Сложные системы

Выдающийся русский почвовед Н.М. Тулайков, живший и работавший в начале ХХ-го века, внес большой вклад в научные основы земледелия юга России. Будучи выходцем из беднейшей крестьянской семьи, он получил прекрасное образование, работал с другими выдающимися учёными. В 1908-1910 гг. был направлен в научно-практическую поездку по США, Германии и Британии. В 1910 г. назначен директором Безенчукской сельскохозяйственной опытной станции. С 1915 г. заведовал сельскохозяйственной химической лабораторией в Петрограде, с 1918 г. являлся председателем Сельскохозяйственного Учёного Комитета Министерства земледелия. С 1920 г. до конца жизни заведовал отделом полеводства Саратовской опытной станции и был профессором в
Саратовском сельскохозяйственном институте. Разработал и продвигал систему сухого земледелия для борьбы с голодом (в том числе Голодом в Поволжье 1921-1923 гг.). Был незаслуженно репрессирован и погиб ориентировочно в 1937-1938 гг. на Соловках или в тюрьме в Саратове.

В статье рассмотрены экстремальные осадки, зафиксированные на 14 метеостанциях западного берега Чёрного моря по данным реанализа и на двух метеостанциях по данным наблюдений. Проведено сравнение данных наблюдений с данными реанализа.

Проанализирована связь экстремальных осадков на каждой станции с элементарными
циркуляционными механизмами (ЭЦМ) по типизации Б.Л. Дзердзеевского, В.М. Курганской и З.М. Витвицкой. Выявлены ЭЦМ, при которых экстремумы осадков отмечались одновременно на нескольких станциях. Установлено, при каких ЭЦМ на западном побережье Чёрного моря чаще всего выпадают экстремальные осадки и проанализированы многолетние изменения продолжительности этих ЭЦМ.

Цель работы - научно обоснованные рекомендации лечащим врачам и
биологам в областях онкологии, эндокринологии и эпидемиологии. При написании
использовались классические методы теории дифференциальных уравнений – устойчивость решений и ветвления решений в точках бифуркации. Результаты исследования: составлена таблица, позволяющая онкологам с достаточно высокой степенью вероятности предвидеть, как будет развиваться онкологическое заболевание в зависимости от физиологических параметров организма; вычислен уровень связанного и активного инсулина в плазме крови, а также уровень сахара в крови; вычислено бифуркационное многообразие сетевой иммунной системы; рассмотрена детерминированная модель распространения венерического заболевания.

На примере образования Солнечной системы показывается, что она развивается от хаоса, обусловленного взрывом Сверхновой, к упорядоченной, детерминированной структуре или от хаоса к порядку. Поскольку подобных структур в нашей метагалактике миллиарды, то делается вывод, что во Вселенной распространены процессы упорядочения, что противоречит принятому в литературе определению энтропии, согласно которому возрастание энтропии происходит в направлении увеличения беспорядка. Это
объясняется тем, что в космических процессах, наряду с тепловой, существенное место
занимает другие формы энергии, такие как гравитационная, электромагнитная или химическая, которым может быть поставлена в соответствие полная энтропия, не являющаяся мерой беспорядка и хаоса в термодинамической системе. Иначе говоря, возрастание полной энтропии в космических процессах не связано с ростом беспорядка и более вероятные состояния являются, наоборот, более упорядоченными.

В статье рассмотрены экстремальные осадки, зафиксированные на 12 метеостанциях восточного берега Чёрного моря по данным реанализа и на трёх станциях по данным наблюдений. Проведено сравнение данных наблюдений с данными реанализа.

Проанализирована связь экстремальных осадков на каждой станции с элементарными
циркуляционными механизмами (ЭЦМ) по типизации Б.Л. Дзердзеевского, В.М. Курганской и З.М. Витвицкой. Выявлены ЭЦМ, при которых экстремумы осадков отмечались одновременно на нескольких станциях. Установлено, при каких ЭЦМ на восточном побережье Чёрного моря чаще всего выпадают экстремальные осадки и проанализированы многолетние изменения продолжительности этих ЭЦМ.

В статье рассмотрены экстремальные осадки, зафиксированные на 23 метеостанциях Крыма. Использованы данные реанализа. Проанализирована связь осадков на каждой станции с элементарными циркуляционными механизмами (ЭЦМ) по типизации Б.Л. Дзердзеевского, В.М. Курганской и З.М. Витвицкой. Выявлены ЭЦМ, при которых экстремумы осадков отмечались одновременно на нескольких станциях Крыма. Установлено, при каких ЭЦМ в Крыму чаще всего выпадают экстремальные осадки и проанализированы многолетние изменения продолжительности этих ЭЦМ.

Задачей данной работы является выявление особенностей развития сложной системы человечества. Возможности действий людей и человечества включены в модель системы. Социальные структуры, а также влияние человечества на окружающую среду исключены из модели.

В данной статье рассмотрена стабильность модели в зависимости от неопределенности
дат. Изучено влияние движущей силы на некоторые свойства модели человечества.
Мы изучили отсутствие прямой пропорциональности между движущей силой и
увеличением количества групп ресурсов. Мы также обнаружили продолжительное временное замедление роста числа групп ресурсов.

В данной работе введен и рассчитан индекс творчества человечества. Динамика индекса
показала, что между 2000 г. до н.э. и 1500 г. был период глобального спада в творчестве
человечества. Была исследована связь между историей творчества и историей событий
человечества.

Мы обнаружили, что перемещение великой творческой деятельности человечества из
Азии в Европу произошло в первом тысячелетии до нашей эры. Модель также дала ответ на вопрос, является ли развитие человечества направленным и контролируемым процессом.

Установлено, что развитие человечества направлено на расширение диапазона
возможностей для действий человечества. Эта направленность существует с 42000 г. до н.э.
Cтатья имеет междисциплинарный характер. В нем рассмотрены вопросы, связанные со
сложными системами, движущей силой, творчеством и историей человечества.

Исследуется эволюция (развёртывание) ряда характеристик в абстрактной системе отношений в зависимости от изменения её максимального масштабного коэффициента, что позволяет в приложении представить зависимость эксцентриситета орбиты Земли от выгорания Солнца. Используется структурный подход, который в основе исключает специфику конкретных систем. Инструментом анализа является протоструктура, при этом структура понимается как совокупность отношений, а протоструктура выступает, как её предполагаемая первооснова. Она состоит из двух компонент, наделённых циклической природой, и задаёт спектр позиций параметра порядка nk, где k – порядковый номер узла - разрешенного состояния в выделенном цикле k=1 – 10. Все нормировки выполнены на k=3, что удобно для приложения. Ранее для узла k=3 получены модельные позиции Δ3 на разных этапах эволюции, где Δ3 - расщепление позиции n3 в результате её взаимодействия с другими n-позициями в системе узлов k=1-10. Для сравнения
узлов в названной системе предложены масштабные коэффициенты, из которых выделен
наибольший. Показано также, что в результате взаимодействия компонент протоструктуры
формируется граница системы nmin, от которой зависит, с одной стороны, предельная скорость υmax/υ3, а с другой, Δ3 - расщепление позиции n3. Указанная скорость понимается как инвариант и соответствует скорости света в пределах δ=1*10-5%. В настоящей работе анализируется M/m3 - наибольший масштабный коэффициент системы, который именуется ведущим, уменьшается в процессе эволюции и играет роль управляющего параметра, от которого зависят все остальные характеристики за исключением инварианта υmax/υ3. Для M/m3 предложены: a) исходное значение; b) значение, при котором появляется расщепление Δ3, а также c) связи названных выше характеристик. На указанной основе с учётом предыстории построен дискретный сценарий развёртывания системы от исходного значения M/m3 до выбранного конечного.

Структура вируса и его взаимодействие с клетками впервые рассматривается с позиции теории систем. Дано обоснование отнесения вируса к сложной системе и живому организму. Естественный процесс взаимодействия между сложными системами, стоящими по иерархии выше вируса, производится через обмен информацией, заложенной в их коде. Предсказан общий механизм взаимодействия между живыми сложными системами, путем обмена системами, стоящими на более низкой иерархии. На основе законов теории систем обоснована закономерность изменения не только организмов и клеток, но и вирусов при их взаимодействиях и мутациях.

Исследуется один из аспектов эволюции (развёртывания) абстрактной системы отношений, что позволяет выявить характерную для неё предельную относительную скорость и показать, что в приложении она мало отличается от скорости света. Используется структурный подход, который в основе исключает специфику конкретных систем. Инструментами анализа являются предложенные ранее протоструктура и параметр порядка n на её основе. Структура трактуется как сеть, состоящая из узлов – разрешенных состояний и их связей – правил, ответственных за устойчивость. Структура понимается как совокупность отношений, а протоструктура выступает как её предполагаемая первооснова, наделённая циклической природой и задающая спектр позиций параметра порядка nk, где k=1 ,2, 3…10 – порядковый номер узла в цикле 1:10. Названный цикл содержит, в частности, узлы n2 и n3, при этом большая часть нормировок выполнена при использовании k=3, что удобно для приложения. Рассматриваются связи между ранее выявленной исходной границей системы отношений nmin и расщеплением Δ3 для узла n3, которое также установлено на основе модельных соображений и соответствует наблюдениям. Исходно узел n2 жестко связан с границей nmin. В настоящей работе анализируется появление и эволюция связи границы nmin с узлом n3 и уход на второй план исходной связи с n2. Рассматривается процедура поиска nmin , зависящая от выбора Δ3. Позиции nmin и n3 различаются примерно на 4 порядка и трактуются как единая система. Основой анализа являются сдвиги узлов относительно исходного положения, что позволяет игнорировать различие в порядках. Процесс эволюции развёрнут как сценарий - набор следующих друг за другом шагов – структурных событий, в результате чего реализуется высокая степень совместимости узлов системы.
В приложении исследуемая система трактуется как пара Солнце (nmin) – Земля (Δ3) в плоскости эклиптики Солнечной системы. Роль nk играет относительный момент количества движения, позиция nmin задаёт границу внутреннего Солнца, позиции n2 и n3 трактуются как характеристики Венеры и Земли

В работе рассмотрены особенности взаимного влияния ледяного покрова акваторий Арктики и меридиональных составляющих атмосферной циркуляции в Северном полушарии Земли, проявляющиеся в современном периоде. Выявление таких особенностей является актуальной проблемой климатологии, метеорологии, океанографии, а также морской транспортной отрасли.
Предметом исследования являются статистические связи межгодовых изменений ряда характеристик арктического ледового покрова и компонентов атмосферной циркуляции. Исследуются также особенности воздействия на них внешних факторов.
В работе выполняется проверка адекватности выдвинутой гипотезы о том, что к числу значимых факторов межгодовой изменчивости характеристик вторжений арктического воздуха, возникающих в летний сезон в ряде регионов Арктики, относятся вариации состояния их ледяного покрова, вызванные совместным влиянием глобального потепления климата и происходящего в современном периоде снижения среднего уровня солнечной активности.
Для достижения указанной цели рассмотрены результаты ретроспективного анализа изменений в 1993–2019 гг. среднесуточных значений средней толщины ледяного покрова, его сплоченности, средней температуры и солености поверхностного слоя арктических акваторий, а также температур воздуха и меридиональных составляющих скорости ветра в различных слоях тропосферы. Указанная информация получена из электронных баз данных GLORYS. V12, NCEP/NCAR и ERA-Interim. Для оценки адекватности рассматриваемой гипотезы применен метод корреляционного анализа и статистические критерии согласия.

Рассматривается процесс приближения самоорганизующейся системы к
эволюционной зрелости, что позволяет в приложении объяснить для четырёх планет Солнечной
системы характеристики их орбит. Система не наделена спецификой природных объектов и
трактуется как часть структуры, которая имеет границы. Структура, в свою очередь,
представляется как совокупность отношений на числовой оси и понимается как сеть, состоящая из
узлов – разрешенных состояний и связей между ними. Система формируется на основе
развёртывания протоструктуры – двухкомпонентной и циклически организованной системы
отношений, которая трактуется, как первичная и предназначена для поэтапного исследования
эволюции природных систем. Эволюция понимается как развёртывание от этапа к этапу при учёте
предыстории. Протоструктура задаёт спектр разрешенных состояний для n - параметра порядка
системы, который подчиняет себе две относительные характеристики. В результате
взаимодействия элементы указанного спектра расщепляются на компоненты и специализируются.
В настоящей работе исходными данными служат результаты анализа предшествующего этапа
эволюции, где рассмотрено расщепление десяти n-узлов в пределах одного изолированного цикла
протоструктуры. Исследуются четыре n-узла, которые в результате детализации представляются с
помощью приблизительно пятидесяти взаимодействующих на числовой оси позиций. Эти позиции
размещаются на трёх уровнях иерархии: уровень позиций n, а также их расщеплений – уровень
сдвигов n относительно исходных позиций – уровень малых изменений. Подробно
рассматриваются межуровневые связи и уровень сдвигов, основой которого являются инварианты,
сформированные на предыдущем этапе эволюции. Анализ структурных сценариев указывает на
ключевую роль сдвигов на последнем этапе эволюции. Рассматривается критерий устойчивости
конечных позиций n.