Сложные системы

На сериях фронтальных тотальных срезов толщиной 20 мкм, окрашенных крезилом фиолетовым по методу Ниссля, изучалась цитоархитектоника коры поля 44 речедвигательной зоны мозга выдающегося учѐного-изобретателя с мировой известностью и мозг мужчин соответствующего старческого возраста (10 полушарий). Современными морфометрическими методами были изучены: толщина коры поля 44, площадь профильного поля пирамидных нейронов ассоциативного слоя III, плотность в нѐм нервных клеток и глии, определѐн нейронный состав этого слоя.
В результате исследования было установлено, что поле 44 речедвигательной зоны коры мозга одарѐнного учѐного-изобретателя по сравнению с обычными мужчинами соответствующего возраста характеризуется статистически значимо большей толщиной коры поля 44, большей величиной пирамидных нейронов в цитоархитектоническом слое III, большим процентом в нѐм крупных нейронов, более плотным расположением нейронов и глии.

На основе повторных батиметрических съѐмок выполнен анализ морфодинамики эрозионных ложбин, образующих систему каньона Новый, включающей центральное русло и два боковых отвершка. Показана обусловленность динамики галечных пляжей с процессами, протекающими в верховьях центрального русла и отвершках каньона Новый, получающему наносы при их вдольбереговом перемещении. В центральное русло и отвершки крупнообломочный материал может попадать только при волнах малой режимной обеспеченности, а глубина их разрушения превышает глубины верховьев каньона. В верхней части центрального русла на дне распространены продольные эрозионные борозды, являющиеся трассами перемещения в сторону моря наносов, попадающих в русло каньона во время штормов. Аккумуляция наносов в верхних частях русла и отвершках каньона приводит к выдвижению бровки свала глубин в море, увеличению крутизны еѐ морского края и при достижении критического значения уклона, смещению накопившегося материала вниз по тальвегам на более низкие уровни под воздействием волн и гравитационного фактора. После реализации этого процесса вновь начинается фаза седиментации в верховьях эрозионных ложбин. Скорость накопления наносов в центральном русле и боковых отвершках во многом зависит от интенсивности их вдольберегового перемещения, обусловленного штормовой активностью моря, и удалѐнностью верховий каньона от берега.

Показано, что одна из важных причин остроты экологических проблем различного уровня – недостаточная включенность в общеземлеведческое знание достижений почвоведения как фундаментальной междисциплинарной науки с различными прикладными разделами. Особенно востребованным является учение о глобальных и биогеоценотических почвенных функциях. Доказывается необходимость разработки и внедрения комплексной системы почвосохраняющих мероприятий, в которых одно из центральных мест занимает сбережение и восстановление природных почв, являющихся экологическим каркасом географических зон.

Рассматривается схема формирования узлов – разрешенных состояний на участке числовой оси, позволяющая при надлежащей интерпретации обсуждать пространственно-временную структуру внутреннего Солнца в плоскости эклиптики. Участок имеет границы и уже заполнен разрешенными состояниями, сформированными в процессе эволюции протоструктуры – циклической системы отношений, которая, предположительно, является общей для разных объектов природы. Протоструктура состоит из двух компонент, в предлагаемом рассмотрении участвует одна из них. Составной еѐ частью является критерий - основанная на золотом сечении и повторяющаяся в циклах группа узлов, с помощью которых заполняется числовая ось. В пределах исследуемого участка критерий действует сам на себя: при его участии в пустых интервалах оси, которые располагаются между узлами критерия, появляются новые разрешенные состояния. Их совокупность трактуется как спектр параметра порядка системы. В приложении относительный момент количества движения в Солнечной системе рассматривается как еѐ параметр порядка, он задаѐт расстояния и периоды вращения слоѐв под поверхностью Солнца. Особенностью предлагаемой модели внутреннего Солнца является быстро вращающееся стратифицированное ядро, которое расположено сразу под поверхностью. Оно пронизано системой значительных люков, но имеет также и участки, где распределение слоѐв близко к непрерывному. Структурные результаты и физические данные (за исключением гравитационного радиуса Солнца) согласуются в пределах ~1%.

Предлагается единая схема взаимодействия позиций на числовой оси, позволяющая в приложении объяснить формирование в Солнечной системе длинных циклов солнечной активности (до ~390 тыс. лет включительно) и пояса астероидов. Анализируется каркас комплекса, сформированный при взаимодействии двух циклов протоструктуры – системы отношений, которая предполагается общей для различных объектов природы. Каркас включает в себя устойчивые части, а также части, на основе которых формируются разного рода неустойчивости. Рассматриваются варианты неустойчивостей в разных частях каркаса. Ряд полученных позиций комплекса интерпретируется как спектр разрешенных состояний для параметра порядка системы; другие позиции играют роль центров симметрии. В приложении параметр порядка трактуется как относительный момент количества движения, что позволяет обсуждать пространственно-временную структуру указанных выше частей Солнечной системы в плоскости эклиптики. Модельные результаты соответствуют наблюдениям в пределах 1-4%.

Предлагается схема взаимодействия позиций на числовой оси, позволяющая в приложении объяснить формирование структуры эпох максимума и минимума в пределах 11-летнего цикла солнечной активности. Базой анализа является каркас комплекса, сформированный при взаимодействии двух циклов протоструктуры – системы отношений, которая предполагается общей для различных объектов природы. Каркас представляет собой геометрическое образование, которое включает в себя устойчивые части, а также части, на основе которых формируются разного рода неустойчивости. В работе анализируется вариант неустойчивости, которая понимается как основная. Ряд полученных позиций интерпретируется как спектр разрешенных состояний для параметра порядка системы; другие позиции играют роль центров симметрии. В приложении параметр порядка трактуется как относительный момент количества движения в плоскости эклиптики Солнечной системы. Схема позволяет рассматривать детали эволюции пространственно-временной структуры скрытого 11-летнего цикла солнечной активности. Модельные результаты соответствуют наблюдательным данным в среднем в пределах 1,4%. Обсуждается смысл чисел Вольфа.

Рассмотрены проблемы описания сложного синергетического поведения поляризованных или с объѐмным зарядом наночастиц, кумулирующих в себя электроны, и способам манипулирования этими наночастицами. Исследованы особенности интегрирования таких наночастиц в различные системы и эффективное функционирование таких систем в новых наноструктурированных композитных материалах, обладающих рядом новых свойств, обусловленных поляризационными кумулятивными квантово-размерными эффектами, открытыми автором. В первой части выполнен исторический обзор развития старой и новой квантовых механик, их математических моделей, как основной базы экспериментальных подтверждений и стимулирования развития, предложенной автором кумулятивной квантовой механики (ККМ). На базе обзора ряда классических работ сформулированы основы метода обобщѐнного математического транспонирования (МОМТ), являющегося основой описания сложных кумулятивно-диссипативных систем и в частности в кумулятивной наноэлектрохимии и нанофизике. МОМТ позволяет верифицировать знания и модели, полученные в различных науках, описывающих явления фемто-, нано-, мезо- и макромиров. Отмечены проблемы, возникающие при описании собственных энергетических спектров полых квантовых резонаторов, между гипотезой де Бройля и классической квантовой механикой Дирака, ограничивающей ψ-функции всюду. Обсуждены новые открытия и результаты, обусловленные применением МОМТ и ККМ в нано-, мезо- и астрофизике, в частности, имеющие прикладное значение.

Выявлены районы различных секторов Арктики, на изменения ледовитости которых в зимние месяцы значимо влияют опережающие их по времени вариации суммарной продолжительности действия некоторых элементарных циркуляционных механизмов.

Выделяются два способа организации индивидуального развития - регуляционное и мозаичное. Первый основывается на модели эволюции многоклеточности, возникшей на базе палинтомического размножения клетки-прародительницы, второй – на целлюляризации усложненной многоядерной клетки простейшего. При первом способе усложнение в процессе раннего развития (приводящего к дифференцировке) связано с увеличением числа клеток до достижения «критической массы», обеспечивающей разнородность клеточных связей, порождающую дифференциальную активность ядер. При втором – разные участки цитоплазмы клетки-прародительницы дифференцированы прежде, чем в них попадают однородные потомки зиготического ядра. В результате разные пути достижения многоклеточности приводят к дифференцировке цитологически гомологичных специализированных клеток организма. Мозаичный путь предполагает укороченный митоз при дроблении за счет отсроченной цитотомии – τо у таких организмов – минуты. Регуляционный путь характеризуется более продолжительным τо - отсюда большая продолжительность онтогенеза с появлением заметного пострепродуктивного периода (старость). Мозаичный путь сопряжен с миниатюризацией, исполнением организма меньшим числом клеток, повышенной скоростью физиологических реакций и заметным вкладом в размеры организма размеров составляющих его клеток. Регуляционный путь ведет к гигантизму, увеличению размеров организма за счет увеличения числа клеток одного размерного порядка, более длительным течением физиологических процессов. Такие полярные способы организации онтогенеза не существуют в чистом виде, а базируясь на единой цитологической основе, могут в разных пропорциях и в разные периоды онтогенеза обеспечивать все разнообразие наблюдаемых вариантов индивидуального развития.

Целью исследования явилось моделирование действия естественного отбора в популяции. При этом «физический отбор» (снижение встречаемости формы до элиминации) рассматривается как следствие хаотических колебаний встречаемости. В последних выделяется: 1) «стохастический физический отбор», (периодическое вымирание формы в результате случайных колебаний) которое описывается с помощью модели рождения и гибели Гудмена-Бейловски; 2) «направленный физического отбор» (градуальное изменение встречаемости), которое описывается уравнением линейной регрессии. Пара моделей верифицирована на материале встречаемости различных рас в макропопуляции стеблевой ржавчины (Puccinia graminis Pers. forma specialis tritici) на территории США. Обнаружены значительные (в сотни раз) различия по устойчивости к вымиранию между расами, существовавшими в одной популяции одновременно. Математические ожидания продолжительности существования рас близки к эмпирическим срокам существования только при небольших угловых коэффициентах линейной регрессии. Преобладание у большинства рас «стохастического отбора» над «направленным» возможно, вызвано неустойчивостью антропогенной среды обитания популяций стеблевой ржавчины.

Представлен обзор литературы по применению нейронных сетей (НС) в медицине. Рассмотрены разные типы НС и методы их обучения. Описаны случаи использования НС в задачах медицинской диагностики, прогноза лечения, выбора лекарств. Обсуждаются перспективные направления в развитии НС.

На основании структурных соображений анализируется формирование и эволюция (развёртывание) пространственно-временных характеристик Фобоса и Деймоса – спутников Марса. Указанные элементы рассматриваются как отдельная система, в которую включены Солнце и Земля. Основой анализа является концепция самоорганизации и два её представления – протоструктура и параметр порядка. Структура трактуется как совокупность отношений на числовой оси и понимается как сеть, состоящая из узлов – разрешенных состояний и связей – сопутствующих им правил. Протоструктура, по замыслу, представляет собой исходный вариант порядка; это циклическая последовательность узлов, способная к развёртыванию от этапа к этапу. Параметр порядка объединяет подчинённые ему характеристики, которые, как и сам параметр, исходно задаются протоструктурой. Эволюция параметра порядка сопровождается появлением масштабных коэффициентов, ответственных за связь основных участников процесса и их сателлитов. Указанная выше анализируемая реальная система представляется как сложная и лишенная специфики самоорганизующаяся система, в которой в процессе эволюции появляются два сателлита вблизи одного из разрешенных состояний. Модель излагается с переносом акцента на приложение. В приложении параметр порядка трактуется как относительный момент количества движения в Солнечной системе, а указанные коэффициенты играют роль масс. Выявляются устойчивые виртуальные состояний (начальное и конечное), которые рассматриваются как набор точек отсчёта для характеристики текущего состояния системы.
Выдвигается и обосновывается гипотеза, согласно которой все рассматриваемые пространственно-временные характеристики спутников Марса зависят от выгорания Солнца. Предлагаются соотношения, связывающие текущую массу Солнца и названные характеристики. Модельные характеристики соответствует наблюдательным данным в среднем в пределах 0,07%.