VGn>Очень часто при анализе сложных систем и процессов используют аналогии из термодинамики. Потому что термодинамика — одна из самых стройных наук и при
VGn> этом имеет большую философскую основу.
VGn>Поэтому во многих обсуждениях можно услышать "энтропия", "работа", "энергия" и т.д.
VGn>Естественно, что с беспорядком борятся упорядочиванием, структуризацией, построением иерархий.
VGn>В сущности абстрагирование — это в какой-то мере и есть построение иерархии.
VGn>Собственно из теории.
VGn>Состояния с высокой энтропией являются более равновесными состояниями, чем с низкой.

Ага. Это уже любопытно...
Но вот тут жареным запахло
Одной термодинамикой уже не отделаешся, если речь о неравновесных состояниях систем,процессов, да еще и в которых человек замешан. В этом случае все существенно усложняется.
Там где заканчиваются область компетенции термодинамики (и что от нее отпочковалось, например разделы теории информации).
Там уже начинается область, где хоть что-то пытается сделать синергетика и то что от нее отпочковалось(или припочковалось или похожее по смыслу).
Например теории организаций,многоагентных систем,интеллектуальных организаций,самоорганизующихся систем.
Неважно,теории это или нет, главное что по этим направлениям немало работ философов(или уже не философов а междисциплинарных...).
Они тоже довольно абстрактные больше философское(как и попытки применять термодинамику ко всему что состоит из многих частей). Может еще более абстрактные.
Но это все хозяство имеет корни не в термодинамике, а скорее в нелинейной динамике.

Вот с некоторой натяжкой можно сказать основная цель программистов создавать и поддерживать системы в неустойчивых состояниях.
Касается не только системы в виде программы, а и системы организации построения программ.

Чего они там философствуют можно посмотреть на подборке цитат из нескольких источников. Такие мнения не спроста возникают. Наверно это все, так или иначе знакомо, но на всякий случай закину.
Не знаю есть ли в них смысл после выдергивания из контекста, но может что-то близко теме окажется:
(перед мелкой цитатой символ "-", большие отделены чертой)

- Только сравнительно недавно стало ясно, что все новое в мире возникает в результате бифуркаций, а основной причиной самоорганизации материи на любом уровне (неживой природы, биологической, социальной) являются неустойчивые, критические состояния.

— Можно сказать также, что в неустойчивых явлениях не выполняется один из основных принципов естествознания — принцип воспроизводимости научных результатов.

— Небольшое возмущение или ошибка ведут к большим последствиям, и точное предсказание поведении таких систем на больших временных интервалах становится невозможным.

— Мозг человека функционирует вблизи критического состояния.

— Обычно среди огромного числа переменных в этой системе находится одна наиболее неустойчивая. Анализ поведения таких систем показывает, что эта неустойчивая переменная подчиняет себе все остальные переменные, которые по этой причине вообще могут быть исключены из рассмотрения. Таким образом, поведение всей самомоорганизующейся системы состоящей из огромного числа компонентов, будет определяться поведением лишь одной неустойчивой переменной, которая получила название параметра порядка.Определяющая роль наиболее неустойчивой переменной в процессах самоорганизации известна как принцип подчинения.
Параметр порядка играет роль информатора о состоянии сложной системы, поскольку благодаря появлению этой макроскопической переменной происходит гигантская компрессия информации; отпадает необходимость описывать состояние каждого элемента самоорганизующейся сложной системы.

— Было предложено простое уравнение, описывающее движения стержня. Исследование этого уравнения показывает, что действительно возможно неуправляемое человеком поддержание стержня в вертикальном положении за счет стохастического воздействия на нижний конец.

— Особое место в синергетике занимают вопросы спонтанного образования упорядоченных структур различной природы в процессах взаимодействия, когда исходные системы находятся в неустойчивых состояниях. Следуя И. Пригожину, ее можно кратко охарактеризовать как “комплекс наук о возникающих системах”.

— Зона бифуркации характеризуется принципиальной непредсказуемостью— неизвестно, станет ли дальнейшее развитие системы хаотическим или родится новая, более упорядоченная структура. Здесь резко возрастает роль неопределенности: случайность на входе в неравновесной ситуации может дать на выходе катастрофические последствия. В то же время, сама возможность спонтанного возникновения порядка из хаоса — важнейший момент процесса самоорганизации в сложной системе.

— Система, находящаяся в неравновесном состоянии, более чутка и восприимчива к воздействиям, согласованным с ее собственными свойствами. Поэтому флуктуации во внешней среде оказываются не “шумом”, а фактором генерации новых структур. Иными словами, неравновесность сложной системы может стать причиной спонтанного морфогенеза.

— Свойство самоорганизации приводит к формированию аттракторов — особых подмножеств в пространстве возможных состояний нелинейных систем, к которым притягиваются близкие траектории. Аттракторы как притягивающие множества в пространстве состояний являются асимптотически устойчивыми множествами. Аттракторы, отличные от состояний равновесия получили название “странных аттракторов”. Внутри них траектории блуждают случайным образом, будучи весьма чувствительными к изменению начальных условий.
----------------------------------------
Главные принципы синергетического подхода в современной науке таковы:
Нетрудно понять, что перечисленные принципы синергетической методологии можно разбить на три группы: принципы сложности (1 — 5), принципы неопределенности (5 — 9) и принципы эволюции (10-12).

1) Принцип неаддитивиости. Функция эффективности F(x,y)>F(x)+F(y)
(функция эффективности целого всегда больше суммы функций эффективности его частей). Хорошим примером такой величины служит негэнтропия (отрицательная энтропия) как мера упорядоченности,
поскольку по К. Шеннону условная энтропия H(x,y)<=H(x)+H(y)
Здесь равенство имеет место только для независимых элементов х и у, т. е. кооперация элементов в системе означает рост ее упорядоченности.

2) Принцип целостности.
В сложных системах свойства целого не сводятся к свойствам составляющих его частей. С одной стороны, кооперативное взаимодействие элементов в сложной системе приводит к формированию новой системы с ранее неизвестными свойствами. С другой стороны, для определения свойств частей необходимо знать свойства целого.

3) Принцип дополнительности Н. Бора.
В сложных системах возникает необходимость сочетания различных, ранее казавшихся несовместимыми, а ныне взаимодополняющих друг друга моделей и методов описания.

4) Принцип спонтанного возникновения И. Пригожина
В сложных системах возможны особые критические состояния, когда малейшие флуктуации могут внезапно привести к появлению новых структур, полностью отличающихся от обычных (в частности, это может вести к катастрофическим последствиям — эффекты снежного кома” или эпидемии).

5. Принцип несовместимости Л. Заде
При росте сложности системы уменьшается возможность ее точного описания вплоть до некоторого порога, за которым точность и релевантность информации становятся несовместимыми, взаимно исключающими характеристиками.


6. Принцип управления неопределенностями
В сложных системах требуется переход от борьбы с неопределенностями к управлению неопределенностями. Различные виды неопределенности должны преднамеренно вводиться в модель исследуемой системы, поскольку они служат фактором, благоприятствующим инновациям (системным мутациям).


7. Принцип незнания
Знания о сложных системах принципиально являются неполными, неточны- ми и противоречивыми: они обычно формируются не на основе логически строгих понятий и суждений, а исходя из индивидуальных мнений и коллективных идей. Поэтому в подобных системах важную роль играет моделирование частичного знания и незнания.

8. Принцип множественности НЕ-факторов
При разработке сложных систем требуется принимать во внимание целую гамму НЕ-факторов знаний, где наряду с обычными НЕ-факторами в смысле А.С. Нариньяни [Нариньяни, 1998], ( неопределенность, неточность, неполнота, недоопределенность,...), следует учитывать и синергетические НЕ-факторы: нелинейность, неустойчивость, неравновесность, незамкнутость...

Здесь нелинейность означает нарушение аддитивности в процессе развития системы, а неустойчивость связана с несохранением близости состояний системы в процессе ее эволюции.

9. Принцип соответствия.
Язык описания сложной системы должен соответствовать характеру располагаемой о ней информации (уровню знаний или неопределенности). Точные логико-математические, синтаксические модели не являются универсальным языком, также важны нестрогие, приближенные, семиотические модели и неформальные методы. Один и тот же объект может описываться семейством языков различной жесткости [Налимов, 1979].

10. Принцип разнообразия путей развития
Развитие сложной системы многовариантно и альтернативно, существует “спектр” путей ее эволюции. Переломный критический момент неопределенности будущего развития сложной системы связан с наличием зон бифуркации— “разветвления” возможных путей эволюции системы. Рассуждения о сложных системах могут интерпретироваться в различных “возможных мирах”, т. е. сложность предполагает объединение различных (и даже противоположных) логик. Переход от одной логики к другой отражает процесс становления системы, причем вид конкретной логики зависит от этапа эволюции системы и складывающейся ситуации.

11. Принцип единства и взаимопереходов порядка и хаоса
Эволюция сложной системы проходит через неустойчивость; хаос не только разрушителен, но и конструктивен. Организационное развитие сложных систем предполагает своего рода конъюнкцию порядка и хаоса.

12. Принцип колебательной (пульсирующей) эволюции
Процесс эволюции сложной системы носит не поступательный, а циклический или волновой характер: он сочетает в себе дивергентные (рост разнообразия) и конвергентные (свертывание разнообразия) тенденции, фазы зарождения порядка и поддержания порядка. Открытые сложные системы пульсируют: дифференциация сменяется интеграцией, разбегание — сближением, ослабление связей — их усилением и т.п.
-----------------
Гомеостатика — это наука о принципах и механизмах самосохранения, поддержания равновесия, гармонии в естественных и искусственных системах.
Тремя ведущими принципами гомеостатики являются принципы противоречия, гармонии и аналогии. В центре внимания гомеостатики находится взаимодействие противоположностей, “cклеивание” и “расщепление” антагонистов, управление внутренними противоречиями в системах, состоящих из “полярных единиц”, а также анализ возникновения патологий и катастроф в таких системах. Сам термин “гомеостазис”, введенный в научный обиход К. Бернаром и У. Кентоном, означает “остаться таким же”, т. е. гомеостатическая система остается устойчивой при внешних возмущениях.

Четырьмя ключевыми составляющими, необходимыми для существования гомеостатической системы являются:
а) внутренние противоречия;
б) иерархическая организация; в) соподчинение гомеостатов;
г) реализация в управлении принципа регулируемого противоречия (символ китайской монады) [Горский, 1998; Курейчик В. М. и Курейчик В. В. 2000].
-------------
Самоорганизующимися называются системы, которые формируются спонтанно, в результате преимущественно локальных взаимодействий между элементами. Как правило, в их основе лежит согласованное поведение большого числа взаимодействующих агентов. Подобные системы возникают при определенных граничных условиях как следствие особых состояний агентов (в синергетике такие состояния именуются притягивающими — “аттракторами”) [Хакен, 1991].

На микроуровне при самоорганизации происходит процесс распространения или усиления флуктуаций вследствие увеличения асимметрии, неравновесности системы под воздействием среды. Этот процесс остается незаметным на макроуровне до тех пор, пока изменения не достигнут некоторого критического значения, после чего спонтанно возникает новый порядок или структура.

В автономных системах преобладают положительные обратные связи, круговые процессы, рекурсивные отношения. Принято различать: а) пассивную автономию, обеспечиваемую, на- пример, с помощью мембраны (защитного экрана); б) реактивную автономию (обратные связи); в) активную автономию, предполагающую проведение целенаправленных воздействий на среду. Входные воздействия не столько определяют поведение автономного агента, сколько являются лишь “пусковыми факторами”, инициализирующими различные стратегии поведения.
--------
Понятие самоорганизации автономного агента неотделимо от таких его свойств как самовоспроизведение, самосохранение, саморегуляция (самоуправление).
Как уже отмечалось, базовым механизмом самосохранения является гомеостазис, т. е. способность агента постоянно определять и поддерживать в требуемых интервалах ряд критических параметров состояния, определяющих его гомеостатическую границу.Само существование такой организации предполагает функционирование обратных связей, сохраняющих гомеостазис.
--------
Исследование вопросов экоорганизации связано в первую очередь с открытыми системами, находящимися вдали от состояния равновесия. При этом хаос, беспорядок рассматриваются не как аномалии, которые надо преодолеть любым путем, а как одно из условий, обеспечивающих инновации — важнейшую предпосылку выживания современных организаций.

--------------------
... У него система есть не просто заданное множество элементов с фиксированными отношениями, а еще и процесс (или поток процессов) производства составляющих, связанных циклами развития и деградации. Эта сеть процессов производства составляющих и понимается под организацией системы, тогда как структура есть особый пространственно-временной образ (паттерн) произведенных составляющих. Иными словами, система рассматривается не как нечто застывшее, а как процесс постоянных преобразований, связанных с непрерывной сменой состояний равновесия.
В основе тектологии лежат понятия формирования и регулирования динамических комплексов (систем). Вводятся три типа комплексов: организованные, дезорганизованные, нейтральные, причем утверждается, что эта таксономия зависит от наблюдателя и контекста. По сути дела, А. А. Богдановым сформулирован принцип относительности в теории систем.

Для описания закономерностей функционирования и развития систем А. А. Богданов ввел понятия динамического равновесия, прогрессивного и консервативного отбора, регулятора и бирегулятора. Прогрессивный отбор, лежащий в основе возникновения, роста и развития системы, включает в себя механизмы положительного и отрицательного отбора. В случае положительного отбора в системе увеличивается неоднородность компонентов и число внутренних связей и, таким образом, повышается ее сложность и степень автономии частей. В результате, положительный отбор обычно повышает эффективность системы, но увеличивает ее неустойчивость. Поэтому необходимы меры, которые ослабляют действие этих факторов, и охватываются термином “отрицательный отбор”. При отрицательном отборе повышается порядок и однородность, возрастают уровень централизации и координации отдельных действий. Отрицательный отбор повышает структурную целостность и устойчивость системы, но одновременно снижает ее функциональную эффективность. Направленность отбора, от которой зависит формирующаяся структура системы, относительна стабильна в неизменной среде; наоборот, в быстро изменяющейся среде отбор идет то в одном, то в другом направлении.
...
Он также утверждал, что чем сложнее организация, тем больше шансов у нее столкнуться в процессе развития с кризисной ситуацией, необходимостью структурной перестройки.


--------------------------
— В русле МАС(много-агентные системы) речь идет о кооперативном взаимодействии множества агентов, которое макроскопически проявляется как самоорганизация. Такие МАС могут путем самоорганизации образовывать новые пространственные, временные или функциональные структуры...

-Во-первых, взаимодействия между агентами имеют определенную направленность — положительную или отрицательную, т. е. носят характер содействия или противодействия, притяжения или отталкивания, кооперации или конкуренции, сотрудничества или конфликта, координации или субординации, ...

— В общем случае понятие кооперации можно определить формулой: кооперация = сотрудничество + координация действий + разрешение конфликтов

Более подробно, об уровне кооперации агентов в МАС можно судить на основе следующих показателей [Durfee et al., 1987]:
1) степень распределения обязанностей, ответственности и ресурсов (в том числе, знаний);
2) уровень координации действий, включая согласование направления действий агентов в пространстве и во времени;
3) степень запараллеливания (совмещения) задач, решаемых различными агентами;
4) неизбыточность действий, довольно малое число дублирующих, повторяющих друг друга действий;
5) избегание (или малая длительность) конфликтов;
6) живучесть, понимаемая как способность МАС пережить отказ или потерю агента.
-------------
Классическими методами исследования кооперации и переговорных процессов являются методы теории полезности и теории игр, в частности, известные модели и условия оптимальности, выраженные в виде принципов равновесия.

Равновесие по Парето — это ситуация равновесия, при которой улучшение положения одного агента невозможно без ухудшения состояния другого.
Основой оптимальности по Нэшу является устойчивость МАС, обусловленная интересами и возможностями отдельных агентов, тогда как принцип оптимальности по Парето опирается на идею полезности, выгоды для МАС в целом, понимаемой как выгода сразу для всех ее агентов.
------------------------
К числу основных критериев, определяющих тип организации МАС, относятся:
— вид внешней среды, в которую погружена организация (статическая или динамическая, закрытая или открытая и т. п.);
— характер связей между агентами в организации (постоянные или переменные, вертикальные или горизонтальные);
— способ возникновения (заранее заданная, спроектированная организация или спонтанно возникающая в результате взаимодействий между агентами);
— характер распределения функций, ролей, и ответственности, определяющий гибкость связей (жесткие или гибкие, постоянные или переменные);
— вид и геометрия организационных единиц (элементарное функциональное подразделение, описываемое простой иерархией древовидного типа, или автономная междисциплинарная рабочая группа, представляющая собой сложную неоднородную сеть с преобладанием горизонтальных связей, например кольцевую структуру);
— тип управления (субординация или координация);
— структура принятия решений (моноцентризм или полицентризм);
— владение ресурсами или характер ресурсного обеспечения (централизованное или децентрализованное);
— морфология организации (монолитная, сосредоточенная или распределенная, сетевая организация);
— характер коммуникации агентов (непосредственная или опосредованная, ближняя или дистанционная);
— стратегии развития организации (жесткое планирование или самореорганизация);
— стратегии адаптации к среде (телогенез или арогенез).
-----------------------------
— Доминирование вертикальных связей порождает реактивные стратегии организационного поведения, описываемые схемой “стимул — реакция”. Приоритет горизонтальных связей претворяет в жизнь активные стратегии организационного поведения, ориентированные на потребности завтрашнего дня, на развитие организации.

— Разумная степень децентрализации управления обеспечивает большую живучесть МАС. Однако чрезмерная децентрализация приводит к трудностям координации поведения агентов, увеличению времени адаптации, а порой, просто лишает МАС возможности фокусировать усилия агентов на достижение общих целей.

— Позднее, в развитие этих идей М. Крозье сформулировал принцип относительной рациональности: “любые стратегии рациональны лишь по отношению к контексту, внутри которого они существуют” [Crozier and Serieyx, 1994].
--------------------------------
Процессы эволюции и реорганизации МАС могут быть связаны с ответами на следующие вопросы.

— Есть ли изменения среды, в которой функционирует МАС? Носят ли они регулярный, направленный характер или скорее случайны?
— Можно ли спрогнозировать будущее состояние среды и как скоро оно наступит?
— В какой степени могут быть скомпенсированы нежелательные изменения среды активными действиями МАС?
— Как и в какой степени следует изменить функции, процессы, структуру и деятельность МАС? Каковы ее новые организационные структуры, которые будут достаточно эффективны при новом состоянии среды?
— Какие агенты (и организационные уровни) в МАС в наибольшей степени будут затронуты ее структурной перестройкой? Какие организационные единицы имеют наибольший запас адаптивных резервов?
— Какие ресурсы необходимы для перестройки различных уровней системы? Основными видами изменений функций агентов в ходе эволюции МАС являются:
а) интенсификация функций — основной тип филогенетического изменения;
б) ослабление функций;
в) мобилизация функций;
г) иммобилизация функций;
д) расширение функций;
е) перераспределение функций;
ж) уменьшение числа функций (с усилением главной функции подавляются другие, второстепенные);
з) смена функций;
и) замещение функции одного агента аналогичной функцией другого агента;
к) компенсация функций различных агентов и неравномерности их адаптации к среде.