Жанр: Философия
Сборник статей по Синергетике.
... особенности модели от несущественных, случайных и тем самым облегчить
построение
моделей, воспроизводящих нужный режим поведения.
С. Улам [27] и другие авторы рассмотрели отображения плоскости на
себя, производимые
по определенным правилам (аксиомам). Наиболее эффектным оказалось
отображение,
предложенное Копуэем [28, 29],- его знаменитая игра "Жизнь".
Играют на плоскости, разбитой на квадратные клетки одного и того же
размера. Каждая
клетка может находиться в одном из двух состояний: либо быть занятой
(например,
фишкой), либо пустой. Начальное состояние (начальная расстановка фишек)
может быть
выбрана произвольно. Последующие состояния клеток зависят от занятости
соседних
клеток на предыдущем ходу. Соседними считаются восемь клеток,
непосредственно
примыкающих к данной (имеющих с ней либо общую сторону - примыкание
справа, слева,
сверху и снизу, либо общую вершину - примыкание по диагонали). Игра
состоит из
дискретной последовательности ходов. На каждом ходу ко всем клеткам доски
применяются следующие три правила (аксиомы).
I. Выживание. Клетка остается занятой на следующем ходу, если на
предыдущем были
заняты две, или три соседние с ней клетки.
2. Гибель. Клетка становится свободной на следующем ходу, если на
предыдущем было
занято более трех или менее двух соседних клеток (в первом случае клетка
"погибает" из-за перенаселения, во втором - из- за чрезмерной изоляции).
3. Рождение. Свободная клетка становится занятой на следующем ходу, если
на
предыдущем были заняты три и только три соседние клетки.
Кажущаяся простота правил Конуэя обманчива: как и простые динамические
системы,
доска с расставленными на ней фишками может перейти в весьма сложные
режимы,
имитирующие процессы гибели (полное уничтожение всех расставленных в
начальной
позиции фишек), неограниченный рост, устойчивое стационарное состояние
(система с
определенной периодичностью в пространстве), периодические по времени
осцилляции.
Подробный обзор современного состояния кибернетического моделирования
биологии
развития приведен в [301].
Поиски универсальной модели.
Сложность поведения простых моделей и неисчерпаемое разнообразие
моделируемых
объектов наводят на мысль о поиске некоего универсального класса моделей,
которые
могли бы воспроизводить требуемый тип поведения любой системы.
Рассмотрим, например, систему уравнений химической кинетики,
описывающую редкую
ситуацию: досконально известный механизм m-стадийной реакции (m - число
элементарных актов), в которой принимает участие п веществ. Алгоритм
выписывания
динамической системы по схеме реакции однозначно определен [31]. В таких
системах
"химического типа" удалось установить существование довольно сложных
режимов
(например, каталитический триггер или каталитический осциллятор). В то же
время
известно, что далеко не всякую динамическую систему с полиномиальной
правой частью
можно интерпретировать как описывающую некую гипотетическую химическую
реакцию:
некоторые концентрации в случае произвольно заданной системы могут
становить-я
отрицательными.
Возникает вопрос: всякую ли динамическую систему с полиномиальной
правой частью
можно промоделировать системой типа химической кинетики? Ответ
(положительный)
был получен М. Д. Корзухиным [18], доказавшим теорему об асимптотической
воспроизводимости любого режима, осуществимого в системах с
полиномиальной правой
частью, системами типа химической кинетики (быть может, с большим числом
"резервуарных" переменных, концентрации которых в ходе реакции считаются
неизменными).
Вместо заключения. Мы умышленно не остановились в лекции ни на
"универмаге
моделей", ни на перечислении существующих методов решения уравнений и
задач
определенных типов, считая, что и то и другое слушатели сумеют почерпнуть
из других
лекций. Свою задачу мы видели в том, чтобы, не впадая в излишний
педантизм, очертить контуры возникающего нового направления, обратить внимание
на основные идеи и
понятия.
Свою лекцию мы бы хотели закончить словами Л. И. Мандельштама: "В
сложной области нелинейных колебаний еще в большей мере, чем это уже имеет
место сейчас,
выкристаллизуются свои специфические общие понятия, положения и методы,
которые
войдут в обиход физика, сделаются привычными и наглядными, позволят ему
разбираться в сложной совокупности явлений и дадут мощное эвристическое оружие
для новых
исследований.
Физик, интересующийся современными проблемами колебаний, должен, по
моему мнению, уже теперь участвовать в продвижении по этому пути. Он должен
овладеть уже
существующими математическими методами и приемами, лежащими в основе этих
проблем, и научиться их применять" [32].
ЛИТЕРАТУРА
1. Манделъштам Л. И. Лекции по колебаниям. М.: Изд-во АН СССР, 1955. 503
с.
2. Хакен Г. Синергетика. М.: Мир, 1980. Wi с.
3. Synergetics. А Workshop / Ed. by И. Hakell. 3rd ел. В. etc,, 1977. 277
р.
4. Synergetics far from equilibrium/Ed. by A. Pacault, С. Vidal. В. etc,,
1978.
5. structural stability in physics/ Ed. by W. Guttinger, H.Eikenmeier. В.
etс., 1978.
6. Pattern formation by dynamic systems and pattern recognition / Ed. bv
H. Haken B.etc. 1979. 305p.
7. Dynamic of synergetic systems/ Ed. by H. Haken. В. etc., 1980. 271 p.
8. Choaos and order in nature /Ed. by H.Haken. B. etc. 1980. 271 p.
9. Словарь no кибернетике. Киев: Гл. ред. Укр. сов. энцикл., 1979. 621 с.
10. Улам С. Нерешенные математические задачи. М.: Наука, 1964. 161с.
11. Nonlinear partial differential equations. N. Y.: Acad. press, 1967,
p. 223.
12. Николае Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах. М.:
Мир, 1979.
512 с.
13. Гленсдорф П., Пригожин И. Термодинамическая теория структуры,
устойчивости и
флуктуаций. М.: Мир, 1973. 280 с.
14. Гапонов-Грехов А. В., Рабинович М. И. Л. И. Мандельштам и современная
теория
нелинейных колебаний и волн.- УФН, 1979, 128, № 4, с. 579-624.
15. Васильев В.А., Романовской Ю. М., Яхт В. Г. Автоволновые процессы в
распределенных кинетических системах.- УФН, 1979, 128, № 4, с. 625-666.
16. Академик Л. И. Мандельштам: К 100-летию со дня рождения.- М.: Наука,
1979, с. 107.
17. Бурбаки Н. Архитектура математики.- В кн.: Математическое
просвещение. М.:
Физ-матгиз, 1959, вып. 5, с. 106-107.
18. Жаботинский А. М. Концентрационные автоколебания. М.: Наука, 1974.
178 с.
19. Баренблатт Г. И. Подобие, автомодельность и промездуточная
асимптотика. Л.:
Гидрометеоиздат, 1978. 207 с.
20. Эбелинг В. Образование структур при необратимых процессах. М.: Мир,
1979, с. 13-14.
21. Романовский Ю. М., Степанова Н. В., Чернавский Ц. С. Математическое
моделирование в биологии. М.: Наука, 1975. 343 с.
22. Turing А. М. The chemical basis of morphogenesis- Phil. Trans. Roy.
Soc. London В, 1952, 237, p. 37-72.
23. Нейман Дж. фон. Теория самовоспроизводящихся автоматов. М.: Мир,
1971. 382 с.
24. Рабинович М. И. Стохастические автоколебания и турбулентность.- УФК,
1978, 125, №1, с. 123-168.
25. Mandelbrot В. В. Fractals. San Francisco: W. Н. Freeman and Co. ,
1977. 365 p.
26. Хоффман У. Система аксиом математической биологии.- В кн.:
Кибернетический
сборник. М.: Мир, 1975, вып. 12, с. 184-207.
27. Математические проблемы в биологии: Сб. статей. М.: Мир, 1962, с.
258.
28. Гарднер М. Математические досуги. М.: Мир, 1972, с. 458.
29. Эйген М., Винклер Р. Игра жизнь. М.: Наука, 1979, с. 53.
30. Аладъев В. 3. Кибернетическое моделирование биологии развития.- В
кн.:
Параллельная обработка информации и параллельные алгоритмы. Таллин:
Валгус, 1981, с.211-280.
31. Вольперт А. .0., Худяев С. И. Анализ в классе разрывных функций и
уравнения
математической физики. М.: Наука, 1975. 394 с.
32. Андронов А. А., Витт А. А., Хайкин С. Э. Теория колебаний:
Предисловие к первому изданию. М.: Физматгиз, 1959, с. 11-12.
СИНЕРГЕТИКА И ПРОБЛЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ В ТЕХНИКЕ, ЭКОНОМИКЕ И СОЦИОЛОГИИ
Богатырь
Гуманитарная страница Анатолия Пинского
[http://pinskij.centro.ru/]
Научный коллектив кафедры систем автоматического управления ТРТУ
под руководством профессора А.А.Колесникова проводит исследования в области
синергетических систем управления.
Развит принципиально новый подход к синтезу систем управления нелинейными
многосвязными
объектами, основанный на концепции введения притягивающих (инвариантных)
многообразий-аттракторов.
На основе синергетического подхода осуществлен прорыв в трудной
проблеме синтеза систем управления широким классом нелинейных многомерных
объектов, что позволило впервые разработать общую теорию и методы
аналитического конструирования систем скалярного, векторного,
разрывного,селективно-инвариантного, многокритериального и терминального
управлений нелинейными
динамическими объектами различной физической природы, в том числе и с учетом
ограничений на координаты и управления.
Теория и методы синтеза синергетических систем были использованы
для решения крупных прикладных задач управления, в том числе:
- впервые в мировой энергетике решена известная своей сложностью
проблема синтеза многосвязных систем согласованного управления
электромеханическими процессами в
турбогенераторах, которые принципиально превосходят существующие системы и
обладают
предельными свойствами;
- разработан новый метод синтеза систем векторного управления общим
классом
манипуляционных роботов по их полным нелинейным моделям движения.
Аналогичные результаты получены также в задачах управления нелинейными
электроприводами,движущимися объектами и др.
"Информационный джинн", стремительно ворвавшись в современное общество,
резко снизил "время полураспада знаний". Это непосредственно касается и сферы
образования и, конечно, концепции ее информатизации.
С 1993 года прошло немногим более четырех лет, а уже остро ощущается
необходимость актуализации концепций системной интеграции информационных
технологий в высшей школе (редакция 1993 года), информатизации высшего
образования Российской Федерации (утверждена 28 сентября 1993 года) и развита
сети телекоммуникаций в системе высшего образования Российской
Федерации (утверждена 31 марта 1994 года).
Работа по актуализации этих концепций выполнена в Государственном научноисследовательском
институте системной интеграции совместно с вузами и другими
организациями по поручению Министерства общего и профессионального образования
Российской Федерации. Разработана единая концепция информатизации общего
профессионального образования.
В настоящей публикации редакция этой единой концепции приводится в изложении.
1. Цели, задачи и основные направления информатизации сферы образования России
Сегодня перед Россией стоит проблема переосмысления национальной хозяйственной
деятельности, а главное изменений, которые в ней возможны и мыслимы. На все
пространство ныне существующей экономической деятельности необходимо должным
образом наложить пространство идей. Решение этой проблемы по плечу только
населению, имеющему высокий образовательный уровень,соответствующий
современным требованиям.
Общество объективно живет в режиме развития, подчиняется законам развития.
Идея развития - это идея энергичная, перспективная,беспроигрышная. Для России
эта идея сама по себе имеет преимущество и она мобилизует все прочие
преимущества, все еще имеющиеся у страны, в том числе потенциал образования.
В Концепции информатизации высшего образования Российской Федерации (1993
г.) было объявлено, что стратегическая цель информатизации образования состоит
в глобальной рационализации интеллектуальной деятельности за счет
использования НИТ, радикальном повышении эффективности и качества подготовки
специалистов до уровня, достигнутого в развитых странах, т.е. подготовки
кадров с новым типом мышления, соответствующим требованиям постиндустриального
общества.
В результате достижения этой цели в обществе должны быть обеспечены
массовая компьютерная грамотность и формирование новой информационной культуры
мышления путем индивидуализации образования.
Эта цель информатизации образования по своей сути является долгосрочной и
потому продолжает сохранять свою актуальность.
Глобальная цель информатизации сферы образования является многофакторной,
включающей в себя целый ряд целей и подцелей.
Сегодня главная цель информатизации состоит в подготовке обучаемых к
полноценному и эффективному участию в бытовой, общественной и профессиональной
областях жизнедеятельности в условиях информационного общества.
Кроме главной цели путем информатизации образования необходимо обеспечить
достижение следующих подцелей:
повышение качества образования;
увеличение степени доступности образования;
повышение экономического потенциала в стране за счет роста образованности
населения (человеческий капитал);
интеграция национальной системы образования в научную, производственную,
социально-общественную и культурную
информационную инфраструктуру мирового сообщества.
Стратегическими задачи развития информатизации образования являются следующие:
Подготовка кадров, способных осуществить решение поставленной масштабной
цели повышения
качества образования с использованием перспективных информационных
технологий.
Анализ уровней целесообразного применения информационных технологий для
различных направлений и ступеней подготовки специалистов. Научное обоснование
методологии информатизации общего и профессионального образования.
Научное обоснование методологии информатизации специализированного
образования в области информатики и вычислительной техники. Методологические
проблемы разработки и оптимального применения новых информационных технологий
в сфере образования.
Разработка новых принципов и методов представления, обработки данных и
знаний.
Разработка компьютерных обучающих систем.
Создание системы стандартизации информационных технологий, разработка
методик сертификации
программных и технических образовательных средств.
Разработка конструктивных подходов и организационных форм создания
товарного методического
компьютерного обеспечения образовательного процесса.
Создание единого телекоммуникационного сетевого пространства сферы
образования.
Развитие единой системы баз данных и информационных ресурсов в сфере
образования.
Обеспечение массового доступа к единой системе баз данных и
информационных ресурсов сферы
образования России для всех групп пользователей.
Внедрение информационных технологий в сферу образования имеет смысл, если это
позволяет создать
дополнительные возможности и организационно-технические ресурсы, а именно:
(1) доступ к большому объему учебной информации;
(2) образная наглядная форма представления изучаемого материала;
(3) поддержка активных методов обучения;
(4) модульный принцип построения, что позволяет тиражировать отдельные
составные части
информационной технологии;
(5) поддержка информационной технологии соответствующим научно-методическим
материалом.
Основными направлениями развития информатизации национальной системы
образования должны являться:
Информатизация процессов обучения в общем и профессиональном образовании.
Получение обучаемыми необходимого, определенного государственными
образовательными
стандартами уровня знаний, умений и навыков в области общей и
профессиональной "информационной
культуры".
Создание информационной инфраструктуры сферы образования.
Информатизация процессов управления образованием.
Информатизация научных исследований и разработок, которые проводятся в
национальной системе образования.
Оснащение сферы образования современными информационно-вычислительными
средствами и
телекоммуникационной техникой.
Создание и развитие современной системы дистанционного образования.
Для научного обоснования методов и средств проведения работ по информатизации
сферы образования
должны быть в опережающем порядке проведены исследования по следующим
направлениям:
1.Разработка методов моделирования и концептуального проектирования
процессов информатизации
образования.
2.Содержание и методология преподавания знаний, умений и навыков по о,
информационным
технологиям общего назначения (информатика) от начального до
послевузовского образования и
обеспечения преемственности в развитии знаний, умений и навыков на всех
этапах непрерывного образования.
3.Анализ и обоснование целесообразности и пропорций использования ИТ и
традиционных методов в обучении по всему образовательному циклу от начального
до послевузовского.
4.Исследование проблем обеспечения всех видов безопасности обучаемых в
условиях использования ИТ и компьютерной техники.
5.Методология создания автоматизированных систем обучения (АСО) и их
компонент
(автоматизированные учебники, курсы, практикумы и т.д.).
6.Анализ и обоснование содержания и структуры АСО в различных видах
профессионального образования (гуманитарного, технического и др.).
7.Создание методик преподавания в условиях применения АСО.
8.Методология контроля качества обучения с использованием ИТ по всему
образовательному циклу и во время профессиональной переподготовки
специалистов.
9.Анализ и обоснование целесообразного соотношения профессионального
обучения в реальных и
моделируемых с использованием ИТ профессиональных средах.
10.Исследования в области перспективных базовых ИТ - программно-технических,
телекоммуникационных, мультимедийных и т.д.
Пo результатам выполнения НИР по всем приведенным направлениям после
авторитетной экспертизы
должны вырабатываться нормативные и/или рекомендательные документы
Минобразования России.
2. Непрерывность образования как основная идеология его
реформирования,
развития и информатизации
Для России сегодня первостепенными являются вопросы не о том, что будет с
системой образования через 50 лет, хотя это тоже очень важно, а о том, что
необходимо сделать сегодня, завтра, в ближайшие годы, чтобы выйти из
кризисного состояния, стабилизировать обстановку в сфере образования и
направить его в русло общемировых тенденций.
Для разработки комплекса мер, гарантирующих достижение целей развития
образования в России необходимо:
Сформулировать философию образования и развития информатизации
образования.
Сформулировать государственную образовательную политику и доктрину
образования.
Определить стратегию, глобальные и локальные цели образования.
Сформулировать новую миссию, роль и место сферы образования в
современной России.
Исключительно важным является условие, в соответствии с которым реформирование
сферы образования и ее информатизация должны в обязательном порядке идти
одновременно и взаимозависимо, а не последовательно или параллельно. Переход
сферы образования на качественно новый уровень без информатизации просто
невозможен.
Центральным понятием настоящего документа является понятие "образования". При
всей
распространенности и, казалось бы, устойчивости понятия "образования" смысл,
вкладываемый в него, всееще требует серьезного научного анализа и обоснования.
Можно выделить по меньшей мере четыре аспекта его содержательной трактовки:
образование как ценность;
образование как система;
образование как процесс;
образование как результат.
Понять и оценить истинную сущность образования как сложного, многопланового
явления можно лишь в единстве этих аспектных характеристик.
При этом не следует смешивать макросистемную характеристику образования как
целостного социального явления и его же системную характеристику KBK
совокупности взаимосвязанных подсистем различных звеньев общего и
профессионального образования - дошкольного, школьного, среднего и высшего
профессионального, послевузовского и т.д.
Среди наиболее прогрессивных идей человечества конца нынешнего столетия
существенное место занимает идея непрерывного образования. Ее главный смысл -
постоянное творческое обновление, развитие и совершенствование каждого
человека на протяжении всей жизни. Это влечет за собой и процветание всего
общества.
Характерно, что понятие "непрерывное образование" впервые прозвучало в 1972
году, то есть практически одновременно с зарождением рыночной экономики.
Именно рыночная экономика в силу чрезвычайной подвижности своей коньюнктуры
вынуждает людей постоянно учиться и переучиваться - и в случае перемены работы
или профессии, и в случае, когда человек остается на своем рабочем месте
длительное время - к этому его вынуждают постоянные поиски производства новых
товаров или услуг, повышение их качества, удешевления технологий в условиях
острейшей конкуренции.
На новом этапе экономической реформы в России необходимо обеспечить системное
реформирование содержания образования, создать механизм его постоянного
обновления. При этом основополагающая цель состоит в переходе к многообразному
и непрерывному образованию, охватывающему всю активную жизнь человека.
Многообразие и непрерывность должны выступать не только как перспективные
тенденции, но и как условия достижения нового качества образования.
Построение системы непрерывного образования - проблема чрезвычайно сложная.
Создание ее потребует в перспективе коренной перестройки всего содержания
образования, начиная с детского сада, переналадки организационных основ
образования и т.д. Сегодня Россия находится в самом начале этого пути. На этом
этапе основными противоречиями, по-видимому, являются противоречия,
обусловленные корпоративностью, ведомственной разобщенностью образовательных
структур, их замкнутостью и самоизоляцией во многих аспектах их деятельности:
содержательной, организационной, кадровой и т.д.
Переход к непрерывному образованию должен преодолеть ориентацию традиционных
образовательных процессов на поверхностную "энциклопедичность" содержания,
перегруженность информационным и фактологическим материалом, не связанным с
запросами учащихся или нуждами общества. Предстоит переориентировать учебновоспитательный
процесс с воспроизводства только образцов прошлого опыта
человечества на освоение способов преобразования действительности, овладение
средствами и методами самообразования, умением учиться.
Образование должно быть обращено к будущему, к тем проблемным ситуациям,
разрешение которых предполагает использование научных знаний в качестве
средства практической деятельности. Такая постановка целей общего образования,
естественно, должна вывести на ведущее место трудовую подготовку школьников.
Аналогично - профессиональные учебные заведения всех уровней должны быть
переориентированы - от обучения студентов каким-либо конкретным профессиям "на
всю жизнь" к предоставлению им, в первую очередь, широкого базового
профессионального образования.
Приводимые ниже принципы развития непрерывного профессионального образования
разделены по основанию пары категорий диалектики "содержание-форма". Причем,
содержательный аспект, в свою очередь, делится на два: состав подсистемы
"содержание" и ее структурные связи.
Целесообразно выделить три принципа построения состава "содержания",
соответствующих разным векторам движения человека в образовательном
пространстве непрерывного образования:
(1) Принцип многоуровневости профессиональных образовательных программ
предполагает наличие многих уровней и ситуаций базового профессионального
образования (вектор движения вверх).
(2) Принцип дополнительности (взаимодополнительности) базового и
последипломного профессионального образования. Этот принцип относится к
"вектору движения вперед" человека в профессиональном бразовательном
пространстве.
(3) Принцип маневренности профессиональных образовательных программ относится
к вектору движения человека в профессиональном образовательном пространстве -
"по горизонтали".
Другим направлением реализации является рассмотрение непрерывного
профессионального образования как системы образовательных процессов
(образовательных программ), направленных на обеспечение становления и
дальнейшего развития профессионализма специалистов в соответствии с их
личностными потребностями и социально-экономическими требованиями
общества.
3. Концептуальные принципы развития информатизации сферы образования
Нынешнюю ситуацию в мире информационных технологий можно сравнить с
положением, создавшимся вскоре после изобретения печатного станка. Станок
изобретен и теперь все зависит от того, кто и какие книги будет печатать. В
сравнении с этим проблемы совершенствования полиграфии оказываются вторичными.
Лимитирующим фактором в современных ИТ являются не средства вычислительной
техники, а кадры, способные ставить содержательные задачи и находить новые
области эффективного приложения и использования компьютеров.
Успехи нашей страны в обозримом будущем, ее возможности выбрать и реализовать
оптимальную историческую траекторию во многом связаны с развитием
информационной сферы. Последнее, в первую очередь, зависит от квалификации
кадров, которая в решающей степени определяется системой образования.
В Концепции информатизации высшего образования Российской Федерации
(утверждена 28 сентября 1993 г.) был выдвинут, исходя из общих представлений
синергетики, принцип "островной" информатизации. В соответствии с ним "фазовый
переход" системы образования к новым информационным технологиям должен был
начаться с помощью нескольких "центров кристаллизации" в отдельных
региональных структурах. Последние играли роль флагманов, на опыте и ошибках
которых могут учиться другие, в которые должны быть вложены основные средства.
Жизнь полностью подтвердила положительную роль принципа "островной"
информатизации. Выживание части российских ВУЗов во многом обусловлено
необходимостью и гетерохронностью процессов, разворачивающихся в
образовательном пространстве России.
Поскольку принцип "островной" информатизации все еще сохраняет свою
актуальность для целого ряда образовательных учреждений во многих регионах,
полезно повторить, что практически этот принцип означает следующее:
а) выделение и/или создание в системе образования ключевых opгa
...Закладка в соц.сетях
