СТОХАСТИЧНОСТЬ И НЕЛИНЕЙНОСТЬ СИСТЕМ. НЕРАВНОВЕСНОСТЬ СИСТЕМ. ЭНТРОПИЯ И НЕГЭНТРОПИЯ
е первичных элементов поля как системы
выделяются кванты. Выяснено, что квантовое дискретное строение имеют не
только электромагнитные, но и гравитационные волны и даже пространство и
время. Система может быть комбинирована из различных полей, с квантами
различного энергосодержания и разной степенью их когерентности.
Исследование квантовой структуры полей даёт возможность выяснить содержание
в них связанной информации ОНГ.
2. ЕДИНСТВО МАССЫ, ЭНЕРГИИ И
НЕГЭНТРОПИИ В СИСТЕМЕ
В условиях дифференциации наук и распространения редукционистских теорий
возникло очень много кажуще изолированных моделей процессов, объектов,
законов. В действительности мир един, процессы разного направления
протекают в системах одновременно. Единство обусловлено тем, что общее
начало ? объединённое суперполе едино для всех объектов, явлений и систем.
Согласованно и параллельно развиваются и многие кажуще противоположные
явления. В любой системе одновременно могут протекать следующиепроцессы:
подвижность (превращения) и инертность (неизменчивость), изменение
координат в многомерном пространстве и стремление сохранять своё состояние,
прогрессивное и регрессивное развитие, возникновение и разрушение структур,
изменчивость и наследственность, случайные и детерминированные процессы,
свобода и упорядоченность элементов.
В системах параллельно протекают два противоположных процесса: изменение
ОЭ и ОНГ. Энтропия в общем является показателем неопределённости,
беспорядка, разнообразия, хаоса, равновесия в системе. Негэнтропию часто
ошибочно дефинируют как энтропию с отрицательным знаком. Это может вызывать
большие недоразумения. Негэнтропия (ОНГ) действительно измеряется в тех же
единицах как энтропия (например в битах). Направление её действительно
противоположное энтропии. Её увеличение вызывает такое же уменьшение
энтропии. Однако, эти величины изменяются в системе по самостоятельным
закономерностям и их абсолютные значения мало зависят
друг от друга. Негэнтропия является мерой порядка, упорядоченности,
внутренной структуры, связанной информации. При увеличении обобщённой
энтропии увеличиваются размерность системы (количество независимых
переменных, факторов) и их масштабы, а также возможности поиска более
эффективных решений. Одновременно с ростом ОЭ увеличивается и
неопределённость системы, вероятность принятия неправильного решения, а
также расширяются размеры пространства поиска. Для того, чтобы уменьшить
неопределённость системы, необходимо ввести в неё обобщённую негэнтропию
(ОНГ), информацию, упорядоченность. Таким образом, при прогрессивном
развитии в системе увеличивается больше ОНГ, чем ОЭ. При деструкции больше
увеличивается ОЭ. Имеются разные комбинации одновременного изменения ОЭ и
ОНГ. Если система обладает небольшой ОЭ, то и ОНГ туда ввести можно мало и
для её развития нет условий
(ОНГ < ОЭ).
Много споров возникло при исследованиях взаимодействия вещественных,
энергетических и информационных систем. В практической жизни, экономике и
технике их часто рассматривают раздельно. Действительно, часто
целесообразно исследовать материальные (вещественные) балансы, потоки и
ресурсы. Отдельно рассматриваются соответствующие энергетические и
информационные ресурсы. При составлении технических проектов или
бизнеспланов такие раздельные расчёты дают много данных для оценки
эффективности решений. Однако, сразу бросается в глаза, что в любых
системах и организациях эти категории существуют все вместе. В любой фирме
занимаются как материальными, так и энергетическими и информационными
ресурсами. Вместо информационных потоков в экономике больше занимаются
денежными средствами. Как мы увидим в дальнейшем, деньги в определённом
смысле заменяют информацию. В любом живом организме также протекают
одновременно и взаимосвязанной как материальные, так и энергетические и
информационные процессы. Но и объекты неживой природы, даже любой кусок
камня, обладают не только массой (весом) вещества, но и внутренней энергией
и разного вида связанной информацией (негэнтропией, химической, физической,
кристаллографической и др.). Если начинать искать, то не удастся найти в
мире ни одной системы, которая содержала бы в отдельности вещество, энергию
или информацию. Даже самые маленькие кванты энергии фотоны, имеют по
формулам Эйнштейна массу, а величина кванта уже сама собой является
информацией, тем более возникающие волны и их когеренция. Единство массы и
энергии, возможность их измерения в единицах массы или энергии вытекает уже
из формулы Эйнштейна
Ео = mc2 , где: Ео энергия m масса, с скорость света
При движении частиц сохраняется та же формула, но необходимо учесть
изменение массы в зависимости от скорости (связанной с энергией). Труднее
выяснить единую природу негэнтропии с энергией и массой. Для этого имеется
формула Бриллюэна. Такие явления единства можно объяснять только тем, что в
начальном общем суперполе все эти категории вещество, энергия и
информация, имеют единую природу. Одним из компонентов там является
гравитационное поле, которое имеет сильно антиэнтропийный характер
(противодействует энтропии).
По соотношению Бриллюэна для получения 1 бита необходимо израсходовать по
меньшей мере k . ln2 > k единиц негэнтропии
k = 1,38 . 1023 дж / град. (константа Больцмана)
Объединяя формулы Эйнштейна и Бриллюэна можно любую форму материи или
системы перевести одну в другую с приближёнными эквивалентными
соотношениями:
1 г ? 1014 дж ? 1037 бит
Например, негэнтропию (ОНГ) можно выразить в единицах массы (граммы) или
энергии (джоулы). Практически получают ничтожно малые, пока неизмеримые
величины массы или энергии и сами процессы изменения формы существования
материи пока малоуправляемые. Мозг человека в виде памяти содержит
информацию, оцениваемую около 5 . 1010 бит, вместе с макроструктурами около
1017 бит, что соответствует массе около 1 . 1020 г, т.е. в настоящее время
неизмеримо малой величине.
ОБОБЩЕННАЯ ЭНТРОПИЯ (ОЭ) И НЕГЭНТРОПИЯ (ОНГ)
При исследовании систем существенное значение имеют вероятностные
характеристики их структуры и функции, неопределённость и ОЭ. Часто важную
информацию дают условные вероятности достижения цели. Для неживых систем в
качестве критериев принимают целесообразность, назначение или вероятность
сохранения целостности структуры. ОЭ и ОНГ являются функция ми состояния
системы. Информация является функцией процесса (связи) между двумя или
больше системами, при которой хотя бы у одной системы ОНГ увеличивается (ОЭ
уменьшается). В качестве исходных предпосылок для определения количества
информации и энтропии систем можно применять классические положения теорий
информации и вероятности [ 2325 ]. Для характеристики динамических (или
кинетических) процессов необходимо дополнительно учитывать механизмы
Марковских случайных и эргодических многостадийных процессов.
Иззапереплетения, совмещения многих систем возникают проблемы
многоцельности и взаимозависимости условных вероятностей и энтропий.
Однако, при практической работе со сложными системами применение известных
методов теории информации связано со многими трудностями.
1. Теория информации рассматривает информацию и энтропию как скалярные
величины, которые могут передаваться по каналам связи. В общем случае,
как информация, так и ОЭ или ОНГ являются многомерными (векторными)
величинами. Они зависят от условных вероятностей и условно независимых
факторов в многомерном пространстве состояния системы.
2. Измерение информации бесконечно многомерного реального пространства
невозможно. Для моделирования её необходимо выяснить существенные
факторы и отбросить несущественные размерности.
3. Для расчёта энтропии сложных систем необходимы данные о многих условных
вероятностях, определение которых представляет трудности и отсутствуют
методы для их теоретической оценки.
4. Достоверность расчётов информации и ОЭ зависит от эффективного
установления цели и составления модели. Для оценки эффективности
последних отсутствуют надёжные критерии и необходимо применение
эвристических методов. Осложнение от многомерности и многофакторности
систем можно преодолеть путём перехода к определению их обобщённой
энтропии. ОЭ представляет собой сумму проекций средних условных
энтропий относительно исполнения целевого критерия при условии действия
отдельных влияющих на систему факторов. При этом факторы можно
рассматривать в качестве от дельных координат или систем со
статистическим распределением исходов. Условные энтропии проектируются
на общую ось целевого критерия.
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОЭ И ОНГ
1. Определяют по возможности подробнее пределы и объёмы исследуемой
системы, её элементы и их взаимосвязи, пространство состояния и его раз
мерность.
2. Определяют функциональные связи системы с окружающей средой. Особое
внимание уделяют возможностям воздействия на среду и влияющим на систему
внешним факторам. По возможности стараются не пропускать ни одного
существенного фактора.
3. Определяют стабильность системы или возможности её изменения по
времени. Выясняют возможные процессы и их направления. Множество цепей
реальных процессов обнаруживают в той или иной мере свойства марковских.
| |  скачать работу |
СТОХАСТИЧНОСТЬ И НЕЛИНЕЙНОСТЬ СИСТЕМ. НЕРАВНОВЕСНОСТЬ СИСТЕМ. ЭНТРОПИЯ И НЕГЭНТРОПИЯ |
