Грань хаоса
|
Край хаоса — это переходное пространство между порядком и беспорядком , которое, как предполагается, существует в самых разных системах. Эта переходная зона представляет собой область ограниченной нестабильности, которая порождает постоянное динамическое взаимодействие между порядком и беспорядком. [2]
Хотя идея края хаоса является абстрактной, она имеет множество применений в таких областях, как экология , [3] управление бизнесом , [4] психология , [5] политология и другие области социальных наук . Физики показали, что адаптация к грани хаоса происходит практически во всех системах с обратной связью. [6]
История [ править ]
Фраза «граница хаоса» придумана в конце 1980-х годов физиком теории хаоса была Норманом Паккардом . [7] [8] В следующем десятилетии Паккард и математик Дойн Фармер стали соавторами множества статей, посвященных пониманию того, как самоорганизация и порядок возникают на грани хаоса. [7] Одним из первоначальных катализаторов, которые привели к идее о грани хаоса, были эксперименты с клеточными автоматами, проведенные учёным-компьютерщиком Кристофером Лэнгтоном , в ходе которых было обнаружено явление перехода. [9] [10] [11] Эта фраза относится к области в диапазоне переменной λ (лямбда), которая менялась при изучении поведения клеточного автомата (КА). По мере изменения λ поведение СА претерпевало фазовый переход поведения. Лэнгтон нашел небольшую территорию, подходящую для создания центров обработки данных, способных выполнять универсальные вычисления . [10] [9] [12] Примерно в то же время физик Джеймс П. Кратчфилд и другие использовали фразу « начало хаоса» для описания более или менее той же концепции. [13]
В науке в целом эта фраза стала обозначать метафору, согласно которой некоторые физические , биологические , экономические и социальные системы функционируют в области между порядком и полной случайностью или хаосом , где сложность максимальна. [14] [15] Однако общность и значимость этой идеи с тех пор были поставлены под сомнение Мелани Митчелл и другими. [16] Фраза также была заимствована бизнес-сообществом и иногда используется неуместно и в контекстах, далеких от первоначального объема значения термина. [ нужна ссылка ]
Стюарт Кауфман изучал математические модели развивающихся систем , в которых скорость эволюции максимальна на грани хаоса. [17]
Адаптация [ править ]
Адаптация играет жизненно важную роль для всех живых организмов и систем. Все они постоянно меняют свои внутренние свойства, чтобы лучше вписаться в текущую среду. [18] Важнейшими инструментами адаптации являются саморегулирующиеся параметры, присущие многим природным системам. Отличительной особенностью систем с саморегулирующимися параметрами является способность избегать хаоса . Название этому явлению — «Адаптация к краю хаоса» .
Адаптация к грани хаоса относится к идее о том, что многие сложные адаптивные системы (CAS), по-видимому, интуитивно развиваются в направлении режима, близкого к границе между хаосом и порядком. [19] Физика показала, что грань хаоса — это оптимальные условия для управления системой. [20] Это также необязательная настройка, которая может влиять на способность физической системы выполнять примитивные функции для вычислений. [21] В CAS коэволюция обычно происходит на грани хаоса, и следует поддерживать баланс между гибкостью и стабильностью, чтобы избежать структурного разрушения. [22] [23] [24] [25] В ответ на борьбу с турбулентной средой CAS демонстрирует гибкость , креативность , [26] гибкость , антихрупкость и инновации на грани хаоса, при условии, что эти системы достаточно децентрализованы и неиерархичны . [24] [23] [22]
Из-за важности адаптации во многих природных системах адаптация к грани хаоса занимает видное место во многих научных исследованиях. Физики продемонстрировали, что адаптация к состоянию на границе хаоса и порядка происходит в популяции правил клеточных автоматов , которые оптимизируют производительность, развиваясь с помощью генетического алгоритма . [27] [28] Другим примером этого явления является самоорганизованная критичность в лавин и землетрясений. моделях [29]
Простейшей моделью хаотической динамики является логистическая карта . Динамика саморегулирующейся логистической карты демонстрирует адаптацию к грани хаоса. [30] Теоретический анализ позволил предсказать положение режима узкого параметра вблизи границы, к которой развивается система. [31]
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Шварц, Катрина (6 мая 2014 г.). «На краю хаоса: где процветает творчество» . ККЭД . Архивировано из оригинала 23 апреля 2022 года . Проверено 2 июня 2022 г.
- ^ Лаборатории сложности. «Грань хаоса» . Лаборатории сложности . Архивировано из оригинала 15 мая 2017 года . Проверено 24 августа 2016 г.
- ^ Ранджит Кумар Упадхьяй (2009). «Динамика экологической модели, живущей на грани хаоса». Прикладная математика и вычислительная техника . 210 (2): 455–464. дои : 10.1016/j.amc.2009.01.006 .
- ^ Дерагон, Джей. «Управление на грани хаоса» . Экономика отношений .
- ^ Лоулер, Э.; Тай, С.; Юн, Дж. (2015). Порядок на грани хаоса Социальная психология и проблема социального порядка . Издательство Кембриджского университета . ISBN 9781107433977 .
- ^ Уотерспун, Т.; и др., др. (2009). «Адаптация к грани хаоса с помощью случайной вейвлетной обратной связи». Дж. Физ. хим. А. 113 (1): 19–22. Бибкод : 2009JPCA..113...19W . дои : 10.1021/jp804420g . ПМИД 19072712 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б А. Басс, Томас (1999). Предсказатели: как группа физиков-индивидуалистов использовала теорию хаоса, чтобы зарабатывать деньги на Уолл-стрит . Генри Холт и компания. п. 138 . ISBN 9780805057560 . Проверено 12 ноября 2020 г.
- ^ Х. Паккард, Норман (1988). «Адаптация на грани хаоса» . Университет Иллинойса в Урбана-Шампейн, Центр исследования сложных систем . Проверено 12 ноября 2020 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б «Грань хаоса» . systeminnovation.io. 2016. Архивировано из оригинала 12 ноября 2020 года . Проверено 12 ноября 2020 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б А. Басс, Томас (1999). Предсказатели: как группа физиков-индивидуалистов использовала теорию хаоса, чтобы зарабатывать деньги на Уолл-стрит . Генри Холт и компания. п. 139 . ISBN 9780805057560 . Проверено 12 ноября 2020 г.
- ^ Шоу, Патрисия (2002). Изменение разговоров в организациях: комплексный подход к изменениям . Рутледж. п. 67 . ISBN 9780415249140 . Проверено 12 ноября 2020 г.
- ^ Лэнгтон, Кристофер. (1986). «Изучение искусственной жизни с помощью клеточных автоматов». Физика Д. 22 (1–3): 120–149. дои : 10.1016/0167-2789(86)90237-X . hdl : 2027.42/26022 .
- ^ П. Кратчфельд, Джеймс; Янг, Карл (1990). «Вычисления на пороге хаоса» (PDF) . Проверено 11 ноября 2020 г.
- ^ Шульман, Хелен (1997). Жизнь на грани хаоса, сложные системы в культуре и психике . Даймон. п. 115 . ISBN 9783856305611 . Проверено 11 ноября 2020 г.
- ^ Комплексное мышление в физическом воспитании: переосмысление учебной программы, педагогики и исследований; под редакцией Алана Овенса, Джой Батлер, Тима Хоппера . Рутледж. 2013. с. 212 . ISBN 9780415507219 . Проверено 11 ноября 2020 г.
- ^ Митчелл, Мелани; Т. Храбер, Питер; П. Крачфлельд, Джеймс (1993). «Возвращаясь к грани хаоса: развитие клеточных автоматов для выполнения вычислений» (PDF) . Проверено 11 ноября 2020 г.
- ^ Грос, Клавдий (2008). Сложные и адаптивные динамические системы. Букварь . Шпрингер Берлин Гейдельберг. п. 97 , 98 . ISBN 9783540718741 . Проверено 11 ноября 2020 г.
- ^ Строгац, Стивен (1994). Нелинейная динамика и хаос . Вествью Пресс .
- ^ Кауфман, С.А. (1993). Истоки упорядоченной самоорганизации и отбора в эволюции . Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета . ISBN 9780195079517 .
- ^ Пьер, Д.; и др., др. (1994). «Теория адаптации и конкуренции применительно к динамике логистической карты». Физика Д. 75 (1–3): 343–360. Бибкод : 1994PhyD...75..343P . дои : 10.1016/0167-2789(94)90292-5 .
- ^ Лэнгтон, Калифорния (1990). «Вычисления на грани хаоса» . Физика Д. 42 (1–3): 12. Бибкод : 1990PhyD...42...12L . дои : 10.1016/0167-2789(90)90064-в .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Л. Леви, Дэвид. «Приложения и ограничения теории сложности в теории и стратегии организаций» (PDF) . umb.edu . Проверено 23 августа 2020 г. .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Берреби, Дэвид (1 апреля 1996 г.). «Между хаосом и порядком: чему теория сложности может научить бизнес» . стратегия-бизнес.com . Проверено 23 августа 2020 г. .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Б. Портер, Терри. «Коэволюция как основа исследования организаций и окружающей среды» (PDF) . Университет штата Мэн . Проверено 23 августа 2020 г. .
- ^ Кауфман, Стюарт (15 января 1992 г.). «Коэволюция в сложных адаптивных системах» . Институт Санта-Фе . Проверено 24 августа 2020 г.
- ^ Ламберт, Филип (июнь 2018 г.). «Динамика порядка и хаоса творчества» . Университет Нью-Брансуика . Проверено 24 августа 2020 г.
- ^ Паккард, Нью-Хэмпшир (1988). «Адаптация к краю хаоса». Динамические закономерности в сложных системах : 293–301.
- ^ Митчелл, М.; Храбер, П.; Крачфилд, Дж. (1993). «Возвращаясь к краю хаоса: развитие клеточных автоматов для выполнения вычислений». Сложные системы . 7 (2): 89–130. arXiv : adap-org/9303003 . Бибкод : 1993adap.org..3003M .
- ^ Бак, П.; Тан, К.; Визенфельд, К. (1988). «Самоорганизованная критичность». Физический обзор А. 38 (1): 364–374. Бибкод : 1988PhRvA..38..364B . дои : 10.1103/PhysRevA.38.364 . ПМИД 9900174 .
- ^ Мелби, П.; и др., др. (2000). «Адаптация к грани хаоса на саморегулирующейся логистической карте». Физ. Преподобный Летт . 84 (26): 5991–5993. arXiv : nlin/0007006 . Бибкод : 2000PhRvL..84.5991M . doi : 10.1103/PhysRevLett.84.5991 . ПМИД 10991106 .
- ^ Байм, М.; и др., др. (2006). «Сохраняющиеся количества и адаптация к грани хаоса». Физический обзор E . 73 (5): 056210. Бибкод : 2006PhRvE..73e6210B . дои : 10.1103/PhysRevE.73.056210 . ПМИД 16803029 .
- Кристофер Г. Лэнгтон (1990). «Вычисления на грани хаоса» (PDF) . Физика Д. 42 : 12. Бибкод : 1990PhyD...42...12L . дои : 10.1016/0167-2789(90)90064-В .
- Дж. П. Кратчфилд и К. Янг (1990). «Вычисления на пороге хаоса» (PDF) . В В. Зуреке (ред.). Энтропия, сложность и физика информации . Исследования SFI в области наук о сложности, VIII. Ридинг, Массачусетс: Аддисон-Уэсли . стр. 223–269.
- Митчелл, Мелани; Храбер, Питер Т.; Кратчфилд, Джеймс П. (1993). «Возвращаясь к краю хаоса: развитие клеточных автоматов для выполнения вычислений» (PDF) . Сложные системы . 7 : 89–130. Архивировано из оригинала (PDF) 8 июня 2010 г. Проверено 4 мая 2007 г.
- Мелани Митчелл, Джеймс П. Кратчфилд и Питер Т. Храбер. Динамика, вычисления и «Грань хаоса»: пересмотр. Архивировано 8 июня 2010 г. в Wayback Machine.
- Истоки порядка: самоорганизация и отбор в эволюции Стюарт Кауфман
- Мора, Тьерри; Бялек, Уильям (2010). «Находятся ли биологические системы на критическом уровне?». Журнал статистической физики . 144 (2): 268–302. arXiv : 1012.2242 . Бибкод : 2011JSP...144..268M . дои : 10.1007/s10955-011-0229-4 .
Внешние ссылки [ править ]
- «Грань хаоса» – критика распространенности идеи.
