Эволюционирующая система
Cтраница 3
В монографии описаны некоторые принципы и подходы к построению интеллектуальных искусственных систем. Обобщены материалы зарубежных, российских ученых и результаты исследований авторов в области эволюционного моделирования. Описана теория эволюционного моделирования и приведены ее основные теоремы. Рассмотрены алгоритмы анализа и синтеза сложных систем и решения оптимизационных задач принятия решений на графах и других моделях в различных проблемных областях. Сложная эволюционирующая система не может быть представлена единственной моделью, как правило, это целый комплекс моделей, каждая из которых отражает различные стороны поведения моделируемой системы. Одновременное использование различных методов для построения моделей эволюционирующих сложных систем приводит к рассмотрению и использованию гибридных систем, объединяющих как единое целое множество подсистем различного типа и назначения. [31]
Брунс и Пуанкаре доказали, что это невозможно. Открытие Брунса и Пуанкаре показало, что динамические системы не изоморфны. Простые Интегрируемые системы допускают разложение на невзаимодействующие подсистемы, но в общем случае исключить взаимодействия невозможно. Природа как эволюционирующая система с многообразно взаимодействующими подсистемами упорно сопротивлялась попыткам сведения ее к универсальной схеме, не содержащей к тому же времени. [33]
При постоянных потоках стационарное состояние характеризуется относительным минимумом производства энтропии. Такому состоянию соответствует доминирование отобранных гиперциклов. Если произошла стохастически значимая мутация, состоящая в возникновении мутанта с большей селективной ценностью, то это означает появление отрицательной флуктуации производства энтропии, и система переходит в неустойчивое состояние. Изменение энтропии в эволюционирующей системе показано на рис. 9.4 [44] ( ср. [34]
Интенсивные теоретические и экспериментальные исследования хаотических динамических систем выявили их замечательное свойство: они являются весьма податливыми и чрезвычайно чувствительными к внешним воздействиям. По-видимому, именно это обстоятельство лежит в основе процессов структурообразования в живых тканях. Благодаря этому развивающаяся структура характеризуется возможностью перейти в одно из очень большого числа допустимых равноправных состояний. Тем не менее, эволюционирующая система всегда проявляет только определенную динамику Управление этим процессом может осуществляться с помощью слабых воздействий, которые и влияют на выбор того или иного конкретного состояния. В связи с этим в последнее время стало интенсивно развиваться новое направление в нелинейной динамике и синергетике, посвященное проблемам предсказуемости поведения хаотических систем, управления их динамикой и возможности подавления хаоса. Исследования показали, что оно имеет непосредственное отношение ко многим областям естественных наук, поскольку на этом пути удается найти подходы к таким важным и насущным приложениям как обработка ( запись, кодирование и расшифровка) информации, скрытая связь ( т.е. пересылка зашифрованных сообщений), проблема самоорганизации, стабилизация неупорядоченных сокращений сердечной мышцы и дефибрилляция, искусственное создание когерентных структур в распределенных системах, обладающих пространственно-временным хаосом, инженерия динамических систем, и других. Понятно, что решение даже части этих проблем с эдной стороны в значительной степени углубляет понимание процессов и закономерностей, лежащих в основе поведения самых разнообразных нелинейных динамических систем и, с другой стороны, позволяет значительно продвинуться в развитии теории нелинейных колебаний как сосредоточенных так и распределенных систем. [35]
Маккея [644] и приводимые в ней ссылки. Среди видных исследователей современного эвристического программирования, может быть, только Сэмюэль [953] занял жесткую позицию как противник возможности машинного мышления. Его аргументы основаны на том, что вычислительные машины делают только то, что им предписано. Ибо программист может составить эволюционирующую систему, ограничений которой он не знает, а возможно, их и вообще не существует. [36]
Суть новаторских, далеко опередивших свое время, идей А.А.Богданова заключается в том, что он не только раскрыл содержание понятия системы ( комплекса), но и предложил механизмы ее формирования. Эта сеть процессов производства составляющих и понимается под организацией системы, тогда как структура есть особый пространственно-временной образ ( паттерн) произведенных составляющих. Иными словами, система рассматривается не как нечто застывшее, а как процесс постоянных преобразований, связанных с непрерывной сменой состояний равновесия. Этот процессуальный взгляд на организацию сложных систем, предполагающий все большую полноту функционального использования их свойств и структур, можно считать краеугольным камнем теории MAC как эволюционирующих систем с активными, автономными агентами. [37]
Изучение равновесия и устойчивости различных гравитирующих систем должно, по-видимому, сыграть важную роль в построении картины их эволюции. Моменты, когда система теряет устойчивость, определяют критические точки линии эволюционного развития, когда плавная эволюция системы должна смениться быстрой перестройкой. Некоторые авторы [195] действительно отмечают следы скачкообразных изменений, имевших место в нашей Галактике. С другой стороны, плавная эволюция должна, очевидно, идти вдоль последовательности квазистационарных состояний. Это аналогично ситуации в мире звезд [150], где диаграмма спектр - светимость показывает наличие в заметном количестве только звезд в известных своей квазистационарностью участках диаграммы ( прежде всего на главной последовательности): участки, соответствующие сильно нестационарным состояниям, быстро проскакиваются эволюционирующей системой. [38]
В биологии естественно возникает финалистическая трактовка изучаемых явлений. Развитие зиготы во взрослый организм можно описывать, пользуясь понятием цели; целью развития является создание организма. Его структура целесообразна, она соответствует условиям существования. Уже на ранней стадии эмбриогенеза определенные группы клеток предназначены для развития в определенный орган, и этим задается их функциональность на всех уровнях вплоть до молекулярного. Также описывается и филогенез - эволюционное развитие. Оно направлено в сторону наибольшей приспособленности популяции - элементарной эволюционирующей системы - к внешним условиям. [39]
Мы уже отмечали, что необратимость - явление отнюдь не универсальное. Кроме того, значимость временных масштабов варьируется в зависимости от объекта. Камень подвержен изменениям на отрезке времени масштаба геологической эволюции. Человеческие сообщества, особенно в наше время, имеют свои, существенно более короткие временные масштабы. Мы же упоминали о том, что необратимость начинается тогда, когда сложность эволюционирующей системы превосходит некий порог. Примечательно, что с увеличением динамической сложности ( от камня к человеческому обществу) роль стрелы времени, эволюционных ритмов возрастает. Молекулярная биология показала, что внутри клетки все живет отнюдь не однообразно. Одни процессы достигают равновесия, другие, регулируемые ферментами, протекают в сильно неравновесных условиях. Аналогичным образом стрела времени играет в окружающем нас мире самые различные роли. С этой точки зрения ( с учетом ориентации во времени всякой активности) человек занимает в мире совершенно исключительное положение. [40]
В человеческом же обществе развитие индивидуального интеллекта и все ускоряющееся развитие техники сильно расширили возможности воздействия человека на природу. Так возник разлад человека с природой, особенно усилившийся на протяжении последних веков. До наших дней, до эпохи развитой технологии сохранилось такое явление, как война; приходится даже признать, что войны не раз способствовали появлению и ускоренному развитию новой техники. Иногда кажется, будто в несчастьях, переживаемых человеческим обществом, сказывается действие хорошо известного закона, согласно которому всякая эволюционирующая система имеет тенденцию приводить в действие силы, препятствующие ее эволюции. [41]
ИЧШх инвариантов движения заданы. Ничего нового не может ни случиться, ни произойти. Так в гамильтоновой динамике мы сталкиваемся с одним из тех драматических моментов в истории науки, когда описание природы сводится почти к статической картине. Действительно, при разумной замене переменных мы можем добиться, чтобы все взаимодействия исчезли. Долгое время считалось, что интегрируемые системы, сводимые к свободным частицам, являются прототипами всех динамических систем. Поколения физиков и математиков не покладая рук трудились над тем, чтобы найти для каждого типа динамических систем правильные переменные, которые позволили бы исключить взаимодействия. Одним из наиболее изученных примеров может служить задача трех тел, которую с полным основанием можно назвать наиболее важной задачей в истории динамики. Одним из частных случаев задачи трех тел является движение Луны, испытывающей притяжение как со стороны Земли, так и со стороны Солнца. Были предприняты бесчисленные попытки свести эту систему к интегрируемой, по в конце XIX в. Брунс и Пуанкаре доказали, что это невозможно. Открытие Брунса и Пуанкаре показало, что динамические системы не изоморфны. Простые интегрируемые системы допускают разложение на невзаимодействующие подсистемы, но в общем случае исключить взаимодействия невозможно. Хотя в то время значение открытия Брупса и Пуанкаре не было оценено по достоинству, оно означало отказ от незыблемого убеждения в однородности динамического мира, в его сводимости к интегрируемым системам. Природа как эволюционирующая система с многообразно взаимодействующими подсистемами упорно сопротивлялась попыткам сведения ее к универсальной схеме, не содержащей к тому же времени. [42]
Страницы: 1 2 3