Какие свойства называются эмерджентными

Какие свойства называются эмерджентными thumbnail

Эмердже́нтность или эмерге́нтность (от англ. emergent — возникающий, неожиданно появляющийся)[1] в теории систем — наличие у какой-либо системы особых свойств, не присущих её элементам, а также сумме элементов, не связанных особыми системообразующими связями; несводимость свойств системы к сумме свойств её компонентов; синоним — системный эффект.

В биологии и экологии понятие эмерджентности можно выразить так: одно дерево — не лес, скопление отдельных клеток — не организм. Например, свойства биологического вида или биологической популяции не представляют собой свойства отдельных особей, понятия наследуемость, рождаемость, смертность неприменимы к отдельной особи, но применимы к популяции или виду в целом.

В эволюционистике выражается как возникновение новых функциональных единиц системы, которые не сводятся к простым перестановкам уже имевшихся элементов.

В почвоведении: эмерджентным свойством почвы является плодородие.

В классификации систем эмерджентность может являться основой их систематики как критериальный признак системы.

Энциклопедичный YouTube

  • 1/3

    Просмотров:

    4 756 401

    349

    1 427

  • ✪ Emergence – How Stupid Things Become Smart Together

  • ✪ Гаспаров И.Г. Эмерджентный дуализм и проблема сознания

  • ✪ Лекция 5: Общество и производство

Муравей довольно глупый.
Он не имеет развитого мозга, ни воли, ни плана,
и тем не менее, множество муравьёв вместе — умные.
Колония муравьев может построить сложные структуры.
Некоторые колонии держат фермы грибов, другие занимаются скотоводством. Они могут вести войну или обороняться.
Как это возможно?
Как множество глупых частей вместе делают умные вещи?
Это явление называется эмерджентность,
и это одна из самых интересных и загадочных особенностей нашей вселенной.
В двух словах, оно описывает мелкие вещи, образующие большие вещи, со свойствами, отличающимися от суммы их частей.
Эмерджентность — это сложность, возникающая из простоты. И эмерджентность повсюду.
[Заставка]
Свойства воды значительно отличаются от свойств молекул, из которых она состоит. Например, понятие сырости.
Возьмите влажную ткань. Если очень сильно приблизить, не будет никакой сырости.
Будут только молекулы, сидящие в промежутках между атомами ткани.
Влажность — эмерджентное свойство воды.
Нечто новое, созданное множеством отдельных взаимодействий между молекулами воды.
И что-то в таком духе. Множество элементов взаимодействует по определенному набору правил, создавая нечто больше самих себя.
Оказывается, что больше отличается.
Это отличающееся свойство само по себе — нечто новое. И при объединении таких новых концептов, процесс повторяется.
Вы можете себе представить это в виде уложенных друг на друга слоёв, с возрастающей сложностью деталей.
Атомы образуют молекулы.
Молекулы образуют белки.
Белки составляют клетки.
Клетки составляют органы.
Органы образуют личности.
Личности формируют общество.
Но как что-то может быть больше, чем сумма его частей?
Как муравьи образуют своего рода эфемерную сущность — колонию? Следуя набору правил, которые создают порядок через хаос.
Например, давайте посмотрим на то, как колония муравьев распределяет рабочие места.
Давайте предположим, что в колонии должно быть 25% рабочих, 25% смотрителей,
25% солдат и 25% собирателей.
Муравьи сообщают о своей текущей работе через химикаты. Например, рабочий постоянно выделяет химические вещества, которые говорят: «Я рабочий».
Когда муравьи встречаются, они нюхают друг друга, чтобы собрать информацию, рассказывая друг другу о своей работе и о том, что они делают.
Они отслеживают, с кем они встречались в прошлом.
Теперь представьте, что муравьед убивает большинство собирателей. Если это быстро не исправить, колония будет голодать.
Многие рабочие муравьи должны сменить работу, но как сообщить об этом тысячам муравьёв?
Просто. Никак.
Наш рабочий муравей продолжит встречать и нюхать других муравьев, но он практически не будет встречать собирателей.
Он встречает слишком мало собирателей, и когда их число достигает критической точки, он меняет свою работу.
Рабочий становится собирателем. Другие муравьи будут делать то же самое, пока собирателей снова не станет достаточно.
Баланс восстановлен сам по себе.
Действия и взаимодействия индивида являются случайными. Вы не можете запланировать, какие муравьи столкнуться между собой.
Но простой набор правил настолько элегантен, что многие операции в колонии возникают как следствие.
На еще более фундаментальном уровне, сотни миллионов сложных молекул взаимодействуют, чтобы поддерживать надежную и удивительную структуру.
Возникает существо с весьма иными свойствами, чем сумма его неживых частей.
Наименьшая единица жизни: клетка.
У нас до сих пор нет четкого определения что является живым существом, мы просто знаем, что оно возникает из вещей, которые не являются живыми.
Клетки объединяются и кооперируются. Они специализируются и реагируют друг на друга,
и со временем, мы развиваемся в сложные организмы с замечательными возможностями.
Руки, ноги и сердце — невероятно сложные и запутанные системы из триллионов отдельных глупых частей…
…и все же мы дышим, перевариваем и смотрим видео на YouTube.
Как ваши клетки знают, что делать?
Подумайте о клетках кардиостимуляции в вашем сердце.
Миллиарды клеток должны посылать импульс в нужный момент, чтобы коллективно создать сердцебиение.
Наши клетки обмениваются химической информацией с соседними клетками, чтобы увидеть, что они могут, а затем решить, что делать.
Если они оказываются в числе клеток, которые работают над одной задачей, они также начнут работу над этой задачей и синхронизируется с остальными.
Там нет руководителя, дающего команды. Просто одиночные блоки общаются со своими соседями, и действуют в соответствии с реакцией.
А как насчет нашей самой важной части? Что за штука задает такие вопросы?
Является ли наше сознание, эмерджентным свойством клеток нашего мозга?
Этот вопрос слишком большой и важный, он заслуживает отдельного видео.
Некоторые возникающие вещи, трудно определить. Вы не можете коснуться колонии муравьев, только её части.
У неё нет ни мозга, ни лица, ни тела.
И все же колония взаимодействует с миром.
Так же, как у муравьев возникают колонии, у людей появляются разные вещи, вроде стран.
Что на самом деле является страной? Население?
Может учреждения или символы, вроде флага, герба или гимна?
Физические вещи, вроде городов? Территория, которую она контролирует?
Все эти вещи изменчивы.
Население изменяется и заменяется.
Учреждения приходят и уходят, города могут быть построены и заброшены.
Границы изменялись постоянно на протяжении большей части истории, символы заменяются новыми символами.
У страны нет ни лица, ни мозга, ни тела.
Наши страны тоже не реальны? Конечно реальны! Так же, как колонии муравьев, страны взаимодействуют с миром.
Они могут менять пейзажи, вести войны, расти или приходить в упадок и они могут перестать существовать.
Но они существуют только из-за большого количества людей, взаимодействующих друг с другом.
Но не только страны. Все сложные структуры, которые окружают нас появляются из нас.
Даже ненамеренно, мы всё равно постоянно создаём их.
Сообщества, организации, города, общества.
Все эти вещи обладают принципиально иными свойствами и способностями, чем довольно глупые обезьяны, из которых они появились.
Мы не знаем, почему все это происходит.
Мы просто наблюдаем, и это, кажется, фундаментальное свойство нашей Вселенной.
Это может быть самое красивое и удивительное свойство нашей Вселенной.

Читайте также:  Лечебные свойства пижмы какие

См. также

  • Закон гиперболического роста численности населения Земли
  • Синергия
  • Эмерджентная эволюция
  • Гештальт
  • Супервенция
  • Синергетика
  • Системная биология
  • Частные науки

Примечания

Источник

Главная Системный анализ

»

Файлы

» Методички »

Системный анализ

[ Добавить материал ]

Девятое из 12 свойств систем.

Эмерджентность – пожалуй, это свойство более всех остальных говорит о природе систем. Начнем его изложение с примеров.

Примеры эмерджентности

Пример механический

С двумя взаимодействующими булыжниками можно произвести эффекты, невозможные при их отдельном использовании: издавать стуки, высекать искры, колоть орехи и т.д.

Пример химический

При соединении водорода с кислородом, обладающих каждый рядом особенных свойств, по формуле H2O возникает новое замечательное вещество – вода. Свойства воды, многие из которых изучены не до конца (роль воды в живой и неживой природе, талая вода, вода омагниченная с их отличиями от обычной воды, память воды и т.п.), не являются производными от свойств водорода и кислорода.

Пример биологический

Мужская и женская особи двуполой популяции обладают каждая своими индивидуальными особенностями. Но только при их соединении возникает возможность продолжения рода, образования социума и т.д.

Пример логико-математический

Пусть у нас есть два черных ящика с одним входом и одним выходом. Каждый из них может работать только с целыми числами и выполнять только одну простенькую операцию: к числу на входе прибавлять единицу:

Какие свойства называются эмерджентными

Соединим их теперь в систему по кольцевой схеме:

Какие свойства называются эмерджентными

У нас получилась система S, без входов и с двумя выходами. На каждом такте работы схема будет выдавать большее число, причем замечательно, что на одном выходе будут появляться только четные, а на другом – только нечетные числа. Правда, красивый пример?

Теперь сделаем выводы. Объединение частей в систему порождает у системы качественно новые свойства, не сводящиеся к свойствам частей, не выводящиеся из свойств частей, присущие только самой системе и существующие только пока система составляет одно целое. Система есть нечто большее, нежели простая совокупность частей. Качества системы, присущие только ей, называются эмерджентными (от англ. “возникать”).

Откуда же берутся эмерджентные свойства, если их нет ни у одной из частей? Что в системе несет ответственность за их появление? Ответ найдем в логико-математическом примере. Соединим те же два черных ящика по-иному, в параллель:

Какие свойства называются эмерджентными

Полученная система S2 имеет один вход и один выход. Если на вход подать число n, на выходе будет n+1. Выходит, S2 арифметически тождественна каждому элементу и ее арифметическое свойство не является эмерджентным (в отличие от S1)! Но мы уже знаем, что у системы обязательно есть эмерджентные свойства. Выясняется, что таковым у S2 оказывается способность выполнять операцию п+1, даже если один из элементов выйдет из строя, т.е. повышенная надежность. В теории надежности этот способ известен как резервирование – повышение надежности за счет введения в схему избыточности.

Легко видеть, что S1 и S2, состоящие из одинакового числа одинаковых элементов, отличаются только схемой их соединения, т.е. структурой. Структура системы и определяет ее эмерджентные свойства.

Итоги

  1. У системы есть эмерджентные свойства, которые не могут быть объяснены, выражены через свойства отдельно взятых ее частей. Поэтому, в частности, не все биологические закономерности сводимы к физическим и химическим; социальные – к биологическим и экономическим; свойства компьютера не объяснимы только через электрические и механические законы.
  2. Источником, носителем эмерджентных свойств является структура системы: при разных структурах у систем, образуемых из одних и тех же элементов, возникают разные свойства.
  3. У системы есть и неэмерджентные свойства, одинаковые со свойствами ее частей. Например, для технических систем это объем, масса; арифметика для S2 и т.д. И у системы в целом могут быть неэмерджентные свойства (например, окраска автомобиля). Важным и интересным случаем, когда части системы обладают свойствами системы в целом, является так называемое фрактальное построение системы. При этом принципы структурирования частей те же, что и у системы в целом. Фракталы наблюдаются в природе (иерархическое управление в живых организмах, тождество организации на различных уровнях в естественно растущих системах – биологических, геологических, демографических и т.п.), математики разрабатывают абстрактную теорию фракталов.
  4. Эмерджентность демонстрирует еще одну грань целостности. Система выступает как единое целое потому, что она является носителем эмерджентного свойства: не будет она целой, и свойство исчезнет, проявляется это свойство, значит, система цела. Пример: ни одна из частей самолета летать не может, а самолет летает.
  5. Эмерджентность является другой, более развитой формой выражения закона диалектики о переходе количества в качество. Оказывается, для перехода в новое качество не обязательно “накопление” количества (“последняя капля переполнила чашу”, “последняя соломинка переломила хребет верблюду”). Для появления нового качества достаточно объединить в целое хотя бы два элемента.
  6. Заметим, что динамический аспект эмерджентности обозначен отдельным термином – синергетичность, и исследованиям синергетики посвящена обширная литература.
Читайте также:  С помощью какого свойства можно определить

© Тарасенко Ф. П. Прикладной системный анализ (наука и искусство решения
проблем): Учебник. – Томск; Издательство Томского университета, 2004.
ISBN 5-7511-1838-3

Добавил: mauzer (02.03.2012) | Категория: Системный анализ

Просмотров: 49410 | Загрузок: 0
| Рейтинг: 5.0/6 |
Теги: системный анализ, свойство, эмерджентность, свойства системы, классификация

Источник

В теории систем эмерджентностью называют наличие у какой-либо системы особых свойств, не присущих её элементам (как в отдельности, так и в их сумме). Элизабет Комсток, вице-председатель General Electric, рассказывает, как эмерджентность влияет на нашу жизнь и работу, и при чём здесь информационные технологии. 

Скорость движения информации увеличивается, и мы движемся быстрее вслед за ней. Все больше людей выходит в онлайн (только в 2016-2017 гг. их более 2,3 миллиардов), и результатом этого становится фундаментальная и стихийная реструктуризация нашего коллективного поведения. Верхний слой нашей развивающейся цифровой нервной системы планетарного масштаба впитал в себя извечные факторы изменений — человеческие потребности, политику, географию и культуру — и создал на их основе новые схемы и образцы. Каждому из нас, особенно тем, кто управляет компаниями, необходима новая система координат.

Важной частью этой системы координат является эмерджентность — принцип самоорганизации, который объясняет развитие сложного из простого и возникновение порядка из хаоса.

Эмерджентность объясняет сложные феномены в различных областях — таких, как термодинамика, биология и цифровые технологии. Эту концепцию используют для объяснения принципов развития городов и того, почему некоторые институты успешно функционируют в долгосрочной перспективе, а другие — исчезают. Это базовый принцип, лежащий в основе сложного коллективного поведения естественных систем, который частично объясняет то, как компьютеры достигают своей полезной сложности, несмотря на то, что их работа основана на нескольких простых процессах.

Мы живем в эпоху, которую я называю «Эпохой эмерджентности».

Это время характеризуется быстрым закатом традиционных институтов при том, что замена им еще не оформилась. Мы живем в хаотичном, порой тревожном и неопределенном пространстве между старым и новым.

Если мы успешно пройдем этот период, то можем оказаться в историческом эквиваленте такого момента в творческом процессе, когда хаос сменяется порядком, и новая модель, решение или структура становятся очевидными.

Приняв и поддержав эмерджентные системы в бизнесе, политике и технологиях, мы сможем намного полнее раскрыть человеческий потенциал, чем когда-либо в истории, и обрести ранее недоступные блага.

Не буду утверждать, что это чисто мои идеи. Я синтезировала их из общих тем и взглядов, найденных в работах других специалистов различных областей и отраслей, добавив в них собственные выводы. В действительности, в эту новую эпоху особенно важно развивать способность к такому синтезу отдельных точек зрения, наборов данных и выводов. Понятие «Эпохи Эмерджетнонсти» возникло в моем мышлении так же стихийно и неожиданно, как и тот феномен, которое оно объясняет.

Две стороны эмерджентности

У эмерджентности, как я ее называю, есть два ключевых аспекта.

Первый заключается в том, что в настоящее время мы имеем дело с огромным количеством эмерджентных систем и технологий. Нет ни одной области человеческой деятельности, которая сейчас не находилась бы на перепутье. У каждой из них есть множество вариантов будущего развития, представленных новыми открытиями, бизнес-моделями или изобретениями.

Второй аспект эмерджентности более странен и лучше описывает нашу историческую реальность. Эмерджентная система, как указано выше, — это система, в которой порядок рождается из хаоса. Это также система, мощь и структура которой создается сетевой организацией, а не определяется иерархией свыше. Отдельные компоненты любой эмерджентной системы работают на основе относительно простых правил, но когда они взаимодействуют друг с другом в массе, они могут развиться в комплексные адаптивные структуры.

Бесчисленные индивидуальные нейроны, которые соединяются в человеческом мозге, множество птиц в стае, отдельные муравьи в колонии и ряды электрических цепей внутри компьютера — все это примеры простых объектов, работающих вместе и создающих нечто большее, чем сумма частей.

emergent-era-03.jpeg

В мире бизнеса эмерджентность объясняет, почему некоторые технологические стартапы внезапно получают сверхбольшие оценки рыночной стоимости и невероятно быстро расширяют свой функционал. Дело не в приложении или сайте, создающих ценность, но в коллективном поведении людей, которые их используют.

К концу 2016 года число пользователей Facebook выросло настолько, что его больше не считают просто социальной сетью. Благодаря более 2 миллиардам пользователей, компания по факту превратилась в политического организатора, крупный (хотя и весьма проблемный) источник информации, глобальную платформу дистрибуции видео, рынок товаров и даже рабочих мест.

Многофункциональность Facebook опирается на размеры этой сети. Как только система, которая способна воспроизводить эмерджентное поведение, вырастает до определенных масштабов, применение тех же правил, которые управляли ее работой ранее, начинает приводить к совершенно иным и иногда полезным результатам.

emergent-era-04.jpeg

Классический пример в природе — это муравейник. Как отмечал известный биолог Эдвард Осборн Уилсон, социальное поведение муравьев — самое сложное после людей. При этом эти социальные структуры возникают в результате простого поведения. Колония, в которой муравьи отслеживают и перерисовывают гормональные следы, оставленные другими особями в процессе своего перемещения, создает муравейники, вырабатывает эффективную форму использования всех имеющихся запасов пищи, учится защищать свои жилища и территорию, мигрировать и выживать в экстремальных условиях. Некоторые муравьи не подчиняются правилам, но когда популяция вырастает до определенных размеров, ее коллективный разум и мощь становятся приказной силой намного более высокого порядка. Если говорить о муравьях, то чем их больше, тем они умнее. Эмерджентный разум позволил им выживать, практически не изменяясь, в течение последних 90 миллионов лет.

Но вот что странно. Мы понимаем, как работают эмерджентные системы в природе, только потому, что сначала заметили, что похожие принципы делают умными наши компьютеры. Как пишет Стивен Джонсон в книге  Emergence, открытие свойств эмерджентности произошло на стыке идей Алана Тьюринга, отца-основателя современных вычислений, и Ильи Пригожина, химика-первооткрывателя. Цифровые системы по структуре также являются эмерджентными системами.

Читайте также:  Какие бывают свойства у элементов

Это означает, что поскольку мы перемещаем нашу информацию, деньги, товары и услуги через цифровые системы, у этих систем повышается вероятность проявления полезной эмерджентности.

Жители Европы и Северной Америки могут посчитать, что такая коллективная реорганизация вокруг потоков цифровой информации у них уже произошла. Но это ошибочное восприятие, вызванное высокой видимостью отраслей, которые первыми превратились в цифровые — музыки, финансов и журналистики.

В реальности цифровая трансформация только-только началась. По данным консалтингового агентства McKinsey, 82% предприятий США в полной мере не реализовали потенциал цифровых технологий. Некоторые из самых крупных наших отраслей (например, производство и здравоохранение) на самом деле являются наименее оцифрованными. Потенциал роста, стимулируемого цифровыми технологиями, в развивающихся странах еще больше.

emergent-era-05.jpeg

Масштабы цифровых преобразований, которые нам только предстоит пережить, поражают воображение. По прогнозам, в ближайшие полтора года число пользователей сети Интернет вырастет от текущего показателя в 3,6 миллиардов до 5,8 миллиардов, причем большую часть этого прироста дадут мобильные устройства. Иными словами, 1/3 всего населения мира в ближайшие 18-24 месяца впервые выйдет в онлайн. Прибавьте к этому приблизительно 50 миллиардов машин, которые будут постоянно обмениваться друг с другом информацией по одной и той же сети к 2020 году.

Если говорить о бизнесе, среда, созданная в результате этого крупномасштабного сдвига, позволит самым ценным компаниям на неопределенное время возглавить реорганизацию существующих активов и опыта, выстроенных вокруг потока цифровой информации.

Два самых успешных стартапа Кремниевой долины, Uber (стоимость на момент написания статьи — 62 миллиарда долларов) и AirBnB (стоимость — 25 миллиардов долларов) — это именно такие компании. Ни одна из них на самом деле не производит активы, которые продает, но каждая из этих компаний создала новый поток информации, который позволил отдельным агентам (людям со смартфонами) по-новому реагировать на местонахождение этих активов в режиме реального времени. Взаимодействие пользователей в массе привело к возникновению новых типов поведения и новых рынков, основанных на этих типах.

Это похоже на то, как если бы у муравьев появился новый набор феромонных команд, или на то, как если бы клетки мозга выработали новый способ передачи сигналов. Эмерджентные системы чрезвычайно чувствительны к малейшим изменениям в первоначальных условиях работы. Перенастройка этих условий приведет к самопроизвольному появлению новых структур.

Если вы знаете, как будут выглядеть эти структуры, или, что еще лучше, сумеете создать и оформить прорывные силы, которые будут их определять, то получите бесценное стратегическое преимущество.

Если говорить о широко распространенных и более понятных активах вроде автомобилей и недвижимости, это преимущество будет у стартапов. Но для тяжелых и специализированных отраслей промышленности крайне важно владеть не только конкретными специализированными материальными активами, но и глубокими знаниями об их производстве и эксплуатации.

Ускорение и (пере)распределение

По данным Всемирного экономического форума, технический прогресс последних нескольких десятилетий вывел половину населения Земли из состояния нищеты.

Это крайне быстрая перемена, которую мы к тому же видим в режиме реального времени. У нее есть положительные результаты, но при этом она повышает уровень тревожности в обществе. Повышенная миграция людей и вызволение населения из-за черты бедности при помощи капитала также могут иметь непредсказуемые и малопонятные последствия вроде BREXIT и недавних результатов выборов в США. В причудливом сочетании мотивов отражаются положительные и отрицательные импульсы жизни в Эпоху эмерджентности.

С одной стороны, люди, очевидно, стремятся избавиться от правительственной бюрократии, которая по большей части не способна идти в ногу со временем. С другой стороны, налицо реакционное желание отделиться от быстро развивающейся глобальной экономики, которое зачастую также отделяет людей и от знакомых ценностей и институтов, даже если они этого не хотят или не осознают этого.

Мы уже проходили похожие периоды нестабильности, вызванные информационными стимулами, хотя и не в таких масштабах и не с такой скоростью, которые мы наблюдаем в последние два-три десятилетия. Внезапное возвращение интереса к античной литературе и ее переводы, а также связанный с ними мощный поток информации, поступавший из монастырей Европы, привели к наступлению эпохи Возрождения. В XIX веке мировая экономика спонтанным образом выстроилась вокруг новых потоков информации, порожденных широким распространением печатной литературы и возможностью передавать данные со скоростью движения пароходов и поездов, а также по телеграфу. Результатами этих процессов стали переход от монархии к демократии, который занял почти столетие, более широкое признание прав женщин и меньшинств, ликвидация глобальной работорговли и технологическая революция.

Интернет вещей (в терминологии GE — «промышленный интернет») — это печатный станок нашего поколения. Эта технология вплетает поток цифровой информации в материальный мир и обещает наделить этот материальный мир такими же адаптивными эмерджентными функциями, какие мы видим у муравьев, в нейронах и цифровых системах.

emergent-era-06.jpeg

Некоторые считают, что растущая сложность подключенных машин — это зачатки угрозы, которая проявит себя в будущем. Я предпочитаю видеть здесь не угрозу, а возможности для обучения. Наша расширенная глобальная нервная система растет и развивается, и мы вырабатываем новые отношения с ней.

Как и в случае любых новых отношений, у нас есть выбор. Мы можем их развивать или затормозить этот процесс. Лучший выбор в этой ситуации — тот, который сможет освободить нас от каторжного труда и нищеты в будущем — это развиваться, двигаться вперед, внедрять инновации с опорой на цифровые системы и исследовать незнакомые ранее области. Эта перспектива может внушать опасения, но она обладает огромным потенциалом.

Источник