Mavzu: Ekologiyada matematik modellari. Sinergetika, avtotebranmali jarayonlar chiziqli emas jarayonlar termodinamikasi Reja

Ekologiyaning matematik modeli 1931 y. V. Volterru tomonidan ishlab chiqilgan bo`lib, uning eng sodda ko`rinishi u yirtqich-o`lja va parazit-xo`jayin munosabatlariga asoslangan.
O`ljaning ko`payishi u bilan oziqlanuvchi yirtqichning ko`payishiga olib keladi, yirtqichning ko`payib ketishi bilan o`lja kamayib qoladi, o`ljaning kamayishi esa yirtqichlar sonining ham kamayishiga olib keladi. Parazit-xo`jayin munosabatlari ham shunday printsipda boradi. Bunga qishloq xo`jalik zararkunandalari va ularning ichiga yoki tuxumi ichiga tuxum qo`yib ko`payadigan foydali hasharotlarni misol qilish mumkin.
Kibernetika. Sinergetika. Olam tuzilishi modellari. Koinotdagi universal fizik qonuniyatlarni tadqiq etuvchi nisbiylik nazarisini ham, mikrodunyo qonunlarini ochib beruvchi kvant mexanikasini ham tushunish nihoyatda qiyin va murakkabdir. Ayni paytda ular hozirgi zamon tabiiy bilimlarida oddiy hisoblangan tizimlar bilan ish olib boradi. Tizimlarning oddiyligi, avvalo ularga nisbatan kam sonli o‘zgaruvchanlik kirishi bilan asoslanadi. Shuning uchun ham tizimlarni tashkil etgan elementlar o‘rtasidagi o‘zaro aloqadorlikni matematik formulaga solish mumkin.
Oddiy tizimlardan tashqari murakkab tizimlar ham mavjud. Tizimlarni o‘rganishning murakkabligi emerdjent xususiyatlarning, ya’ni tizimga xos xususiyatlar uni tashkil etuvchi qismlarida yo‘qligi va aynan shu xususiyatlar tizimni bir-butunligi bilan bog‘liq samaradorligining natijasi ekanligi bilan aloqadordir.
Tizimlarni oddiy va murakkab ekanligini asoslash tabiiy bilimlarda fundamental ahamiyat kasb etdi. Ana shu murakkab tizimlarni ilmiy asoslangan holda o‘rganish va boshqarish kibernetika fani tomonidan amalga oshiriladi.
Kibernetika – bu to‘g‘ri va teskari aloqaga ega murakkab tizimlarni o‘rganuvchi fandir. U matematika, texnika va neyrofiziologiya o‘rtasida vujudga keldi. Kibernetikaning asoschisi amerikalik matematik N.Viner 1948 yilda “Kibernetika” kitobini chop etdi. Kibernetika fanining o‘zining xosligi uni tizimlarini takshil etgan moddalar tarkibi va tizimlarini o‘rganmasdan ushbu sinfga mansub tizim ishining natijalarini tadqiq etish bilan bog‘langan. Kibernetikada “axborot” tushunchasidan birinchi marta foydalanildi.
Kibernetika axborot bilan tizimning boshqa ko‘rsatkichlari o‘rtasidagi aloqadorlikni aniqlaydi. Jumladan, entropiyaning kuchayishi bilan axborot kamayadi va aksincha, entropiyaning pasayishi axborotning kuchayishiga sabab bo‘ladi. Axborotni entropiya bilan aloqadorligi axborotni energiya bilan ham aloqasi borligidan dalolat beradi.
Energiya mexanik, issiqlik, elektromagnit, kimyoviy, gravitatsion va yadro shaklidagi har xil turdagi harakat va o‘zaro aloqadorlikning umumiy mezonini ifodalaydi. Axborot esa tizimlarni xilma-xilligining mezonini ifodalaydi. Tizimning bu ikki fundamental parametrlari bir-biridan nisbatan ajragan holda joylashgan. Axborotni uzatuvchi signalning aniqligi, signalni uzatish uchun sarf bo‘lgan energiya miqdoriga bog‘liq emas. Shunga qaramasdan, energiya va axborot bir-biri bilan bog‘langandir.
Axborot tizimi xilma-xilligi kuchayishi bilan oshib boradi. Bunda uning xilma-xillik bilan bo‘lgan aloqasi tugamaydi. Kibernetikaning asosiy qonunlaridan, “zaruriy xilma-xillik qonuni” hisoblanadi. Har qanday tizimni samarali boshqarish, boshqaruvchi tizimda mavjud xilma-xillik boshqaruvchi tizimnikidan ustun bo‘lgandagina mumkin.
Kibernetikaning ahamiyati juda ko‘p sohalarda tan olingan.
Kibernetikaning falsafiy ahamiyati ushbu fanni dunyo to‘g‘risida aloqa, boshqarish, axborot, tashkil etilganlik, aks aloqa, maqsadga muvofiqlik, ehtimollik va boshqalarning ahamiyatiga asoslangan holda yangi tasavvur berishi bilan bog‘langan.
Kibernetikaning asosiy ahamiyati uni jamiyatni bir butun tashkil etganligi to‘g‘risidagi yangi tasavvur berishi bilan asoslanadi.
Fanning umumiy ilmiy ahamiyati uch yo‘nalishda namoyon bo‘ladi. Birinchidan, kibernetika boshqarish, murakkab dinamik tizim va boshqa shunga o‘xshash jihatlar to‘g‘risida tushunchalar beradi. Ikkinchidan, fanga ehtimollik, statistik, modellashtirish va boshqa yangi tadqiqot usullarini taqdim etdi. Uchinchidan, “signal-javob” funksional yondoshuvi asosida kibernetika tizimlarining ichki tuzilishi va tarkibi to‘g‘risida gipotezalarni shakllantiradi.
Kibernetikaning metodologik ahamiyati nisbatan sodda tizimlar faoliyatini o‘rganish natijalaridan sifat jihatidan ancha murakkab tizimlarni (tirik organizmlar, inson tafakkuri) ishlash mexanizmi to‘g‘risida gipotezalar tayyorlash va foydalanishga imkon berishi bilan bog‘langan.
Kibernetikaning texnik ahamiyati unda mavjud prinsiplar asosida kompyuterlar, robotlar va boshqa modellashtirish hamda robotlashtirish jarayonlarida zarur bo‘lgan texnik vositalarni tayyorlash bilan bog‘langan.
19 asrning klassik termodinamikasi issiqlik mexanik ta’sirini o‘rgangan. Bunda uning tadqiqot predmeti bo‘lib, barqarorlikka intiluvchi yopiq tizimlar hisoblangan.
19 asr termodinamikasi barqarorlikdan ancha yiroq bo‘lgan ochiq tizimlarni o‘rgandi. Bu yo‘nalish fanda “sinergetika” nomini oldi (“sinergiya” – hamkorlik, birgalikda harakat qilish). Sinergetika – jonsiz tabiatda o‘z-o‘zidan harakatlanish, oddiy tizimlardan nisbatan murakkab tizimlarni barpo qilish prinsipini shakllantiradi. Sinergetika bilan fizikaga evolyutsion yondoshuv kirib keldi. Sinergetika makroskopik darajaga tasodifiylikni tadbiq etdi. Sinergetika nisbiylik nazariyasining modda va energiyaning o‘zaro bir-biriga aylanish to‘g‘risidagi xulosasini va moddalarni hosil bo‘lishini tushuntirib beradi. Sinergetika biz turmush kechirayotgan barcha makrotizimlar qanday vujudga kelganligi to‘g‘risida savolga javob berishga harakat qilmoqda. Sinergetika nuqtai nazaridan kinetik energiya potensial energiyaga aylanib, xuddi kristallar kabi qotib qoladi. Modda – bu qotib qolgan energiyadir. Energiya – ishni va nafaqat mexanik ishni, balki yangi strukturalarni barpo qiluvchi faoliyatni amalga oshirishni anglatuvchi tushunchadir. Entropiya – bu modda mavjud bo‘lgan bog‘langan energiya miqdorini ifodalash shaklidir. Energiya – bunyodkor, yaratuvchi, entropiya esa ijodiy faoliyat mezonidir. Entropiya natijani ko‘rsatadi. Sinergetika tabiatda evolyutsiya nima hisobiga amalga oshishi mumkin degan savolga javob beradi. Yangi strukturalar barpo qilinayotgan barcha joylarda energiya va muhit bilan almashinuv zarurdir. Sinergetika nisbiylik nazariyasini tasdiqlaydi: energiya tashkil qilinganlikning nisbatan yuqori darajalarini barpo qiladi. Kibernetikaning vujudga kelishi va EHMlarning yaratilishi tufayli, bilishning kuzatish va tajriba metodlari qatorida modellashtirish ham yuqori o‘rinlarga ko‘tarildi. Modellarning ishlatilish ko‘lami ortib borayapti: korxona va boshqa iqtisodiy sohalarning vazifalaridan tortib, to biogeotsenozlar va tabiatdan foydalanishning ratsional, ekologik – iqtisodiy boshqarish modellarigacha. 1972 yilda J.Forrester “tizimli dinamika” metodidan foydalanib “Olam modellari”ni yaratdi. Uning maqsadi, butun insoniyatning taraqqiyoti va uning biosfera bilan o‘zaro aloqalari ssenariysini ishlab chiqish edi. Forresterning izlanishlari kamchiliklardan xoli bo‘lmagan holda, rivojlanishi aniq bo‘lgan fan yo‘nalishi edi. Modellashtirish, faqatgina ilmiy izlanishlarning boshqa turlari bilan birgalikda olib borilgandagina foyda keltirishi mumkin. Shu tufayli mashinalar tuzgan modellarni mutloq deb qabul qilib bo‘lmaydi.