2 характеристики).

98. Какие вопросы ставила перед собой традиционная наука, а какие, не решаемые без синергетического подхода, современная. (Подумайте, в каких практических условиях развивалась наука прошлого и наука сегодняшнего дня, какие цели в познании окружающего она могла ставить, а какие были ей ещё недоступны, как эволюционный принцип проник во все сферы науки).

99. В каких областях знаний используется синергетическая методология и почему она там необходима? (Вспомните, какие системы исследует синергетика, и найдите примеры этих систем в различных сферах бытия, на разных уровнях организации материи).

100. Что происходит с энтропией замкнутой системы?

101. Опишите процесс самоорганизации волнового цуга в лазере

102. Что такое параметр порядка?

103. Митчел Файгенбаум – значение его работ для синергетики.

104. Обоснуйте утверждение что биология – синергетическая наука, какие ещё науки можно назвать синергетическими?

Дата добавления: 2015-08-27