WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 || 3 |

Исходя из этого, особенно необходимой становится разработка междисциплинарных подходов. Поэтому нелинейная динамика, связанная с поиском единых механизмов в нелинейных явлениях различной природы, в физических, химических, биологических, социальных системах, выходит на первый план. Единство мира, с точки зрения этого подхода, проявляется в универсальности математических моделей, описывающих реальность, в возможности построить математическое описание данного явления с различной точностью с помощью одного набора "кубиков" базовых моделей. Поэтому роль нелинейной науки в общенаучном контексте как "языка междисциплинарного общения" может оказаться очень большой.

В настоящее время цивилизация проходит очень крутой поворот. Меняются не только политические, экономические, социальные траектории отдельных стран, этносов, регионов, но и их исторические пути. Решения, которые принимаются сейчас, могут изменить сценарий развития, жизнь людей на много поколений вперед. Поэтому ключевой становится проблема выбора норм, целей, приоритетов, экономических, социальных, политических и иных технологий.

Цена принимаемых решений здесь очень велика. Например, по оценкам экспертов, последний кризис обойдется мировой экономике более чем в триллион долларов. Экономические реформы последних лет в России привели к тому, что страна, занимавшая второе место в мире по валовому внутреннему продукту, оказалась на пятнадцатой позиции.

Диапазон управляющих воздействий здесь также очень широк. Реализуя идею устойчивого и безопасного развития, Швеция отказывается от атомной энергетики. Во Франции, где более 70% электроэнергии вырабатывается на АЭС, форсированное развитие этого сектора экономики, напротив, рассматривается как эффективный способ сохранения окружающей среды.

Возникает принципиальная общая задача построения альтернативных сценариев развития сложных, необратимо развивающихся систем. Эти проблемы тем более актуальны, поскольку приходится выбирать не между хорошим и лучшим, а между плохим и очень плохим вариантом.

Проблема "проектирования будущего", поиска устойчивых и безопасных траекторий развития имеет непосредственное отношение к нелинейной динамике. В самом деле, социальнотехнологические объекты представляют собой сложные иерархические системы, различные процессы в которых разворачиваются на разных характерных временах. Степень их неустойчивости, их пределы предсказуемости также различны. В экономической системе горизонт прогноза резко уменьшился: если еще 15 лет назад нормой в мире было 5летнее директивное или индикативное планирование, то сейчас об этом говорить не приходится. В мире становится все больше предложение "быстрых денег" и все меньше предложение "медленных". Но, с другой стороны, устойчивое развитие общества требует медленно меняющихся стратегических целей, шкалы общественных ценностей и норм, культуры и идеологии. Нужна техника, теории, формализм, который позволял бы анализировать возможную динамику таких "разновременных систем" и на этой основе направлять развитие.

Такие исследовательские программы, получившие название теоретической истории или исторической механики, активно обсуждаются в последние годы. История выступает идеальным полигоном для тестирования, совершенствования и верификации таких методик. При этом следует отдавать себе отчет, что многие ситуации, альтернативы, возможные решения, возникающие сейчас, являются стандартными, каноническими, не раз разыгрывавшимися на исторических подмостках. В то время как другие оказываются принципиально новыми, где опираться на исторические аналоги не приходится. Этот круг междисциплинарных, "плохо поставленных проблем", связанных с организацией общества и его перспективами является важнейшим "социальным заказом" и для нелинейной динамики, и для всей современной науки.

Другая сверхзадача связана с проблемой человека или, как сейчас часто говорят, с парадигмой нейронауки. XX век показал, что концепции просветителей, полагавших, что знание, технологии, информация, избавят людей от войн, эксплуатации, многих бед и несчастий, были слишком грубым приближением. Оказалось, что многие "модели человека", предлагавшиеся гуманитарными науками, неприменимы к нынешней реальности. Поэтому здесь также возникла потребность использовать арсенал и методику естественных наук для анализа массового сознания, задач социальной психологии, социологии, анализа и прогнозирования индивидуального и коллективного поведения.



Однако человек оказался загадкой не только с социальной, но и с "технической" точки зрения. В частности, время срабатывания нервной клетки нейрона в миллион раз превышает время такта персонального компьютера. Скорость передачи информации в нервной системе также в миллион раз меньше, чем в электронной вычислительной машине. Кроме того, в отличие от элементов компьютера, нейроны нередко "выходят из строя за время службы", поэтому возникает сложная задача перезаписи информации с одних "носителей" на другие. Вместе с тем такая столь "несовершенная" и "ненадежная" система, как наш мозг, с легкостью справляется со многими задачами управления движением, поиска закономерностей, распознавания образов, принятия решений, которые ставят в тупик суперкомпьютеры. Например, ребенок нескольких лет от роду свободно отличает кошку от собаки в жизни, на картинке, по телевизору, хотя конкретного животного, которого ему показывают сейчас, он раньше никогда не видел. Кроме того, он, не затрудняясь, заявляет, если необходимо, что показанное ему ни кошкой, ни собакой не является. Вычислительным машинам это пока недоступно.

Все это говорит о том, что мы в мозге и компьютере, повидимому, имеем дело с другими принципами восприятия, передачи, обработки, анализа информации. При этом важно подчеркнуть, что речь идет не об уточнении отдельных деталей или интересных подробностях. Пока мы не располагаем ответами на многие "наивные" вопросы. Каково нейрофизиологическое значение сна в целом и его отдельных стадий в частности? Как кодируется информация в нервной системе? Существует ли здесь единый универсальный "психологический код", по аналогии с "химическим кодом" (одним набором химических элементов, входящим во все вещества) или генетическим кодом (одним набором оснований и аминокислот, используемым всеми живыми организмами)? Какие изменения на нейробиологическом уровне происходят при обучении сложным навыкам? Работа последних десятилетий по математическому и компьютерному моделированию элементов психики, по анализу механизмов самоорганизации в мозге и в нервной системе показали эффективность междисциплинарного подхода и в этой области. По существу, речь идет о развивавшейся еще в 30х годах идее гештальта целостного образа, который возникает на основе небольшого набора данных об объекте (своеобразных параметров порядка) и позволяет домысливать его другие свойства. В основе парадигмы нейронауки лежит предположение, что сложное целесообразное функционирование биологических объектов обусловлено коллективным поведением, взаимодействием простейших функциональных единиц, например, нейронов. Разным типам решаемых задач соответствуют различные алгоритмы самоорганизации (способы установления взаимосвязей между элементами ансамбля, обычно называемого нейронной сетью или нейрокомпьютером). Анализ этих алгоритмов, которые использует природа или которые разумно применять в компьютерных системах (так называемая искусственная психика), представляется одной из наиболее важных и перспективных задач современной науки.

Следует обратить внимание еще на несколько принципиальных трудностей, связанных с анализом организма человека и других биологических систем, где идеи нелинейной динамики также могут сыграть большую роль. На возникшую проблему все чаще стали обращать внимание биофизики и специалисты по математическому моделированию в биологии. Парадоксальные физические идеи и размерностные оценки, сделанные Э.Шредингером в книге "Что такое жизнь с точки зрения физики?", дали мощный начальный толчок биофизическому подходу. Становление "автоколебательной идеологии", в большей степени связанное с Пущинской научной школой, также помогло многое понять в поведении биологических систем. При этом замечательные явления удалось описать и смоделировать, опираясь на поразительно простые, по нынешним меркам, системы двух или трех обыкновенных дифференциальных уравнений.





Многократное усложнение моделей, ставшее возможным благодаря быстрому прогрессу вычислительной техники, дало гораздо более скромные, чем ожидалось, результаты. Зачастую оно не приводило ни к "пониманию явления", ни к "новым качественным результатам", ни к "надежным количественным показателям", близким к тем, которые можно ожидать на основе натурных экспериментов. Да и сам тезис о том, что "современная теоретическая биология это раздел вычислительной математики", тоже незаметно начал сходить с арены. Обратим внимание на то, что эта ситуация является общей и для детальных моделей колебательных химических реакций, и для "продвинутых" моделей фотосинтеза, и для программ, анализирующих конформацию достаточно сложных молекул, и для многих других объектов. Все чаще вычислительный эксперимент занимает в сотни и в тысячи раз больше времени, чем тот же процесс в реальности.

На наш взгляд, ситуация очень похожа на то положение, в котором находилась метеорология до работы Э.Лоренца, когда неувязки со среднесрочным прогнозом погоды относили к тому, что в лаборатории стоит не последняя, а только предпоследняя модель компьютера, и к тому, что сотрудники недостаточно изобретательны, а аспиранты не слишком трудолюбивы.

Все упомянутые системы обладают отличительной общей чертой, не позволяющей их упрощать, пользуясь стандартными приемами. Они в определенных случаях могут функционировать в режиме гигантских усилителей. Например, при повреждении стенки кровеносного сосуда включается цепь химических реакций, скорости которых на пять порядков превышают характерные скорости для реакций, текущих в норме.

Наличие таких усилителей приводит к ряду очевидных особенностей таких систем.

[] Весьма высокая избирательность и чувствительность к воздействиям определенного типа. Иначе система просто не могла бы работать, если бы усиливалось слишком много сигналов. Может быть, с этим связаны эффекты сверхмалых концентраций и доз, аномальная чувствительность к изменениям солнечной активности, слабым электромагнитным и звуковым полям в определенных диапазонах.

[] Принципиальная роль нелинейных эффектов. Любой сигнал, после того как он усилен до значительной величины, должен быть стабилизирован, ограничен, скомпенсирован.

[] Коллективные эффекты при наличии мощных механизмов положительной обратной связи приводят к тому, что явления, характерные для одного уровня организации материи, могут проявляться на другом. Типичный пример такого поведения лазер, в котором законы квантовой механики, описывающие "в нормальных условиях" только динамику микрочастиц, определяют макроскопическое поведение.

С точки зрения поиска новых явлений на границе между различными уровнями организации, особый интерес представляет теория сознания, выдвинутая известным математиком и физикомтеоретиком Р.Пенроузом в его последней книге "Тени сознания". В соответствии с этой теорией, в основе сознания лежит невычислимый процесс. Другими словами, не существует алгоритма, логического, детерминированного или вероятностного, с помощью которого можно было бы решать те же задачи, которые приходится иногда решать нашему сознанию.

Несуществование таких алгоритмов для ряда математических задач ранее было доказано. Например, такой задачей является проблема замощения плоскости без пробелов и наложений набором плиток заданной формы. В принципе не может быть построен алгоритм, на вход которого можно было бы подать набор плиток, а на выходе получить ответ, разрешима ли задача замощения для этого набора.

Если бы гигантский компьютер был приемлемой моделью для нашего мира или сознания, то тогда места для невычислимости бы не было. Квантовомеханическое рассмотрение (компьютеры, в которых детерминированным образом меняются не сами состояния, а вероятности найти систему в разных состояниях) не меняет этого вывода.

Pages:     | 1 || 3 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.