Реферат Самоорганизация в природе и в обществе 2
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Сибирская Академия государственной службы
Юридический факультет
Кафедра региональной экономики
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
Дисциплина: Концепции современного естествознания
Тема: Самоорганизация в природе и обществе
Выполнил:
студент группы
№ 08635
Иванова Н.В.
Проверил:
Гаврилова Н.Г.
Новосибирск
2009г.
Содержание:
Введение...................................................................................................... 3
1.1. Кибернетика и ее принципы............................................................. 3
1.2. Самоорганизующиеся системы............................................................. 5
1.3. Связь кибернетики с процессом самоорганизации.............................. 6
2.1. Структурные компоненты и свойства процесса самоорганизации..... 8
2.2. Структурные компоненты процесса самоорганизации........................ 8
2.3. Свойства самоорганизующейся системы............................................. 8
2.4. Механизм, обеспечивающий организационный процесс..................... 9
3.1. Характеристики процесса самоорганизации............................... 10
3.2. Гомеостаз............................................................................................ 11
3.3. Обратная связь.................................................................................. 11
3.4. Информация....................................................................................... 12
3.4.1. Этимология понятия информация.................................................... 12
3.4.2. Информация и память....................................................................... 13
3.4.3. Две точки зрения на информацию.................................................... 14
Заключение............................................................................................... 18
Список литературы..................................................................................... 19
Введение
В современной науке проходят интенсивные процессы дифференциации и интеграции знания, развиваются комплексные и междисциплинарные исследования, новые способы и методы познания, методологические установки, появляются новые элементы картины мира, выделяются новые, более сложные типы объектов познания, характеризующиеся историзмом, универсальностью, сложностью организации, которые раньше не поддавались теоретическому моделированию. Одним из таких объектов является процесс самоорганизации. Изучением этого процесса занимаются кибернетика и синергетика.
1.1. Кибернетика и ее принципы
Кибернетика (с греч. управление, искусство управления) – возникла в 40-х гг. ХХ века в результате насущной практической потребности в повышении качества управления в производственно-технической, хозяйственной, политический, военной и других областях человеческой деятельности.
Отцом кибернетики по праву называют выдающегося американского математика Н.Венера, который в 1948 г. впервые сформулировал основные идеи и принципы этой науки. Возникновение кибернетики было подготовлено всем предшествующим развитием науки – в первую очередь теории автоматического регулирования следящих систем, техники переработки и передачи информации, теории игр и оптимальных решений, физиологии (теории рефлексов), медицины, математической, логики, теории алгоритмов и машин, радиоэлектроники и других наук. Решающую роль в появление и в развитии кибернетики имело появление электронной автоматики и быстродействующих ЭВМ.
В создании кибернетики принимали участие многие ученые: Д.Биглоу, К.Шеннон, И.М.Сеченов, И.П.Павлов, А.М.Ляпунов, А.А.Марков, А.Н.Колмогоров и др.
Кибернетика – это наука об управлении и связи, оптимальном управлении, о восприятии, хранении и переработке информации, о причинных сетях. Каждое из этих определений подчеркивает существенную сторону кибернетики.
Область применения кибернетики определил Н.Винер – это машины, живые организмы и их объединения.
Исходя из вышесказанного, кибернетика – это наука об управлении в машинах, живых организмах и их объединениях на основе получения, хранения, переработки и использовании информации. Кибернетика – это наука об управлении в кибернетических системах. Кибернетические системы – это сложные динамические системы любой природы (технические, биологические, экономические, социальные, административные) с обратной связью. Сложными динамическими системами называются такие системы, которые содержат в себе множество более простых, взаимодействующих друг с другом систем и элементов, которые меняются, т.е. под воздействием определенных процессов переходят из одного устойчивого состояния в другое.
Сущность управления, базирующегося на использовании обратной связи, было разработано задолго до возникновения кибернетики – в рефлекторной теории И.М.Сеченова и И.П.Павлова. идея обратной связи была использована при создании автоматических регуляторов – поплавковых регуляторов Уатта.
Кибернетика сформулировала принцип обратной связи: без обратной связи невозможно управление сложными и сложнодинамическими системами. В настоящее время этот принцип сознательно кладется в основу конструирования станков-автоматов, ЭВМ и других технических устройств. С учетом принципа обратной связи организуется управление (руководство) предприятия со стороны министерства, промышленными предприятиями – со стороны дирекции, по той же схеме ректор осуществляет руководство преподавателем и группой, студенческими коллективами, а преподаватель – студентами.
Для кибернетики характерен макроподход: она ответвляется от внутреннего строения системы и рассматривает ее как единое целое, некий «черный ящик», способный функционировать с помощью потоков информации. Это и есть информативный принцип кибернетики. Теория информации – раздел кибернетики, занимающийся методами описания, оценки, хранения, передачи и использования информации. Рассматривая зависимость информации на выходе от информации, К.Шеннон разработал принцип функциональной связи.
Кибернетика использует и микроподход: она предполагает определение внутреннего строения системы управления, выявление ее основных элементов, их взаимосвязи, алгоритмов их работы и возможность синтезировать из этих элементов системы управления.
Кибернетику подразделяют на:
· теоретическую,
· техническую,
· прикладную.
Теоретическая кибернетика связана с разработкой аппарата и методов исследования систем управления любой природы. Она связана с машинным моделированием на ЭВМ. Моделирование на ЭВМ ставит теоретическую кибернетику в особое положение по отношению к другим наукам: она дает принципиально новый подход и метод исследования практически всех наук: естественных, технических, гуманитарных. В этом она сходна с математикой. Но кибернетика – не математика, так как имеет свой предмет исследования – системы управления. Создаются новые научные направления – математическая логика, теория вероятностей, вычислительная математика, теория информации, теория кодирования, теория алгоритмов и т.д. В самой кибернетике возникли такие разделы, как теория автоматов, теория формальных языков и грамматик, теория распознавания образов, теория самообучающихся и самоорганизующихся систем, теория игр, теория статистических решений и т.п. Машинное моделирование позволяет исследовать объекты на основе математической модели.
Техническая кибернетика – это конструирование и эксплуатация технических средств, применяемая в управляющих и вычислительных устройствах. Одна из главных проблем здесь – это проблема «человек-машина», т.е. изучение автоматических систем управления (АСУ), где обязательно принимает участие человек-оператор. Здесь она пересекается с инженерной психологией. Основные проблемы, стоящие перед технической кибернетикой, - это распознавание образов, создание читающих автоматов, анализ ситуаций, характеризующих технический процесс, разработка диагностических устройств.
Прикладная кибернетика содержит приложение двух предыдущих подразделов кибернетики к решению задач, относящихся к частным системам в биологии, медицине, экономике, промышленности, транспорте. Поэтому выделяют психологическую, биологическую и другие виды кибернетики.
Таким образом, в кибернетике скрестились почти все виды отраслей знаний – это целое направление в науке, занимающейся исследованием общих принципов управления и способов использования их в технике.
1.2. Самоорганизующиеся системы
Сложнодинамические системы часто представляют собой самоорганизующиеся системы. В зависимости от выделения той или иной ведущей группы свойств их также называют саморегулирующимися, самонастраивающимися, самоалгоритмизирующимися системами.
Самоорганизующимися называют такие системы, которые способны при изменении внешних или внутренних условий их функционирования и развития сохранять или совершенствовать свою организацию с учетом прошлого опыта, сигналы о которой поступают по каналам обратной связи.
Примеры самоорганизующихся систем: отдельная живая клетка, организм, биологическая популяция, человеческий коллектив, машина-автомат, машина-робот.
Так как в сложнодинамических системах имеют место процессы самоуправления и применяются операции управления, то они называются системами управления. Каждая система управления состоит из двух систем: управляемой и управляющей.
Управляющая система воздействует на элементы управляемой системы и приводит ее в соответствие с заданным алгоритмом или целью в новое состояние. Различают три вида системы управления:
· живые организмы,
· сложные (с обратной связью) машины,
· человеческие коллективы.
Заслуга кибернетики в том, что она показала универсальность процессов управления.
Процесс управления осуществляется в соответствии с задачей или целью управления. Управляющая система вырабатывает и передает по каналу обратной связи сигналы, несущие команды, которые поступают в управляемую систему и приводят ее к изменению. От управляемой системы по каналу обратной связи передаются сигналы, несущие информацию о том, как выполнены команды. В соответствии с этой информацией система вырабатывает новые, корректирующие команды. Это происходит до тех пор, пока цель управления не оказывается достигнутой.
1.3. Связь кибернетики с процессом самоорганизации
По современным представлениям, в формировании которых существенную роль сыграла кибернетика, процесс самоорганизации представляет собой автоматический процесс, при котором, если говорить о биологических системах, выживают комбинации, выгодные с точки зрения адаптации всего вида и отдельных организмов.
Кибернетика играет существенную роль в понимании общих принципов процессов самоорганизации и дает исследователям методы конструирования различных типов самоорганизующихся систем. Но при этом остается открытым вопрос о физических процессах, происходящих в ходе самоорганизации в самых различных физических, метеорологических, химических, биологических и других системах. Эти процессы, как правило, очень сложны. И все же установление общих закономерностей процессов самоорганизации оказывается возможным.
2.1. Структурные компоненты и свойства процесса самоорганизации
Для процесса самоорганизации характерны следующие структурные компоненты и свойства.
2.2. Структурные компоненты процесса самоорганизации
Структурными компонентами, посредством которых осваивается информация, являются:
1. механизм управления, представленный в том или ином виде и отвечающий за получение, оценку, переработку информации и формулирование информационной программы ответного действия.
2. канал обратной связи.
2.3.Свойства самоорганизующейся системы
К свойствам процесса самоорганизации относятся следующие:
1. самоорганизующаяся система охраняет состояние термодинамического равновесия.
2. негаэнропийный характер самоорганизующейся системы обеспечивается использованием информации.
3. самоорганизующаяся система обладает функциональной активностью, выражающейся в противодействии внешним силам.
4. самоорганизующаяся система обладает выбором линии поведения.
5. целенаправленность действий.
6. гомеостаз и связанная с ним адаптивность системы.
2.4. Механизм, обеспечивающий организационный процесс
Рассмотрим механизм, обеспечивающий организационный процесс. Пусть имеется некоторая система с направленным на нее внешним воздействием – вход системы. Вместе с вещественно-энергетическим потоком в нее попадает информация, предоставляющая собой собственную упорядоченность того потока. Эта информация оценивается в особом блоке – механизме управления. Здесь же вырабатывается программа ответного действия. В результате система реагирует на воздействие извне. В выходном вещественно-энергетическом потоке также имеется информационная составляющая. Часть ее по каналу обратной связи поступает на вход системы и снова попадает в механизм оценки и переработки информации. В результате система получает сведения об эффективности ее ответной реакции и изменяет направление и интенсивность действия, если это нужно для самостабилизации.
Таким путем многократного самоконтроля системы, получившие название «самоорганизующиеся», настраиваются на внешние факторы, достигают равновесия с условиями среды существования и тем самым охраняют себя.
Механизм, обеспечивающий организационный процесс
ВЫХОД СИСТЕМЫ
3.1. Характеристики процесса самоорганизации
Можно выделить три основные характеристики процесса самоорганизации:
· гомеостаз,
· обратная связь,
· информация.
3.2.
Гомеостаз
Слово «гомеостаз» произошло от двух греческих слов: homois – подобный, одинаковый, сходный и stasis – неподвижность, состояние. Это относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций организма. Понятие «гомеостаз» применяют к биоценозам (сохранение постоянства видового состава и числа особей), в генетике, кибернетике. Таким образом, гомеостаз – это стремление живой системы сохранить стабильность своей организации, рода, популяции.
Гомеостаз присущ любому существу, любой живой системе. Стремление к гомеостазу – мощнейший фактор эволюции, открывает прямое влияние на интенсивность естественного отбора.
Разрушение организации живой системы означает ее гибель. Живое всегда стремится сохранить свою стабильность – это факт эмпирический. Но стремление к гомеостазу должно компенсироваться другими тенденциями, так как устойчивость, доведенная до предела, прекращает свое развитие.
3.3. Обратная связь
Механизм обратной связи – это реакция системы на внешнее воздействие. Более точно можно сказать, что механизм обратной связи – это механизм, определяющий изменение состояния, являющийся реакцией на внешнее воздействие и определяющийся этой реакцией.
Существую отрицательные обратные связи, которые поддерживают гомеостаз, т.е. компенсируют внешнее воздействие, и положительные обратные связи, которые ухудшают стабильность системы.
Стремление к гомеостазу формирует механизмы не только отрицательных, но и положительных обратных связей, так как она компенсируется тенденцией разнообразия. Одна из таких тенденций порождается принципом минимума диссипации энергии (рассеяния энергии). Это является таким же эмпирическим обобщением, как и принцип сохранения гомеостаза.
Также живым системам свойственен метаболизм, т.е. обмен энергией и веществом с внешним миром (обмен веществ), без которого они существовать не могут. Одной из ведущей тенденций развития живых систем является стремление в наибольшей степени использовать энергию внешней среды. Это тоже является эмпирическим фактом: так же, как и стремление сохранить гомеостаз, живому свойственно стремление так изменить систему, направить эволюционный процесс в такую сторону, чтобы увеличить способность системы усваивать внешнюю энергию и вещество.
Таким образом, одной из особенностей любого из важнейших эволюционных процессов, протекающих в живом мире, является противоречие между тенденциями к стабильности, т.е. сохранению гомеостаза, и укреплению отрицательных обратных связей, и тенденциями к поиску новых, более рациональных способов использования внешней энергии и вещества, т.е. укреплению положительных обратных связей. Способы решения этих противоречий могут быть различными, и это обстоятельство ответственно за самые разнообразные организационные формы материального мира.
Распространена теория двойственной обратной связи, согласно которой обратная связь в природных системах представлена в двух формах: информационной и неинформационной. Считается, что неинформационный тип распространен в неживой природе, а информационный появляется, начиная с органического уровня материи. Организация систем в живом мире порождает совершенно иной, новый тип механизмов развития, неизвестный в неживой природе, содержащий механизмы обратной связи. Это и есть та главная особенность, которая отличает живое от неживого.
3.4. Информация
Информация – это отраженная структура, воспроизводящая структуру оригинала. Растительный мир, животный мир, мыслящий человек и человеческое общество – это гигантская иерархия систем с информационной самоорганизацией.
3.4.1. Этимология понятия информация
Употребляя понятие «информация», важно помнить об этимологии этого понятия. В обычном, т.е. житейском, смысле оно означает сумму сведений, которые получает субъект – человек или группа людей, животных, - об окружающем мире, о самом себе, другом субъекте или изучаемом явлении, т.е. сведений, с помощью которых он может точнее прогнозировать результат своих действий и отбирать способы использования своих возможностей для обеспечения собственных интересов, достижения поставленной цели. В этой трактовке информации центральной фигурой оказывается человек, который использует полученные сведения по своему усмотрению.
Информация нужна субъекту для обеспечения возможности успеха некоторых целенаправленных действий. Качество же информации зависит также от субъекта, его способности воспринимать и обрабатывать информацию. Качество оценивается прежде всего тем, насколько знания, получаемые о предмете или окружающей обстановке, помогают в принятии решения. Ценность и смысл информации полностью раскрываются только тогда, когда существует цель.
На развитие утвердившегося в широких кругах понимания смысла информации и на развитие соответствующей теории информации оказали огромное влияние работы Н.Винера и К.Шеннона.
Теория информации – это раздел кибернетики, занимающийся методами описания, оценки, хранения, передачи и использования информации. Основное понятие теории информации – количество информации. В докибернетический период информацию связывали исключительно с человеческим сознанием. Две концепции информации существуют и в настоящее время:
· Информация свойственна обществу, живым системам, кибернетическим устройствам и не присуща живой природе.
· Информация присутствует во всех материальных системах.
Изменения, происходящие в системе в результате отражения или спонтанно, реализуются в форме вещественных или энергетических сигналов. Информация - это содержание сигнала, а значит, содержание отражения и изменения вообще.
Таким образом, можно говорить о двух видах информации:
· Информация как мера неоднородности распределения материи и энергии в пространстве и времени, мера разнообразий, мера изменений, которыми сопровождаются все протекающие в мире процессы.
· Информация как форма мышления, которое является высшим продуктом мозга.
Информация как степень упорядоченности системы внутренне присуща самой системе независимо от ее познания.
3.4.2. Информация и память
Человеку в процессе своей жизнедеятельности в силу тех или иных причин приходится воспроизводить в принципе необратимый процесс, изучать его характеристики, сохранять о нем информацию и т.д.
Он использует для этого свою память. Память – это способность к воспроизведению прошлого опыта, это одно из основных свойств нервной системы, выражающееся в способности длительно хранить информацию о событиях внешнего мира и реакциях организма и многократно вводить ее в сферу сознания и поведения.
Понятие «память» тесно связано с понятием «информация». Говоря о памяти системы или организма, мы имеем в виду способность системы
· в той или иной степени сохранять свои параметры и делать доступной для исследователя возможность использования информации о ее прошлом,
· обеспечивать запись, хранение и передачу информации то одних поколений к другим.
Необходимость использования информации, ее накопления и хранения, т.е. памяти, возникает лишь на определенном этапе саморазвития материального мира. Развитие процессов формирования памяти началось одновременно с появлением жизни, шло разными путями. В результате важнейшего процесса самоорганизации возникает совершенно непохожая на другие формы памяти генетическая память. Она существовала уже у прокариотов, однако решающий шаг был сделан лишь в эпоху эукариотов.
Вместе с развитием памяти изменялись и способы использования информации. Ее значение и характер влияние на эволюционные процессы возрастают по мере усложнения организационных форм живого мира. Дальнейшее развитие материи и жизни требует более массивных объемов информации, новых непрерывно усложняющихся знаний.
Обретя разум, человек приобрел вместе не только новые возможности, но и новые трудности – трудности выбора действий. С одной стороны, вместе с интеллектом, он получил удивительную способность предвидеть результаты собственных действий и поступков, возможность создавать и использовать в собственных целях огромные массивы информации: они намного порядков выше тех, которые используют самые разумные животные. С другой стороны, эта информация раскрывает перед человеком сложную противоречивость окружающего мира, понимание которой приводит его в плен неопределенности.
Человеческий мозг, усваивая многообразную информацию, сам по себе не в состоянии извлекать из нее достаточно полную и ясную картину происходящих событий. Эта ограниченность индивидуального интеллекта определяется физико-химическими свойствами мозга и его морфологией. Она проявляется в том, что у человека появляется представление о множественности возможных продолжений, которое в сложных и чрезвычайных ситуациях мешает ему сделать однозначный выбор.
3.4.3. Две точки зрения на информацию
Существуют две точки зрения на информацию:0
1. принимает уровень живой природы за нижнюю границу естественных информационных явлений.
2. относит информационные процессы и к неорганическим преобразованиям.
Согласно первой точке зрения, реальность информации в неживой природе допускается лишь в структурно-связанном, пассивном виде, т.е. неорганические системы не наделены свойством оценки и ответной реакции воздействия. Они не способны учитывать характер упорядоченности внешнего воздействия, интерпретировать поступающую последовательность сигналов и изменять соответствующим образом.
Но в природе нет рубежа, отмечающего начало информационных процессов. Природа в информационном отношении не рассечена на две несвязанные части. И в живой и в неживой природе оба вида информации не только неразрывны, но и диалектически взаимопредполагают друг друга. Тезис о пассивной информации в неживой природе доказывает лишь то, что у неорганических преобразований отсутствует высокоразвитая способность ее организационно использовать, как это делает, например, мозг человека. Одной из фундаментальных функций мозга является конструирование представлений об окружающей среде и соответствующих причинных взаимодействий внутри нее и использование этой информации для предсказания событий.
Заключение
Решающим фактором самоорганизации является самообразование петли положительной обратной связи системы и среды. При этом система начинает самоорганизовываться и противостоит тенденции ее разрушения средой. Например, в химии такое явление называют автокатализом. В неорганической химии автокаталитические реакции довольно редки, но, как показали исследования последних десятилетий в области молекулярной биологии, петли положительной обратной связи составляют саму основу жизни. История развития природы – это история образования все более и более сложных систем. Такие системы и обеспечивают всеобщую эволюцию природы не всех уровнях ее организации – от низших и простейших к высшим и сложнейшим (человек, общество, культура)
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Горелов А.А. Концепции современного естествознания [Текст]: учебное пособие / А.А.Горелов. – М.: ВЛАДОС,1998. – 512с.: ил.
2. Гусейханов М.К. Раджабов О.Р. Концепции современного естествознания [Текст]: учебник / М.К.Гусеханов. – 2-е изд.- М.:Дашков и Ко, 2005. – 692с.
3. Данилова В.С. Кожевников Н.Н. основные концепции современного естествознания [Текст]: учебник для ВУЗов / В.С. Данилова. – М.: АСПЕКТ ПРЕСС,2000. – 256с.
4. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания [Текст] / Т.Я.Дубнищева. – Новосибирск: ЮКЭА,1997. – 832с.
5. Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания [Текст]: учебник для ВУЗов / С.Х.Карпенков. - 5-е изд. перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 2001. - 488с.: ил.
6. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания [Текст]: учебное пособие / В.М.Найдыш. – М.: Гардарики, 2003. – 476с.
