«СИНЕРГЕТИКА»

СИНЕРГЕТИКА (от греч. synergetikos - совместный - согласованно действующий), научное направление, изучающее связи между элементами структуры (подсистемами), которые образуются в открытых системах (биологической, физико-химической и др.) благодаря интенсивному (потоковому) обмену веществом и энергией с окружающей средой в неравновесных условиях. В таких системах наблюдается согласованное поведение подсистем, в результате чего возрастает степень ее упорядоченности, т. е. уменьшается энтропия (т. н. самоорганизация). Основа синергетики - термодинамика неравновесных процессов, теория случайных процессов, теория нелинейных колебаний и волн.

f.synergetics

СИНЕРГЕТИКА

область науч. исследований, целью к-рых является выявление общих закономерностей в процессах образования, устойчивости и разрушения упорядоч. временных и пространств. структур в сложных неравновесных системах разл. природы (физ., хим., биол., экологич. и др.). Возникновение организованного поведения может обусловливаться внеш. воздействиями (вынужденная организация) или являться результатом развития собств. (внутр.) неустойчивостей в системе (самоорганизация). В последнем случае процесс упорядочения связан с коллективным поведением подсистем, образующих систему. Наряду с проблемой самоорганизации С. рассматривает также и вопросы самодезорганизации — возникновения хаоса (сложного поведения) в динамич. системах. Как правило, исследуемые системы являются диссипативными открытыми системами.

Термин «С.» происходит от греч. synergetikos — совместный, согласованно действующий. С. возникла в нач. 70-х гг. 20 в. Основой С. служит единство явлений, моделей и методов, с к-рыми приходится сталкиваться при исследовании процессов «возникновения порядка из беспорядка» в химии (реакции Белоусова — Жаботинского), космологии (спиральные галактики), экологии (организация сообществ) и т. д. Примером самоорганизации в гидродинамике служит образование в подогреваемой жидкости (начиная с нек-рых градиентов темп-ры) шестиугольных ячеек Бенара (рис.) или возникновение тороидальных вихрей (вихрей Тейлора) между вращающимися цилиндрами. Пример вынужденной организации -синхронизация мод в многомодовом лазере с помощью внеш. периодич. воздействия.

Модели С.— это модели нелинейных неравновесных систем, подвергающихся действию флуктуации. В момент перехода упорядоченная и неупорядоченная фазы отличаются друг от друга столь мало, что именно флуктуации переводят одну фазу в другую. Если в системе возможно неск. устойчивых состояний, то флуктуации отбирают лишь одно из них. При анализе сложных систем, напр. в биологии или экологии, С. исследует простейшие основные модели, позволяющие понять и выделить наиболее существ. механизмы «организации порядка» (избирательную неустойчивость, вероятностный отбор, конкуренцию или синхронизацию подсистем и др.).

Структура в виде шестигранных призматических ячеек (Бенара), устанавливающихся в плоском горизонтальном слое вязкой жидкости при подогреве снизу.

Понятия и образы С. связаны, в первую очередь, с оценкой упорядоченности поведения. Это пространств. корреляция, параметр порядка, взаимная координация (синхронизация) подсистем, энтропия и др. Методы С. в значит. степени перекрываются с методами колебаний и волн теории, термодинамики неравновесных процессов, теории фазовых переходов, статистич. механики и др. Для многих задач С. построение теории сводится к созданию и анализу вероятностной модели; здесь С. заимствует методы из матем. теории стохастич. процессов.

СИНЕРГЕТИКА

(от греч. synergeia — сотрудничество, содействие, соучастие) — междисциплинарное направление научных исследований, в рамках которого изучаются общие закономерности процессов перехода от хаоса к порядку и обратно (процессов самоорганизации и самопроизвольной дезорганизации) в открытых нелинейных системах физической, химической, биологической, экологической, социальной и др. природы. Термин «С.» был введен в 1969 Г. Хакеном. С. как научное направление близка к ряду др. направлений, таких, как нелинейная динамика, теория сложных адаптивных систем, теория диссипативных структур (И. Пригожин), теория детерминированного хаоса, или фрактальная геометрия (Б. Мандельброт), теория автопоэзиса (X. Матурана и Ф. Варела), теория самоорганизованной критичности (П. Бак), теория нестационарных структур в режимах с обострением (А.А. Самарский, С.П. Курдюмов). Термин «С.» иногда используется как обобщенное название научных направлений, в рамках которых исследуются процессы самоорганизации и эволюции, упорядоченного поведения сложных нелинейных систем. С. можно рассматривать как современный этап развития идей кибернетики (Н. Винер, У.Р. Эшби) и системного анализа, в т.ч. построения общей теории систем (Л. фон Берталанфи).

Суть подхода С. заключается в том, что сложноорганизованные системы, состоящие из большого количества элементов, находящихся в сложных взаимодействиях друг с другом и обладающих огромным числом степеней свободы, могут быть описаны небольшим числом существенных типов движения (параметров порядка), а все прочие типы движения оказываются «подчиненными» (принцип подчинения) и могут быть достаточно точно выражены через параметры порядка. Поэтому сложное поведение систем может быть описано при помощи иерархии упрощенных моделей, включающих небольшое число наиболее существенных степеней свободы.

В замкнутых, изолированных и близких к равновесию системах протекающие процессы, согласно второму началу термодинамики, стремятся к тепловому хаосу, т.е. к состоянию с наибольшей энтропией. В открытых системах, находящихся далеко от состояний термодинамического равновесия, могут возникать упорядоченные пространственно-временные структуры, т.е. протекают процессы самоорганизации. Структуры-аттракторы показывают, куда эволюционируют процессы в открытых и нелинейных системах. Для всякой сложной системы, как правило, существует определенный набор возможных форм организации, дискретный спектр структур-аттракторов эволюции. Критический момент неустойчивости, когда сложная система осуществляет выбор дальнейшего пути эволюции, называют точкой бифуркации. Вблизи этой точки резко возрастает роль незначительных случайных возмущений, или флуктуаций, которые могут приводить к возникновению новой макроскопической структуры. Структуры самоорганизации, обладающие свойством самоподобия, или масштабной инвариантности, называют фрактальными структурами. Будучи междисциплинарным направлением исследований, С. влечет за собой глубокие мировоззренческие следствия. Возникает качественно иная, отличная от классической науки картина мира. Формируется новая парадигма, изменяется вся концептуальная сетка мышления. Происходит переход от категорий бытия к со-бытию, событию; от существования к становлению, сосуществованию в сложных эволюционирующих структурах старого и нового; от представлений о стабильности и устойчивом развитии к представлениям о нестабильности и метастабильности, оберегаемом и самоподдерживаемом развитии (sustainable development); от образов порядка к образам хаоса, генерирующего новые упорядоченные структуры; от самоподдерживающихся систем к быстрой эволюции через нелинейную положительную обратную связь; от эволюции к коэволюции, взаимосвязанной эволюции сложных систем; от независимости и обособленности к связности, когерентности автономного; от размерности к соразмерности, фрактальному самоподобию образований и структур мира. В новой синергетической картине мира акцент падает на становление, коэволюцию, когерентность, кооперативность элементов мира, нелинейность и открытость (различные варианты будущего), возрастающую сложность формообразований и их объединений в эволюционирующие целостности. С. придает новый импульс обсуждению традиционных филос. проблем случайности и детерминизма, хаоса и порядка, открытости и цели эволюции, потенциального (непроявленного) и актуального (проявленного), части и целого.

СИНЕРГЕТИКА - современная теория самоорганизации, новое мировидение, связываемое с иследованием феноменов самоорганизации, нелинейности, неравесновесности, глобальной эволюции, изучением процессов становления «порядка через хаос» (Пригожин), бифуркационных изменений, необратимости времени, неустойчивости как основополагающей характеристики процессов эволюции. Проблемное поле С. центрируется вокруг понятия «сложность», ориентируясь на постижение природы, принципов организации и эволюции последнего. Сложность трактуется как «возникновение бифуркационных переходов вдали от равновесия и при наличии подходящих нелинейностей, нарушение симметрии выше точки бифуркации, а также образование и поддержка корреляций макроскопического масштаба» (Пригожин «Переоткрытие времени», «Философия нестабильности», «От существующего к возникающему. Время и сложность в физических науках»; Пригожин, Стенгерс И. «Порядок из хаоса. Новый диалог человека с природой», Николис Г., Пригожин «Познание сложного. Введение»; Баблоянц А. «Молекулы, динамика и жизнь. Введение в самоорганизацию материи»; Хакен Г. «Синергетика. Иерархии неустойчивостей в самоорганизующихся системах и устройствах» и другие исследования, как правило, принадлежащие сотрудникам Брюссельского Свободного Университета). С. как миропонимание преодолевает традиционалистские идеи: о микрофлуктуаци-ях и случайностях как незначимых факторах для конструирования научных теорий; о невозможности существенного воздействия индивидуального усилия на ход осуществления макросоциальных процессов; о необходимости элиминации неравновесности, неустойчивости из миропредставлений, адекватных истинному положению вещей; о развитии как о по сути безальтернативном поступательном процессе; о соразмерности и сопоставимости объемов прилагаемых к системе внешних управляющих воздействий объему ожидаемого результата; об экспоненциальном характере развития «лавинообразных» процессов и т.д. Главными посылками синергетического видения мира выступают следующие тезисы: а) практически недостижимо жесткое обусловливание и программирование тенденций эволюции сложноорганизованных систем - речь может идти лишь об их самоуправляемом развитии посредством верно топологически конфигурированных резонансных воздействий; б) созидающий потенциал хаоса самодостаточен для конституирования новых организационных форм (любые микрофлуктуации способны порождать макроструктуры); в) любой сложной системе атрибутивно присуща альтернативность сценариев ее развития в контексте наличия известной инерционно-исторической предопределенности ее изменений в точках бифуркации (ветвления); г) целое и сумма его частей - качественно различные структуры: арифметическое сложение исходных структур при их объединении в целое недостижимо ввиду неизбежной интерференции сфер локализации этих структур, результирующейся в явных трансформациях сопряженного энергетического потенциала; д) неустойчивость трактуется как одно из условий и предпосылок стабильного и динамического развития - лишь такого рода системы способны к самоорганизации; е) мир может пониматься как иерархия сред с различной нелинейностью. Естественнонаучными предпосылками С. выступают, в частности, реконструкция математических закономерностей процессов горения и теплопроводности (диффузии), формируемые представления о «структурах-аттракторах» эволюции (потенциальные образы и идеи изменяющейся среды), математические реконструкции нелинейных процессов, изучение феноменов автокатализа в химических реакциях. «Нелинейность» как одно из узловых концептуально значимых понятий С. предполагает в указанном контексте: значимость принципа «разрастания малого» или «усиления флуктуаций» - количественное варьирование в определенных пределах констант системы не приводит к качественному изменению характера процесса в целом, при преодолении же уровня некоего жесткого «порога воздействия» система входит в сферу влияния иного «аттрактора» - малое изменение результиру-ется в макроскопических (как правило, невоспроизводимых и поэтому непрогнозируемых) следствиях. При этом осуществимы отнюдь не любые сценарии развития системы (как результат малых резонансных воздействий), а лишь сценарии, ограниченные определенным их диапазоном/спектром. Выступая как основание новой эпистемологии, С. конституирует базовые принципы социально-гуманитарных дисциплин 21 в.: «Наш подход предполагает, что физическая, социальная и ментальная реальность является нелинейной и сложной. Этот существенный результат синергетической эпистемологии влечет за собой серьезные следствия для нашего поведения. Стоит еще раз подчеркнуть, что линейное мышление может быть опасным в нелинейной сложной реальности... Наши врачи и психологи должны научиться рассматривать людей как сложных нелинейных существ... Линейное мышление может терпеть неудачу в установлении правильных диагнозов... Мы должны помнить, что в политике и истории монокаузальность может вести к догматизму, отсутствию толерантности и фанатизму... Подход к изучению сложных систем порождает новые следствия в эпистемологии и этике. Он дает шанс предотвратить хаос в сложном нелинейном мире и использовать креативные возможности синэргетических эффектов» (К. Майнцер - «Размышление в Сложности. Сложная динамика материи, разума и человечества», 1994). Оставаясь основой и предметом неисчислимых научных дискуссий, С. в качестве своеобычной позитивной эвристики и особой стадии эволюции игрового сознания оказывается «прологовой» дисциплиной к соприкосновению человечества с горизонтами науки третьего тысячелетия.

СИНЕРГЕ́ТИКА [нэ], -и; ж. [от греч. synergētikos - совместный, согласованно действующий] Научно-философский принцип, рассматривающий природу, мир как самоорганизующуюся комплексную систему.

◁ Синергети́ческий, -ая, -ое. С. подход.

* * *

(от греч. synergētikós — совместный, согласованно действующий), научное направление, изучающее связи между элементами структуры (подсистемами), которые образуются в открытых системах (биологических, физико-химических и др.) благодаря интенсивному (потоковому) обмену веществом и энергией с окружающей средой в неравновесных условиях. В таких системах наблюдается согласованное поведение подсистем, в результате чего возрастает степень их упорядоченности, то есть уменьшается энтропия (так называемая самоорганизация). Основа синергетики — термодинамика неравновесных процессов, теория случайных процессов, теория нелинейных колебаний и волн.

* * *

СИНЕРГЕТИ́КА (от греч. «син» — «со-», «совместно» и «эргос» — «действие»), созданное профессором Штутгартского университета Германом Хакеном междисциплинарное направление, которое занимается изучением систем, состоящих из многих подсистем различной природы (электронов, атомов, молекул, клеток, нейронов, механических элементов, органов животных, людей, транспортных средств и т.д.), и выявлением того, каким образом взаимодействие таких подсистем приводит к возникновению пространственных, временных или пространственно-временных структур в макроскопическом масштабе.

Новая парадигма?

Возникновение синергетики было неоднозначно воспринято научным сообществом. Одни говорили о новой парадигме в естествознании, социальных и гуманитарных науках на базе кооперации фундаментальных наук и их методов; другие не видели в синергетике ничего нового по сравнению с современной теорией нелинейных колебаний и волн; третьи склонялись к мнению, что синергетика всего лишь объединяющий лозунг и ничего более, и высказывали недоумение по поводу нездорового, по их мнению, ажиотажа, вызванного новым направлением.

Столь широкий разброс мнений связан с некоторыми необычными особенностями синергетики и ее взаимосвязями с другими науками.

В отличие от наук, возникавших на стыке двух дисциплин, например, физической химии или химической физики, одна из которых предоставляет новой науке предмет, а другая — метод исследования, синергетика опирается на методы, одинаково приложимые к различным предметным областям, и изучает сложные («многокомпонентные») системы безотносительно к их природе. Ясно, что ученый, который знакомится с синергетикой с позиции той науки, которой он занимается, прежде всего обращает внимание на те ее аспекты, которые наиболее близки основным идеям знакомой ему области знания. Что же касается отличий синергетики от наук «со стажем», то они остаются в тени. Между тем такие отличия существуют. Синергетика обращает внимание на то, что при традиционном подходе остается за рамками рассмотрения. Например, термодинамика и теория информации изучают статику, тогда как для синергетики основной интерес представляет динамика. Неравновесные фазовые переходы синергетических систем, включающие в себя колебания, пространственно-временные структуры и хаос, отличаются несравненно бoльшим разнообразием, чем фазовые переходы систем, находящихся в состоянии теплового равновесия. В отличие от кибернетики, занимающейся разработкой алгоритмов и методов, позволяющих управлять системой так, чтобы та функционировала заданным образом, синергетика изучает самоорганизацию системы при произвольном изменении управляющих параметров. В отличие от теории динамических систем, которая игнорирует флуктуации в точках бифуркации,синергетика занимается изучением стохастической(см. ШУВАЛОВ Игорь Иванович) динамики во всей ее полноте в подпространстве зависящих от времени управляющих параметров.

Управление системами

Важная особенность синергетических систем состоит в том, что ими можно управлять извне, изменяя действующие на системы факторы. Например, скорость роста клеток можно регулировать извне, обрабатывая клетки различными химическими веществами. Параметры, описывающие действующие на систему факторы, называются управляющими.

Сложность поведения

Временнaя эволюция синергетических систем зависит от причин, которые не могут быть предсказаны с абсолютной точностью. Непредсказуемость поведения синергетических систем связана не только с неполнотой информации о состоянии их многочисленных подсистем (что заставляет ограничиваться вместо индивидуального описания каждой подсистемы описанием ансамблей подсистем) и неизбежными квантовыми флуктуациями, но и тем, что эволюция некоторых систем очень чувствительна к начальным условиям. Даже небольшое различие в начальных условиях в корне изменяет последующую эволюцию системы («эффект бабочки», от известного рассказа Р. Брэдбэри). Непредсказуемость эволюции синергетических систем получила название стохастичности.

Принцип подчинения

В процессе временной эволюции синергетическая система, находящаяся в одном состоянии, переходит в новое состояние (старое состояние утрачивает устойчивость). При описании перехода из одного состояния в другое не все параметры состояния имеют одинаковое значение, и одни параметры состояния (быстрые переменные) можно выразить через другие (медленные переменные), которые называются параметрами порядка, в результате чего количество независимых переменных уменьшается. Возможность представления быстрых переменных в виде функци٠параметров порядка составляет содержание синергетического принципа подчинения. Например, если на местности имеется овраг, то самая низкая точка поверхности земли в окрестности оврага находится на его дне. Поэтому для нахождения этой точки существенны медленные переменные, или параметры порядка, описывающие «осевую» дна оврага, а быстрые переменные, описывающие склоны оврага, могут быть представлены как функции параметров порядка в силу принципа подчинения. Параметр порядка и принцип подчинения принадлежат к числу наиболее фундаментальных понятий синергетики.

Г. Хакен — главный редактор серии «Синергетика», выпускаемой издательством Шпрингер и насчитывающей около семидесяти томов. В настоящее время он возглавляет «Институт синергетики и теоретической физики» Штутгартского университета.

(см. Синергия) — научное направление, исследующее проблемы самоорганизации в системах как живой, так и неживой природы, в системах состоящих из множества составных элементов (частей). Синергетика описывает процессы, в которых целое обладает такими свойствами, которых нет у его частей, она рассматривает окружающий мир как множество локализованных процессов различной сложности и ставит задачу отыскать единую (трансдисциплинарную) основу организации мира, как для простейших, так и для сложных его структур.

Ключевые положения синергетики, сформулированные ее основателем немецким физиком Германом Хакеном, таковы:

1) исследуемые системы состоят из нескольких или многих, одинаковых или разнородных частей, которые находятся во взаимодействии друг с другом;

2) эти системы являются нелинейными;

3) при рассмотрении физических, химических и биологических систем речь идет об открытых системах, далеких от теплового равновесия;

4) эти системы подвержены внешним и внутренним колебаниям;

5) системы могут стать нестабильными;

6) происходят качественные изменения;

7) в этих системах обнаруживаются эмерджентные (внезапно возникающие) новые качества;

8) возникают пространственные, временные, пространственно-временные или функциональные структуры;

9) структуры могут быть упорядоченными или хаотическими;

10) во многих случаях возможна математизация.

Все рассматриваемые процессы в системах необратимы во времени.

(от греч. synergetikos - совместный, согласованно действующий), научное направление, изучающее связи между элементами структуры (подсистемами), к-рые образуются в открытых системах (биол., физико-хим. и др.) благодаря интенсивному (потоковому) обмену в-вом и энергией с окружающей средой в неравновесных условиях. В таких системах наблюдается согласованное поведение подсистем, в результате чего возрастает степень их упорядоченности, г. е. уменьшается энтропия (т.н. самоорганизация). Основа С.- термодинамика неравновесных процессов, теория случайных процессов, теория нелинейных колебаний и волн.

(от греч. synergia - сотрудничество, содействие) - англ. synergetics; нем. Synergetik. Междисциплинарное направление научных исследований, задачей к-рого является познание принципов самоорганизации различных систем. С. предполагает картину мира, состоящую из совокупности нелинейных процессов. С. вводит понятие динамического хаоса как некой сверхсложной упорядоченности.

(от греч. synergia - сотрудничество, содействие) - англ. synergetics; нем. Synergetik. Междисциплинарное направление научных исследований, задачей к-рого является познание принципов самоорганизации различных систем. С. предполагает картину мира, состоящую из совокупности нелинейных процессов. С. вводит понятие динамического хаоса как некой сверхсложной упорядоченности.

научное направление, исследующее процессы самоорганизации, устойчивости и распада структур различной природы, формирующихся в системах, далеких от равновесия. Синергетические связи учитываются в прогностических моделях оценки масштабов чрезвычайных ситуаций, вызываемых различными причинами, и в том числе от экстремальных природных явлений.

Синергетика (в психике личности): психоинформационное самоорганизующееся изменение отражения действительности в мышлении оператора, возникающее под воздействием органов чувств, процессов мышления

Источник: " ГОСТ Р 43.0.3-2009. Национальный стандарт Российской Федерации. Информационное обеспечение техники и операторской деятельности. Ноон-технология в технической деятельности. Общие положения"

(утв. и введен в действие Приказом Ростехрегулирования от 15.12.2009 № 963-ст)