МІНІСТЕРСТВОАГЕНСТВО ДО ОСВІТИ
Державнеосвітня установа
вищогопрофесійної освіти
РОСІЙСЬКИЙДЕРЖАВНИЙ ГУМАНІТАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ІНСТИТУТІНФОРМАЦІЙНИХ НАУК
І ТЕХНОЛОГІЙБЕЗПЕКИ
Кафедра загальноїінформатики
ГУБАРЄВСЕРГІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ
КОНТРОЛЬНАРОБОТА З ДИСЦИПЛІНИ
В«КОНЦЕПЦІЇСучасного природознавства В»
ОСНОВНІПОНЯТТЯ СИНЕРГЕТИКИ
екстерном 2РОКУ НАВЧАННЯ (4-Х річний термін навчання)
ГРУПА Б (інформаційна сфера)
Науковий керівник
викладач
Філатов В.К.
Москва2005г.
План
1.Введення
2.Об'єкти дослідження синергетики
3.Синергетика і синергетики
4.Особливість синергетики як науки
5.Теорія дисипативних структур
6.Теорія автоволнових процесів
7.Синергетика і кібернетика
8.Структура і хаос
9.Фрактали
10.Пошуки універсальної моделі
11.Висновок
12.Література
1. Введення
В«СинергетикаВ» походить від грецького В«сінергетікосВ»- Спільний, узгоджено діючий. Це наукова дисципліна, вивчаючезв'язки між елементами структури (підсистемами), які утворюються у відкритихсистемах (біологічних, фізико-хімічних та інших) завдяки інтенсивному(Потоковому) речовиною та енергією з навколишнім середовищем у нерівноважних умовах.
На першому етапі розвитку під синергетикою розумілиобласть наукових досліджень, метою яких було виявлення загальнихзакономірностей у процесах освіти, стійкості і руйнуваннявпорядкованих часових і просторових структур у складних нерівноважнихсистемах різної природи: фізичних, хімічних, біологічних, соціальних іт. д. Тут В«спільне, узгоджене діюВ» може бути як наслідкомсамоорганізації (в результаті розвитку власних нестійкостей в системі),так і наслідком вимушеної організації за рахунок зовнішніх впливів. Прикладостанньої - відома синхронізація мод у багатомодовим лазері з допомогоюзовнішнього періодичного впливу. Проте в даний час можнаконстатувати, що в переважній більшості випадків вивчається самесамоорганізація; В«Самоорганізація соціальних, економічних та історичнихпроцесів В»,В« Явища самоорганізації в системах з багатоваріантним поведінкою В»іт. д. Це логічно, тому що в принципі вимушену організацію можнаописати в рамках самоорганізації, якщо включити зовнішні сили як частина нової,більш повної системи.
Обгрунтуванням доцільності синергетичнихдосліджень є встановлений факт, що кооперація багатьох підсистемякої системи підпорядковується одним і тим же принципам незалежно від природипідсистем. Пізнання цих принципів дозволяє по-новому підійти і до проблемираціонального управління розвитком складних систем. З точки зору синергетикине можна, наприклад, при управлінні розвитком природного або соціальної системинав'язувати невластиві їй форми організації. Вивчивши систему, необхідно незбільшувати силу керуючого впливу, а збільшувати узгодженістьвпливу з власними тенденціями системи.
2. Об'єкти досліджень синергетики
Об'єднуючим початком в синергетики є об'єктидосліджень - відкриті складні нелінійні системи із зворотними зв'язками.Зрозуміло, такі системи вивчалися і раніше без використання термінуВ«СинергетикаВ». Загальна трудність подібних досліджень - винятковатрудність точного математичного опису, особливо якщо в системі працюєбезліч зворотних зв'язків. Зважаючи широкого використання в синергетики аналогійкорисно простежити, як методично вирішуються подібні проблеми в найбільшуспішних роботах.
3. Синергетика і синергетики
Подібно до того, як кібернетиці Вінера передувалакібернетика Ампера, що мала вельми непряме відношення до В«науці про управління,отриманні, передачі та перетворенні інформації в кібернетичних системах В»,синергетика Хакена мала своїх В«попередницьВ» за назвою: синергетику Ч.Шеррінгтона, синергію С. Улана і синергетичний підхід І. Забуского.
Ч. Шеррінгтон називав синергетичним, абоінтегративним, узгоджене вплив нервової системи (спинного мозку) приуправлінні м'язовими рухами.
С. Улам був безпосереднім учасником одного зперший чисельних експериментів на ЕОМ першого покоління (ЕНІВАКе). - перевірцігіпотези равнораспределенія енергія за ступенями свободи. Експеримент,проведений над числовим аналогом системи кубічних осциляторів, привів донесподіваного результату, породивши знамениту проблему Фермі-Пасти-Улама:простеживши за еволюцією розподілу енергії за ступенями свободи впродовждосить великого числа циклів, автори не виявили ні найменшої тенденції доравнораспределенія. С. Улам, який багато працював з ЕОМ, зрозумів всю важливість ікористь В«синергії, тобто безперервного співпраці між машиною і їїоператором В», здійснюваного в сучасних машинах за рахунок виведення інформації надисплей.
Рішення проблеми Фермі - Пасти - Улама було отримано впочатку 60-х років М. Крускалом і Н.Забускім, що довели, що система Фермі -Пасти - Улама являє собою різницевий аналог рівняння Кортевега-де Врізі що равнораспределенія енергії перешкоджає солітон (термін, запропонований H.Забускім), переносить енергію з однієї групи мод в іншу. Реалістичнооцінюючи обмежені можливості як аналітичного, так і чисельного підходудо рішення нелінійних задач, І. Забускій прийшов до висновку про необхідність єдиногосинтетичного підходу. За його словами, В«синергетичний підхід до нелінійнихматематичним і фізичним завданням можна визначити як спільневикористання звичайного аналізу та чисельної машинної математики для отриманнярішень розумно поставлених питань математичного та фізичного змістусистеми рівнянь В».
Якщо врахувати складність систем і станів, що вивчаютьсясинергетикою Хакена, то стане ясно, що синергетичний підхід Забуского (іяк складова частина його - синергія Улама) займе гідне місце серед іншихзасобів і методів Х-науки. Інакше кажучи, сподіватися тільки на аналітику було бнадмірним оптимізмом.
4. Особливість синергетики як науки
На відміну від більшості нових наук, виникали, якправило, на стику двох раніше існуючих і характеризуються проникненнямметоду однієї науки в предметі інший, Х-наука виникає, спираючись не награничні, а на внутрішні точки різних наук, з якими вона має ненульовіперетину: у досліджуваних Х-наукою системах, режимах і станах фізик, біолог,хімік і математик бачать свій матеріал, і кожен з них, застосовуючи методи своєїнауки, збагачує загальний запас ідей і методів Х-науки.
Цю особливість Х-науки (якщо X - синергетика)детально охарактеризував Хакен: В«Дана конференція, як і всі попередні,показала, що між поведінкою абсолютно різних систем, що вивчаютьсярізними науками, існують воістину дивні аналоги. З цієї точкизору дана конференція служить ще одним прикладом існування нової областінауки - синергетики. Зрозуміло, Синергетика існує не сама по собі, апов'язана з іншими науками, принаймні, двояко. По-перше, досліджуваніСинергетикою системи відносяться до компетенції різних наук. По-друге, іншінауки привносять в Синергетика свої ідеї. Вчений, який намагається проникнути в новуобласть, природно, розглядає її як продовження своєї власноїгалузі науки. Математики, що займаються теорією біфуркацій, зволілиозаглавити доповідь В«Теорія біфуркацій та її застосуванняВ». Фізики, які вивчаютьфазові переходи, представили доповідь під назвою В«Нерівноважні фазовіпереходи В», а фахівці зі статистичної механіки рахували більш доречнимназвати той же підхід В«нерівноважної нелінійної статистичної механікоюВ».Інші вбачали в новій області подальший розвиток В«термодинамікинезворотних процесів В», треті знайшли розглядається коло явищ особливопідходящим для застосування теорії катастроф (зберігши за непідвладними покирішенням проблемами назву В«узагальнених катастрофВ»). Деякі математикисхильні розглядати весь круг проблем з погляду структурноїстійкості. Всі перераховані мною розділи науки вельми важливі для розумінняосвіти макроскопічних структур освіти в процесі самоорганізації...
