Самоорганизация в кибернетике
Самоорганизация — процесс, при котором некоторая форма общего порядка возникает из локальных взаимодействий между частями изначально неупорядоченной системы — была открыта в кибернетике Уильямом Россом Эшби в 1947 году. [1] [2] Он утверждает, что любая детерминированная динамическая система автоматически развивается к состоянию равновесия, которое можно описать в терминах аттрактора в бассейне окружающих состояний. Оказавшись там, дальнейшая эволюция системы будет ограничена пребыванием в аттракторе. Это ограничение подразумевает форму взаимной зависимости или координации между составляющими его компонентами или подсистемами. С точки зрения Эшби, каждая подсистема адаптировалась к среде, сформированной всеми другими подсистемами. [1]
Кибернетик Хайнц фон Ферстер в 1960 году сформулировал принцип «порядка из шума ». [3] [4] В нем отмечается, что самоорганизации способствуют случайные возмущения («шум»), которые позволяют системе исследовать множество состояний в своем пространстве состояний. Это увеличивает вероятность того, что система попадет в бассейн «сильного» или «глубокого» аттрактора, откуда затем быстро попадет в сам аттрактор. Биофизик Анри Атлан разработал такую концепцию, предложив принцип « сложности из шума». [5] [6] ( Французский : принцип сложности через шум ) [7] впервые в книге 1972 года « Биологическая организация и теория информации» . [8] а затем в книге 1979 года « Между кристаллом и дымом» . [9] Термодинамик Илья Пригожин сформулировал аналогичный принцип как «порядок через флуктуации». [10] или «порядок из хаоса». [11] Он применяется в методе имитации отжига для решения задач и машинного обучения . [12]
Винер считал автоматическую серийную идентификацию и черного ящика последующее его воспроизведение (копирование) достаточными для выполнения условия самоорганизации. [13] О важности фазовой синхронизации или «притяжения частот», как он это называл, говорится во 2-м издании его « Кибернетики ». [14] Дрекслер рассматривает самовоспроизведение (копирование) как ключевой шаг в нано- и универсальной сборке . [15] В более поздних работах он стремится уменьшить это ограничение. [16]
Напротив, четыре одновременно подключенных гальванометра гомеостата . У. Росса Эшби при возмущении стремятся прийти к одному из многих возможных стабильных состояний [17] Эшби использовал свою государственную меру разнообразия. [18] для описания стабильных состояний и создал « Хороший регулятор ». [19] теорема, которая требует внутренних моделей для самоорганизованной выносливости и устойчивости (например, критерий устойчивости Найквиста ).
Уоррен Маккалок предложил «избыточность потенциального командования». [20] как характеристика организации мозга и нервной системы человека и необходимое условие самоорганизации.
Хайнц фон Ферстер предложил избыточность, R = 1 − H / H max , где H — энтропия . [21] [22] По сути, это означает, что неиспользованная потенциальная пропускная способность связи является мерой самоорганизации.
В 1970-е годы Стаффорд Бир считал это условие необходимым для автономии , которая определяет самоорганизацию в существующих и живых системах. Он применил свою жизнеспособную системную модель к менеджменту. Он состоит из пяти частей: мониторинг выполнения процессов выживания (1), управление ими посредством рекурсивного применения регуляции (2), гомеостатического оперативного контроля (3) и развития (4), которые обеспечивают поддержание идентичности (5) в условиях окружающей среды. возмущение. Приоритет внимания определяется предупреждающей обратной связью «алгедонического цикла»: чувствительностью как к боли, так и к удовольствию, возникающей из-за недостаточной или чрезмерной производительности по сравнению со стандартными возможностями. [23] [ нужна полная цитата ]
В 1990-х годах Гордон Паск отметил, что H и Hmax фон Ферстера не являются независимыми и взаимодействуют через счетно бесконечные рекурсивные параллельные спиновые процессы. [24] (он предпочитал интерпретацию Бома ), которую он называл понятиями (свободно определяемыми в любой среде, «продуктивными и, кстати, репродуктивными»). Его строгое определение понятия «процедура установления отношений». [25] разрешил свою теорему «Подобное понятия отталкивает, разное — притягивает». [26] сформулировать общий принцип самоорганизации, основанный на спинах . Его указ, принцип исключения: « Двойников не бывает ». [27] [24] означает, что никакие две концепции не могут быть одинаковыми (все взаимодействия происходят с разных точек зрения, что делает время несоизмеримым для актеров ). Это означает, что после достаточной продолжительности, как утверждают различия, все концепции будут притягиваться и сливаться по мере увеличения розового шума и энтропии (см. Большое сжатие , самоорганизованная критичность ). Теория применима ко всем организационно замкнутым или гомеостатическим процессам, которые производят устойчивые и когерентные продукты (где спины имеют фиксированное среднее фазовое соотношение, а также в смысле Николаса Решера теории когерентности при условии, что множества и их члены оказывают силы отталкивания на их границах) через взаимодействия: развитие , обучение и адаптация .
Модель «жесткого панциря» Паска « Взаимодействие акторов » отражена в некоторых идеях эмерджентности и согласованности . Для этого требуется узла топология возникновения , которая производит излучение во время взаимодействия с элементарной ячейкой , имеющей призматическую структуру тенсегрити . в Вклад Лафлина эмерджентность отражает некоторые из этих ограничений. [28]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Эшби, WR (1947). «Принципы самоорганизующейся динамической системы». Журнал общей психологии . 37 (2): 125–8. дои : 10.1080/00221309.1947.9918144 . ПМИД 20270223 .
- ^ Эшби, WR (1962). «Принципы самоорганизующейся системы» , стр. 255–278 в «Принципах самоорганизации» . Хайнц фон Ферстер и Джордж Цопф-младший (ред.) Управление военно-морских исследований США.
- ^ Фон Ферстер, Х. (1960). «О самоорганизующихся системах и их средах» , стр. 31–50 в книге « Самоорганизующиеся системы» . MC Йовитс и С. Кэмерон (редакторы), Pergamon Press, Лондон
- ^ Асаро, П. (2007). «Хайнц фон Ферстер и биокомпьютерные движения 1960-х годов» в книге Альберта Мюллера и Карла Х. Мюллера (ред.). Незавершенная революция? Хайнц фон Ферстер и Биологическая компьютерная лаборатория BCL 1958–1976. Вена, Австрия: Издание Echoraum.
- ^ См . события в Google Книгах .
- ^ Франсуа, Шарль , изд. (2011) [1997]. Международная энциклопедия систем и кибернетики (2-е изд.). Берлин : Вальтер де Грюйтер . п. 107 . ISBN 978-3-1109-6801-9 .
- ^ См . события в Google Книгах.
- ^ « Сложность через шум». Биологическая организация и теория информации, 1972 г. — Поиск в Google . www.google.com .
- ^ « Сложность через шум» «Между кристаллом и дымом» 1979 — Поиск в Google» . www.google.com .
- ^ Николис Г. и Пригожин И. (1977). Самоорганизация в неравновесных системах: от диссипативных структур к порядку через флуктуации . Уайли, Нью-Йорк.
- ^ Пригожин И. и Стенгерс И. (1984). Порядок из хаоса: новый диалог человека с природой . Бантамские книги.
- ^ Ахмед, Фуркан; Тиркконен, Олав (январь 2016 г.). «Варианты моделирования отжига для самоорганизованного распределения ресурсов в сетях малых сот». Прикладные мягкие вычисления . 38 : 762–770. дои : 10.1016/j.asoc.2015.10.028 . S2CID 10126852 .
- ^ Винер, Норберт (1962) «Математика самоорганизующихся систем». Последние разработки в области информации и процессов принятия решений , Макмиллан, штат Нью-Йорк, и глава X кибернетики, или управление и коммуникация в животном и машине , MIT Press.
- ^ Кибернетика, или управление и коммуникация в животном и машине , MIT Press, Кембридж, Массачусетс и Уайли, Нью-Йорк, 1948. 2-е издание 1962 г. «Глава X «Мозговые волны и самоорганизующиеся системы», стр. 201–202.
- ^ Эрик К. Дрекслер «Машины созидания», 1986 г.
- ^ «Машины созидания 2» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 10 августа 2014 г.
- ^ Эшби, Уильям Росс (1952) Дизайн для мозга , Глава 5, Чепмен и Холл
- ^ Эшби, Уильям Росс (1956) Введение в кибернетику , часть вторая Чепмен и Холл
- ^ Конант, Роджер К.; Росс Эшби, В. (8 марта 2007 г.). «Каждый хороший регулятор системы должен быть моделью этой системы». Международный журнал системных наук . 1 (2): 89–97. дои : 10.1080/00207727008920220 .
- ^ Воплощения разума MIT Press (1965)"
- ^ фон Ферстер, Хайнц; Паск, Гордон (1961). «Прогнозирующая модель самоорганизующихся систем, часть I». Кибернетика . 3 : 258–300.
- ^ фон Ферстер, Хайнц; Паск, Гордон (1961). «Прогнозирующая модель самоорганизующихся систем, часть II». Кибернетика . 4 : 20–55.
- ^ «Мозг фирмы» Алан Лейн (1972), см. также «Вне спора», Wiley, Stafford Beer 1994 «Избыточность потенциального командования», стр. 157–158.
- ^ Jump up to: а б Паск, Гордон (сентябрь 1996 г.). «Самоорганизация Хайнца фон Ферстера, прародитель теорий разговора и взаимодействия». Системные исследования . 13 (3): 349–362. doi : 10.1002/(sici)1099-1735(199609)13:3<349::aid-sres103>3.3.co;2-7 .
- ^ Паск, Г. (1973). Разговор, познание и обучение. Кибернетическая теория и методология . Эльзевир
- ^ Грин, Ник (июль 2001 г.). «О Гордоне Паске». Кибернет . 30 (5/6): 673–682. дои : 10.1108/03684920110391913 .
- ^ Паск, Гордон (1993) Взаимодействие действующих лиц (IA), теория и некоторые приложения .
- ^ Лафлин, РБ; Пайнс, Дэвид (4 января 2000 г.). «Теория всего» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 97 (1): 28–31. дои : 10.1073/pnas.97.1.28 . ПМК 26610 . ПМИД 10618365 .