Энтропия и информация
Реферат по предмету:
"Естествознание"
Название работы:
"Энтропия и информация"
Автор работы: Юлия
Страниц: 17 шт.
Год:2008
Краткая выдержка из текста работы (Аннотация)
2.1. Понятие синергетики
Синергетика это теория, исследующая процессы са¬моорганизации, устойчивости, распада и возрождения са¬мых разнообразных структур живой и неживой природы.
Синергетика стоит в одном ряду с такими дисципли¬нами, как теория систем и кибернетика, является есте¬ственным их продолжением. Как и эти науки, она пре¬тендует на статус обобщенной теории поведения систем различной природы.
Во всех рассматриваемых синергетикой системах про¬цесс самоорганизации идет обязательно с участием боль¬шого числа объектов (атомов, молекул или более слож¬ных преобразований) и, следовательно, определяется со¬вокупным, кооперативным действием. Чтобы подчеркнуть это обстоятельство, профессор Штутгартского универси¬тета Г. Хакен ввел специальный термин «синергетика». С одной стороны, имеется в виду сотрудничество ученых разных специальностей, разных областей знания, подо¬плекой которого выступает общность феномена самоор¬ганизации, С другой стороны, выражена суть явлений данного рода кооперативность действий разрознен¬ных элементов, спонтанно организующихся в структуру некоторой системы.
Основатель синергетики Хакен пишет во введении к своей книге: «Я назвал эту дисциплину «синергетика» не только потому, что в ней исследуется совместное дей¬ствие многих элементов, но и потому, что для нахожде¬ния общих принципов, управляющих самоорганизаци¬ей, необходимо кооперирование многих различных дис¬циплин».
В фокусе внимания синергетики оказываются слож¬ные системы, в которых эволюция протекает от хаоса к порядку, от симметрии ко все возрастающей слож¬ности.
2.2. Отличие синергетики от кибернетики
Первые серьезные успехи в изучении проблем разви¬тия и самоорганизации были заложены кибернетикой. Это направление имело дело прежде всего с технически¬ми управляющими и саморегулирующимися системами. В этом отношении примечательны гомеостатические си¬стемы, т.е. системы, поддерживающие свое функциони¬рование в заданном режиме. С этих позиций становятся ясными факты устойчивости и сохранения системы, но нельзя понять, как возникают новые системы.
Синергетика как новое направление междисциплинар¬ных исследований представляет собой интерес для науки в целом.
Во-первых, она представляет собой иной подход к изу¬чению процессов самоорганизации, развития различно¬го рода систем, чем кибернетика. Кибернетика ограничи¬валась анализом самоорганизующихся технических сис¬тем. Синергетика пытается раскрыть единые принципы самоорганизации в любых природных системах, т.е. как в живых, так и в неживых.
Во-вторых, принципы самоорганизации могут стать основой для создания общей концепции глобального эво¬люционизма, т.е. развития в масштабе всей Вселенной.
В-третьих, синергетика является более общей теори¬ей самоорганизации, чем теория, основанная на данных кибернетики. Обрисовывая единые механизмы структурогенеза, она становится целостной естественнонауч¬ной концепцией становления и развития материальных структур.
В-четвертых, для синергетики характерен особый под¬ход в постановке вопроса об изоморфных законах струк¬турной статики и динамики. У нее есть собственные основания для решения этого вопроса, которых нет ни у кибернетики, ни у теории систем. Это положение о когерентном, самосогласованном, самоинструктирован¬ном поведении большого ансамбля инородных объек¬тов, поставленных в определенные условия. Синергети¬ка рассматривает мир объектов, основываясь на не известном ранее моменте активности материи «резо¬нансном возбуждении» вступающих во взаимодействие объектов.
2.3. Связь синергетики с другими науками
Процессы самоорганизации, которые изучает синерге¬тика, основываются на одном общем эффекте способ¬ности разнокачественных единиц материи в известных условиях проявлять активность, и даже не просто актив¬ность, а своего рода двойственность, каким-то образом согласованную, протекающую по единому плану и на¬правленную в каждом конкретном случае на вполне конкретный факт структурирования или структурной трансформации.
Самоорганизующиеся системы приобретают присущие им свойства, структуры или функции и без какого бы то ни было вмешательства извне. Дифференциация клеток в биологии и рост снежинок могут в равной степени слу¬жить примерами самоорганизации. С другой стороны, такие устройства, как используемые в радиопередатчи¬ках электронные генераторы, сделаны руками человека. Однако мы часто забываем о том, что во многих случаях технические устройства функционируют на основе про¬цессов, тесно связанных с самоорганизацией. В элект¬ронном генераторе движение электронов становится ко¬герентным без воздействия извне когерентной вынуж¬денной силы. Самоустройство сконструировано так, что допускает специфические коллективные движения элек¬тронов.
В собственном смысле синергетика это теория и методология, исследующая процессы самоорганизации. По своему рангу синергетика близка к философским на¬укам, поскольку объектом являются вопросы о том, как вообще возникают организационные структуры матери¬альных образований со всеми их функциями. Но в не меньшей мере это и мировоззренческие вопросы.
Однако проблемы, общие для философии и синерге¬тики, раскрываются в них по-разному. Синергетика выражает то же содержание, но на языке конкретных тер¬минов многих наук, использует значительный объем фак¬тологического материала целого ряда дисциплин, таких, как физика, химия, биология, общая теория вычисли¬тельных систем, экономика, социология, и не пользует¬ся абстрактно-всеобщей философской формой. Каждая из вышеперечисленных наук имеет достаточно веские ос¬нования считать синергетику своей составной частью. Но синергетика каждый раз привносит характерные особен¬ности, понятия, методы, чуждые традиционно сложив¬шимся научным направлениям.
Так, например, термодинамика действует в полную меру только в том случае, если рассматриваемые систе¬мы находятся в тепловом равновесии; термодинамика необратимых процессов применима только к системам вблизи теплового равновесия. Синергетические системы в физике, химии, биологии находятся вдали от теплово¬го равновесия и могут обнаруживать такие необычайные особенности, как колебания.
Хотя термодинамические понятия о макроскопиче¬ских переменных используются и в синергетике, такие переменные, называемые параметрами порядка, имеют совершенно иную природу, чем в термодинамике.
Таким образом, синергетика не сумма физических идей или математических методов. Это система взгля¬дов, в которых физик, химик, биолог и математик ви¬дят свой материал. Эта наука уже сыграла роль своего рода катализатора между представителями разнообраз¬ных наук.
Содержание работы
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 2
1. СВЯЗЬ ПРОБЛЕМ САМООРГАНИЗАЦИИ МАТЕРИИ С КИБЕРНЕТИКОЙ 3
1.1. Кибернетика и ее принципы 3
1.2. Самоорганизующиеся системы 5
1.3. Связь кибернетики с процессом самоорганизации 6
2. СИНЕРГЕТИКА КАК НОВОЕ НАПРАВЛЕНИЕ МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 8
2.1. Понятие синергетики 8
2.2. Отличие синергетики от кибернетики 9
2.3. Связь синергетики с другими науками 10
3. СИНЕРГЕТИКА И СОВРЕМЕННОЕ ВИДЕНИЕ МИРА 12
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 16
ЛИТЕРАТУРА 17
ВВЕДЕНИЕ
Фронт современной науки простирается от сравнительно част¬ных, конкретных концепций относительно различных областей физи¬ческого и химического мира, до глубочайших теорий, охватывающих различные сферы природы, общества и технической деятельности че¬ловека. К последним следует отнести кибернетику и синергетику. По¬ражает дерзость новых наук. Первая посягнула на познание механиз¬мов управления в разных системах. Вторая -на проблему самооргани¬зации самой материи, творения нового.
Рассмотрим различного рода системы, представляющие на пер¬вый взгляд смесь различных и далеко отстоящих друг от друга пред¬метов и явлений. В мире есть \"самодействующие\" физические систе¬мы (от атома до планетарных систем и звездных ассоциаций), хими¬ческие системы (например, органические соединения, биополимеры), биологические системы (растения, животное, человек), социальные системы (коллективы, отрасли производства, народное хозяйство, общество в целом). На самом деле, во всех этих системах есть общие свойства: способность к самодействию, подчиненность законам уп¬равления, процессы переработки информации, способность к самона¬стройке и самоорганизации и др. Изучением процессов управления в природе, обществе и технике и занимается наука кибернетика.
1. СВЯЗЬ ПРОБЛЕМ САМООРГАНИЗАЦИИ МАТЕРИИ С КИБЕРНЕТИКОЙ
Разработка представлений о самоорганизации мате¬рии как о содержании процесса развития и движения эволюционировало в ходе обобщения естественнонауч¬ных данных. Идеи самоорганизации резко выдвинулись вперед в связи с появлением новых данных, представ¬ленных кибернетикой. В формировании современных представлеий на процесс самоорганизации существен¬ную роль сыграла кибернетика.
1.1. Кибернетика и ее принципы
Кибернетика (от греч. kybernetike управление, ис¬кусство управления) возникла в 40-х гг. XX в. в ре¬зультате насущной практической потребности в повы¬шении качества управления в производственно-техничес¬кой, хозяйственной, политической, военной и других областях человеческой деятельности.
Отцом кибернетики по праву называют выдающегося американского математика Н. Винера, который в 1948 г. впервые сформулировал основные идеи и принципы этой науки. Возникновение кибернетики было подготовлено всем предшествующим развитием науки в первую оче¬редь теории автоматического регулирования следящих систем, техники переработки и передачи информации, теории игр и оптимальных решений, физиологии (тео¬рии рефлексов), медицины, математической логики, те¬ории алгоритмов и машин, радиоэлектроники и других наук. Решающую роль в появление и развитии киберне¬тики имело появление электронной автоматики и быст¬родействующих ЭВМ.
В создании кибернетики принимали участие многие ученые: Д. Биглоу, К. Шеннон, И.М. Сеченов, И.П. Пав¬лов, А.М. Ляпунов, А.А. Марков, А.Н. Колмогоров и др.
Кибернетика это наука об управлении и связи, оп¬тимальном управлении, о восприятии, хранении и пере¬работке информации, об алгоритмах переработки инфор¬мации, о причинных сетях. Каждое из этих определений подчеркивает существенную сторону кибернетики.
Область применения кибернетики определил Н. Ви¬нер это машины, живые организмы и их объединения.
Исходя из вышесказанного, кибернетика это наука об управлении в машинах, живых организмах и их объе¬динениях на основе получения, хранения, переработки и использования информации. Кибернетика это наука об управлении в кибернетических системах. Кибернети¬ческие системы это сложные динамические системы любой природы (технические, биологические, экономи¬ческие, социальные, административные) с обратной свя¬зью. Сложными динамическими системами называются та¬кие системы, которые содержат в себе множество более простых, взаимодействующих друг с другом систем и эле¬ментов, которые меняются, т.е. под воздействием опре¬деленных процессов переходят из одного устойчиого состояния в другое.
Сущность управления, базирующегося на использо¬вании обратной связи, было разработано задолго до воз¬никновения кибернетики в рефлекторной теории И.М. Сеченова и И.П. Павлова. Идея обратной связи была использована при создании автоматических регуляторов поплавковых регуляторов Уатта.
Кибернетика сформулировала принцип обратной свя¬зи: без обратной связи невозможно управление сложны¬ми и сложнодинамическими системами. В настоящее вре¬мя этот принцип сознательно кладется в основу конструирования станков-автоматов, ЭВМ и других техничес¬ких устройств. С учетом принципа обратной связи орга¬низуется управление (руководство) предприятия со сто¬роны министерства, промышленными предприятиями со стороны дирекции («летучки»), по той же схеме рек¬тор осуществляет руководство преподавателем и группой, студенческими коллективами, а преподаватель студен¬тами и т.д. (дети родители).
Использованная литература
- В.М. Найдыш, Концепции современного естествознания, - М.: Гардарики, - 2000. 476 с.
- А.Ю. Скопин, Концепции современного естествознания, - М.: ТК Велби, Изд-во Проспект, - 2003. 392 с.
- С.Г. Хорошавина, Концепции современного естествознания: курс лекций, - Ростов н/Д: Феникс, - 2005. 480 с.
- Г.И. Рузавин, Концепции современного естествознания, - М.: Проект, - 2002. 336с.