Край хаоса - Edge of chaos

Информацию о компьютерной игре см. Война за независимость 2: Край хаоса.
«Поистине творческие изменения и большие сдвиги происходят прямо на грани хаоса», - сказал доктор Роберт Билдер, профессор психиатрии и психологии Института неврологии и поведения человека им. Семела Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.[1]

В край хаоса это переходное пространство между порядок и беспорядок предполагается, что он существует в самых разных системах. Эта переходная зона представляет собой область ограниченной нестабильности, которая порождает постоянное динамическое взаимодействие между порядком и беспорядком.[2]

Несмотря на то, что идея края хаоса является абстрактной, она имеет множество приложений в таких областях, как экология,[3] управление бизнесом,[4] психология,[5] политическая наука, и другие области социальная наука. Физики показали, что адаптация к границе хаоса происходит практически во всех системах с обратной связью.[6]

История

Фраза край хаоса был придуман в 1980-е к теория хаоса физик Норман Паккард.[7][8] В следующем десятилетии Packard и математик Дойн Фармер Соавтор многих работ о понимании того, как самоорганизация и порядок возникают на краю хаоса.[7] Одним из первоначальных катализаторов, которые привели к идее о краю хаоса, были эксперименты с клеточными автоматами, проведенные специалист в области информатики Кристофер Лэнгтон где было обнаружено явление перехода.[9][10][11] Фраза относится к области в диапазоне Переменная, λ (лямбда), которое варьировалось при исследовании поведения клеточный автомат (CA). При изменении λ поведение КА претерпевало изменения. фаза перехода поведения. Лэнгтон обнаружил небольшую площадь, благоприятную для производства СА, способных универсальное вычисление.[10][9][12] Примерно в то же время физик Джеймс П. Кратчфилд и другие использовали фразу наступление хаоса описать более или менее одно и то же понятие.[13]

В науках в целом эта фраза стала обозначать метафору, которую некоторые физический, биологический, экономический и Социальное системы работать в области между порядком и полным случайность или же хаос, где сложность максимально.[14][15] Однако общность и значение идеи с тех пор были поставлены под сомнение. Мелани Митчелл и другие.[16] Фраза также была заимствована деловым сообществом и иногда используется ненадлежащим образом и в контекстах, далеких от первоначального значения этого термина.[нужна цитата ]

Стюарт Кауфман учился математические модели из развивающийся системы, в которых скорость эволюции максимальна на границе хаоса.[17]

Приспособление

Приспособление играет жизненно важную роль для всех живых организмов и систем. Все они постоянно меняют свои внутренние свойства, чтобы лучше вписаться в текущую среду.[18] Важнейшие инструменты для приспособление являются саморегулирующиеся параметры присущи многим природным системам. Отличительной чертой систем с самонастраивающимися параметрами является возможность избежать хаос. Название этого явления - «Адаптация к краю хаоса».

Адаптация к краю хаоса относится к идее, что многие сложные адаптивные системы (CAS), кажется, интуитивно эволюционируют в сторону режима, близкого к границе между хаосом и порядком.[19] Физика показала, что край хаоса - это оптимальные настройки для управления системой.[20] Это также необязательный параметр, который может влиять на способность физической системы выполнять примитивные функции для вычислений.[21] В CAS, коэволюция обычно возникает на грани хаоса, и необходимо поддерживать баланс между гибкостью и стабильностью, чтобы избежать разрушения конструкции.[22][23][24][25] Как реакция на борьбу с неспокойной окружающей средой; CAS вывести гибкость, креативность,[26] ловкость, и инновации на краю хаоса; при условии наличия в сетевых структурах достаточного децентрализованный, неиерархическая сеть конструкции.[24][23][22]

Из-за важности приспособление Во многих природных системах адаптация к краю хаоса занимает видное место во многих научных исследованиях. Физики продемонстрировали, что адаптация к состоянию на границе хаоса и порядка происходит у населения клеточные автоматы правила, которые оптимизируют производительность, развиваются с генетический алгоритм.[27][28] Другой пример этого явления - самоорганизованная критичность в лавина и модели землетрясений.[29]

Самая простая модель хаотической динамики - это логистическая карта. Саморегулирующаяся динамика логистической карты демонстрирует адаптацию к краю хаоса.[30] Теоретический анализ позволил предсказать расположение режима узких параметров вблизи границы, к которой эволюционирует система.[31]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Шварц, К. (2014). «На грани хаоса: где процветает творчество». КОЭД.
  2. ^ Лаборатория сложности. «Край хаоса». Лаборатории сложности. Получено 24 августа, 2016.
  3. ^ Ранджит Кумар Упадхьяй (2009). «Динамика экологической модели, живущей на грани хаоса». Прикладная математика и вычисления. 210 (2): 455–464. Дои:10.1016 / j.amc.2009.01.006.
  4. ^ Дерагон, Джей. «Управление на грани хаоса». Экономика отношений.
  5. ^ Lawler, E .; Thye, S .; Юн, Дж. (2015). Порядок на грани хаоса Социальная психология и проблема социального порядка. Издательство Кембриджского университета. ISBN  9781107433977.
  6. ^ Wotherspoon, T .; и другие. (2009). «Адаптация к краю хаоса со случайной вейвлет-обратной связью». J. Phys. Chem. А. 113 (1): 19–22. Bibcode:2009JPCA..113 ... 19 Вт. Дои:10.1021 / jp804420g. PMID  19072712.
  7. ^ а б А. Басс, Томас (1999). Предсказатели: как группа физиков-индивидуалистов использовала теорию хаоса, чтобы разбогатеть на Уолл-стрит. Генри Холт и компания. п.138. ISBN  9780805057560. Получено 12 ноября 2020.
  8. ^ Х. Паккард, Норман (1988). «Адаптация к краю хаоса». Университет Иллинойса в Урбана-Шампейн, Центр исследований сложных систем. Получено 12 ноября 2020.
  9. ^ а б «Край хаоса». systemsinnovation.io. 2016 г.. Получено 12 ноября 2020.
  10. ^ а б А. Басс, Томас (1999). Предсказатели: как группа физиков-индивидуалистов использовала теорию хаоса, чтобы разбогатеть на Уолл-стрит. Генри Холт и компания. п.139. ISBN  9780805057560. Получено 12 ноября 2020.
  11. ^ Шоу, Патрисия (2002). Изменение разговоров в организациях: комплексный подход к изменениям. Рутледж. п.67. ISBN  9780415249140. Получено 12 ноября 2020.
  12. ^ Лэнгтон, Кристофер. (1986). «Изучение искусственной жизни с помощью клеточных автоматов». Physica D. 22 (1–3): 120–149. Дои:10.1016 / 0167-2789 (86) 90237-Х.
  13. ^ П. Кратчфельд, Джеймс; Молодой, Карл (1990). «Вычисления в начале хаоса» (PDF). Получено 11 ноября 2020.
  14. ^ Шульман, Элен (1997). Жизнь на грани хаоса, сложные системы в культуре и психике. Даймон. п.115. ISBN  9783856305611. Получено 11 ноября 2020.
  15. ^ Комплексное мышление в физическом воспитании: переосмысление учебной программы, педагогики и исследований; под редакцией Алан Овенс, Джой Батлер, Тим Хоппер. Рутледж. 2013. с.212. ISBN  9780415507219. Получено 11 ноября 2020.
  16. ^ Митчелл, Мелани; Т. Храбер, Питер; П. Кратчфельд, Джеймс (1993). «Возвращаясь к краю хаоса: эволюция клеточных автоматов для выполнения вычислений» (PDF). Получено 11 ноября 2020.
  17. ^ Гро, Клавдий (2008). Сложные и адаптивные динамические системы. Учебник.. Springer Berlin Heidelberg. п.97, 98. ISBN  9783540718741. Получено 11 ноября 2020.
  18. ^ Строгац, Стивен (1994). Нелинейная динамика и хаос. Westview Press.
  19. ^ Кауфман, С.А. (1993). Истоки самоорганизации и отбора порядка в эволюции. Нью-Йорк: Oxford University Press. ISBN  9780195079517.
  20. ^ Pierre, D .; и другие. (1994). «Теория адаптации и конкуренции применительно к динамике логистической карты». Physica D. 75 (1–3): 343–360. Bibcode:1994 ФИД ... 75..343P. Дои:10.1016/0167-2789(94)90292-5.
  21. ^ Лэнгтон, К.А. (1990). «Вычисления на грани хаоса». Physica D. 42 (1–3): 12. Bibcode:1990 ФИД ... 42 ... 12 л. Дои:10.1016 / 0167-2789 (90) 90064-в.
  22. ^ а б Л. Леви, Дэвид. «Применение и ограничения теории сложности в теории и стратегии организации» (PDF). umb.edu. Получено 23 августа 2020.
  23. ^ а б Берреби, Дэвид (1 апреля 1996 г.). «Между хаосом и порядком: чему теория сложности может научить бизнес». strategy-business.com. Получено 23 августа 2020.
  24. ^ а б Б. Портер, Терри. «Коэволюция как основа исследования организаций и окружающей среды» (PDF). Университет штата Мэн. Получено 23 августа 2020.
  25. ^ Кауфман, Стюарт (15 января 1992 г.). «Коэволюция в сложных адаптивных системах». Институт Санта-Фе. Получено 24 августа 2020.
  26. ^ Ламберт, Филипп (июнь 2018 г.). "Порядок-Хаос Динамика творчества". Университет Нью-Брансуика. Получено 24 августа 2020.
  27. ^ Паккард, Н. Х. (1988). «Адаптация к краю хаоса». Динамические паттерны в сложных системах: 293–301.
  28. ^ Mitchell, M .; Hraber, P .; Кратчфилд, Дж. (1993). «Возвращаясь к краю хаоса: развивающиеся клеточные автоматы для выполнения вычислений». Сложные системы. 7 (2): 89–130. arXiv:adap-org / 9303003. Bibcode:1993adap.org..3003 млн.
  29. ^ Bak, P .; Tang, C .; Визенфельд, К. (1988). «Самоорганизованная критичность». Phys Rev A. 38 (1): 364–374. Bibcode:1988ПхРвА..38..364Б. Дои:10.1103 / PhysRevA.38.364. PMID  9900174.
  30. ^ Melby, P .; и другие. (2000). «Адаптация к краю хаоса на саморегулирующейся логистической карте». Phys. Rev. Lett. 84 (26): 5991–5993. arXiv:nlin / 0007006. Bibcode:2000ПхРвЛ..84.5991М. Дои:10.1103 / PhysRevLett.84.5991. PMID  10991106.
  31. ^ Байм, М .; и другие. (2006). «Сохраненные количества и приспособление к краю хаоса». Физический обзор E. 73 (5): 056210. Bibcode:2006PhRvE..73e6210B. Дои:10.1103 / PhysRevE.73.056210.

внешняя ссылка