Libmonster is the largest world open library, repository of author's heritage and archive

Register & start to create your original collection of articles, books, research, biographies, photographs, files. It's convenient and free. Click here to register as an author. Share with the world your works!

Libmonster ID: RU-9088

Share with friends in SM

В последнее время в науке термины "система" и "сложная система" стали одними из ключевых философско-методологических и специально-научных понятий. В связи с этим становится актуальным вопрос о моделировании сложных систем [1, 2]. В данной статье рассмотрен вопрос о подходах к моделированию сложных систем, а также ряд трудностей, возникающих при попытках его решения.

Согласно [1] система - это совокупность элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которая образует определенную целостность, единство. Система характеризуется целостностью (несводимостью свойств системы к сумме свойств составляющих ее элементов и невыводимость из последних свойств целого); структурностью (возможностью описания системы через установление ее структуры, сети связей и отношений); взаимозависимостью системы и среды; иерархичностью (каждый компонент системы может рассматриваться как система, а исследуемая в данном случае система представляет собой один из компонентов другой системы). Познание системы из-за ее сложности привело к построению множества различных моделей, каждая из которых описывает лишь часть системы. В связи с этим центральной проблемой системного анализа и общей теории систем является разработка и построение обобщенной модели сложной системы [2]. Ряд трудностей, возникающих при построении таких моделей, и подходы к их разработке будут описаны ниже.

На сегодняшний день достаточно четко произведена каталогизация некоторых основных характеристик сложных систем: нелинейность взаимосвязи между элементами, наличие обратных связей,

стр. 26

нестационарность процессов, целостность системы и т. д. Хотя ниже будет рассмотрен пример сложной системы, в которой наличие обратной связи пока не установлено. Безусловно, данный перечень не охватывает полностью всех характеристик сложных систем, но каталогизация признаков всегда предшествует их классификации, а значит, она необходима для дальнейшего продвижения в рамках данной задачи. Еще одной основной характеристикой, безусловно, является тот факт, что сама по себе сложная система представляет собой субстанцию, обладающую качествами, которые не присущи ее элементам в отдельности. При этом в работе [3] говорится, что поведение сложной системы, состоящей из множества элементарных блоков и рассматриваемой как целое, может давать новые качественные эффекты, не присущие каждому из ее элементов в отдельности.

Рассмотрим данное замечание на примере такой системы, как живой организм, элементами которого являются органы. Новым качественным эффектом, который проявляется при рассмотрении такой системы, является жизнь в полном понимании этого слова (как биологическая, так и духовная), которая не присуща органу как элементарному блоку данной системы, взятому в отдельности. На основании этого можно выделить одну из основных проблем математического моделирования сложных систем: моделирование и прогнозирование поведения сложной системы, исходя из исходных характеристик элементов данной системы, является невозможным для создания универсальных моделей сложных систем.

Еще одной проблемой, возникающей при моделировании сложных систем, является моделирование бесконечных объектов. В качестве примера также рассмотрим человеческий организм. Как уже говорилось ранее, сложные системы характеризуются иерархичностью, т. е. их можно разделить на несколько составляющих подсистем, каждая из которых представляет собой систему. Наиболее ярко это можно пояснить на примере организма человека следующим образом: сам по себе он представляет собой сложную систему, однако, если разделить его на составляющие "подсистемы" - нервная система, желудочно-кишечный тракт и т. д., то каждую из этих подсистем в рамках конкретной задачи можно рассматривать как самостоятельную сложную систему. Подобное разделение хорошо для тех случаев, когда этой конкретной задачей является понимание данной подсистемы, ее особенностей, функций, функционирования ее составляющих. Однако подобное рассмотрение будет неправильным при попытке управления системой, т. е.

стр. 27

внешнего воздействия на данную систему. Возвращаясь к нашему примеру, можно пояснить это следующим образом: лекарственные препараты, воздействуя на функционирование одной "подсистемы", могут вносить изменения в функционирование других за счет побочных эффектов. Однако чем сложнее данная система, тем сложнее учесть влияние всех возможных внешних возбудителей на все составляющие данной системы. При этом следует заметить, что каждая сложная система может не только состоять из ряда сложных систем, но и сама являться компонентом более сложной системы и т. д.. Например, орган, являясь частью сложной системы человеческого организма, сам по себе представляет сложную систему, состоящую из клеток, в которых происходят физико-химические реакции на молекулярном уровне. Однако сама по себе клетка также является сложной системой и так далее до бесконечности. Кроме того, изменения элементов систем, находящихся на одном иерархическом уровне, могут повлечь за собой изменения на других уровнях. Например, изменения на молекулярном и клеточном уровнях в организме человека влекут за собой изменения в функционировании систем органов. А поскольку таких уровней и систем бесконечное множество, то мы сталкиваемся с проблемой бесконечности возможных взаимодействий и взаимных влияний элементов одних систем на другие системы. В работе [4] говорится, что в науке вряд ли можно создать конечную модель, которая бы в точности повторяла бесконечную структуру. А для моделирования сложных систем необходимо, чтобы модель давала представление о целостном функционировании системы, возникающем в результате взаимодействия всех элементов и уровней. Из вышесказанного следует вторая проблема в математическом моделировании сложных систем: создание модели ряда сложных систем, таких, как человеческий организм, затруднительно в силу того, что все существующие модели конечны, а для решения такой задачи требуется разработка метода, позволяющего моделировать бесконечную структуру.

Наиболее сложными с точки зрения моделирования считаются целенаправленные и самоорганизующиеся системы [1,2]. При этом следует заметить, что рассмотренный нами пример - человеческий организм - является и целенаправленной, и самоорганизующейся сложной системой. Более того, отдельную сложность представляют собой системы, поведение которых подчиняется не одной, а целому множеству целей, согласно которым может происходить самоорганизация элементов системы на любом из иерархических

стр. 28

уровней в зависимости от поставленной цели. Для таких сложных систем характерно наличие различных не согласующихся между собой целей. Большинство имеющихся на сегодняшний день моделей направлены на моделирование целенаправленных систем, подчиняющихся либо конкретной цели, либо нескольким согласующимся между собой целям. В качестве примера можно взять уже имеющиеся социальные или экономические модели. Такие модели могут рассматривать в качестве системы предприятие. Система подобного рода может подчиняться целям повышения уровня подготовки и работоспособности коллектива, повышения зарплаты без уменьшения непосредственного дохода самого предприятия и т. д. Очевидно, что данные цели являются согласующимися между собой. Однако возможно возникновение ряда задач, для решения которых необходимо достижение несогласующихся целей. В рамках нашего примера метут быть рассмотрены цели отдельно взятых людей, работающих на данном предприятии, а следовательно, являющихся элементами этой системы. В этом случае методы, предложенные в основной модели предприятия, могут не удовлетворять интересам всех сотрудников, что может повлечь за собой ухудшение функционирования предприятия как целостной системы, а следовательно, цели, поставленные в основной задаче, не будут достигнуты, и модель окажется неверной. Обычно, если возникает ряд задач, которые ставят несогласующиеся цели, для решения ее создается множество различных моделей, каждая из которых направлена на определенную цель или совокупность согласующихся целей и не охватывает всей проблемы в целом. В то же время при моделировании сложной системы не должна нарушаться целостность структуры. Следовательно, можно сформулировать еще одну трудность в моделировании сложных систем: обобщенная модель системы должна давать возможность моделирования сложной целенаправленной самоорганизующейся системы, подчиненной несогласующимся между собой целям, без разрушения целостности данной системы.

В продолжение данной мысли следует напомнить, что самоорганизация таких сложных систем, как предприятие или человеческий организм, может происходить на любом из иерархических уровней в зависимости от поставленных целей. Возможно, что результатом такой организации станет появление эмерджента, т. е. чего-то принципиально нового [5]. Подобные суждения лежат в основе теории эмерджентной эволюции (от лат. emergo - возникать), и сегодня уделяется особое внимания моделированию эмерджентных систем.

стр. 29

Согласно эмерджентной эволюции развитие всего живого является суммой двух процессов - преобразования прежних свойств и редких актов возникновения принципиально новых эмерджентов [5]. Следует заметить, что согласно [6], на сегодняшний день не существует достаточно развитой математической модели теории эволюции, позволяющей получать аналитическим путем общесистемные закономерности. На основании этого можно сделать вывод о том, что имеющиеся модели не в состоянии моделировать поведение ряда эмерджентных систем.

Однако на данный момент уже сделан ряд подходов к моделированию сложных живых систем [6,7,9]. В работе [7] С. Линкером была предложена модель, согласно которой человеческое сознание представляет собой систему вычислительных органов, возникшую в результате эволюции. Эта система возникла и развивалась в результате естественного отбора. Линкер говорит, что "признаки целесообразности в природном мире являются продуктами естественного отбора реплицирующихся сущностей, а именно генов". Говоря об этом, он замечает, что сознание не представляет собой некую единую сущность, а составлено набором способностей, специализированных для решения различных адаптационных проблем. Разум образован способностями, предназначенными для размышления о пространстве, числе, вероятности, логике, физических объектах, живых существах, артефактах и сознаниях. Наш аффективный ассортимент охватывает эмоции, имеющие отношение к физическому миру, такие, как страх или отвращение, и эмоции, относящиеся к социальному и моральному миру: доверие, симпатия, признательность, вина, гнев и юмор. Наши социальные отношения формируются различными психологиями наших детей, родителей, родных братьев и сестер, других родственников, супругов, друзей, врагов, конкурентов, деловых партнеров и т. д. Мы также снабжены коммуникативными интерфейсами, прежде всего языком, жестами, голосом и мимикой. Линкер замечает, что "вычислительные органы" человека не похожи на отдельные чипы на плате, соединенные с помощью проводов. В качестве аналогии он предлагает рассмотреть уже описанный нами пример - тело, составленное из систем, разделенных на органы, образованные тканями, состоящими из клеток. Так же, как некоторые ткани, к примеру, эпителий, модифицировано используются во многих органах или как кровь и кожа взаимодействуют с остальным телом посредством "обширного интерфейса", некоторые специализированные мысли и эмоции могут служить составными частями различных агрегатов. При этом

стр. 30

ментальная жизнь состоит в обработке информации или вычислении: убеждения есть некая информация, мышление - вычисление, а эмоции, мотивы и желания - что-то вроде механизма обратной связи, благодаря которому агент чувствует различие наличного и конечного состояния и выполняет операции, предназначенные для уменьшения этого различия. Естественно, что для описания всех мыслительных операций не хватает методов, используемых современной математикой. Таким образом, можно предположить, что С. Линкером предложен подход к созданию моделей ряда сложных систем, в котором иерархичность системы заменяется на более сложную форму упорядоченности, а понятию "вычисление" приписывается гораздо более широкий смысл.

Как бы продолжая мысль Пинкера, предлагаем рассмотреть следующий факт. Существует разделение систем на материальные и абстрактные [1]. Согласно данному разделению, материальные системы являются целостными совокупностями материальных объектов, а абстрактные системы представляют собой продукт человеческого мышления. При этом в рамках подхода С. Пинкера человеческий мозг можно считать сложной материальной целенаправленной самоорганизующейся системой, которая с помощью "вычислительных операций" производит решение ряда задач, подчиненных различным целям. Тогда продукт его вычислительных операций, т. е. собственно продукт человеческого мышления, можно считать абстрактной системой. Исходя из подхода, предложенного С. Линкером, можно сделать вывод о том, что в результате функционирования сложной целенаправленной самоорганизующейся системы может образовываться абсолютно новая абстрактная целенаправленная система, которая может кроме всего прочего иметь целью изменение материальной системы, породившей ее с целью самоорганизации для решения более общей задачи. Из этого становится видна проблема сложности взаимосвязи между материальными и абстрактными системами. Эту проблему тоже необходимо учитывать при создании соответствующей модели.

Обобщая обозначенные проблемы, возникающие при подходах к моделированию сложных систем, можно предположить, что для подобных задач необходимы абсолютно новые методики, новая математика, которая позволяла бы учитывать описанные трудности. Имеющиеся на сегодняшний день модели конечны в силу того, что человеческое сознание не может представить себе бесконечный объект [4]. Этот факт в свою очередь может нарушить целостность модели сложной системы. Кроме того, подходы, реализующиеся

стр. 31

на практике, не в состоянии создать модель сложной целенаправленной системы, подчиняющейся множеству не взаимосвязанных между собой целей. Также затруднительным пока является создание моделей, рассматривающих материальную и абстрактную системы как части целого. В данном контексте бесконечную структуру и абстрактную систему можно назвать "ненаблюдаемой". В связи с этим появляется вопрос о введении математики, которая позволяла бы учитывать так называемые "наблюдаемые" и "ненаблюдаемые" элементы системы. Подобное разделение сложной системы на наблюдаемую и ненаблюдаемую части было предложено С. Н. Трониным в работе [8]. Согласно С. Н. Тронину, "у любой наблюдаемой системы имеется невидимая для наблюдателя, т. е. ненаблюдаемая часть". Он считает, что, рассматривая конечные множества и их свойства как наблюдаемую часть некоей системы, можно заключить, что должна существовать ненаблюдаемая часть той же системы. С. Н. Тронин считает, что под наблюдениями следует понимать довольно широкий класс взаимодействий "наблюдающего" и "наблюдаемого". "Наблюдением" должно считаться, в частности, любое применение некоторой общей теории к конкретной задаче, а наблюдаемой системой - некоторая совокупность задач, решаемая методами данной теории. Под наблюдателем необязательно следует понимать человека. Им может быть и прибор (компьютер), коллектив людей, метод, теория, гипотеза и т.п.. Работоспособная теоретическая модель должна включать в себя не только схемы воздействия наблюдателя на наблюдаемое, но и механизмы обратного (не обязательно симметричного) воздействия наблюдаемого на наблюдателя. Таким образом, автор данной работы предложил расширить понятия наблюдаемого и ненаблюдаемого в математике для решения более широкого круга задач, связанных со сложными системами. В качестве примера системы, имеющей наблюдаемую и ненаблюдаемую части, Трониным рассматривается система, наблюдаемая часть которой представляет собой класс алгоритмически построенных объектов и их конструктивно устанавливаемых свойств. При этом ненаблюдаемая часть этой системы с позиции Тронина должна быть гораздо больше и ее должны составлять объекты, которые не допускают конструктивного построения. Если же ограничить систему только объектами, допускающими конструктивное построение, то большую часть свойств данной системы станет невозможно понять. Безусловно, предложенная С. Н. Трониным концепция является расширением категориального аппарата для характеристики сложных систем, которое позволит получить более

стр. 32

четкое представление о сущности системы и взаимосвязях в ней. В ряде случаев подобный подход действительно необходим для решения ряда вышеуказанных задач.

Возможно, что в данном случае под наблюдаемой частью имелась в виду та часть системы, с которой возможно наличие обратной связи, а под "ненаблюдаемой" - та часть, которая является познаваемой исключительно на теоретическом уровне без наличия обратной связи с ней. Тогда этот подход позволит расширить математический аппарат для моделирования сложных систем и, вероятно, сделать еще один шаг к созданию таких моделей, как модель человеческого мозга или человеческого организма как целостной структуры, что позволит разрешить актуальные проблемы как фундаментального, так и прикладного характера.

ЛИТЕРАТУРА

1. Садовский В. Н. Система // Новая философская энциклопедия. Т. 3. М., 2001.

2. Садовский В. Н. Системный анализ // Новая философская энциклопедия. Т. 3. М., 2001.

3. Краснопольский Б. И., Чернявский И. М. Философские проблемы математического моделирования сложных систем // Научная сессия МИФИ-2007. М., Т. 6. 2007.

4. Садовничий В. А. Знание и мудрость в глобализирующемся мире // Философия и будущее цивилизации. М., 2005.

5. Чайковский Ю. В. Эмерджентная эволюция // Новая философская энциклопедия. Т. 4. М., 2001.

6. Ильченко Э. П. Подходы к описанию управления в живых системах с использованием неколичественной математики // Философия математики. Актуальные проблемы. М., 2007.

7. Линкер С. "Новый синтез" и его критика Джерри Фодором // Философия и будущее цивилизации. Т. 1. М., 2005.

8. Тронин С. Л. Наблюдаемое и ненаблюдаемое в математике // Философия математики. Актуальные проблемы. М., 2007.

9. Линкер С. Язык как инстинкт. М., 2004.

Orphus

© libmonster.ru

Permanent link to this publication:

https://libmonster.ru/m/articles/view/АНАЛИЗ-НЕКОТОРЫХ-ПОДХОДОВ-И-ПРОБЛЕМ-В-МОДЕЛИРОВАНИИ-СЛОЖНЫХ-СИСТЕМ

Similar publications: LRussia LWorld Y G


Publisher:

Galina SivkoContacts and other materials (articles, photo, files etc)

Author's official page at Libmonster: https://libmonster.ru/Sivko

Find other author's materials at: Libmonster (all the World)GoogleYandex

Permanent link for scientific papers (for citations):

И. А. Герасимов, АНАЛИЗ НЕКОТОРЫХ ПОДХОДОВ И ПРОБЛЕМ В МОДЕЛИРОВАНИИ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ // Moscow: Russian Libmonster (LIBMONSTER.RU). Updated: 14.09.2015. URL: https://libmonster.ru/m/articles/view/АНАЛИЗ-НЕКОТОРЫХ-ПОДХОДОВ-И-ПРОБЛЕМ-В-МОДЕЛИРОВАНИИ-СЛОЖНЫХ-СИСТЕМ (date of access: 14.12.2019).

Found source (search robot):


Publication author(s) - И. А. Герасимов:

И. А. Герасимов → other publications, search: Libmonster RussiaLibmonster WorldGoogleYandex

Comments:



Reviews of professional authors
Order by: 
Per page: 
 
  • There are no comments yet
Related topics
Publisher
Galina Sivko
Краснодар, Russia
846 views rating
14.09.2015 (1552 days ago)
0 subscribers
Rating
0 votes

Related Articles
Рассчитывается ядро дейтрона, как взаимодействие двух нуклонов на ядерном расстоянии. Дан анализ, структурных единиц энергии нуклонов до взаимодействии и после взаимодействия. Дефект массы - это энергия связи нуклонов в ядре. Получено значение ядерной гравитационной постоянной G_{Y}, взаимодействия нуклонов в сильных гравитационных полях.
Catalog: Физика 
22 hours ago · From Владимир Груздов
Рассчитывается ядро дейтрона, как взаимодействие двух нуклонов на ядерном расстоянии. Дан анализ, структурных единиц энергии нуклонов до взаимодействии и после взаимодействия. Дефект массы - это энергия связи нуклонов в ядре. Получено значение ядерной гравитационной постоянной G_{Y}, взаимодействия нуклонов в сильных гравитационных полях.
Catalog: Физика 
22 hours ago · From Владимир Груздов
Гравитация, как, свойство материи является постоянной проблемой во все времена во всём многообразии. Со времён Ньютона гравитация, так и остаётся сущностью притяжения. Как бы не были изобретательны мыслители в двадцатых годов двадцатого века, которые основывали свои мышления на замкнутой системе - звёзды, солнце, планеты, Земля. Галактики, расширение Вселенной, появились чуть позже.
Catalog: Физика 
3 days ago · From Владимир Груздов
Гравитация, как, свойство материи является постоянной проблемой во все времена во всём многообразии. Со времён Ньютона гравитация, так и остаётся сущностью притяжения. Как бы не были изобретательны мыслители в двадцатых годов двадцатого века, основывали свои мышления на замкнутой системе - звёзды, солнце, планеты, Земля. Галактики, расширение Вселенной, появились чуть позже.
Catalog: Физика 
4 days ago · From Владимир Груздов
1600 ЛЕТ АРМЯНСКОЙ ПИСЬМЕННОСТИ
5 days ago · From Россия Онлайн
К ПРОБЛЕМЕ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТАТАРСКОГО АЛФАВИТА НА ОСНОВЕ ЛАТИНСКОЙ ГРАФИКИ
5 days ago · From Россия Онлайн
ЛОКАЛЬНАЯ ИДЕНТИЧНОСТЬ СОВРЕМЕННЫХ РОССИЯН (ОПЫТ ИЗУЧЕНИЯ НА ПРИМЕРЕ ПЕРЕСЛАВЛЯ-ЗАЛЕССКОГО)
5 days ago · From Россия Онлайн
Медаль была учреждена Декретом № 30 Республики Куба от 10 декабря 1979 года. Она выполняется в металле с различными слоями на поверхности: со слоем золота — I степень, со слоем серебра — II. Награждение ею производится указом Государственного совета Республики Куба за соответствующие боевые заслуги. Медалью «Воин-интернационалист» I степени награждаются «военнослужащие Революционных вооруженных сил, находящиеся как на действительной службе, так и в запасе и на пенсии, которые отличились в высшей степени в совершении боевых действий во время выполнения интернациональных миссий».

Libmonster, International Network:

Actual publications:

LATEST FILES FRESH UPLOADS!
 

Actual publications:

Загрузка...

Latest ARTICLES:

Latest BOOKS:

Actual publications:

Libmonster is the largest world open library, repository of author's heritage and archive

Register & start to create your original collection of articles, books, research, biographies, photographs, files. It's convenient and free. Click here to register as an author. Share with the world your works!
АНАЛИЗ НЕКОТОРЫХ ПОДХОДОВ И ПРОБЛЕМ В МОДЕЛИРОВАНИИ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ
 

Contacts
Watch out for new publications:

About · News · For Advertisers · Donate to Libmonster

Russian Libmonster ® All rights reserved.
2014-2019, LIBMONSTER.RU is a part of Libmonster, international library network (open map)
Keeping the heritage of Russia


LIBMONSTER NETWORK ONE WORLD - ONE LIBRARY

US-Great Britain Sweden Portugal Serbia
Russia Belarus Ukraine Kazakhstan Moldova Tajikistan Estonia Russia-2 Belarus-2

Create and store your author's collection at Libmonster: articles, books, studies. Libmonster will spread your heritage all over the world (through a network of branches, partner libraries, search engines, social networks). You will be able to share a link to your profile with colleagues, students, readers and other interested parties, in order to acquaint them with your copyright heritage. After registration at your disposal - more than 100 tools for creating your own author's collection. It is free: it was, it is and always will be.

Download app for smartphones