Читайте также:
|
Основные принципы [6][7][8][9][10][11][12][13][14]:
Синергетический подход влечет за собой новый диалог человека с природой. Он приводит также к новому диалогу человека с самим собой и с другими людьми. Нелинейная ситуация, возможная бифуркация (раздвоение) путей эволюции или состояние неустойчивости нелинейной среды, чувствительность ее к малым воздействиям - все это связано с неопределенностью и возможностью выбора. Осуществляя выбор, избирая дальнейший путь, субъект ориентируется на один из собственных, определяемых внутренними свойствами среды путей эволюции и вместе с тем опирается на свои ценностные предпочтения. Он выбирает наиболее благоприятный для себя путь, который в то же время является одним из реализуемых в данной среде.
Синергетический подход к образованию (синергетика образования) может быть охарактеризован аналогичным образом.
Синергетический подход к анализу и регулированию процессов в нефтяных и газовых пластах представляется особо необходимым, если учитывать следующие общие соображения. Располагая ограниченным запасом энергии, обычно пытаются навязать исследуемой системе ту или иную организацию, например, хотят нагреть определенную часть пласта до высокой температуры или с помощью внешних воздействий организовать фильтрационные потоки особым образом. Однако накопленный опыт показывает, что если не учитывать собственных тенденций развития, ничего построить нельзя, и система все равно перейдет в одно из своих устойчивых состояний.
Синергетический подход также применяется при изучении такой сложности и неструктурированной системы, как сетевое информационное пространство.
Синергетический подход к моделированию сложных систем [2, 29, 41] учитывает нелинейность сложных систем, одним из проявлений которой является нарушение принципа суперпозиции.
Синергетический подход, воссоздающий целостностное представление о мире, позволяет компактно изложить законы развития, являющиеся общими для природы, человека и общества.
Единый синергетический подход к явлениям первичной и вторичной кристаллизацш упругой и пластической деформации и разрушению стал возможен благодаря новом пониманию реальной структуры материалов на всех иерархических уровнях.
Согласно синергетическому подходу наиболее эффективным каналом движения сильнонеравновесной системы к равновесию является конвективное течение. Поэтому деформируемый кристалл стремится сформировать функциональную структуру, элементы которой способ ны осуществлять конвективное течение. Примером такой структуры является ячеистая дислокационная структура в кристаллах с не очень низкой энергией дефекта упаковки Каждая ячейка движется как самостоятельный структурный элемент, испытывая трансляционные и поворотные моды деформации. Движение отдельных дислокаций аккомодирует взаимодействие смежных ячеек.
Поскольку синергетический подход опирается на плюрализм и согласование подчас противоречивых мнений, приведем ряд высказываний известных ученых, которых можно отнести к классикам искусственного интеллекта. Уинстон пишет [ Уинстон, 1980 ]: Искусственный интеллект-это наука о концепциях, позволяющих вычислительным машинам делать такие вещи, которые у людей выглядят разумными... Центральные задачи ИИ состоят в том, чтобы сделать вычислительные машины более полезными (с. Искусственный интеллект привлекает людей, которые хотят вскрыть принципы, применимые ко всем интеллектуальным информационным процессорам, а не только к тем, которые сделаны из нервной ткани.
Значение синергетического подхода к изучению природных процессов трудно переоценить.
Использование синергетического подхода показывает, что процесс взаимодействи лазерного излучения с биовеществом имеет неадиабатический характер, обусловленный монохроматическим спектром излучения. Второстепенное значение при этом имеет абсолютное значение длины волны лазерного излучения.
Главные принципы синергетического подхода в современной науке таковы [ Пригожий, 1985 и 1999; Хакен, 1985; Заде, 1976; Моисеев, 1995; Капица и др., 1997; Василькова, 1999; Курейчик В.
При разработке синергетического подхода в ИИ и развитии концепции агентов неоценимую пользу могут принести результаты исследований психики и интеллекта человека, раскрывающие механизмы интеллектуального поведения.
В русле синергетического подхода важнейшими проблемами теории деятельности являются исследование и моделирование процессов возникновения и эволюции деятельности.
Исследования на основе синергетического подхода, объединяющего перечисленное выше, позволяют на базе химических структур выработать единый подход к теоретическим исследованиям свойств полимерных материалов.
С точки зрения синергетического подхода, фундаментальные физические законы и сложившиеся представления об эволюции Вселенной вполне удовлетворяют условиям, необходимым для реализации алгоритмов самоорганизации.
Действуя в рамках синергетического подхода, рассмотрим методику идентификации пульсового механизма по результатам измерения перемещения, скорости и ускорения стенок артериального сосуда. Полученное модельное уравнение может быть использовано для моделирования взаимосвязанных подсистем, например, сердца и сосудистой системы, с целью установления новых причинно-следственных связей.
В книге сформулированы принципы синергетического подхода в информатике и ИИ, введено понятие синергетического ИИ, выделены его предмет, содержание. По нашему мнению, распространение идей синергетики в ИИ может оказаться чрезвычайно плодотворным.
В разделе 1.3 принципы синергетического подхода в современной науке были условно разбиты на три группы: принципы неопределенности (НЕ-факторов), принципы сложности, принципы эволюции.
В книге приводятся примеры синергетического подхода в самых различных науках - от физики до социологии.
Здесь мы покажем, что синергетический подход позволяет в рамках единой схемы представить термодинамику и кинетику самоорганизующихся систем. Основным препятствием к объединению синергетической и термодинамикой картин является следующее обстоятельство: считается, что процесс самоорганизации, представляемый первым из этих подходов, должен приводить к уменьшению энтропии, являющейся мерой беспорядка; с другой стороны, термодинамика основывается на втором начале, согласно которому энтропия может только возрастать или оставаться постоянной.
Основная цель этой книги заключается в формировании синергетического подхода в ИИ и развитии теории агентов на его основе. Термин синергетика происходит от слова синергия, означающего совместное действие, сотрудничество. Сотрудничество, а в более широком аспекте кооперация понимается как универсальная характеристика самоорганизации в сложных системах. Хакена, предложившего этот термин, его введение для обозначения современной теории самоорганизующихся систем оправдано по двум причинам [ Хакен, 1985 ]: а) исследуются процессы содействия, взаимной адаптации компонентов в развивающейся системе; б) происходит объединение усилий представителей различных дисциплин.
Практическая реализация концепции, разработанной ни основе синергетического подхода к проблемам геронтологии, осуществляется в Медицинском геронтологическом центре.
Более глубокому и всестороннему рассмотрению понятия самоуправление способствует синергетический подход к процессу управления. При-гожин и др.) считают очевидным, что сложноорганизованным системам нельзя навязывать пути их развития.
Определенный вклад в становление и развитие научной теории управления с позиций синергетического подхода внес российский ученый А.А.Богданов (1873 - 1928), который исследовал сущность управления через призму организационно-технологического подхода.
Все вышеперечисленное позволяет считать гештальт-психологию, фрейдизм, топологическую психологию и генетическую эпистемологию ранними вариантами синергетического подхода к изучению психики. В русле этих теорий изучение психических явлений уже не сводится к причинно-следственным закономерностям, математически описываемым простейшими отображениями или даже линейными операторами, а требует привлечения более сложных формализмов.
Кроме того, сегодня все больший интерес начинают привлекать вопросы возникновения и самосохранения сложных систем, что означает развитие гомео-статических и синергетических подходов.
Как уже подчеркивалось, сложность социальных объектов и другие их свойства требуют при создании системных концептуальных моделей социальных явлений использования синергетического подхода при решении поставленных проблем, в частности методологии системного анализа и системного моделирования. Именно на этих позициях основывается автор данного учебника, осуществляя переход от разработанных им ранее моделей отдельных, локальных объектов к конструированию моделей общественных метасистем.
В последнее время анализ общих закономерностей поведения неравновесных систем, процессов их структурной перестройки проводится, как правило, на основе синергетического подхода.
Эмерджентный подход синтеза систем предполагает, что входящие в новое образование системы не меняют своих свойств, если же взаимодействие приводит к изменению свойств структурных составляющих, то это означает переход к синергетическому подходу. Синергетический подход синтеза систем также имеет свои варианты, которые во многом близки по своим особенностям к выделенным для эмерд-жентного подхода.
В данной главе дается обзор и анализ физических моделей, описывающих нелинейное поведение твердого тела под нагрузкой: стадийность деформационного упрочнения, эффекты пластической нестабильности, эволюцию дислокационных структур и др. При этом основное внимание уделяется синергетическим подходам, а анализ эволюции деформируемого металла проводится с учетом иерархии масштабных уровней диссипации энергии и критериев, контролирующих переход с одного уровня на другой.
Поскольку композиты представляют собой сложные гетерогенные, термодинамически открытые неравновесные системы, синтез которых происходит в неравновесных условиях, то для научного прогнозирования и управления свойствами конечного материала необходим современный, активно развивающийся в последние годы, синергетический подход и учет процессов самоорганизации, происходящих в ходе эволюции системы. Подробнее этот вопрос будет рассмотрен в конце книги.
Целью работы является на первом этапе создание системы прогнозирования поведения поверхностных слоев конструкционных материалов в соответствующих режимах эксплуатации, основываясь на знании специфических закономерностей, вытекающих из изложенной выше концепции поверхностного переходного слоя как многослойного многофункционального композитного объекта, обладающего мультифрактальным набором свойств, используя синергетический подход и минимальное количество тестовых испытаний; на втором этапе - обоснование новых путей создания материалов со специальными свойствами поверхностного слоя, основываясь на принципах направленного сочетания неравновесных процессов для обеспечения необходимого распределения неравновесных структур, соответствующих напряжений и заданного изменения скрытой периодичности по толщине поверхностного слоя. Несомненно, что формирование поверхностного слоя с заранее заданными свойствами экономически более целесообразно, чем модифицирование всего объема материала.
Синергетический подход подводит конкретно-научную базу под умозрительные философские постулаты о внутренней активности материи, ее стремлении к структурной самоорганизации. Он выступает основанием для развития эволюционной концепции, или, как говорит И. Пригожий, революционной парадигмы в физике на всех уровнях описания. Есть все основания верить, что со временем эволюционная парадигма позволит установить генетическую связь между структурными уровнями существования материальных систем, подобно тому как дарвиновская теория эволюции позволила установить такую связь между живой и неживой природой. Пригожий, жизнь при нашем подходе перестает противостоять обычным законам физики. Впредь физика с полным основанием может описывать структуры, как формы адаптации к внешним условиям (Пригожий И. Он говорит о возможности развития концепции обобщенного дарвинизма, действие которого распространяется не только на органический, но и на неорганический мир...
Сложноорганизованные и открытые социальные системы являются динамическими и саморазвивающимися. Синергетический подход дает возможность понять и объяснить не только наличие спонтанного порядка и равновесия в системе, но и генезис внутреннего механизма их возникновения в процессе самоорганизации.
Эмерджентный подход синтеза систем предполагает, что входящие в новое образование системы не меняют своих свойств, если же взаимодействие приводит к изменению свойств структурных составляющих, то это означает переход к синергетическому подходу. Синергетический подход синтеза систем также имеет свои варианты, которые во многом близки по своим особенностям к выделенным для эмерд-жентного подхода.
Одним из современных направлений науки, занимающейся перспективными вопросами, связанными с организационными структурами и управлением, является синергетика. Эволюционные и синергетические подходы (глава 2) не могут быть разделены, когда мы рассматриваем задачи анализа и проектирования сложных систем. Они тесно взаимосвязаны с системными исследованиями в области искусственного интеллекта. Рассмотрена новая идеология исследований в области ИИ на основе системного подхода и многоагентно-ориентированной парадигмы, включая исследования генезиса и эволюции интеллектуального поведения, которая приводит к возникновению гибридного (синергетического) ИИ.
Кинетические особенности фазового перехода, найденные на основе модельных соображений [13], легко объясняются в рамках синергетиче-ского подхода, если ослабить стандартный принцип соподчинения [1], принимая, что наибольшим временем релаксации обладает не одна, а две гидродинамические степени свободы. Существенным преимуществом синергетического подхода является то обстоятельство, что он позволяет, не обращаясь к узким модельным соображениям, учесть действие обобщенного принципа Ле-Шателье. В этом смысле полученные ниже результаты носят достаточно общий характер. Что касается использования системы Лоренца, то известно, что она выделена в синергетике как одна из простейших схем, позволяющих учесть эффект самоорганизации. Что касается дисси-пативных вкладов, то они представляются в рамках полевой схемы (§ 3) удлинением производных по времени, определяющих диссипативную функцию.
Такая специфика математики позволяет зафиксировать все явные эвристические соображения, привлекаемые при формировании нового математического знания, а также ретроспективно проследить за некоторыми изменениями неявных элементов математической теории, которые могут исторически обнаруживаться при повышении уровня теоретической строгости в математике. При экспликации элементов индивидуально-личностного комплекса неявного знания представляется необходимой опора на синергетический подход, предполагающий, что взаимовлияние всех элементов этого комплекса оказывает реальное воздействие на его функционирование как целостной системы.
Прикладные аспекты синергетики при синтезе новых материалов с использованием технологий СВС (самоорганизующийся высокотемпературный синтез) рассмотрены в статье В. Солнцева и др. Развитие физико-химических представлений о природе СВС на основе синергетического подхода. На примере технологии СВС показано, что использование принципов синергетики позволяет близко подойти к решению проблемы управляемых неравновесных технологий.
Отмечается [55], что в широком диапазоне контактных условий необходим учет двух основных типов деформации. Развиваемая применительно к задачам контактного взаимодействия теория переходных зон [88] открывает возможности синергетического подхода, учитывающего одновременное действие законов упругости и пластичности.
Это означает, что сходны пути их самоорганизации. Теория Дарвина о естественном отборе касается лишь отдельных штрихов в картине эволюции, а крупные мазки в ней имеют синергетическую природу. Синергетический подход шире дарвиновского и вмещает его как этап становления теории эволюции.
Рассматриваются вопросы, связанные с эволюционным развитием сложных систем различной природы. Аналогия эволюционного развития естественных и искусственных систем позволяет развить подходы и методы эволюционного моделирования, генетических оптимизационных алгоритмов, распределенного искусственного интеллекта и искусственной жизни. Описаны генетические и синергетические подходы, а также средства эволюционного моделирования. Представлены современные взгляды на гибридные системы, основанные на имитационных моделях и эволюционном моделировании.
Она представляет три дифференциальных уравнения, выражающие скорости г), h, S изменения величин t, h, S через их значения. При этом эволюция системы описывается уравнением Ландау-Халатникова, в котором роль свободной энергии играет синер-гетический потенциал. В результате синергетический подход сводится к феноменологической схеме фазового перехода. Отличие состоит в том, что в синергетических системах процесс самоорганизации происходит в области больших значений управляющего параметра 5, а в термодинамических - в низкотемпературной. Таким образом, величина 5 не сводится к температуре.
Книга посвящена теории агентов, многоагентных систем (MAC) и интеллектуальных организаций - одной из новых, бурно развивающихся областей информатики и искусственного интеллекта. Построены основы синергетического подхода в искусственном интеллекте. Рассмотрена общая методология изучения искусственных агентов на индивидуальном, групповом и социальном уровнях. Проанализированы индивидуальные свойства агентов и соответствующие классы MAC. Описаны различные виды взаимоотношений между агентами и организационные структуры MAC. Исследованы пути создания искусственных сообществ и интеллектуальных организаций. Систематизированы важнейшие структуры деятельности и поведения агентов, предложена обобщенная модель деятельности. Выделены семиотические аспекты коммуникации агентов, рассмотрены модели общения. Изложены методики восходящего, нисходящего, смешанного проектирования MAC и искусственных организаций. Разработаны формальные модели MAC, взаимоотношений между агентами, многокритериального синтеза организационных структур по лингвистическим критериям.
По мере развития зоны локализованной деформации может реализоваться режим, в котором необходимо учитывать процессы релаксации напряжений, требующие рассмотрения не только кинетики эволюции ан-самбля дефектов, но и связанной с ней динамической задачи. Такой режим наступает при больших плотностях дефектов, когда установление когерентной связи между ними приводит к коллективным эффектам, не по-зволяющим рассматривать дислокации и вакансии обычным образом. Для адекватного описания этой стадии следует использовать синергетический подход, определяющий временные зависимости плотности когерентно связанных носителей деформации, напряжения и деформации.
Суть предлагаемых изменений в стратегии научного познания, по мнению основателей новой науки, заключается в следующем. Все эти установки как бы характеризуют парадигмальное основание и способ подхода к изучению природных процессов традиционной науки. Синергетический подход акцентирует внимание ученых на открытых системах, неупорядоченности, неустойчивости, неравновесности, нелинейных отношениях. Это не просто дополнительный в боровском смысле взгляд на мир, а доминантный взгляд, который должен характеризовать науку будущего. При-гожина синергетический взгляд на мир ведет к революционным изменениям в нашем понимании случайности и необходимости, необратимости природных процессов, позволяет дать принципиально новое истолкование энтропии и радикально меняет наше представление о времени.
Естественно, специалисты по триботехнике не могут разрабатывать теоретические положения синергетики; это дело физиков и химиков. Однако некоторые разделы триботехники могут быть, по нашему мнению, отнесены к синергетике: это ИП при трении и водородное изнашивание. Оба явления характеризуются рядом последовательных этапов (см. гл. Синергетический подход к изучению ИП и водородного изнашивания дает возможность глубже проникнуть в механизм явлений, что облегчит разработку новых эффективных методов борьбы с изнашиванием машин и оборудования. Так, из последовательных этапов проявления водородного изнашивания (рис. 22.1) достаточно разорвать одно звено (этап), как может нарушиться вся цепь процессов. В одних случаях выделившийся водород можно связать химически с другими элементами или веществами, в других - отогнать водород электрическим или магнитным полем, в третьих - затруднить процесс диффузии водорода в глубь металла.
Трехмерная фазовая диаграмма. Основой нашего рассмотрения является система Лоренца, однако теперь синергетические параметры характеризуют не сыпучую среду, а ансамбль лавин, который в рамках подхода Эдвардса [40, 41], обобщенного на неаддитивную систему, представляется по аналогии с термодинамической системой. Это позволяет описать изменение размера лавины, неаддитивной сложности (complexity) и кинетической энергии сыпучей среды. В рамках синергетического подхода указанные степени свободы играют роль параметра порядка, сопряженного поля и управляющего параметра соответственно.
Дата добавления: 2015-08-27; просмотров: 306 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| ХАОС И ПОРЯДОК | | | Волчок марки К7- ФВП- 200 |