Fractal Systems: Lyhyt kuvaus kompleksisista nousevista ja mukautuvista järjestelmistä, kirjoittaneet Peter Fryer ja Jules Ruis
- 2019
”Universumi on fraktaali. Minkälainen energiatiiviste meilläkin on, se toistuu äärettömästi, uudestaan ja uudestaan, kunnes muutamme tuota värähtelyä. ”
- Paige Bartholomew
Mitä ovat fraktaalijärjestelmät ?
Lyhyt kuvaus ' Emerging and Adaptive Complex Systems '
Peter Fryer ja Jules Ruis
Kääntänyt espanjaksi Lucas RC
esittely
Tieteessä esittelemme ” fraktaalisuuden ” pyhänä ja signaalina uudelle ajattelutavalle monien perus mutta interaktiivisten yksiköiden kollektiivisesta käyttäytymisestä, olivatpa ne sitten atomeja, molekyylejä, neuroneja tai tietokoneen bittejä. Tarkemmin sanottuna määritelmämme on, että fraktaalisuus on tutkimus niiden yksiköiden makroskooppisten kokoelmien käyttäytymisestä, joille on annettu mahdollisuus kehittyä ajan myötä. Niiden vuorovaikutus johtaa johdonmukaisiin kollektiivisiin ilmiöihin, joita kutsutaan esiin nousevina ominaisuuksina, joita voidaan kuvata vain korkeammalla tasolla kuin yksittäisten yksiköiden. Tässä mielessä kokonaisuus on suurempi kuin sen osien summa.
Määritelmä Fractal System
Fractal-järjestelmä on monimutkainen epälineaarinen interaktiivinen järjestelmä, jolla on kyky mukautua muuttuvaan ympäristöön. Näille järjestelmille on ominaista itseorganisoitumismahdollisuudet, jotka esiintyvät epätasapainossa ympäristössä. Fraktaalijärjestelmät kehittyvät satunnaisten mutaatioiden, itseorganisoitumisen, sisäisen ympäristömallin muutoksen ja luonnollisen valinnan avulla. Esimerkkejä ovat elävät organismit, hermosto, immuunijärjestelmä, talous, yritykset, yhteiskunnat ja muut.
Fraktaalijärjestelmässä puoliautonomiset aineet ovat vuorovaikutuksessa tiettyjen vuorovaikutussääntöjen mukaisesti, kehittyen maksimoimaan jokin toimenpide, kuten terveys. Nämä tekijät ovat muodoltaan ja kyvyltään erilaisia ja mukautuvat muuttamalla sääntöjään ja siten käyttäytymistään kokemuksen saaessaan. Fraktaalijärjestelmät kehittyvät historiallisesti, toisin sanoen heidän menneisyydestään tai historiastaan. Esimerkiksi heidän kokemuksensa lisätään heihin ja määrittelee heidän tulevan etenemissuunnan. Sen sopeutumiskykyä voidaan sekä lisätä että vähentää sen vuorovaikutusta muuttavilla säännöillä. Lisäksi, ei etukäteen, nousevilla rakenteilla voi olla ratkaiseva rooli näiden järjestelmien kehityksessä, mikä tekee näistä järjestelmistä suuren ennustettavuuden.
Voi kuitenkin myös olla, että yhdellä fraktaalijärjestelmistä on potentiaalia korkealle luovuudelle, jota ei ollut ohjelmoitu niihin alusta alkaen. Kun otetaan huomioon organisaatio, esimerkiksi sairaala, se muuttaa fraktaalijärjestelmänä tapaa, jolla muutos julistetaan. Esimerkiksi muutos voidaan ymmärtää itsenäisenä organisaatiotyyppinä, joka johtuu yhteyksien tiivistymisestä sekä yhteydestä ympäristöön, monimuotoisuuden viljelyyn jäsenten näkemyksissä organisatorinen ja kokeile vaihtoehtoisia sääntöjä ja rakenteita.
Syy ja seuraukset
Useiden vuosien ajan tutkijat ovat nähneet maailmankaikkeuden lineaarisena paikkana. Paikka, jossa sovelletaan yksinkertaisia syiden ja seurausten sääntöjä. He näkivät maailmankaikkeuden suurena koneena ja ajattelivat, että jos he pystyisivät jakamaan tämän koneen ja ymmärtämään sen osat, he voisivat ymmärtää kokonaisuuden.
He ajattelivat myös, että maailmankaikkeuden komponentteja voidaan pitää koneina, uskoen, että jos työskentelemme näiden komponenttien osien kanssa ja parannamme näiden osien toimintaa, koko työ paremmin. Tutkijat uskoivat, että maailmankaikkeus ja kaikki siinä oleva voidaan ennustaa ja hallita . Mutta huolimatta kovista yrityksistä löytää puuttuvat komponentit, jotka kuvan täydensi, ne epäonnistuivat.
Maailman tehokkaimpien tietokoneiden käytöstä huolimatta sää pysyi ennustamattomana, intensiivisistä tutkimuksista ja analysoinneista huolimatta ekosysteemit ja immuunijärjestelmä eivät käyttäytyneet odotetusti. Mutta juuri kvantfysiikan alalla tehtiin outoja löytöjä ja oli ilmeistä, että pienimmät subnukleaariset hiukkaset käyttäytyivät hyvin erilaisten syy-seuraussääntöjen mukaisesti.
Fraktaaliteoria
Vähitellen kaikkien tieteiden tutkijoiden tutkiessa tätä ilmiötä syntyi uusi teoria - Fractal Theory, teoria, joka perustuu suhteisiin, esiintymiseen, malleihin ja toistoihin. Teoria, jonka mukaan maailmankaikkeus on täynnä järjestelmiä, sääjärjestelmiä, immuunijärjestelmiä, sosiaalisia järjestelmiä jne. ja että nämä järjestelmät ovat monimutkaisia ja mukautuvat jatkuvasti ympäristöön. Eli fraktaalijärjestelmät .
Monimutkaiset adaptiiviset järjestelmät
Tätä voidaan havainnollistaa seuraavassa kaaviossa:
Agentit järjestelmässä ovat kaikki järjestelmän komponentteja. Esimerkiksi ilma- ja vesimolekyylit meteorologisessa järjestelmässä sekä kasvisto ja eläimistö ekosysteemissä. Nämä aineet ovat vuorovaikutuksessa ja muodostavat yhteyden toisiinsa ennakoimattomilla ja suunnittelemattomilla tavoilla. Mutta tästä vuorovaikutusten säännöllisyydestä syntyy malli, joka syöttää järjestelmää ja ilmoittaa vuorovaikutuksesta edustajille. Esimerkiksi ekosysteemissä, jos virus alkaa köyhdyttää lajia, tämä johtuu enemmän tai vähemmän ravintolisistä muille järjestelmän jäsenille, mikä vaikuttaa sen käyttäytymiseen ja lukumäärään. Kaikissa järjestelmän populaatioissa tapahtuu virtausjakso, kunnes uusi tasapaino on muodostettu.
Selvyyden vuoksi kuvio ja palaute esitetään säännöllisyyden kaaviossa järjestelmän ulkopuolella, mutta todellisuudessa ne ovat kaikki sen sisäisiä osia.
ominaisuudet
Fractal-järjestelmillä on useita ominaisuuksia, ja tärkeimmät ovat:
hätätila
Ennen suunnittelua tai hallintaa järjestelmän edustajat vuorovaikutuksessa näennäisesti satunnaisella tavalla. Kaikista näistä vuorovaikutuksista syntyy malleja, jotka antavat tietoa agenttien käyttäytymisestä järjestelmässä ja itse järjestelmän käyttäytymisestä. Esimerkiksi termiittimäki on upea arkkitehtuurin pala, jossa on sokkelo toisiinsa liitettyjä käytäviä, suuret luolit, tuuletustunnelit ja paljon muuta. Suuri suunnitelma ei kuitenkaan ole, mäet syntyvät vasta, kun termiitit seuraavat joitain yksinkertaisia paikallisia sääntöjä.
koevoluutio
Kaikki järjestelmät ovat olemassa omassa ympäristössään ja ovat myös osa tätä ympäristöä. Siksi, vaikka ympäristö muuttuu, heidän on muututtava paremman kuntonsa varmistamiseksi. Mutta koska ne ovat osa ympäristöä, muuttuessaan ne myös muuttavat ympäristöä, ja koska se on muuttunut, niitä on mukautettava ja siten jatkettava jatkuvassa prosessissa (ehkä Darwinin teoria) sitä pitäisi kutsua Co-Evolution Theory ).
Jotkut ihmiset huomauttavat eron monimutkaisten adaptiivisten järjestelmien ja monimutkaisten evoluutiojärjestelmien välillä . Jos entiset sopeutuvat ympäröiviin muutoksiin, mutta eivät oppia prosessista. Ja jälkimmäiset oppivat ja kehittyvät jokaisesta muutoksesta, antavat heille mahdollisuuden vaikuttaa ympäristöönsä, ennustaa entistä tarkemmin tulevia muutoksia ja valmistautua niihin. Fraktaalijärjestelmät ovat sekä mukautuvia että evoluutioisia.
Sub-ptimos
Fraktaalijärjestelmien ei tarvitse olla täydellisiä menestyäkseen ympäristössään. Niiden pitäisi olla vain hiukan parempia kuin kilpailijansa, ja kaiken energian on oltava enemmän kuin tuhlattua energiaa. Fraktaalijärjestelmä, kun se on saavuttanut riittävän hyvän tilan, vaihtaa suuren tehokkuutensa tehokkuuden lisäämiseen.
Monenlaisia vaatimuksia
Mitä suurempi variaatio järjestelmässä on, sitä suurempi sen lujuus on. Itse asiassa fraktaalijärjestelmissä on epäselvyyttä ja paradoksia, joka käyttää heidän ristiriitaisuuksiaan luodakseen uusia mahdollisuuksia kehittyä yhdessä ympäristönsä kanssa .
Demokratia on esimerkki siitä, että sen vahvuus johtuu sen suvaitsevaisuudesta ja jopa vaativuudesta moniin poliittisiin näkökulmiin.
liitettävyys
Tavat, joilla järjestelmän edustajat yhdistyvät ja ovat vuorovaikutuksessa keskenään, ovat kriittisiä järjestelmän säilymiselle, koska juuri näistä yhteyksistä muodostetaan kuvioita ja palautetta levitetään. Agenttien väliset suhteet ovat yleensä tärkeämpiä kuin edustajat itse.
Yksinkertaiset säännöt
Fraktaalijärjestelmät eivät ole monimutkaisia. Nousevilla malleilla voi olla hyvin rikas valikoima, mutta kaleidoskooppina nämä säännöt, jotka hallitsevat järjestelmän toimintoja, ovat melko yksinkertaisia. Klassinen esimerkki on, että kaikki maailman vesijärjestelmät, kaikki purot, joet, järvet, valtameret, vesiputoukset jne. Niiden äärettömän kauneuden, voiman ja monimuotoisuuden ansiosta heitä ohjaa yksinkertainen periaate, jonka mukaan vesi täyttää oman tasonsa.
toisto
Pienillä muutoksilla järjestelmän alkuperäisissä olosuhteissa voi olla merkittäviä vaikutuksia sen jälkeen, kun ne käyvät läpi hätäjakson - palaute joskus (ilmiö, jota joskus kutsutaan perhosvaikutukseksi ). Esimerkiksi rullaava lumipallo voittaa jokaisella kierroksella suuremmalla lumimäärällä kuin se oli edellisessä käännöksessä, ja nopeasti nyrkin kokoisesta lumipallasta tulee jättiläinen.
Itsensä järjestäminen
Fraktaalijärjestelmässä ei ole komento- ja hallintahierarkiaa. Suunnittelua tai hallintoa ei ole, mutta tapahtuu jatkuvia uudelleenjärjestelyjä parhaan soveltuvuuden löytämiseksi ympäristölle . Klassinen esimerkki on, että jos menisimme mihin tahansa itäiseen kaupunkiin, lisääisimme kaikki markkinoilta tulevat elintarvikkeet ja jakaisimme sen kaupungin asukkaiden mukaan, ruokaa olisi tarpeeksi kaikkien toimittamiseen noin kahden viikon ajan, mutta ei ole ruokasuunnitelmaa tai hallintoa, tai muun tyyppinen muodollinen valvontaprosessi. Järjestelmä organisoituu jatkuvasti hätä- ja palauteprosessin kautta .
Kaoksen rajoitukseen
Fraktaaliteoria ei ole sama kuin matematiikasta johdettu kaaosteoria. Mutta kaaos tapahtuu fraktaaliteoriassa, jossa järjestelmät esiintyvät spektrissä, joka liikkuu tasapainon ja kaaoksen välillä . Tasapainossa olevalla järjestelmällä ei ole sisäistä dynamiikkaa, jotta se voi reagoida ympäristöönsä, ja se kuolee hyvin hitaasti (tai nopeasti). Kaoosissa oleva järjestelmä lakkaa toimimasta järjestelmänä. Tuottavin tapaamistila on kaaoksen rajalla, jossa se täyttää suurimman monimuotoisuuden ja luovuuden, mikä johtaa uusiin mahdollisuuksiin.
Sisäiset järjestelmät
Suurin osa järjestelmistä on pesätty muihin järjestelmiin, ja monet järjestelmät ovat pieniä. Jos otamme yllä olevan itsenäisen organisaation esimerkin ja tarkastelemme ruokamarkkinoita, kyseiset markkinat ovat puolestaan järjestelmä, jolla on omat tuotteet, asiakkaat, toimittajat ja naapurit. Se puolestaan kuuluu sitä kaupunkia vastaavaan elintarvikejärjestelmään ja kyseistä maata vastaavaan suurimpaan ruokajärjestelmään, ja luultavasti moniin muihin. Siksi se on osa monia järjestelmiä, joista suurin osa on puolestaan osa suurempia.
johtopäätös
Fraktaalijärjestelmät ovat ympärillämme. Suurin osa asioista, joita pidämme itsestäänselvyytenä, ovat fraktaalijärjestelmät, ja kunkin järjestelmän edustajat ovat olemassa ja käyttäytyvät täysin tietämättä tätä käsitettä, mutta se ei estä heitä osallistumasta järjestelmään . Fraktaalijärjestelmät ovat malli ajatella ympäröivää maailmaa ja malli ennustaa, mitä voisi tapahtua.
Eindhoven, 18. kesäkuuta 2004.
Käännös: Lucas, toimittaja ja kääntäjä hermandadblanca.org-suvun perheestä
Alkuperäinen: http://www.fractal.org/Bewustzijns-Besturings-Model/Fractal-systems.htm
