به ياد سيصد و شصت روز مظلومانه زندانی شدن استاد ايليا

Sunday, July 25, 2010

نکته 118 - نکاتي براي فهم بهتر سيستم هاي پيچيده




1- براي فهم سيستم هاي پيچيده، بايد آن را در چند مقياس گوناگون توصيف کرد

سيستم هاي پيچيده را بايد در مقياس هاي جزئي و کلي آن توصيف کرد و در نظر گرفت تا متوجه شد که چه پارامترهايي از مقياس هاي جزئي در مقياس هاي کلي، اثر گذارند. به عنوان مثال براي فهم يک سيستم زيست شناسي، بايد آن را در مقياس هاي ملکولي، سلولي، بافت ها و دستگاه ها (مانند دستگاه تنفس، هاضمه و ...) توصيف کرد و پارامترهاي مشترک تاثيرگذار را شناخت

2- مقياس هاي جزئي بر رفتار مقياس هاي کلي تاثيرگذار است

گاهي عوامل کوچکي هستند که تاثيرات بزرگي مي گذارند. مثلاً در بدن انسان ترشح برخي غدد مانند آدرنالين بر تمامي پيکره انسان اثر گذار است و رفتار و حتي ادراک انسان را تحت تاثير قرار مي دهد؛ در هواشناسي : پديده اثر پروانه اي ؛ در پروتئين ها : فعاليت آنزيمي تقويت شده؛ زيست شناسي : کنترل عصبي و عضلاني (اقدام يک عصب، عضله ها را تحريک مي کند)؛ جامعه/ اقتصاد : ارتباط افراد حاص با رفتارهاي جمعيت کثيري از انسان ها (مثلاً تعداد کساني که برنامه هاي مايکل جکسون را مي ديدند)

3- ايجاد الگوها

در هر سيستمي، الگوهاي معروف و ساده اي هست که مي تواند برخي از رفتارها را توجيه کند. مثلاً در آب و هوا : دانه هاي برف، پروتئين ها: ساختار آلفا و بتا؛ زيست شناسي: فرايندهاي رشد؛ ذهن: مکانيزم هاي شناخت؛ اقتصاد/ جامعه: فضاهاي تجاري/صنعتي/مسکوني

4- حالت هاي چندگانه پايداري

گاهي جابجايي هاي کوچک منجر به بهبودي مي شود اما جابجايي هاي بزرگ منجر به تغييرات بنيادين در خصوصيات مي شود. به عنوان مثال در آب و هوا: سامانه هاي پيادار؛ پروتئين ها: نتايج جابجايي در توالي يا فضاي فيزيکي؛ زيست شناسي: تاثير شوک بر فعاليت برخي اعضاء مانند قلب؛ ذهن: بازيابي خاطرات بعد از آسيب ديدگي مغز؛ اقتصاد/جامعه: ايده هاي که از واکنش بازار به دست مي آيد

5- پاسخ به پرسش : چقدر پيچيده است؟

در پاسخ به اين پرسش، مي توان بحث هاي متعددي کرد اما يک جواب عمومي اين است: اندازه پيچيدگي بستگي به اندازه اطلاعات لازم براي توصيف وضعيت دارد. براي روشن شدن يک وضعيت پيچيده، جنبه هاي مهمي وجود دارد. يکي از اين ها بستگي به کاربرد استنتاج از يک بخش اطلاعات در توصيف آن وضعيت دارد. اين منجر به مفهوم پيچيده گي الگوريتمي مي شود. جنبه ديگر اين است که اندازه پيچيدگي بستگي به مقياسي دارد که سيستم در آن توصيف مي شود، اگر چه مقياسي که انتخاب شده بايد به خوبي مشخص و مرزبندي شده باشد. همچنين توجه کنيد که پيچيدگي در يک مقياس بزرگ نيازمند ارتباط متقابل با مقياس کوچک دارد که به اين ترتيب از پيچيدگي مقياس کوچک کاسته مي شود

6- پيچيدگي رفتار / واکنش

براي توصيف رفتار (کنش) يک سيستم در واکنش به محيطش، معمولاً سعي مي شود که تابع پاسخ، توصيف شود. تعيين پاسخ به هر محيطي نيازمند اطلاعاتي است که به صورت تصاعدي با پيچيدگي محيط رشد مي کند (مثلاً اگر محيط 2 برابر پيچيده شد، اطلاعات مورد نياز 4 برابر مي شود)، مگر اينکه فرضيات ساده کننده اي وضع شود. اين کار تنها براي سيستم هاي ساده امکان پذير است. اين بدان معني است که رفتار گرايي در روان شناسي، يا پديدار شناسي در هررشته اي، يا آزمايش تاثير مواد مخدر چندگانه (ترکيبي)، آزمايش تراشه هاي کامپيوتر با چندين ورودي و مواردي از اين دست، اساساً امکان پذير نيست

7- رخداد

اين موضوع مرتبط است با وابستگي کل به اجزاء، وابستگي متقابل اجزاء به يکديگر و ميزان تخصصي بودن اجزاء. اين مستقيماً مرتبط است به پاسخ اين پرسش که چگونه سيستم را به صورت تجربي يا تئوري مطالعه مي کنيم. البته اجزاء بايد در شرايط زنده بررسي شود. به عنوان مثال : اگر لوله خلا را از يک راديوهاي قديمي حذف کنيم و راديو شروع به صداي جيغ کند، نمي توانيم نتيجه بگيريم که لوله هاي خلا براي از بين بردن صداي جيغ راديوست. در حالي که بررسي اجزاء به صورت مجزا، پاسخ گو نيست، طبيعت سيستم هاي پيچيده مي تواند به اين صورت بررسي شود که تغيير در وضعيت يک جزء چه تاثيري در ديگر اجزاء و رفتار کل خواهد گذاشت

8- قانون 2-/+ 7

اين مرتبط است ارتباط متقابل اجزاء با يکديگر. براي سيستم داراي اجزا، با مشاهده وابستگي بين اجزاء مي توان پرسيد که چه زمان وضعيت / رفتار يک جزء وابسته است به وضعيت هر کدام از ديگر اجزاء و نه به برآيند آنها . اين بستگي دارد به تعداد متغييرهاي غير وابسته که اين تعداد در حدود 7 است. اين قاعده بر اساس پديدارشناسي زيرساختارهاي پروتئيني، زيست شناسي، مغز و علوم اجتماعي( به عنوان مثال قاعده تعداد نفرات يک کميته حداقل بايد 7 نفر باشد) نتيجه گيري شده است

9- ارتباط بين توصيف و سيستم

اين مرتبط است به فهم تئوري و شبيه سازي، تشخيص سيستم ها در الگوهايشان، رمزگذاري و رمزگشايي (جهت فشرده سازي) و موضوع پيچيدگي الگوريتمي. کاربردهاي شاخص اين موضوع در رشد بيولوژيک (ژنوم از طريق زيست شناسي)، طراحي مهندسي و حافظه از طريق تجربه است

10 - انتخاب اطلاعات مورد نياز

ميزان اطلاعات لازم براي توصيف يک سيستم از طريق شمارش حالت هاي ممکن و مقايسه آن با حالت ممکن در توصيف، حاصل مي شود. انتخاب چنين اطلاعاتي مرتبط است با موضوع انتخاب چندگانه : تکرار (بازتوليد) با اختلاف، و انتخاب مقايسه اي (رقابتي) به عنوان مکانيزمي براي افزايش احتمالات در پيچيدگي. ثبات در نگرش بيولوژيکي تکامل در تاکيد اينکه انتخاب نبايد پيچيدگي را زياد کند، ضروري است

11- ترکيب

براي شکل دادن به يک سيستم مي توان از سيستم هاي ديگر و ترکيب آنان استفاده کرد. براي اينکار، اجزا بايد مستقل باشند. به عنوان مثال خلاقيت (ترکيب انساني که راه مي رود و پرنده اي که مي پرد، يک انسان پرنده است که از طريق ترکيب اطلاعات شکل حرکت در بخش هاي گوناگون مغز ايجاد مي شود)، ساختار مدولار (ازطريق بلوکها) در سيستم هاي مصنوعي. قصد از ترکيب اجازه به تکامل سريع است

12- سلسله مراتب کنترل

هنگامي که يک جزء منفرد، يک رفتار ترکيبي (نه رفتارهاي اجزاء يک ترکيب) در يک سيستم را کنترل مي کند، بنابراين رفتار ترکيبي نمي تواند از از رفتار آن جزء پيچيده تر باشد و در اينجا يک پيچيدگي مبرم وجود ندارد. به عنوان مثال در عضلات (از آنجايي که عضله توسط يک عصب کنترل مي شود و رفتار ترکيبي عضلات از رفتار عصب پيچيده تر نيست)، اقتصاد/جامعه : ساختاري هاي متمرکز بروکراتيک / ديکتاتوري / و غيره که اندازه پيچيدگي سيستم به اندازه پيچيدگي اشخاص کنترل گر مربوط است

13- الگو و شبيه سازي

تعدادي روش شبيه سازي وجود دارد که به واسطه بررسي سيستم هاي پيچيده بوجود آمده اند. اينها عبارتند از: مونت کارلو، حرارت دادن و سرد کردن سريع، خودکار سلولي و غيره

منبع

http://necsi.org/projects/yaneer/points.html

No comments: