Інновація - це історично безповоротна зміна способу виробництва речей.
Й. Шумпетер


М.І. Туган-Барановський

Й.А. Шумпетер

М.Д. Кондратьєв

Галерея видатних вчених

UA RU EN

Обращаем внимание на инновацию, созданную на данном сайте. Внизу главной страницы расположены графики,  которые в on line демонстрируют изменения цен на мировых рынках золота  и нефти, а также экономический календарь публикации в Интернете важных мировых экономических индексов 

 
Конференції та семінари

14.03.2006. Семінар “Проблеми системних міждисциплінарних досліджень”


Семінар “Проблеми системних міждисциплінарних досліджень”

Київського Будинку вчених НАН України

Науковий керівник академік НАН України М.З.Згуровский

Веб-адреса сайта семінару   http://renascince.org.ua/

Інформаційне повідомлення

 

Шановні колеги,

КРУГЛИЙ СТІЛ СЕМІНАРУ
ВІДБУДЕТЬСЯ У ВІВТОРОК  14 БЕРЕЗНЯ   0 16.30
У БУДИНКУ ВЧЕНИХ НАН УКРАЇНИ  (Володимирська 45 А)

 

Тема:

Логические основы самоорганизации природы: познавательный и технологический аспекты

Доповідає Гордиенко Валерий Иванович

Кандидат технических наук, доцент

Ведущий научный сотрудник 

Национального научно-исследовательского центра

оборонных технологий и военной безопасности  “Техноком-АТ”,

 

 учений секретар семінару

С.А. Рижкова

 

 

Концепция информационного  сопровождения  процессов самоорганизации природы.

 

Гордиенко В.И.

 

Исследования, проведенные И.Пригожиным и его коллегами и последователями, свидетельствуют о том, что темы диалога, коммуникации,  средств и методов познания процессов самоорганизации подводят нас вплотную к фундаментальной философской проблеме познания общих закономерностей развития как диалектического процесса, присущего (хотя и в разных специфически конкретных формах) не только человеческому обществу, но и всему материальному миру, включая также и неорганический мир неживой материи. Здесь,  по сути, сформулирована фундаментальная задача всей мировой науки.

Важность затронутой проблемы состоит в том, что она напрямую связана с будущим человечества, состоянием среды его обитания, с новейшими технологиями. Поэтому, любой успешный шаг, сделанный в этом направлении, будет представлять собой важный научный и практический результат, влияющий на перспективу развития человечества.

На пути решения этой проблемы существует много трудностей. Здесь и отсутствие подходящей       научной парадигмы и узкая специализированность (разобщенность) научных направлений, и инерция научного мышления, и др.

В результате проведения многолетних кропотливых исследований  И. Пригожин и его коллеги приходят к одному из фундаментальных выводов: системам (объектам) неравновесного мира (неравновесной материи) присуще свойство отбора при наступлении некоторых условий (самоорганизация через отбор). Свою мысль он формулирует следующим образом: “Теперь уже конструктивная роль отбора не вызывает у нас сомнений. Поэтому на передний план выходит вопрос о механизме его возникновения”. Наличие проблемы отбора убедительно подтверждается рядом примеров из физики, химии, биологии. Показано,  что  процессы отбора отчетливо наблюдаются также на уровне органических  макромолекулярных образований. К ним относятся действия гормонов, ферментов (энзимов), рибосом, информосом как, впрочем, и более высокоорганизованных организмов). Названные объекты природы обладают своей функциональной логикой, таксисом, способностью распознавать, и функционируют на основе информационных контактов с их окружением и между собой.

Для природы характерно интенсивное ”общение” между ее компонентами. Наша задача состоит в постижении принципов этого ”общения”.

Важнейшая роль в раскрытии механизма отбора принадлежит вопросам формализации логических процессов, сопровождающих самоорганизацию неравновесной и нелинейной природы на всех уровнях ее развития.

Основная трудность на путях поиска таких механизмов заключается в том, что динамические системы, обладающие способностью отбора, состоят из взаимодействующих и взаимосвязанных  подсистем. Такие системы относятся к классу неинтегрируемых систем и не могут достаточно полно быть формализованы существующими математическими  методами. Еще Пуанкоре показал, что система с взаимодействующими подсистемами могут быть формализованными если количество подсистем не превышает 2 – 3.

Большие надежды возлагались на сравнительно новые методы нелинейной динамики (нелинейной науки), возникшей на основе компьютерного моделирования (в основном в рамках концепции цифровых программных вычислений (КЦВП). До недавнего времени казалось, что этот подход не имеет границ своим возможностям. Однако к концу ХХ века эйфория по поводу возможностей современных компьютеров в задачах моделирования и вычислительного эксперимента сменилась пониманием ограниченности возможностей  получать ответы с помощью  компьютера современной архитектуры. В одной из своих бесед Н.Н.Моисеев охарактеризовал это примерно так: ”Когда нам стало ясно, что прямая имитация многих процессов попросту невозможна, то возникла потребность в новых понятиях и концепциях”. Такая потребность остается неудовлетворенной и по сей день.

 В настоящее время появилась отрасль науки – синергетика. Термин ”синергетика” в переводе с греческого означает содействие, сотрудничество, согласованность действий. Предложенный Г.Хакеном, этот термин акцентирует внимание на согласованности взаимодействия частей при образовании структуры как единого целого. Таким образом, появление такой отрасли как синергетика вызвано неразрешимостью имеющимися методами проблемы формализации процессов в самоорганизующихся системах с взаимодействующими частями.

Удивительным оказывается  то, что математическая теория множеств, выдвинутая Г.Кантором в конце ХІХ века, также акцентирует внимание на тех же проблемах, что и синергетика -  на проблемах согласованности частей и целого.

Сотрудниками фирмы ”Техноком-АТ”  показано, что применение теории множеств является одним из эффективных подходов к формализации процессов самоорганизации неравновесной, неоднородной материи.

В отличие от классической теории множеств наш подход учитывает тот факт, что элементы (подсистемы) множеств могут находиться между собой в отношениях специфических взаимодействий, включая и состояние выбора.  

В процессе проводимых нами исследований получены следующие результаты:

1.      Проведен краткий и в то же время, критический анализ надвигающихся кризисных явлений в организации информационных процессов на основе концепции цифровых программных вычислений, дается оценка полученных к настоящему моменту научных данных по вопросам информационного сопровождения самоорганизации в органической и неорганической природе, намечаются пути преодоления негативных явлений. Большие надежды возлагаются на бионический подход к организации вычислений в самоорганизующихся средах и, прежде всего, в нейросетевых структурах. Вскрываются причины низких темпов внедрения нейросетевой организации вычислений в системах обработки информации и намечаются пути преодоления этого негативного явления. Уточнена роль концепции аналоговых вычислений. Обоснована целесообразность перехода к концепции аналого-цифровых вычислений.

2.      Синтезирована информационная модель открытой целеустремленной системы в виде контура информационного метаболизма (КИМ). С достаточной степенью подробности рассмотрены подсистемы, образующие контур информационного метаболизма, их роль, структуры и функции. Введены понятия субъективного фильтра и ситуативной логики. Обоснован общий сценарий обработки информации в открытой целеустремленной системе. Показана общность такой модели для описания информационных процессов на всех уровнях развития органической материи от органических молекул до развитого информационного общества. Высказывается утверждение в том, что компьютер, архитектура которого подобна КИМ, способен не только обрабатывать информацию, но и генерировать новую информацию, полезную для развивающейся системы. Показано единство информации, логики и таксиса в процессе самоорганизации.

3.      Получает дальнейшее развитие прикладная математика. По-новому представлены роль и возможности концепции аналоговых вычислений и перспективы ее применения в нейросетевых искусственных и природных системах обработки информации. Особое внимание уделено свойствам функционального пространства первого порядка. Показано, что аппарат прикладной математики, на основе аналоговых вычислений, локализованных в функциональном пространстве первого порядка, оказывается более гибким и приспособленным для описания информационных процессов в органической и, в частности, живой природе. На основе канторовской теории множеств введен новый алгоритмический базис для производства логических операций и вычисления логических выводов в рамках ситуативной логики, характерной для целеустремленных систем. Приведены новые подходы, позволяющие эффективно решать задачи с плохо определенными (размытыми) исходными данными, т.е. такие задачи, которые не под силу классическим ЭВМ. Представлены новые результаты теоретического и прикладного характера. Показано, что в рамках функционального пространства первого порядка существуют вычислительные процедуры, аналогичные соответствующим процедурам в функциональном (основном) пространстве второго порядка, но более эффективные в плане экономии вычислительных ресурсов (временных, аппаратных и энергетических). Вводиться понятие “скалярного пересечения” (аналог скалярное произведение), доказывается наличие аналогов неравенств Коши-Буняковского, формируются нестрогие условия коллинеарности и ортогональности векторов, обосновано понятие “нечетких косинуса и синуса”. Предложены новые процедуры вычисления сверток во временной и спектральной областях, операции минимаксного и максиминного произведения матриц, нахождения “следа” матрицы внешнего сопоставления векторов и т.д. Все эти процедуры в вычислительном отношении оказываются более эффективными по отношению к классическим по критерию максимума отношения производительность-стоимость. Синтезирована алгоритмическая структура базового процессора функциональной логики и управления. Создана экспериментальная модель процессора.

4.      Разработан ряд технических приложений, использующих новые методы обработки информации. Сюда относятся приближенные методы и алгоритмические структуры вычислителей сверток во временной и спектральной областях, вычислители авто- и взаимокорреляционных функций, фильтровые схемы обнаружения и различения сложных сигналов, универсальные процессоры базовых логических операций  и управления колебаниями (модуляция, манипуляция, симметричное амплитудное ограничение, демодуляция, фазовое детектирование, временная дискретизация и т.д.). Особое внимание обращается на возможности создания структурно унифицированных и функционально универсальных базовых процессоров, одновременно выполняющих роль процессоров логических операций и логических управлений, и одновременно являющихся “строительными” элементами для систем с однородным элементным составом. Показано также, что при таком подходе в ближайшем будущем может быть преодолен технологический предел микроминиатюризации электронных систем и осуществлен выход на молекулярный уровень создания ЭВМ, на реализацию технологий самосборки вычислительных сред, на нанороботизацию производственных и познавательных процессов.

5.      Обоснован новый подход к методам моделирования элементов и подсистем нейросетевых структур: синапса, нейрона, нейро-биопроводников, кодирующих и декодирующих волокон, устройств кратковременной и долговременной памяти в виде “петель” и “узоров” памяти. Эти результаты имеют существенное значение для получения новых знаний о естественных нейросетевых структурах. Отмечено наличие общности алгоритмов и алгоритмических структур в различных предметных областях и на различных уровнях развития природы. Это является свидетельством о наличии общих закономерностей в развитии природы.

6.      В настоящее время разрабатываются математические модели поведения биологических объектов при миграции (навигационные задачи, решаемые биологическими объектами), а также модели бинокулярного зрения и вычисления направления на требуемый объект.

В конечном счете, нами сделана попытка найти логику “прямого действия” законов природы в процессе ее самоорганизации. Полученные нами формализмы представляют основу доказательства того, что неравновесная и нелинейная материя способна самоорганизоваться.

В последние годы ХХ в. стало вполне очевидным, что ведущей научной дисциплиной в развитых странах мира стала биология. В связи с этим возникает настоятельная необходимость в переработке программ и методов математической подготовки специалистов с учетом сложившейся ситуации.


 

                 

Библиографический список

 

1.     И. Пригожин. От существующего к возникающему. Время и сложность в физических науках: Перевод с английского / Под ред., с предисл. и послесл. Ю.Л. Климантовича. – Изд. 2-е, доп. – М. Едиториал УРСС, 2002.- 288 с.

2.     И. Пригожин, И. Стенгерс. Порядок из хаоса. Новый диалог человека с природой. Пер. с англ. – М. М. Едиториал УРСС, 2002.- 312 с.

3.     Г. Николас. И. Пригожин. Познание сложного. Введение: Пер. с англ. Изд. 2-е, стереотипное. – М.: Едиториал УРСС, 2003, - 344 с. (синергетика: от прошлого к будущему)

4.     И. Пригожин (ред). Человек перед лицом неопределенности  - Москва  - Ижевск. Институт компьютерных исследований, 2003, 304 с.

5.     Р.Г. Баранцев Синергетика в современном естествознании. – М.: Едиториал УРСС, 2003, - 144 с. (синергетика: от прошлого к будущему).

6.     Капица С.П., Курдюмов С.П., Малинецкий Г.Г. Синергетика и прогнозы будущего. 2-е издание. - М.: Едиториал УРСС, 2001, - 288 с.

7.     Гордиенко В.И. Алгоритм обнаружения на основе понятия “скалярное пересечение” // радиоэлектроника – 1992. – №7-8-18 с. (Изв. высш.учеб. заведений)

8.     Гордиенко В.И., Дубровский С.Е., Рюмшин Р.И., Фенев Д.В. Универсальный многофункциональный элемент систем обработки информации. //Радиоэлектроника – 1998 - №3-12-20 с. (Изв. высш.учеб. заведений)

9.     Гордиенко В.И. Организация информационных процессов в самоорганизующихся средах. (Микросетевые вычислительные структуры). Сборник докладов III Международной конференции “Кибернетика и технологии XXI века”. Воронеж, 2002.

10.   Гордиенко В.И. и др. Новый способ организации и вычислений обработки сигналов, не содержащий операций классического умножения. 4-я Международная конференция “Цифровая обработка сигналов и ее применение” – М.: МЦТНТИ., 2002.

11.   Гордиенко В.И., Оноприенко В.В. Феньов Д.В. Математико-електронна модель типового структурного  функціонального елемента систем біо- і молекулярної електроніки. Науково-технічний збірник, вип.4 – К.: міністерство оборони України, НДЦ оборонних технологій і воєнної безпеки України. 2000, - 136 с.

12.   Гордиенко В.И., Дубровский С.Е., Рюмшин Р.И., Фенев Д.В Повышение эффективности систем передачи информации в радиосистемах на основе использования сложных сигналов и новых алгоритмов их обработки. – К.: “Зв`язок”  Труды научно-практической конференции “Стратегия вхождения Украины в мировое информационное пространство” июнь, 1997.

13.   Гордиенко В.И., Дубровский С.Е., Фенев Д.В. Многофункциональный логический элемент. Патент Украины 45272 от 15.03.2002, Бюл. № 3, 2002 г.

14.  V.I. Gordienko. Functional  signal transforms without multiplication operations. Radioelectronics and  Communications Systems, no.1. 1994, p.p. 42-45.  Allerton Press, Inc. New York.

 

 

Опубліковано на сайті: 2006-03-09

2005-01-29:
02 лютого 2005 р., 10-00, УГІ, Наукові читання "Життя і творчість М.І.Туган-Барановського"

Другий тур.  Читання присвячені 140-річчю від дня народження М.І.Туган-Барановського

(Перший тур Читань відбувся в рамках днів науки в Києво-Могилянській академії 27 січня 2005 року)