Зміст
  Анотація. 3
Введення. 4
1. Світ живого як система систем. 6
2.Откритость-властивість реальних систем. 10
§ 2.1.Откритость. 10
§ 2.2. Нерівноважності. 13
§ 2.3. Нелінійність. 13
3. Особливості опису складних систем. 18
Висновок. 28
Список літератури .. 31

Анотація

В основі сучасної біологічної картини світу лежить уявлення про те, що світ живого - це грандіозна система високоорганізованих систем. Будь-яка система складається із сукупності елементів і зв'язків між ними, які об'єднують дану сукупність елементів в єдине ціле. Біологічних систем властиві свої специфічні елементи і особливі типи зв'язків між ними. Спочатку про елементи і компоненти біологічних систем. У них виражена дискретна складова живого. Живі об'єкти, системи в природі щодо відокремлені один від одного. Будь-яка особина багатоклітинного тварини складається з клітин, а будь-яка клітина і одноклітинні істоти - з певних органел. Органели утворюються дискретними, зазвичай високомолекулярними, органічними речовинами. Біологічні системи гранично індивідуалізовані.

Введення

Розвиток системи відбувається за рахунок внутрішніх механізмів, в результаті процесів самоорганізації та за рахунок зовнішніх керуючих впливів. [1]
М. Ейген на основі нерівноважної термодинаміки і теорії інформації розроблена концепція самоорганізації матерії. Ейген обмежується моделюванням добіологіческой еволюції макромолекул, але розвинені їм ідеї та методи мають більш загальне принципове значення. Так само як і роботи школи Пригожина, роботи Ейгена вийшли за рамки окремих наук і мають загальнонаукове методологічне значення.
Відповідно до теорії Ейгена, самоорганізація не є очевидним властивістю матерії, яке обов'язково проявляється при будь-яких обставин. [2] Повинні бути виконані певні внутрішні та зовнішні умови, перш ніж такий процес стане неминучим. Самоорганізація починається з флуктуації. Для виникнення процесу самоорганізації необхідні інструктивні властивості системи на мікрорівні.
Інструкція вимагає інформації, яка кодує певні функції. Для самоорганізованих систем інтерес представляє функція відтворення або збереження її власного інформаційного змісту. Для виникнення еволюції істотно не кількість інформації, а інструктують властивості інформації; важливо не кількість, а цінність інформації, яка безпосередньо пов'язана з її використовуваної.

1. Світ живого як система систем.

Серед живих систем немає двох однакових особин, популяцій, видів та ін Це сприяє їх адаптації до зовнішнього середовища.
Разом з тим складна організація немислима без цілісності. Цілісність системи означає незвідність властивостей системи до суми властивостей її елементів. Цілісність породжується структурою системи, типом зв'язків між її елементами. Біологічні системи відрізняються високим рівнем цілісності. [3]
Живі системи - відкриті системи, постійно обмінюються речовиною, енергією та інформацією з середовищем. Обмін речовиною, енергією та інформацією відбувається і між частинами (підсистемами) системи. Для живих систем характерні негативна ентропія (збільшення впорядкованості), здатність до самоорганізації.
Динамічні процеси в біологічних системах, їх самоорганізація, стійкість і переходи з стаціонарного стану в нестаціонарне забезпечуються різними механізмами саморегуляції. Саморегуляція - це внутрішня властивість біологічних систем автоматично підтримувати на певному необхідному рівні параметри протікають в них процесів. Системи органічного світу організовані ієрархічно і представлені великою кількістю рівнів структурно-функціональної організації. На кожному рівні складаються свої специфічні механізми саморегуляції, засновані, як правило, на принципі зворотного зв'язку, коли відхилення деякого параметра від необхідного рівня призводить до «включенню» функцій, які ліквідують дисбаланс, повертаючи цей параметр до потрібного рівня. У разі негативного зворотного зв'язку знак зміни протилежний знаку первісного відхилення, а при позитивному зворотному зв'язку знак зміни збігається зі знаком відхилення; при цьому система виходить з одного стаціонарного стану і переходить в інше. Будь-яка біологічна система здатна перебувати в різних стаціонарних станах. Це дозволяє їй, з одного боку, функціонувати у певних відносинах незалежно від середовища, а з іншого - адаптуватися до середовища при відповідних умовах.
Крім стаціонарних, біологічні системи мають і автоколивальні стану, коли значення параметрів коливаються в часі з певною амплітудою. Такі стани є основою періодичних біологічних процесів, біологічних ритмів, біологічного годинника та ін [4]
Класичне і некласична природознавство об'єднує одна спільна риса: їх предмет пізнання - це прості системи. Однак таке розуміння предмета пізнання є сильною абстракцією. Всесвіт являє собою безліч систем. Але лише деякі з них можуть трактуватися як замкнуті системи, тобто як «механізми». У Всесвіті таких «закритих» простих систем менша частина. Переважна більшість реальних систем відкриті і складні. Це означає, що вони обмінюються енергією, речовиною та інформацією з навколишнім середовищем. [5]
Людина завжди прагнула збагнути природу складного, намагаючись відповісти на запитання: як орієнтуватися в складному і нестабільному світі? Яка природа складного і які закони його функціонування та розвитку? В якій мірі передбачувано поведінку складних систем? Серед складних систем особливий інтерес викликають самоорганізуються. До такого роду складним відкритим самоорганизующимся систем відносяться біологічні та соціальні системи, які найбільше значимі для людини.
У 1970-і рр.. почала активно розвиватися теорія складних систем, що самоорганізуються. Результати досліджень в галузі математичного моделювання складних відкритих систем призвели до народження нового потужного наукового напряму в сучасному природознавстві - синергетики. Як і кібернетика, синергетика - це деякий міждисциплінарний підхід. Але якщо в кібернетиці акцент робиться на процесах управління та обміну інформацією, то синергетика орієнтована на дослідження принципів побудови організації, її виникнення, розвитку та самоусложненія.
Світ самоорганізованих систем набагато багатше, ніж світ закритих, лінійних систем. Разом з тим його складніше моделювати. Як правило, для вирішення більшості виникаючих тут нелінійних рівнянь потрібно поєднання сучасних аналітичних методів і обчислювальних експериментів. Синергетика відкриває для точного, кількісного, математичного дослідження такі сторони світу, як його нестабільність, різноманіття шляхів зміни та розвитку, розкриває умови існування та стійкого розвитку складних структур, дозволяє моделювати катастрофічні ситуації і т.п.
Методами синергетики здійснено моделювання багатьох складних систем, що самоорганізуються: від морфогенезу в біології та деяких аспектів функціонування мозку до флаттера крила літака, від молекулярної фізики і автоколивальних процесів в хімії до еволюції зірок і космологічних процесів, від електронних приладів до формування громадської думки і демографічних процесів. Основне питання синергетики - чи існують загальні закономірності, що управляють виникненням, що самоорганізуються, їх структур і функцій.

2.Откритость-властивість реальних систем

§ 2.1.Откритость.

Отже, предметом синергетики є складні системи, що самоорганізуються. Один з основоположників синергетики Г. Хакен визначає поняття самоорганізується системи таким чином: [6]
Ми називаємо систему самоорганізується, якщо вона без специфічного впливу ззовні знаходить якусь просторову, часову або функціональну структуру. Під специфічним зовнішнім впливом ми розуміємо таке, яке нав'язує системі структуру чи функціонування. У разі ж самоорганізуються випробовується ззовні неспецифічне вплив. Наприклад, рідину, що підігрівається знизу, зовсім рівномірно знаходить в результаті самоорганізації макроструктуру, утворюючи шестикутні осередки.
Таким чином, сучасне природознавство шукає шляхи теоретичного моделювання найскладніших систем, які властиві природі, - систем, здатних до самоорганізації, саморозвитку.
Основні властивості систем, що самоорганізуються - відкритість, нелінійність, дисипативних. Теорія самоорганізації має справу з відкритими, нелінійними дисипативними системи, далекі від рівноваги.
Нагадаємо, що об'єкт вивчення класичної термодинаміки - закриті системи, тобто системи, які не обмінюються із середовищем речовиною, енергією та інформацією, а центральним поняттям термодинаміки є поняття ентропії.
Саме по відношенню до закритих систем були сформульовані дві початку термодинаміки. Відповідно до першого початком у закритій системі енергія зберігається, хоча може набувати різні форми. Другий закон термодинаміки говорить, що в замкнутій системі ентропія не може зменшуватися, а лише зростає до тих пір, поки не досягне максимуму. Згідно з цим початку, запас енергії у Всесвіті вичерпується, а весь Всесвіт неминуче наближається до «теплової смерті». Хід подій у Всесвіті неможливо повернути назад, щоб перешкодити зростанню ентропії. З часом здатність Всесвіту підтримувати організовані структури слабшає, і такі структури розпадаються на менш організовані, які більшою мірою наділені випадковими елементами. У міру того як вичерпується запас енергії і зростає ентропія, в системі нівелюються відмінності. Це означає, що Всесвіт чекає все більш однорідне майбутнє.
Разом з тим вже в другій половині XIX ст., І особливо в XX ст., Біологія, перш за все теорія еволюції Дарвіна, переконливо показала, що еволюція Всесвіту не призводить до зниження рівня організації та збідніння розмаїття форм матерії. Швидше, навпаки. Історія та еволюція Всесвіту розвивають її від простого до складного, від нижчих форм організації до вищих, від менш організованого до більш організованого. Інакше кажучи, старіючи, Всесвіт набуває все більш складну організацію. Спроби узгодити другий початок термодинаміки з висновками біологічних і соціальних наук довгий час були безуспішними. Класична термодинаміка не могла описувати закономірності відкритих систем. Така можливість з'явилася тільки з переходом природознавства до вивчення відкритих систем. [7]
Відкриті системи - це такі системи, які підтримуються в певному стані за рахунок безперервного припливу ззовні і (або) стоку зовні речовини, енергії або інформації. Причому приплив і стік зазвичай носять об'ємний характер, тобто відбуваються в кожній точці даної системи. Так, у всіх компонентах біологічного організму відбувається обмін речовин, приплив і відтік речовини. Постійний потік речовини, енергії або інформації є необхідною умовою існування нерівноважних, нестійких станів на противагу замкнутих систем, неминуче прагнуть до однорідного рівноважного стану.

§ 2.2. Нерівноважності

Нерівноважності, нестійкість відкритих систем породжується постійною боротьбою двох тенденцій. Перша - це породження і зміцнення неоднорідностей, структурування, локалізації елементів відкритої системи. І друга - розсіювання неоднорідностей, «розмивання» їх, дифузія, деструктуралізації системи. Якщо перемагає перша тенденція, то відкрита система стає системою, що самоорганізується, а якщо домінує друга - відкрита система розсіюється, перетворюючись в хаос. А коли ці тенденції приблизно рівні один одному, тоді у відкритих системах ключову роль - разом із закономірним і необхідним - можуть грати випадкові фактори, Флуктуативно процеси. Іноді флуктуація може стати настільки сильною, що існувала організація руйнується.

§ 2.3. Нелінійність.

Але якщо більшість систем Всесвіту носить відкритий характер, то це означає, що у Всесвіті домінують не стабільність і рівновагу, а нестійкість і нерівноважності. Внаслідок цього Всесвіт виявляється здатною до розвитку, еволюції, самоорганізації. Стабільні і рівноважні системи не здатні до самоорганізації, вони є тупиками еволюції.
Нерівноважні системи завдяки вибірковості до зовнішніх впливів середовища сприймають відмінності у зовнішньому середовищі і «враховують» їх у своєму функціонуванні. При цьому деякі слабкі дії можуть надавати більший вплив на еволюцію системи, ніж впливу, хоча й більш сильні, але не адекватні власним тенденціям системи. Інакше кажучи, на нелінійні системи не поширюється принцип суперпозиції: тут можливі ситуації, коли ефект від спільної дії причин А і В не має нічого спільного з результатами впливу А і В окремо. [8]
Процеси в нелінійних системах часто носять пороговий характер - при плавній зміні зовнішніх умов поведінка системи змінюється стрибком. Іншими словами, в станах, далеких від рівноваги, дуже слабкі збурювання можуть посилюватися до гігантських хвиль, що руйнують структуру і сприяють її радикального якісної зміни. Для кожної системи існує якийсь оптимальний «коридор нелінійності», що сприяє структуроутворення. Дуже сильна нелінійність, так само як і дуже слабка нелінійність, несумісна з утворенням локальних структур. Зате в межах тільки оптимального «коридору» посилення нелінійності збільшує кількість способів освіти і форм локальних структур, а також кількість варіантів еволюції системи, її маршрутів в майбутнє.
Нелінійні системи, будучи нерівновагими і відкритими, самі створюють і підтримують неоднорідності в середовищі. У таких умовах між системою і середовищем можуть іноді створюватися відносини зворотного позитивного зв'язку, тобто система впливає на своє середовище таким чином, що в середовищі виробляються умови, які в свою чергу зумовлюють зміни в самій цій системі. Наслідки такого роду взаємодії відкритої системи та її середовища можуть бути найнесподіванішими і незвичайними.
Самоорганізуються - це звичайно дуже складні відкриті системи, які характеризуються величезним числом ступенів свободи. [9] Проте далеко не всі ступені свободи системи однаково важливі для її функціонування. З плином часу в системі виділяється невелика кількість провідних, визначальних ступенів свободи, до яких "підлаштовуються» й інші. Такі основні ступені свободи системи отримали назву атракторів. Аттрактори характеризують ті напрямки, в яких здатна еволюціонувати відкрита нелінійна середовище. Інакше кажучи, атрактори - це ті структури, у напрямку до яких протікають процеси самоорганізації у нелінійних середовищах. Для наочної ілюстрації поняття атрактора часто використовують образ конуса «воронки», який втягує в себе траєкторії еволюції нелінійної системи.
У процесі самоорганізації виникає безліч нових властивостей і станів. Дуже важливо, що зазвичай співвідношення, що зв'язують атрактори, набагато простіше, ніж математичні моделі, детально описують всю нову систему. Це пов'язано з тим, що атрактори відображають зміст підстав нерівноважної системи. Тому задача визначення атракторів - одна з найважливіших при конкретному моделюванні систем, що самоорганізуються.
Становлення самоорганізації багато в чому визначається характером взаємодії випадкових і необхідних чинників системи та її середовища. Система самоорганізується не гладко і просто, не неминуче. Самоорганізація переживає і переломні моменти - точки біфуркації. Поблизу точок біфуркацій в системах спостерігаються значні флуктуації, роль випадкових факторів різко зростає.
У переломний момент самоорганізації принципово невідомо, в якому напрямку буде відбуватися подальший розвиток: чи стане стан системи хаотичним або вона перейде на новий, більш високий рівень впорядкованості та організації. У точці біфуркації система як би коливається перед вибором того чи іншого шляху організації, шляхи розвитку. У такому стані невелика флуктуація може послужити початком еволюції системи в деякому певному напрямку, одночасно відсікаючи при цьому можливості розвитку в інших напрямках.

Перехід від Хаосу до Порядку цілком піддається математичному моделюванню. [10] Більш того, у природі існує не так вже й багато універсальних моделей такого переходу. Якісні переходи в самих різних сферах дійсності підкоряються часом одного й того ж математичного сценарієм.
Синергетика переконливо показує, що навіть в неорганічної природи існують класи систем, здатних до самоорганізації. Історія розвитку природи це історія освіти все більш і більш складних нелінійних систем. Такі системи і забезпечують загальну еволюцію природи на всіх рівнях її організації - від нижчих і найпростіших до вищих і надзвичайно складним. [11]

3. Особливості опису складних систем

Ті практичні завдання, які сьогодні вирішуються, вимагають глибокого вивчення окремих об'єктів і явищ природи. Велика кількість завдань пов'язані з дослідженням складних систем, таких, які включають безліч елементів, кожен з яких представляє собою досить складну систему, і ці системи тісно взаємопов'язані з зовнішнім середовищем. Вивчення таких систем в природних умовах обмежене їх складністю, а іноді буває неможливим з огляду на те, що не можна провести натурний експеримент або повторити той чи інший експеримент. У цих умовах деколи єдиним можливим методом дослідження є моделювання. Без моделі немає пізнання. Будь-яка гіпотеза - це модель. І правильність гіпотези про майбутній стан об'єкта залежить від того, наскільки правильно визначили параметри досліджуваного об'єкта та їх взаємозв'язку між собою і зовнішнім середовищем. Однак науковий опис ніколи не охоплює всіх деталей, воно завжди виділяє суттєві елементи структур і зв'язків. Тому такий опис містить узагальнену модель явищ. В даний час термін "загальна теорія систем" за пропозицією Л. Берталанфі трактується в широкому і вузькому сенсі. Загальна теорія систем, що розуміється в широкому сенсі, охоплює комплекс математичних та інженерних дисциплін, починаючи з кібернетики і закінчуючи інженерною психологією. Більш вузьке тлумачення терміна пов'язане з вибором класу математичних моделей для опису систем і рівня їх абстрактного опису. [12]
Аналогічна ситуація складається і з теорією розвитку складних систем. Її також можна розуміти в широкому і вузькому сенсі. У широкому сенсі теорія розвитку складних систем - це природничо конкретизація загальної теорії розвитку - матеріалістичної діалектики. У рамках цієї ж теорії повинні бути об'єднані основні положення про поведінку складних систем, розроблені в різних областях наукового знання, в результаті чого може бути побудована концептуальна модель процесів розвитку складних систем різної природи. Більш вузьке розуміння теорії розвитку передбачає побудову математичних моделей розвитку конкретних систем. У цьому випадку об'єкт дослідження виділяється і аналізується конкретної наукової дисципліною.
Особливість простих систем - в практично взаємної незалежності їх властивостей, що дозволяє дослідити кожне з них окремо в умовах класичного лабораторного експерименту; особливість складних систем полягає в істотній взаємозв'язку їх властивостей.
Будемо вважати систему складною, якщо вона складається з великої кількості взаємопов'язаних і взаємодіючих між собою елементів, кожен з яких може бути представлений у вигляді системи. В якості змісту теорії розвитку складних систем можна розглядати сукупність методологічних підходів, що дозволяють будувати моделі процесів розвитку складних систем, використовуючи досягнення різних наук, а також методи аналізу одержуваних моделей.
Звичайне для теорії простих систем вимога адекватності моделі оригіналу для моделей складних систем призводить до непомірного зростання їх розмірності, що приводить до їх нездійсненності. Ситуація для побудови теорії здається безнадійною, вона дійсно виявляється такою, якщо не зробити певного розумного відступу від непомірних вимог адекватності теорії і разом з тим не відступати від вимог її об'єктивності.
Математичні моделі будь-яких систем можуть бути двох типів - емпіричні і теоретичні. [13] Емпіричні моделі - це математичні вирази, апроксимуючі експериментальні дані про залежність параметрів стану системи від значень параметрів впливають на них факторів. Для емпіричних математичних моделей не вимагається одержання жодних уявлень про будову і внутрішньому механізмі зв'язків у системі. Разом з тим задача про знаходження математичного виразу емпіричної моделі по заданому масиву спостережень в межах обраної точності опису явища не однозначна. Існує нескінченна безліч математичних виразів, апроксимуючих в межах даної точності одні й ті ж досвідчені дані про залежність параметрів.
Теоретичні моделі систем будуються на основі синтезу узагальнених уявлень про окремі складають їх процесах та явищах, грунтуючись на фундаментальних законах, що описують поведінку речовини, енергії, інформації. Теоретична модель описує абстрактну систему, і для початкового виведення її співвідношень не потрібно даних про спостереження за параметрами конкретної системи. Модель будується на основі узагальнення апріорних уявлень про структуру системи і механізму зв'язків між слагающими її елементами.
Поряд з емпіричними і теоретичними використовуються і напівемпіричні моделі. Для них математичні вирази виходять теоретичним шляхом з точністю до емпірично одержуваних констант, або в загальній системі співвідношень моделей поряд з теоретичними висловлюваннями використовуються і емпіричні.
Побудова емпіричних моделей - єдино можливий спосіб моделювання тих елементів системи, для яких не можна побудувати в даний час теоретичних моделей через відсутність відомостей про їх внутрішньому механізмі. [14] Питання, пов'язані з побудовою емпіричних моделей, відносяться до області обробки спостережень або, точніше , до математичної теорії планування експерименту.
Для деяких систем єдина можливість оцінити правильність теоретичної моделі полягає в проведенні чисельних експериментів з використанням математичних моделей. Поведінка моделі не повинно суперечити загальним уявленням про закономірності поведінки процесів.
Теоретична модель описує не конкретну систему, а клас систем. Тому перевірка теоретичної моделі можлива при дослідженні конкретних частково або повністю спостережуваних систем. Потім перевірену таким чином теоретичну модель можна застосовувати для опису і вивчення конкретних неспостережуваних систем, що відносяться до того ж або до більш вузькому класу.
Строго обгрунтувати вираз "моделі відносяться до одного і того ж класу" трохи важко. Ми будемо розглядати клас систем, що розвиваються, до якого можуть ставитися системи штучні, живої та неживої природи, соціальні і т.п.
Між емпіричними, напівемпіричні і теоретичними моделями не існує різкої межі. Будь-які математичні моделі, в кінцевому рахунку, виражаються через параметри, які визначаються експериментальним шляхом. Усі відмінності між трьома згаданими типами моделей зводяться до ступеня спільності уявлень, що відносяться до даної моделі, а саме: або вони відносяться безпосередньо до досліджуваного конкретного об'єкта, або пов'язані з класом таких об'єктів, або ж, нарешті, пов'язані з класом явищ, що спостерігаються в природі
Більшість процесів настільки складно, що при сучасному стані науки дуже рідко вдається створити їх універсальну теорію, що діє у всі часи і на всіх ділянках розглянутого процесу. Замість цього потрібно за допомогою експериментів і спостережень постаратися зрозуміти провідні чинники, які визначають поведінку системи. Виділивши ці фактори, слід абстрагуватися від інших, менш суттєвих, побудувати більш просту математичну модель, яка враховує лише виділені фактори. До зовнішніх факторів будемо відносити такі, які впливають на параметри досліджуваної моделі, але самі на досліджуваному часовому відрізку не відчувають зворотного впливу.
Відомо, що матеріальна єдність світу знаходить своє відображення у взаємозв'язку цілого і його частин. До недавнього часу в природознавстві переважаючим був підхід, згідно з яким частина завжди розглядалася як більш просте, ніж ціле. [15] Новий напрямок - синергетика описує процеси, в яких ціле володіє такими властивостями, яких немає у його частин. Вона розглядає навколишній матеріальний світ як безліч локалізованих процесів різної складності і ставить завдання відшукати єдину основу організації світу як для простих, так і для складних його структур. У той же час синергетика не стверджує, що ціле складніше частини, вона вказує на те, що ціле і частина мають різні властивості і в силу цього відмінні один від одного.
У синергетики робиться спроба описати розвиток світу у відповідності з його внутрішніми законами розвитку, спираючись при цьому на результати всього комплексу природних наук. Для нашого аналізу є важливим те, що одним з основних понять синергетики є поняття нелінійності. [16]
Не тільки в процесі наукового пізнання, а й у своїй повсякденній практиці ми фактично стикаємося з різними проявами нелінійних закономірностей. Поведінка нелінійних систем принципово відрізняється від поведінки лінійних. Найбільш характерна особливість - порушення в них принципів суперпозиції. У нелінійних системах результат кожного з впливів в присутності іншого виявляється іншим, ніж у випадку відсутності останнього.
Математичні дослідження природи лінійності і нелінійності, так чи інакше, обумовлювалися потребами розвитку фізики. Постановка задачі про нелінійності пов'язана з іменами Релея, Д'Аламбера, Пуанкаре, які досліджували математичну модель струни і інші моделі за допомогою диференціальних рівнянь.
У 30-ті роки XX ст. на перше місце в області звичайних диференціальних рівнянь встають проблеми якісної теорії. Значний вплив на її розвиток справляють потреби фізики, особливо нелінійної теорії коливань. Фізикам Андронову і Мандельштама належить тут цілий ряд важливих математичних ідей і розробок. Мандельштам першим звернув увагу на необхідність вироблення у фізиці нового "нелінійного мислення". До його робіт існували лише окремі приватні підходи до аналізу окремих нелінійностей в різних фізичних задачах. Роль Мандельштама полягає в тому, що він чітко зрозумів загальність нелінійних явищ, зумів побачити, що можливості лінійної теорії принципово обмежені, що за її межами лежить величезне коло явищ, що потребують розробки нових нелінійних методів аналізу.
Виникають питання: яка роль нелінійності, навіщо необхідно розробляти нелінійні моделі, якщо велика кількість фізичних процесів можна пояснити за допомогою лінійних моделей або ж звести нелінійні задачі до лінійним? Відповідь на ці питання полягає в наступному: лінійні задачі розглядають лише зростання, перебігу процесів, нелінійність ж описує фазу їх стабілізації, можливість існування декількох типів структур. У той же час нелінійність висловлює тенденцію різних фізичних процесів до нестійкості, тенденцію переходу до хаотичного руху. Таким чином, поєднання лінійності та нелінійності дає більш адекватне відображення реальних процесів, так як з їх допомогою виражається єдність стійкості й мінливості, що є ядром суті всякого руху.
Рішення численних проблем, що виникають при описі переходу від регулярного до стохастическому руху, пов'язують із розвитком стохастичної або хаотичної динаміки.
Вдалося показати, що за допомогою рівнянь, запропонованих Х. Лоренцо, яких систем рівнянь, що включають дивні атрактори, можливо опис поведінки деяких типів плазмових хвиль, хімічних реакцій у відкритих системах, циклів сонячної активності. закономірностей зміни чисельності біологічних співтовариств, дослідження питань, пов'язаних з генерацією лазерів в деякому діапазоні параметрів.
Синергетика, використовуючи єдність лінійності і нелінійності, висловлює в теорії ті аспекти матеріальної єдності світу, які пов'язані із загальними властивостями саморозвитку складних систем. [17] Нелінійні рівняння, що становлять основу цієї теорії, дозволяють за допомогою досить простих моделей описувати самі різні матеріальні процеси. Причому, навіть не вирішуючи цих рівнянь, можна виробити уявлення про якісно нових рисах тих процесів, які цими рівняннями описуються.
Теорія опису складних хаотичних процесів М. Фейгенбаума представляє інтерес, бо автор, по суті, виходить з визнання матеріальної єдності світу і намагається знайти те загальне, що притаманне хаотичним процесам різної природи. Ця теорія показує, що поведінка всіх дисипативних систем поблизу переходу до хаотичного руху носить універсальний характер. Теорія дає можливість описати поведінку тієї чи іншої системи за межами можливості інших математичних уявлень.
Для виявлення найбільш загальних закономірностей поведінки потрібні макромоделі, які мають найбільш високий рівень узагальнення. Можливо, такою моделлю може бути модель процесу розвитку, побудована на основі інформаційної концепції. [18]

Висновок

Для появи узгоджених спрямованих процесів в системі необхідно використання інформації в процесі функціонування системи. Якщо використання немає, то нові ознаки у елементів з'являються незалежно від того, які ознаки є у інших елементів. Якщо немає використання інформації, то немає її накопичення в зовнішньому середовищі, а, отже, немає передачі накопиченої інформації із зовнішнього середовища в систему. Організація в системі пов'язана з локалізацією елементів, що володіють певними ознаками, з концентрацією цих елементів, тобто утворенням дисипативної структури. Локалізовані дисипативні структури мають здатність накопичувати інформацію за рахунок свого роду "примітивної пам'яті". Така локалізація відбувається завдяки самоінструктірующему процесу використання інформації.
У процесі використання інформації відбувається відбір тих елементів-ознак, які дають переваги в ході розвитку. Використання інформації не є її атрибутом, а лише властивістю, що виявляється в певних умовах.
У самоорганізується системі можливий максимальний безлад збільшується за рахунок приєднання нових елементів до системи. Але просте додавання елементів в систему ще не перетворює її в самоорганізується. Під час додавання елементів до системи ентропія системи повинна зберігатися постійною. Для виконання цієї умови необхідно виділення негативною ентропії з навколишнього середовища, тобто додаткове введення енергії, інформації в систему, що виражається в передачі накопиченої інформації із зовнішнього середовища в систему.
Із зростанням цінності пов'язано і зростання здатності біологічної системи до відбору цінної інформації. Ця здатність велика у вищих тварин, органи чуття яких призначені для такого відбору. Відбір цінної інформації лежить в основі творчої діяльності людини. Такий відбір не вимагає додаткових енергетичних витрат - енергетична вартість одного біта інформації не залежить від її цінності.
Природний відбір означає порівняльну оцінку фенотипів стосовно даної екологічної ніші, тобто пошук оптимальної цінності.
Теорія функціональних систем, сформульована видатним фізіологом академіком П. К. Анохіним, стверджує, що рушійний стимул поведінки людини і тварини - корисний пристосувальний результат. Їм можуть бути оптимальний тиск крові, достатній вміст в ній кисню і поживних речовин, зовнішні фактори, скажімо, їжа, вода, підсумки соціальної діяльності. В ім'я досягнення поставлених цілей в організмі створюються тимчасові, "робочі" об'єднання структур мозку, різних органів, систем, які мобілізовані для виконання окремої функції. Ця концепція описує загальні принципи, за якими складається фізіологічна архітектура таких об'єднань.
Звертаючись до вищевикладеної концептуальної моделі розвитку, зазначимо, що етапу перетворюючого відбору відповідає стан нестійкості, тобто етап зародження і формування нової системи. Перехід від етапу формування до еволюції відібраного стану можна розглядати як стрибок у розвитку. [19]

Список літератури

1. Хакен Г. Інформація і самоорганізація. Макроскопічний підхід до складних систем. М., 1991.
2. Ніколіс Г., Пригожин І. Пізнання складного. М., 1990;
3. Пригожин І., Стенгерс І. Час. Хаос і Квант. М., 1994;
4. Князєва О.М., Курдюков С.П. Підстави синергетики. СПб., 2002;
5. Капіца С.П., Курдюмов С.П., Малінецкій Г.Г. Синергетика і прогнози майбутнього. М., 1997.