Синергетика. Основы методологии - Г. Басина

По-видимому, именно развитие этого механизма, названного нами управляющей системой-контроллером, — в транспортно-информационных системах волнового типа является основным механизмом эволюционного развития.

Включение в рассмотрение контроллера позволило построить фундаментальную триаду элементов взаимодействия, включающую в себя

а) материальную часть системы,

б) поле, взаимодействующее с системой,

в) контроллер системы.

Диада система-поле дополнена до целостной триады новым элементом — контроллером.

В зависимости от соотношения элементов этой триады внутри шестого класса, охватывающего все сложные системы, в том числе и самоорганизующиеся, могут быть выделены подклассы, различающиеся особенностями процессов, в которых участвуют входящие в них системы, а также структурой элементов триады.

а) Системы квазидетерминированного типа, бифуркационные процессы внутри которых оказывают незначительное влияние на их макропарамегры.

Основным свойством таких систем является значительная разница между масштабами самой системы как обобщённой волны и отдельными элементами (квантами), её составляющими, а также близость параметров квантов. Для них характерны экспоненциальные законы статистических параметров.

Границы таких систем, являющиеся обычно волновыми структурами, относящимися ко второму классу предложенной нами классификации, во многом определяют их макроскопические свойства. Для их изучения существуют глубоко разработанные методы равновесной и неравновесной статистической физики и механики сплошных сред.

При этом квазидетерминированность на системном (волновом) уровне допускает различную степень хаотичности на уровне квантов. Большинство макроскопических объектов неживой природы относятся к этому подклассу.

б) Транспортно-информационные системы, у которых реализуется иерархическая материальная и информационная связь между уровнем системы-волны и элемента-кванта.

В таких системах обычно выстраивается масштабная иерархия подсистем, каждая из которых может обладать свойствами волновых структур классов более низкого уровня. Эта масштабная иерархия имеет квази-фрактальный характер. Именно в таких системах наблюдается соответствующее их квази-фрактальной структуре степенное статистическое распределение масштабов элементов и подструктур.

На каждом уровне иерархии такой системы её подструктуры проявляют свою свободу.

в) Транспортно-информационные системы, способные к размножению, то есть к формированию себе подобных систем.

Способность к размножению не является прерогативой только транспортно-информационных систем. Практически в той или иной степени это свойство характерно для любых колебательных и волновых систем, начиная от линейных колебаний и волн. Однако, когда мы переходим к рассмотрению транспортно-информационных систем третьего подкласса, то их размножение может иметь специфический характер, проявляя, особенно у живых систем, такую сложность, которую невозможно даже помыслить у структур более простых типов. Здесь возникают структурно-волновые резонансы и могут появляться логарифмические законы распределения параметров элементов.

г) Транспортно-информационные системы, способные моделировать свою динамику и динамику окружающей среды-поля и выбирать близкие к оптимальным модели бифуркационного поведения.

Именно у таких систем интенсивно развивается, определяя их эволюцию, внутренний контроллер, названный нами гомеостатическим.

д) Транспортно-информационные системы, обладающие сознанием и творческими способностями.

Итак, системе, участвующей в бифуркационных событиях, мы сопоставили целостную триаду

Поле

(Ближнее и Дальнее)

/

Структура — Контроллер

(Внешняя часть системы) (Управляющая система)

Структура (внешняя материальная часть системы) — это часть объекта, которая взаимодействует с полем на материальном и энергетическом уровне,

Поле (ближнее и дальнее) — это внешняя по отношению к структуре совокупность объектов, интенсивно взаимодействующая со структурой. Поле может быть условно разделено на ближнее и дальнее, для исследования взаимодействия которых с системой могут быть применены асимптотические методы.

Контроллер (управляющий механизм) — внутренний механизм системы, обеспечивающий выбор из числа возможных исходов бифуркационного события или процесса того, который приведет к наиболее устойчивому состоянию системы.

Появление контроллера включает в действие механизм эволюции. Развиваются в непосредственной связи между собой все три элемента триады. Возникает тройное резонансное взаимодействие (по-видимому, здесь действует механизм структурно-волнового резонанса), приводящее к увеличению сложности и динамической устойчивости (увеличению числа возможных исходов бифуркацонных событий и увеличению информации, хранимой и перерабатываемой контроллером).

Анализ триады сложной волновой транспортно-информационной системы показывает, что все её элементы могут быть изучены более глубоко и для каждого из них может быть построена своя внутренняя системная триада.

Структура характеризуется тремя главными координатами: мерой, типом и иерархией.

Тип

Структура /

Мера — Иерархия

Мера — характеризует величину основного параметра структуры, который часто (но далеко не всегда > совпадает с параметром целого всей системы.

Тип — Структура может быть отнесена к одному из классов волн, вихревых, грибовидных и древовидных структур или транспортно-информационных систем, в соответствии с изложенной выше классификацией. Относя структуру к определенному классу, мы определяем тип структуры.

Иерархия — Сложные системы обычно состоят из подсистем различных масштабов, связанных между собой. Каждая из них может иметь свою меру или свой тип. Вместе они образуют иерархию сложной системы.

Аналогичная триада формируется в управляющем механизме.

Информация

Контроллер /

Управление — Память

Управление — Главная «цель» управляющего механизма — это управление вероятностями исходов бифуркационных событий. Управление производится путём изменения иерархической структуры объекта, установления новых внутренних связей, а также активации, разрушения или резервирования старых.

Информация — Для такого управления необходимо получение информации об изменениях, происходящих в самой системе и во внешнем поле.

Память — специальный механизм сохранения и переработки полученной ранее информации, а также своевременного использования её для целей управления.

Контроллер — это механизм управления бифуркационными процессами, в которых участвует система. Контроллеры могут быть двух типов.

1. Контроллер, порождающий структуру.

2. Контроллер, обеспечивающий устойчивое существование структуры, выбор ее поведения при взаимодействии с полем, способный до начала событий изменять вероятности реализации возможных результатов, а также осуществляющий в момент события выбор того или иного конкретного результата — гомеостатический контроллер.

1. Контроллер, порождающий структуру

Он может находиться как вне структуры, в её поле, так и внутри самой структуры. Порождающий контроллер должен обеспечивать существование и воспроизводство обобщённой волны, в которую структура входит как квант.

2. Гомеостатический контроллер

В результате формирования системы и выхода её на режим стабильного существования возникает стационарный режим обмена веществом, энергией и информацией между структурой и полем, при котором параметр целого системы остаётся близким к постоянной величине. Устойчивость этого режима и безопасность системы обеспечивает гомеостатический контроллер.

Основной принцип его действия — это обобщённый принцип обратной связи. Он реализуется через управление вероятностями исходов бифур-бифуркационыхсобытий и процессов. Любое возмущение внешнего поля приводит к возмущению параметров системы. При этом включается нелинейный механизм стабилизации, возвращающий гомеостаз.

Пусть произошло некое событие, связанное с локальным взаимодействием структуры и поля, в результате которого структура изменила свое состояние. Тогда гомеостатический контроллер в соответствии с памятью об аналогичных процессах, которые происходили со структурой ранее, разрабатывает и реализует модель поведения, целью которой является приведение системы после воздействия флуктуации в состояние, максимально близкое к равновесному. С этой целью обмен веществ и энергии изменяется таким образом, чтобы обеспечить такую серию бифуркационных событий, чтобы она привела к гомеостатическому состоянию, или близкому к нему. Одновременно происходит и совершенствование системы управления. Она запоминает порядок действий, все успехи и неудачи в достижении цели, и в следующий раз приходит к цели более эффективным способом.