Сложные системы

Цель исследований состоит в использовании теории странных аттракторов для моделирования сложных этноприродных систем на базе учения Л.Н. Гумилева об этногенезе. Сегодня многие вопросы палеоэкологической истории народов не находят адекватного объяснения в рамках традиционных методов этнологии, антропологии и археологии. Особенно это касается связи человеческих сообществ, их материальной культуры, образа жизни и технологий с изменениями природной среды и климата. Методологически обоснованным представляется изучение палеоэкологических этноприродных моделей в рамках компактной территории на протяжении позднеледниковья и голоцена, т.е. периода, когда ярко проявились адаптивные механизмы этногенеза, четко прослеживается роль пассионариев и динамика пассионарной энергии в этноприродных системах. Большой значение для исследований имеет общий системный синергетический подход. В результате для территории Прибайкалья с помощью некоторых примеров из теории странных аттракторов удалось выявить не только этапы этногенеза или этноприродные модели общественного развития, но и объяснить их функционирование, динамику и эволюцию. Исследования были обеспечены достаточным фактическим материалом по изменениям природной среды и климата, а также материальной и духовной культуры сообществ для Прибайкалья. Это и собственные материалы автора, и обширная опубликованная и фондовая литература. Начатые работы требуют дальнейшего совершенствования, в т.ч. как с привлечением новых методов, так и новых объектов исследований.

Предлагается основанный на анализе отношений способ определения масс планет в Солнечной системе по отношению к массе Земли. В основу модели заложено представление о самоорганизации структур, при этом структура понимается как сеть, состоящая из узлов – разрешенных на числовой оси состояний и связей между ними – правил. Генератором разрешенных состояний является протоструктура – первичная, по замыслу, и циклически организованная совокупность отношений. Протоструктура предназначена для исследования процессов эволюции. В одном из циклов протоструктуры исследуется взаимодействие узлов на уровне параметра порядка n, позиции которого образуют спектр и задают разрешенные узлы на лежащих ниже уровнях иерархии, которых всего 6. Предлагаются связи элементов спектра с указанными подчинёнными узлами; пригодность связей демонстрируется на примере исходного состояния системы. Объектом исследования является уровень параметра порядка n в состоянии эволюционной зрелости. Для этого в приложении все характеристики абстрактной системы отношений интерпретируются в известных терминах планетной системы Солнца, которая понимается как эволюционно зрелая. Для каждой планеты одна часть относительных характеристик (расстояния, периоды обращения, ускорения) заимствуется из наблюдательных данных и переводится на n-уровень. Другая часть (массы планет и действующие на них силы) реконструируется на основе различных представлений о симметрии, характерных согласно модели для n-уровня. Роль ведущей характеристики на n-уровне играет относительный момент количества движения – в случае кругового движения площадь, описываемая движущимся телом в единицу времени при нормировке на принятую первую позицию. При усложнении взаимодействия узлов уровень параметра порядка детализируется. На n-уровне размещается среди прочих позиция вида n(m), что позволяет при известных связях определить m – массу планеты. Полученные результаты интерпретируются равным образом и с позиций абстрактной самоорганизующейся системы, и с позиций планетной системы. В среднем полученные

Исследуется физическая природа Северо-Атлантической осцилляции и 60-ти летнего колебания в климатической системе Земли. Доказано, что Северо-Атлантическая осцилляция является региональным проявлением 60-ти летнего колебания, характерного для системы океан – атмосфера. Определена гравитационная природа 60-ти летнего колебания в климатической системе Земли. Показано, что 60-ти летнее колебание возникает в океане и может быть результатом синхронизации и резонансного усиления 60-ти летней периодичности генерируемой в окружающем Землю пространстве соизмеримостью в средних движениях Юпитера и Сатурна вокруг Солнца.

Во второй части статьи выполнен анализ проблем, связанных с утилизацией разных видов автономных мобильных роботов и определена эффективность их рециклинга. Выявлена перспективность коммерциализации рециклинга сухопутных роботов и необходимость государственных дотаций предприятиям, осуществляющим рециклинг отходов утилизации БПЛА и подводных роботов. Сделана оценка массы отходов при эксплуатации парка мобильных роботов в городе с населением 100 000 чел.
Определены количественные показатели для оценки воздействия отходов робототехники на
окружающую среду, предложены методы снижения сопутствующего негативного воздействия
на окружающую среду, получена зависимость объема отходов утилизации бытовых и
сервисных роботов от перегрева при монтаже электронных блоков системы управления.
Исследовано влияние показателей надежности на массу отходов утилизации и стоимость
эксплуатации БПЛА.

Основываясь на простом макроэкономическом приближении производственной системы как системы, использующей общественные ресурсы, автор обсуждает правила распределения общественного продукта между тремя экономическими субъектами: группой предпринимателей, группой наемных работников и правительством (государственным бюджетом). Предложена схема распределения общественного продукта в соответствии с объемами общественных ресурсов, используемых в производстве. Показано, что предлагаемая схема по сравнению с традиционной схемой налогообложения по прибыли предприятий и доходов физических лиц стимулируют повышение эффективности использования общественных ресурсов и упрощает систему сбора налогов.

Разработана методика преобразования пиксельных изображений с целью
формирования нового типа структур – названных автором нитевидными, обладающих
свойством выявлять существенные особенности преобразуемых объектов. Также разработана программа на языке Python с использованием модуля компьютерного зрения OpenCV и модуля работы с массивами данных Numpy, позволяющих эффективно обрабатывать исходные пиксельные изображения и визуализировать сформированные на их основе нитевидные отображения. Описаны как принципы разработанного метода, так и основные действия, осуществляемые в ходе исполнения кода программы. Созданная программа отличается простотой использования и возможностью регулирования шага расположения нитей. По результатам экспериментов по обработке большого количества разнородных изображений и анализа полученных результатов сделаны выводы и даны рекомендации по перспективам применения нитевидных структур в различных сферах науки и искусства. Особое внимание уделено преобразованию широко распространённых в природе фрактальных изображений. Также рассмотрено потенциальное удобство применения разработанных нитевидных структур при совершенствовании процедур распознавания нечётких изображений (в том числе с использованием нейросетей), например, полученных со спутников.

Целью данной работы является анализ первой региональной модели системы человечества. Эта модель входит в набор из 28 моделей человечества. Элементами этих моделей являются ресурсы или группы ресурсов.

Ранее была представлена малая количественная модель системы всего человечества. Под
ресурсами мы понимаем инструменты, вещи, качества и методы, которые можно использовать для достижения человеческих целей. В наших моделях системы человечества возможности для действий людей и человечества включены в рассмотрение, а социальные структуры, а также влияние человечества на окружающую среду исключены из рассмотрения.

Всего предложено 26 региональных моделей. Это модели ресурсных групп. В статье
представлены детали первой региональной модели системы человечества и график развития на протяжении жизни первой региональной модели. В совокупности региональные модели составляют большую модель человечества.

Эта статья носит междисциплинарный характер, поскольку в ней рассматриваются
вопросы, связанные со сложными системами и историей человечества.

Широкое внедрение мобильной робототехники в различные сферы деятельности человека делает актуальной проблему массовой утилизации выработавших свой ресурс, устаревших и неисправных роботов. При утилизации каждого типа мобильных роботов следует учитывать особенности его конструкции, состав бортовой аппаратуры и принимать во внимание экологические риски при разрушении конструкции робота с попаданием его фрагментов в окружающую среду. В зависимости от вида и назначения роботов, их утилизация и рециклинг имеют существенные особенности. В данной работе выполнен анализ проблем, связанных с утилизацией разных видов автономных мобильных роботов. Рассмотрены основные источники загрязнения окружающей среды, имеющиеся в составных частях роботов: электронных компонентах, аккумуляторах, конструкционных материалах, кабелях линий связи. Определено влияние на окружающую среду разных типов мобильных роботов и преобладающие виды отходов при их утилизации.

В рамках работы ставились следующие цели: создание метода, алгоритма и программы для сжатия растровой (пиксельной) графической информации с помощью специальных математических приёмов – аффинных преобразований. Основной задачей было обеспечение высокой степени сжатия изображений при минимальном ухудшении их качества. Разработан оригинальный метод замены большого количества пиксельных блоков исходного изображения на относительно небольшое количество наиболее подходящих специально создаваемых доменных блоков. Аффинное преобразование заключается в перемещении любого доменного блока из набора в любую часть изображения, при этом должно обеспечиваться максимальное подобие исходных и доменных блоков. Для осуществления метода разработан алгоритм и программа на современном популярном языке Python. Рассмотрен пример преобразования изображения в оттенках серого размером 256x256 пикселей с применением доменных блоков, созданных из областей изображения размером 4x4 пикселя. В результате получено изображение, визуально не отличающееся от исходного, для описания которого требуется всего 0,3125 информации от исходной. Произведены вычисления и с меньшим количеством доменных блоков. Разработанный метод и программа доказали высокую степень сжатия растровых изображений при сохранении их качества. Возможно дальнейшее совершенствование описанного алгоритма и представленной на сайте автора программы путём одновременного применения разных типов аффинных преобразований. Показано, что тот же метод может быть использован не только для обработки изображений, но также и для выявления подобия (фрактальных свойств) в любом потоке информации.

Закономерности развития производственной системы обсуждаются на основе представления о том, что прогресс в хозяйственной деятельности человека связан с успехами в технологическом использовании усилий человека и источников энергии, которые рассматриваются как важнейшие общественные производственные ресурсы. Введено понятие замещающей работы оборудования P, которая во всех отношениях эквивалентна усилиям людей в производстве, может считаться услугой капитала и рассматриваться как стоимость-образующий фактор, наряду с традиционными производственными факторами. Выпуск системы (производство стоимости) определяется как функция трёх переменных, две из которых: трудозатраты L и замещающая работа P рассматриваются как активные источники стоимости, что позволяет ввести энергетическую меру стоимости, а физический капитал K, как производственный фактор, играет пассивную роль. При предположении, что производственная система стремится использовать все доступные общественные ресурсы, определённые внешними по отношению к системе обстоятельствами, формулируются уравнения для производственных факторов, которые сопровождаются также уравнениями для технологических характеристик производственного оборудования. Траектория развития системы определяется характеристиками самой системы и доступностью общественных ресурсов, которые не могут быть использованы полностью одновременно, что приводит к смене мод развития и колебаниям выпуска – деловым циклам. На примере экономики США демонстрируется, что система уравнений способна описывать наблюдаемую траекторию развития и выпуск производственной системы.

Предлагается простое объяснение самым загадочным понятиям классической механики и теоретической физики – инерциальным и неинерциальным системам отсчета, силам инерции, движению тел по инерции, основанное на простой вихревой модели твердых тел и парадоксе Даламбера, а также, на условиях равновесия несжимаемой жидкости и принципа присоединенных масс для потенциальных потоков. На основании полученной модели представлена новая интерпретация трех законов Ньютона.

Предлагается структурная схема зарождения и развёртывания большого солнечного цикла – группы физических явлений, которые регистрируются на поверхности Солнца и включают т.н. 11-летний и 27-дневный (кэррингтоновский) циклы солнечной активности. Модельные соображения являются достаточно общими, поскольку исключают специфику природных систем; физические законы не используются, изучается только структурный аспект. Основой рассмотрения служит протоструктура – первичная, согласно замыслу, система отношений, которая рассматривается на числовой оси. Система представляется как сеть, состоящая из узлов – разрешенных состояний и связей – правил, ответственных за устойчивость, при этом и те и другие задаются протоструктурой. На основе двух дополнительных относительных характеристик формируется параметр порядка n – иерархически наиболее значимая характеристика системы. Параметр порядка и сдвиги его позиций относительно исходных положений являются основой анализа структурных событий.
Протоструктура ранее использована для анализа структуры Солнечной системы в плоскости эклиптики, где роль параметра порядка n играет относительный момент количества движения. В частности, исследованы этапы выгорания Солнца от исходной массы до известной в настоящее время, а также связь массы с минимальным радиусом Солнца и эксцентриситетом орбиты Земли. Также выявлен узловой комплекс, ответственный за формирование наблюдаемых характеристик большого солнечного цикла, кометы Галлея, пояса астероидов и тела Хирон. Анализ уже имеющихся модельных построений, а также привлечение нескольких гипотез позволяют объединить указанные результаты и представить набор структурных сценариев, описывающих появление и развёртывание большого солнечного цикла от зарождения до настоящего времени. Сейчас наблюдаемый радиус Солнца составляет 4,649*10-3 а.е. При изменении модельного радиуса Солнца в диапазоне (4,800 – 4,642)*10-3 а.е. длительности циклов изменяются в пределах (9,666 - 27,276) суток и (18,784 – 11,086) лет., где r3=а.е., а в последнем случае речь идёт о ба