Самоорганизующиеся системы. Нечто вроде манифеста
Я занимаюсь исследованиями в области теории функционирования самоорганизующихся
систем (в дальнейшем SoS) более 30 лет. Эти исследования касаются:
А) Теории поведения самоорганизующихся систем, включая характер отклика всей
системы на воздействие внешней среды, а также на различные внутрисистемные
изменения, осуществлённые путём искусственного внедрения в SoS.
Показано, что SoS не может состоять из идентичных элементов, взаимодействующих
идентичным образом, что в результате привело к разработке техники, основанной на том,
что при увеличении числа копий любого элемента SoS, начиная с определенного числа
копий, совокупность этих копий вместе с оригиналом теряет функциональную связь с
системой, что может быть использовано для оценки прочности связи любого элемента со
всей системой в целом; показано, что использование разработанного мною критерия
информационной эгоэнтропии позволяет исследовать тонкое строение доменных
стенок SoS и её внешней оболочки; что прошивание SoS единичным элементом позволяет
выявить важные особенности строения SoS, в частности обнаружить высокочастотные
колебания доменных стенок в тех случаях, когда внутри домена находится меньший по
размеру домен и клеточные стенки этих доменов не соприкасаются и т.д.
Показано применение указанных техник на примере количественного анализа глобальных
демографических данных (данные для 220 стран планеты за 2000 год), а также в качестве
базовой платформы для оценки тех или иных тенденций в поведении природных SoS.
В опубликованной мною теории происхождения жизни на Земле существенно важную роль
сыграли те особенности поведения SoS, которые вытекают из данного мною определения
этих систем и из знаний, полученных с помощью компьютерного имитирования их поведения.
В основе разработанной мною теории лежит способность липидных мицелл участвовать в
превращении иона Mg в MgO, тем самым концентрируя энергетические шумы в молекулярном
переносчике энергии - прототипе АТФ.
В условиях безатмосферной Земли падение метеоритов приводило к высокому уровню
колебательных процессов в широком диапазоне частот. В этих условиях магниевые соли
енольных форм липидов расщеплялись с образованием окиси магния, которая вначале
преимущественно связывалась с фосфатами (пирофосфат, полифосфаты), а в процессе
эволюции стала частью АТФ. Окись магния при взаимодействии с водой выделяет те же
12ккал/моль, которые отдаёт АТФ в процессе биохимических превращений. Таким образом,
спонтанный синтез окиси магния, а в последствии АТФ и был стартом в зарождении и
эволюции жизни на Земле. АТФаза, синтезирующая АТФ в современных организмах,
представляет собой автономную SoS, функционирующую на той же принципиальной основе,
что и пребиотические системы синтеза MgO из ионов Mg.
В) Специфики теории сложности в приложении к SoS.
Показано, что доменное строение присуще любой SoS; что любая SoS представляет собой
взаимодействие хаоса порядкас хаосом беспорядка; что принцип негэнтропии Э.Шрёдингера
объясняет особенности поведения устойчивой сложности SoS; что междоменные границы
имеют трёхслойное строение и т.д.
С) Компьютерной имитации функционирования SoS, включая различные новые, не
описанные до сих пор, компьютерные техники и их практические приложения.
Показано, что, используя технику элемента-дрифтера, можно вычислить ауру любой SoS;
запатентованная мною техника "инфотиристора" позволяет узнавать распределения,
характеризующиеся практически неограниченным числом параметров и объектов и т.д.
Под самоорганизующимися системами я понимаю совокупность элементов, способную в
отсутствии центра управления проявлять на спонтанной основе структурно-функциональную
активность, выражающуюся в кооперативном отклике всей системы, как на воздействие
внешних факторов влияния, так и на изменение текущего внутрисистемного статуса каждого
элемента системы. Для любой SoS характерно также наличие ауры, представляющей собой
многомерное параметрическое пространство, в пределах которого единичный элемент,
находящийся за пределами системы, испытывает воздействие процессов, происходящих в
системе. Такое определение по cвоим основным позициям находится в согласии с теми
представлениями о SoS, как о "чёрном ящике", которые в своё время развивал Норберт
Винер.
Семантически термин "система" имеет широчайшее научное и бытовое применение. Это
очень часто является причиной недоразумений, когда невозможно определить, что имел
ввидутот или иной исследователь, используя термин "система". Говоря о "системе наказаний"
или"системе дошкольного образования" и т.п., мы имеем ввиду нечто, не имеющее абсолютно
никакого отношения к SoS. Под данное же выше определение SoS подходит огромное число
систем, понимание принципов функционирования которых является исключительно важным
для человечества. Это: Вселенная и атомы, экономика и глобальная социальная система,
интеллект и погода на Земле, экология, тектонические процессы и множество иных систем,
исследование которых представляет огромный практический и научный интерес для
человечества.
В соответствии с приведённым определением системы, которые окружают человека,
составляютоснову человека и представляют интерес для человека, могут быть
классифицированы взависимости от практических и теоретических требований,
предъявляемых к такой классификации. Так, например, среди всех известных SoS
мозг человека является единственной системой, которая может исследовать самою
себя. Имеются SoS, неподверженные влиянию воли человека, например, Вселенная.
Влияние человека на Вселенную бесконечно мало. В то же время человек освоил
способы воздействия на атомы и молекулы, используя в своих целях ядерную
энергию. Человек тратит невероятные усилия на подчинение своей воле такой SoS,
какой является экономика и которая тем не менее сохраняет свою способность
противостоять управлению. Любая область функционирования SoS - погода на
Земле, демография, социология, этнопсихика, экология и т.д. - требуют разработки
не только специфических методов исследования и воздействия на основе
методологии холизма, но и общетеоретических подходов к созданию теории
функционирования SoS.
В основе классической науки, выводами и положениями которой современное нам
человечество руководствуется в своей практической деятельности, лежит
использование редукционизма, как реально единственно доступного
методологического подхода. Изучение же SoS невозможно без применения
методологии холизма, которая практически в настоящее время в качестве
инструмента исследования отсутствует. Высказанный ещё Аристотелем тезис о том,
что целое больше суммы его частей, становится в последнее время пробным камнем
несоотвествия многих научных подходов к изучению сложных природных и
социальных явлений. По этой причине важнейшей задачей современной науки
является теоретическое обоснование и создание программного обеспечения,
способного имитировать поведение SoS, что является проблемой фундаментальной
сложности.
Дело даже не в том, что аддитивность в целом совершенно не присуща SoS, а в
том, что практическивсе известные приёмы математики имеют лишь факультативное
применение к изучению очень сложных природных явлений и практически не
работают, когда дело касается описания поведения нативных SoS в целом. Широко
разрекламированная "синергетика" является всего лишь бесплодной имитацией науки
о поведении SoS. Всё это сегодня активно не замечается, поскольку указывает на
необходимость кардинальной перестройки многих основополагающих принципов
современной классической науки, в чем совершенно не заинтересовано подавляющее
число людей, имеющих прямое или косвенное отношение к научным исследованиям.
Пару десятилетий тому назад казалось, что решение всех проблем упирается лишь
в вычислительнуюмощность компьютеров. То, что это предположение проистекало
из наивного нежелания признавать наличие непреодолимых тупиков на пути
использования классических научных подходов, сегодня нетрудно убедиться
практически в любой области фундаментальной науки. Существенная часть
суперкомпьютеров, создавашихся и приобретавшихся в предположении о
неограниченных возможностях неограниченных вычислительных мощностей,
сегодня используется малопродуктивно. Повышение вычислительных мощностей
компьютеров, например, мало связано с повышением точности предсказания погоды,
являющейся ярковыраженной SoS. В создании искусственного интеллекта,
отличающегося от нативного тем, что он не является в отличие от последнего SoS,
по-прежнему, как и десятилетия назад, описание светлого будущего используется в
качестве основного фактора поддержания интереса инвесторов к этой
принципиально нерешаемой проблеме. Подобных примеров можно привести
множество.
Идея централизованного сбора информации из большого числа источников с
последующим её анализом самыми мощными компьютерами мира для предсказания
социальных трендов и предсказания экономических кризисов не может быть
жизнеспособной в отсутствии фундаментальных знаний о поведении SoS в целом.
Доступность анализа отдельных фрагментов SoS и возможность выраженного
воздействия на различные SoS не являются ни свидетельством, ни доказательством
того, что, будучи повторены, они не приведут к совершенно противоположным
результатам. Для того, чтобы понять эту простую истину достаточно, например,
иметь представления об истории и текущем состоянии экономики, где среди
нобелевских лауреатов много таких, которые придерживаются кардинально
противоположных, несовместимых взглядов на механизмы её функционирования.
Более 30 лет назад мною был открыт алгоритм (впоследствии я получил на него
и на технологию его использования три патента США) эволюционной трансформации
матриц сходства (ЭТМС), который позволяет имитировать поведения SoS и на основе
которого под моим руководством более 15 лет назад была разработана компьютерная
программа "MeaningFinder", позволяющая имитировать поведение SoS, т.е. открывающая
пути для практического применения методологии холизма. Компьютерная программа
"MeaningFinder" является основным методом исследования, применяемым в моей работе.
Она позволяет исследовать неограниченное число объектов по неограниченному числу
параметров. Мною запатентованы два метрика, которые альтернативно использует эта
программа для вычисления матриц сходства: метрик для параметров отражающих "power"
и для параметров, отражающих "shape". Вычисление матриц сходства совокупности взятых
для анализа объектов производится по каждому из параметров в отдельности. В
соответствии с разработанным алгоритмом все однопараметровые матрицы сходства
объединяются, что позволяет использовать для характеристики объектов практически
неограниченное число параметров.
Вычисленная безразмерная матрица сходства затем подвергается последовательным
трансформациям, представляющим собой усреднение всех коэффициентов сходства для
каждого из объектов. В результате этого совершенно объективного процесса, на протекание
которого действия оператора-программиста не могут повлиять никоим образом, все
анализируемые объекты автоматически делятся на две группы при полном отсутствии
промежуточных групп. Этот уникальный процесс бифуркации, являющийся следствием
усреднения матриц сходства всей совокупности исследуемых объектов, лежит в основе
автоматического иерархического кластеринга, отражающего взаимодействие элементов SoS.
С помощью алгоритма ЭТМС бифуркации в отсутствии промежуточных групп подвергаются
даже системы, включающиеся в себя элементы с рандомизированными значениями параметров,
т.е. алгоритм проявляется универсальное действие.
Приведённое мною краткое описание далеко не исчерпывает методов и подходов, используемых
мною в работе.