КОГНИТИВИСТИдейное ядро²
Ранние признаки критических переходов
Прологи: наука о сознании становится точной
Ранние признаки критических переходов
Манифест когнитивиста
.
Узелки на распутку
.
Прологи
.
Степенные законы, распределения Парето и закон Зипфа
.
Когнитивный уровень
.
Мерцающие зоны
.
Органическая логика: резюме
Карта органической логики
.
Хвост ящерки. Метафизика метафоры.
.
Опус 1/F
.
Anschauung, научный метод Гёте
.
Закон серийности Пауля Каммерера
.
Ранние признаки критических переходов
Слабые сигналы
.
Меметика
.
Системный анализ и чувствительные точки
.
Спиральная динамика
.
Ранние признаки критических переходов
Темы:
Одна из самых интригующих возможностей, которые открывает наука сложных систем – это возможность прогнозировать большие перемены в сложных системах, таких как общество или климат, используя некоторые признаки в их динамике или структуре. Хотя принято считать, что поведение сложных динамических систем почти не поддается долгосрочному прогнозированию, пытливые умы исследователей сложных систем продолжают искать лазейки.
Последний экономический кризис сделал эту тему еще актуальнее: по каким признакам мы могли заранее узнать о грядущих катаклизмах в экономике? Существуют ли какие-то сигналы раннего предупреждения?
Мы уверены - они существуют. И так думают многие исследователи сложных систем. Мы уже публиковали перевод знаковой статьи "Слабые сигналы - приметы больших перемен" С. Дайера Харриса и Стивена Цейслера (вышла в 2002-м). В комментариях к ней мы сравнивали идеи ее авторов с собственным представлением о прогностически значимых областях сложных систем, которые мы именуем мерцающими зонами.
И вот, совсем недавно, в сентябре 2009-го в авторитетном журнале Nature вышла статья Мартена Шеффера и группы других авторов, озаглавленная "Ранние предупреждающие сигналы критических переходов", в которой вновь поднимается эта тема. Она очень интересна по нескольким причинам. Во-первых, она дает представление о современном положении дел в науке сложных систем с точки зрения ее прогностического применения. Во-вторых, в отличие от статьи Харриса-Цейслера, авторы стараются исходить из математического и статистического, а не качественного описания сложных динамических систем. В-третьих, нам было интересно видеть, что вектор современных исследований сложных систем неуклонно приводит к тем выводам, которые сформулированы в органической логике – так мы именуем нашу методологию изучения и проектирования вмешательств в сложные системы.
В этом материале мы сделаем обзор идей, изложенных в статье Мартена Шеффера и соавторов, и откомментируем их, исходя из наших собственных результатов в области исследования сложных систем.
1. Критические переходы в сложных системах
Объясняя суть критических переходов в сложных системах, авторы обращаются к простой модели из теории катастроф:
На этих диаграммах в виде черной линии представлены точки равновесия сложной системы. В зависимости от внешних условий (ось X, "Условия") точка равновесного состояния системы (ось Y, "Состояние системы") меняется. Если система оказывается под действием случайных возмущений вне точки равновесия, то есть, выходит за пределы черной линии, в системе начинают действовать силы, которые стремятся возвратить систему к состоянию равновесия (желтые стрелки на диаграммах).
Рассмотрим вначале, что происходит в системе, далекой от критического перехода (А). Чтобы существенным образом изменить равновесное состояние системы (на диаграмме сдвиг по синей стрелке), необходимо значительное изменение внешних условий (красная стрелка), то есть, большое внешнее воздействие на систему. В этом случае система реагирует на внешние воздействия практически линейно, то есть, малое воздействие может привести только к малому изменению состояния системы. Чтобы получить большое изменение состояния, необходимо большое внешнее воздействие. Иными словами, изменение состояния системы пропорционально величине воздействия на систему.
Существуют нелинейные системы (B), в них, несмотря на возможность значительного изменения состояния системы под действием сравнительно незначительных воздействий, всегда имеется однозначная точка равновесия, к которой стремится система, она остается устойчивой. Переход такой системы к новому состоянию может проходить быстро, но не катастрофически - между внешними условиями и состоянием системы остается однозначное соответствие.
Другая картина в случаях C и D. В этих системах на линии равновесных состояний имеется складка, так что для некоторых диапазонов внешних условий у системы имеется не одна, а две возможных точки равновесия. Именно в таких системах могут происходить критические переходы по катастрофическому сценарию. Если система находится вблизи начала складки (С), даже самое малейшее изменение внешних условий вынуждает систему оказаться в "пустом пространстве", вдали от ближайшей новой точки равновесия, и она устремляется к нему (синяя стрелка вниз), претерпевая катастрофическое изменение состояния. Аналогичный результат может возникнуть даже если внешние условия не меняются. Просто под действием минимальных внутренних флуктуаций состояния, система может оказаться в области другой точки притяжения, другой области равновесия (D).
По устоявшейся традиции, авторы называют точку, когда система находится между двумя возможными равновесными состояниями, перескакивая от одной к другой под действием самых незначительных воздействий, точкой бифуркации. В физике такие состояния называются критическими, например, переохлажденная жидкость способна лавинообразно кристаллизоваться под действием самого незначительного воздействия. Здесь переход от жидкого состояния к твердому - это фазовый или критический переход. Во время него вещество радикально и очень быстро изменяет свою структуру, перестраивается. Аналогичные критические переходы существуют и в других сложных системах, и если говорить о социальных или биологических системах, они часто связаны с катастрофическими последствиями.
Авторы статьи поставили важный вопрос – могут ли существовать какие-то универсальные признаки, которые бы позволяли заранее узнавать, что сложная система приближается к критическому переходу – вне зависимости от природы системы? И они попытались дать положительный ответ.
1
Авторы статьи поставили важный вопрос -
"могут ли существовать какие-то универсальные признаки, которые бы позволяли заранее узнавать, что сложная система приближается к критическому переходу – вне зависимости от природы системы?"
субъективное мнение - безусловно существует, но существует на подсознательном уровне, на уровне интуиции. Как часто во время анализа неудач мы признаемся самому себе: "вот я же знал..." etc
step2zer0 step2zer0@yahoo.ca (28.05.2016 6:12)
2
Пожалуй, соглашусь
Видимо, нет единых критических признаков для всех типов систем. Более того, сам термин "система" обманчив. Кажется, так можно назвать любую взаимодействующую совокупность феноменов. Но природа натуральных взаимодействий настолько многообразна, что объединять все эти совокупности под одним термином "система" кажется недопустимым упрощением.
Роман Уфимцев (1.06.2016 1:21)
3
Универсальный критерий
Вольно или невольно при прогнозе землетрясений исследователи приходят к мысли, что прогнозным является любое необычное изменение. И это те, кто еще верит в возможность таких прогнозов. Учитывая, что счет прогнозных признаков идет на тысячи (надеюсь, не слишком ошибаюсь), а эффективность каждого из них довольно мала, эта концепция уже фактически узаконена - это тупик! И это при обширнейшем накопленном материале!
Учитывая сложность и многоплановость, скажем, процесса подготовки землетрясений, что может означать "универсальность" предвестников? Не думаю, что, скажем, в экономике, где сейчас проводятся намного более серьезные работы, ситуация лучше - тамошние исследователи пойдут в тот же тупик.
Под влиянием Ваших работ (они, кстати, помогли мне написать одну из самых важных моих работ - за что огромное спасибо!) я уже вижу, что сам процесс современного познания находится в критической точке: каждое следующее открытие все менее значимо, и над познанием все более тяготеет груз прошлых идей прошлых авторитетов, причем, часто ошибочных.
Алексей alf55@mail.ru (25.03.2017 10:49)
Ваш комментарий
image Поля, отмеченные звездочкой, нужно обязательно заполнить
Заголовок комментария:
image Текст комментария: (не более 2000 символов, HTML-разметка удаляется)
image Ваше имя:
Ваш E-mail:
image Сколько будет дважды два? (ответьте цифрой, это проверка от спам-рассылок)
Отправить комментарий
Главные темы
Внимание (8)Геогештальт (1)Гештальт (16)Динамика внимания (5)Инсайт (5)Интуиция (2)Кибернетика (5)Когнитивное управление (6)Когнитивный анализ (4)Когнитивный словарь (5)Культура наблюдения (5)Мерцающие зоны (7)Метафизика (3)Метафора (13)Механизмы восприятия (15)Мифы и парадигмы (7)Органическая логика (5)Прогнозирование (6)Роль языка (4)Симметрии (5)Синхронизмы (5)Сложные системы (10)Степенной закон (8)Творческое мышление (5)Три уровня систем (4)Управление знаниями (3)Фазы развития (7)Фракталы (18)Цветные шумы (9)
КОГНИТИВИСТ: когнитивные методы и технологии © Роман Уфимцев, при поддержке Ателье ER