Ильченко С.В.

Методические подходы к построению сложных транспортно-технологических систем на основе самоорганизации

Рассматривая транспортную систему как некую сложность, в смысле ее понимания не как простой суммы составляющих элементов, а как не детерминированной, не линейно формирующейся и развивающейся открытой динамической неравновесной системы, возникает необходимость смещения акцентов на те группы факторов, масштабы значения и влияния которых прежде не имели такого решающего значения как в настоящее время. Систему рассматривают как сложную, если она может быть описана на нескольких уровнях. Чем больше существует способов рассмотрения системы, тем более сложной она является, более изощрённые методы нужны для её описания, что составляет т.н. алгоритмическую сложность. Следовательно, по отношению к транспортной системе необходимы теоретические и методологические основания осмысления реалий, поиск нового инструментария для прогнозирования и разработки стратегий развития, целостного взгляда на нее как базового элемента национального хозяйства во всей его сложности, масштабности, взаимосвязанности и взаимозависимости.

Последовательность развития событий следует рассматривать через реализующуюся последовательность бифуркаций – выбор одних возможностей и отказ от других, используя при этом два подхода: пессимистический, как предупреждение о нестабильности и неустойчивости системы, и оптимистический, как раскрывающий возможности будущего развития. Задача состоит в том, чтобы предвидеть эти бифуркации, управлять их развитием, формированием рисков.

Существующие на сегодняшний день концептуальные схемы и модели решения проблем нелинейного развития событий, можно условно сгруппировать в три блока:

1) самоорганизация;

2) динамический хаос;

3) концепция сложности, лежащая на стыке двух первых [12].

Понятие «самоорганизация» подразумевает наличие структуры и ее эволюции в более организованную форму. При этом несмотря на приставку «само», такая система все же нуждается во внешнем воздействии, поскольку, для того, чтобы структура возникла и поддерживала свое существование и развитие, необходимо энергетическое взаимодействие с внешней средой (приток энергии (информации) извне или отток ее из системы). В результате чего критично взаимодействующие компоненты самоорганизуются в потенциально эволюционирующие системы, обладающие иерархией новых свойств, способностью противостоять энтропийным тенденциям и адаптивностью к изменяющимся условиям, т.е. возможностью при необходимости преобразовывать свою структуру, формировать возможные варианты поведения и выбирать из них лучшие. Таким образом демонстрируя наличие гибких критериев различения и гибких реакций на внешние воздействия.

Обобщив, можно суммировать, что в системах, находящихся вдали от положения равновесия, происходят процессы самоорганизации, приводящие к выделению из множества описывающих систему величин небольшого числа параметров порядка – ведущих переменных, к которым подстраиваются все прочие. При этом важно своевременно распознать параметры порядка, которые могли бы сыграть доминирующую роль в динамике всей системы. Здесь важным представляется тот факт, что использованиепараметра порядка в анализе эволюции открытых систем подразумевает установление функциональных связей между его изменением и изменением факторов внешнего воздействия. Г. Хакен [13, 14] назвал параметр порядка информатором порядка, т.к. при реализации принципа подчинения в системе и устанавливается порядок. При этом эволюция системы связана с иерархией информационных уровней: первоначально обмен информацией носит случайный характер, затем возникает конкуренция и кооперация, завершающаяся новым коллективным состоянием, которое качественно отличается от ранее существовавшего неупорядоченного состояния, т.е. уровень организованности определяется уровнем информации, на котором находится система. Системы, которые сами добывают информацию для саморегулирования и саморазвития, и есть наиболее организованные системы. Само же понимание самоорганизации Г. Хакеном было определено как процесс упорядочения (пространственного, временного или пространственно-временного) в открытой системе, за счёт согласованного взаимодействия множества элементов её составляющих.

Вторым важным моментом является наличие такого явления как динамический хаос в системе, определяющий пределы предсказуемости, или горизонт прогноза – конечное время, через которое динамический прогноз поведения системы становится невозможен. Констатация такого эффекта обусловлена тем, что при наличии в задании начального состояния системы сколь угодно малой неточности, происходит ее быстрое нарастание во времени, приводящее к недостижимости предсказуемости на достаточно больших интервалах времени. Т.е. для хаотических систем теоретически возможно предсказать будущий исход, но только в тех случаях, когда начальное состояние можно определить с абсолютной точностью. Поскольку абсолютной точности достичь невозможно, на практике в долгосрочном периоде поведение системы остается непредсказуемым. Кроме того, как описывалось выше, система может подвергаться флуктуациям (при этом не только начальным), которые даже в малом способны организовываться и приводить к ощутимым скачкам в развитии, вызывая хаотическое и неконтролируемое поведение всей системы. Следовательно, крайне необходимо своевременно распознать параметры порядка и учесть управляющие параметры, которые смогли бы сыграть доминирующую роль в динамике всей системы.

И, наконец, третий блок, отображающий концепцию сложности, как парадигмы, включающей и процесс самоорганизации, и состояние динамического хаоса системы. Транспортная система представляет собой сложную систему, подчиненную законам нелинейной динамики, с характерными для нее периодами неустойчивости, которые, в свою очередь, могут приводить к возникновению новых упорядоченных структур. Те, в определенные периоды времени, становясь нестабильными, уступают место новым формам порядка. Т.е., при дальнейшем изменении управляющих параметров динамика системы постоянно будет принимать новые локальные состояния равновесия, которые вновь становятся неустойчивыми. Поэтому, в современных условиях принятия управленческих решений особую ценность представляют наличие и способность к применению системных знаний и пониманий особенностей сложных динамических систем, какими являются транспортные комплексы, в условиях нарастающей неопределенности, сокращения циклов накопления и обновления знаний и умений в стремительно формирующемся информационном обществе.

Литература:

1. Горелов А. А. Концепции современного естествознания: [уч. Пособие, практикум, хрестоматия] / А. А. Горелов. — М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 1998. — 512 с.

2. Подлазов А. В. Теория самоорганизованной критичности — наука о сложности / А. В. Подлазов // Будущее прикладной математики. Лекции для молодых исследователей. — М.: Эдиториал УРСС, 2005. С.404 — 426.

3. Хакен Г. Информация и самоорганизация. Макроскопический подход к сложным явлениям / Г. Хакен; [пер. с англ. Ю. А. Данилова]. — М.: Мир, 1991. — 240 с.

4. Haken H. Erfolgsgeheimnisse der Natur. Synergetik: Die Lehre vom Zusammenwirken. (rororo Sachbuch) / H. Haken — Reinbek bei Hamburg, 1995. — 314 с.

5. Николис Г. Самоорганизация в неравновесных системах. / Г. Николис, Н. М. Пригожин. — М.: Мир, 1979. — 412 с.