Митина Ольга Валентиновна
Старший научный сотрудник,
Факультет психологии
Московский Государственный Университет им. Ломоносова
Выпускница программы RSEP - 1996, CI - 2002

4-ая МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО СЛОЖНЫМ СИСТЕМАМ В НОВОЙ АНГЛИИ

С 9 по 14 июня 2002 года в маленький, но очень живописный городок штата Нью- Хемпшир - Нэшуа съехались представители самых разных наук из самых разных стран: из Северной и Южной Америки, Европы и Азии, России и Китая, Индии и Японии. Это были профессора и научные работники, студенты, аспиранты, только начинающие свой путь в науке и известные ученые, чьими именами названы явления и константы, авторы книг и лауреаты Нобелевской премии. Среди тем, обозначенных на конференции, были математика и физика, анализ данных и нейронные сети, искусственный интеллект и психология, надежность инженерных и социальных систем (включая проблемы противостояния терроризму и обеспечению безопасности и надежности на транспорте и военной сфере),љ компьютерное моделирование социальных и экономических процессов, климотология, теория эволюции, медицина, экология, искусство, образование, биология. И это далеко не полный перечень, - наверное, труднее ответить на вопрос, представителей какой науки из общего списка естественных, социальных и гуманитарных нельзя было бы найти среди более чем четырехсот участников. Список докладов и тезисов можно найти на сайте Института сложных систем www.necsi.org

Какие же исследования объединяют буквально весь научный мир? Чаще эту область в нашей стране называют синергетикой, в Америке - теорией хаоса, но, наверное, терминология, связанная с теорией сложных нелинейных динамических систем, оказывается наиболее адекватной. Среди ключевых имен в этой области укажем Илью Пригожина и Германа Хакена.

Синергетическая парадигма означает придание особое внимание нелинейным аспектам процессов, неустойчивостям, разрывам, структурным изменениям, трактуемым как источник многообразия и сложности динамики изучаемого процесса, а не случайные отклонения.

Изначально первыми стали изучать законы становления и бытия этих образований еще как абстракций математики. Затем интерес к возможным приложениям проявили представители точных наук, легко и свободно использующих математический аппарат в своих исследованиях - физики, химики.

С середины двадцатого века применять эти методы стали биологи, экологи, а за ними и представители социальных наук - экономисты, социологи, психологи, политологи, искусствоведы. Здесь наиболее продуктивным оказывается использование уже известных и хорошо изученных моделей, например, из физики и переопределение переменных, управляющих параметров в соответствии с изучаемым процессом. Далее, поскольку поведение переменных и зависимость этого поведения от управляющих параметров известны, можно интерпретировать полученные результаты в терминах, соответствующих исследуемой реальности - будь то функционирование экономики или социальных отношений, биологического организма или психики человека, восприятие произведения искусства или обеспечение безопасности воздушного транспорта.љ При этом, конечно же, недопустимо безусловное копирование модели без учета различий в изучаемых системах. Электроны, атомы и неживые тела всегда отличаются от биологических молекул, клеток и, тем более, индивидов, обладающих сознанием. Однако, какие-то аналогии при достаточном обосновании вполне допустимы.

Самый простой пример - колебательная система.љ Изучение движения маятника в механике позволило Галилею и Ньютону определить основные принципы изучения времени и движения. Другие исторические этапы в развитии динамики колебаний включали в себя изучение звучания музыкальных инструментов, колебаний электрона, сосуществования биологических популяций, циклов экономической активности. В психологии идея того, что энергия, движущая структуру психического, питающая волю, чувства и действия, влияющая на отношения, интересы и возможности, подчиняется принципу энантиодромии, что дословно означает 'возвращающиеся колебания маятника', - принадлежит Юнгу.љ Взаимодействие друг с другом в малых или больших группах индивидов, психические процессы которых на разных уровнях функционируют в колебательных режимах, очевидно, также определяет колебательные системы уже на уровне социума.

Одна из наиболее известных в экологии модель Лотка и Вольтерра, предложенная в 20-х годах 20 века, называемая еще моделью 'хищник - жертва', была придумана для описания сосуществования в одном ареале обитания двух популяций экологических видов, один из которых - 'хищники' - живет за счет поедания другого ,"дающего пищу" - 'жертв'.

При высокой численности обеих популяций хищники не испытывают недостатка в пище и активно размножаются, однако вскоре большая часть популяции жертв оказывается съеденной, и численность популяции хищников, начавших испытывать дефицит пищи, также начинает уменьшаться. При уменьшении популяции хищников, популяция жертв восстанавливается, а восстановившись, обеспечивает пищей хищников, численность которых также начинает расти. Такой характер циклических колебаний определяет так называемое динамическое равновесие - численности меняются, но меняются периодично и согласовано в течение сколь угодно длительного периода времени.

В настоящее время исследование модели 'хищник-жертва' идет по двум направлениям - преодоление недостатков с точки зрения математических характеристик за счет некоторого видоизменения уравнений, задающих модель, с одной стороны, и расширение областей применения этих моделей, не только в биологии и экологии, но и в психологии, социологии, политологии. Были соответствующие примеры и среди докладов. Так, Спротт предложил расширить модель, чтобы описывать взаимодействие не двух, а произвольного количества видов. В результате получилась более адекватная модель, которую затем автор использовал для описания отношений привязанности и любви между людьми.

Другой пример объекта будоражащего воображение ученых разных специальностей - фрактал. Формы снежинок, пламя костра, кровеносно-сосудистая система у человека, очертания гор, границы материков, русла горных рек, береговая линия и многое другое - все это фракталы. Фракталы позволяют визуально представить математическую идею детерминированного хаоса. Главный их принцип - самоподобие: при рассмотрении фракталов через микроскоп с различным увеличением они выглядят примерно одинаково. Теоретическая возможность повторять процесс до бесконечности, не впадая при этом в тривиальность, поднимает фракталы от обычных геометрических объектов до уровня искусства. Неслучайно, что фракталы в начале появились в рисунках датского художника Эшера, а уже потом получили строгое математическое описание.

В психологии искусства можно, например, изучать восприятие фракталов и, анализируя их математические параметры, искать детерминанты человеческого восприятия (Митина). Другой подход связан с выделением фрактальных особенностей в обычных картинах (пейзажах, например), нарисованных художниками, и подсчетом различных математических характеристик по аналогии с фракталами. Абстрактные картины известного в Америке художника Джексон Поллока давно вызывали у ученых ассоциации с фракталами. В отличие от пейзажей они гораздо лучше поддаются фрактальному анализу, а с другой стороны, являются плодом человеческого творения (Р. Тэйлор).

Среди областей исследования, связанных с алгоритмическими построениями и анализом данных, очень интересными и перспективными оказываются нейронные сети. В середине 20-го века программисты начали разрабатывать особый род алгоритмов, позволяющих решать интеллектуальные задачи, связанные с обучением, распознаванием образов. Эти алгоритмы во многом заимствовали идеи из представлений о работе человеческого мозга, структура которого представляет собой нейронную сеть. В настоящее время на основании данных, постоянно получаемых в нейрологии, медицине, психологии о работе нейронных систем в головном мозге, разрабатываются новые компьютерные программы, позволяющие с помощью улучшенных алгоритмов обеспечить более надежную и устойчивую работу систем с распределенной архитектурой (телекоммуникации, транспорт, системы социального функционирования и т.д.), разработать новые методы анализа данных в гуманитарных исследованиях.