Сложные системы

Проблема моделирования процесса мышления рассматривается в контексте динамической теории информации. Выделяются основные цели и задачи процесса мышления; в качестве главной цели принимается сохранение и распространение своей информации. Предложено определение мышления как самоорганизующегося процесса записи (восприятия), сохранения, кодирования, обработки, а также генерации и распространения информации без вмешательства извне. Обсуждаются принципиальные черты логического и интуитивного способа обработки информации. Понятие “случайный выбор” соотносится с эмоциональным фоном.

Рассматриваются методы решения задачи редукции измерения сигнала, выполненного некоторым измерительным прибором A , к виду, свойственному измерению этого же сигнала на “идеальном” измерительном приборе U . Нечеткая модель прибора A восстанавливается из тестовых измерений.

В настоящей работе на основании обзора литературных источников проанализированы физические особенности протекания различных неравновесных процессов и математических моделей динамики этих процессов. Показано, что особенности протекания неравновесных процессов определяются помимо термодинамических сил, движущих эти процессы, также и кинетическими свойствами системы. Причем наличие этих кинетических свойств, от которых не зависят термодинамические силы, постулируется как четвертое начало термодинамики; дано количественное описание четвертого начала термодинамики, которым является матрица восприимчивостей, входящая в уравнения потенциально-потокового метода, разработанного авторами ранее. Четвертое начало термодинамики характеризует особенности протекания неравновесных процессов в направлении, указываемом вторым началом термодинамики; причем матрица восприимчивостей играет ту же роль для четвертого начала термодинамики, что и введенная Клаузиусом энтропия для второго начала термодинамики.

По гидроклиматическим показателям 2004, 2007 и 2011 гг. получены новые данные о связи динамики циркуляции атмосферы Северного полушария и полей дрейфа льда в Арктическом бассейне. В результате анализа установлена роль элементарного циркуляционного механизма 13л (ЭЦМ 13л) в формировании ледяных полей и продвижении их к фьордам Шпицбергена (лето 2004 и 2011 гг.). Показана согласованность периодов действия ЭЦМ 13л и циклонической циркуляции дрейфа льда в Арктическом бассейне в разные годы. Было также выявлено, что при действии ЭЦМ 12а в Арктическом бассейне наблюдалась антициклоническая циркуляция дрейфа льда (лето 2007 г.). Шпицберген в это время оказывался в зоне теплой антициклонической погоды. По материалам исследований были подготовлены карты циркуляции атмосферы и полей дрейфа льдов для Арктического бассейна и карты с аналогичным содержанием для Северного полушария.

Проанализирован ряд частных случаев этих уравнений и показано, что при различных соотношениях между параметрами система может быть сведена к обычному уравнению диффузии, к уравнению Кортевега де Вриза, к уравнению реакции Белоусова – Жаботинского и т.п. Предсказан новый тип неоднородности.

По концентрациям составляющих бинарной жидкости (газа) 0 n и 1 n , с точностью до
членов третьего порядка, построена инвариантная относительно операций инверсии координат ( r r    ) и времени ( t t ) функция Лагранжа. С помощью феноменологического подхода получена наиболее общая система двух нелинейных дифференциальных уравнений для неоднородно распределенных концентраций n r , t  0
 и n r , t  1 , в которой одновременно учтена как диффузия, так и химическая активность обеих составляющих.

В статье представлены сведения о пигментной системе животных. Обозначены отличия в строении и функциональных особенностях пигментной системы пойкилотермных и гомойотермных позвоночных. В частности, окрас покровов гомойотермных животных является достаточно статичным, тогда как у пойкилотермных он динамический. Рассматривается иерархия различных типов изменения окраски, взаимосвязь регуляторов пигментных реакций и трансформация их функций с появлением теплокровности.

Выводы о новых смыслах образования являются результатом исследо-ваний на факультете ВМК МГУ и связаны с созданием интеллектуальной обучающей системы (ИОС) в условиях системно-информационной культуры. Выполнено при частичной поддержке РГНФ, грант № 11-03-00035а.

Статья является развитием представлений, изложенных в Трудах 12-ой международной конференции “Цивилизация знаний: проблемы человека в науке XXI века” (М.: Изд-во РосНОУ, 2011) в статье «Задачи и возможности образования в системно-информационной культуре» и в Трудах 13-ой международной конференции “Цивилизация знаний: проблемы и перспективы социальных коммуникаций” (М.: Изд-во РосНОУ, 2013) в статье «Смыслы образования системно-информационной культуры». Уточнены представления: гуманитарное обучение; рациональное обучение; дидактика Колмогорова; взаимоотношение знания, познания, подсознания, сознания. Новое представление: язык категорий и абстрактный тип данных как интеллектуальная реальность системного аксиоматического метода. Доказывается: общеобразовательная роль образования кончилась; в этих условиях рациональное образование на основе языка категорий – это необходимая технология приобщения сознания к естественнонаучному знанию.

В настоящей работе разрабатывается методика построения матрицы восприимчивостей потенциально-потоковых уравнений для простых подсистем, которые входят в любую сложную систему, используя экспериментальные данные. Входными данными для разработанного в настоящей статье формализма являются известные из эксперимента термодинамические силы, скорости протекания неравновесных процессов, а также матрицы коэффициентов увлечения термодинамических координат и матрицы эквивалентности термодинамических сил для рассматриваемой простой подсистемы. Последние матрицы могут быть определены из анализа термодинамических сил и соответствующих им термодинамических скоростей в различных состояниях рассматриваемой системы.

В работе предлагается один из вариантов экологической диагностики, способный предоставлять данные о том, насколько сама среда благоприятна для населяющих ее организмов.

Для этого выбрана диализная культура цианобактерий, когда в качестве внешней среды используется контролируемая водная среда, которая в зависимости от физико-химических ее параметров изменяет физиологическое состояние культуры.

Предложен интегральный показатель, который, учитывая структурные характеристики индикатора, отражает особенности его физиологического состояния, переносимого на сообщество микроорганизмов водной экосистемы.

Рассматриваются данные контроля состояния водной экосистемы, полученные при регистрации изменений пространственно-временных параметров целых клеток и их внешних структур с использованием спектроскопии внутреннего отражения. В качестве биоиндикатора применяется диализная культура микроводорослей с контролируемой “внешней средой”.

В статье исследуется глобальная эволюция мирового сообщества как единой самоорганизующейся и саморазвивающейся системы (Мир-Системы) и выявляются основные характеристики и закономерности этой эволюции. При этом внимание фокусируется на рассмотрении цикличности эволюции, периодизации глобальной истории человечества, росте сложности и рождении технологических, социальных и культурных инноваций в результате прохождения кризисов. Исследование строится как междисциплинарное и опирается на результаты математического моделирования. Подробно анализируются модели И.М. Дьюконова, С.П. Капицы, М. Кремера и С.П. Курдюмова, а также модель макроэволюции Мир-Системы Л.Е. Гринина, А.В. Коротаева, С.Ю. Малкова. Эволюция мирового сообщества рассматривается как этап универсального (глобального) эволюционного процесса, начавшегося с Большого взрыва и приведшего к возникновению жизни и появлению человека. Развитие Мир-Системы в режиме с обострением приводит к сильнейшему расслоению общества, к усилению неустойчивости и неравномерности развития стран и территорий, к распаду сложных геополитических структур, к угрозе коллапса цивилизации. В качестве позитивной альтернативы в статье обрисовываются возможности управления будущим и выбора благоприятного пути развития человечества, основанного на понимании принципов коэволюции природы и человечества и коэволюции сложных геополитических структур мира.

В работе показано, что классическое понятие энтропии, как феноменологически, так и теоретически не отражает сути второго закона термодинамики. В связи с чем дается новое понятие энтропии – S, придающее ей конкретный физический смысл и возможность экспериментального определения ее величины. Это позволило уйти от многочисленных попыток определения феномена жизни, через ее энтропийные характеристики и выдвинуть гипотезу о физическом основании этого феномена, позволяющего разделить понятия упорядоченности с одной стороны и организации и самоорганизации - с другой.

В течение многолетнего мониторинга электрических токов, протекающих в водных электрохимических ячейках, обнаружено, что величина измеряемых токов нестабильна и испытывает заметные суточные, месячные и сезонные вариации. Непрерывные измерения окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) воды в ячейках показали, что в период от заката до восхода Солнца повышается, а после восхода Солнца падает вплоть до момента достижения Солнцем кульминации.
Затем снова начинается его рост. Изменения ОВП в течение суток могут достигать ~30мВ. Согласно электрохимическим представлениям изменения ОВП чистой воды вызываются изменением концентрации электроно-акцепторных молекул воды. Наблюдаемые вариации токов и ОВП могут быть вызваны активацией воды при поглощении внешнего электромагнитного излучения окружающей среды. Частотные и амплитудные характеристики вариаций токов в воде отражают влияние вариаций гравитационного взаимодействия Солнца, Луны, других небесных тел и солнечного ветра с геосферными оболочками Земли. Поглощение «геофизического» излучения в водной среде живых систем земной биоты может приводить к изменениям регуляторных, обменных и других процессов в организмах.