Самоорганизация как основа эволюции

133. Самоорганизация как основа эволюции

Самоорганизации – процесс становления качественно нового, более высокого уровня развития системы. Многочисленные примеры самоорганизации в гидродинамических, тепловых и других физических системах, не говоря уже о системах живой природы, ученые замечали давно. Но в силу доминировавших в науке своего времени взглядов они попросту не замечали их либо старались объяснить с помощью существовавших тогда понятий и принципов. В большинстве реальных случаев приходится учитывать изменение систем во времени, т.е. иметь дело с необратимыми процессами. Впервые такие процессы стали изучаться в термодинамике, которая начала исследовать принципиально отличные от механических тепловые явления. Но понятие эволюции в классической термодинамике рассматривается совсем иначе, чем в общепринятом смысле. Очевидно, что для объяснения процессов самоорганизации необходимо было ввести новые понятия и принципы, которые бы адекватно описывали реальные процессы самоорганизации, происходящие в природе и обществе.

Наиболее фундаментальным из них является понятие открытой системы, которая способна обмениваться с окружающей средой веществом, энергией и информацией. Поскольку между веществом и энергией существует взаимосвязь, постольку можно сказать, что система в ходе своей эволюции производит энтропию, которая, однако, не накапливается в ней, а удаляется и рассеивается в окружающей среде. В систему из внешней среды поступает свежая энергия, и именно вследствие такого непрерывного обмена энтропия системы может не возрастать, а оставаться неизменной или даже уменьшаться. Отсюда становится ясным, что открытая система не может быть равновесной, потому ее функционирование требует непрерывного поступления энергии и вещества из внешней среды, вследствие чего неравновесие в системе усиливается. В конечном итоге прежняя взаимосвязь между элементами системы, т.е. ее прежняя структура, разрушается. Между элементами системы возникают новые когерентные, или согласованные, отношения, которые приводят к кооперативным процессам и к коллективному поведению ее элементов. Так схематически могут быть описаны процессы самоорганизации в открытых системах, которые связаны с диссипацией, или рассеянием, энтропии в окружающей среде.

134. Виртуальная реальность

Виртуальная реальность - высокоразвитая форма компьютерного моделирования, которая позволяет пользователю погрузиться в искусственный мир и непосредственно действовать в нем с помощью специальных сенсорных устройств, которые связывают его движения с аудиовизуальными эффектами. При этом зрительные, слуховые, осязательные и моторные ощущения пользователя заменяются их имитацией, генерируемой компьютером. Характерными признаками виртуальной реальности являются:
- моделирование в реальном масштабе времени;
- имитация окружающей обстановки с высокой степенью реализма;
- возможность воздействовать на окружающую обстановку и иметь при этом обратную связь. Использование компьютера требует от нас изучения не столько нового языка, сколько новой культуры. Некоторым людям эта идея кажется восхитительной, остальных одолевают страх и опасения. В настоящее время мы окружены океаном фактов. Их можно воспринимать не только как числовые ряды, но и как текст, образы, голос, музыку. Вообще, идея виртуального мира не нова. Она содержится уже в использовании объектно-ориентированного программирования, манипулятора "мышь" для создания изображений, графическом интерфейсе пользователя или компьютерных тренажерах для "безболезненного" испытания новых устройств. По некоторым данным, термин "виртуальная реальность" был придуман в Массачусетском Технологическом Институте в конце 1970-х годов, чтобы выразить идею присутствия человека в компьютерно создаваемом пространстве: идея интерактивности уже была в фокусе многих экспериментов в МТИ. Затем она перешла в Лаборатории Атари, где в начале 1980-х работали многие выпускники МТИ, а дальше получила распространение в индустрии компьютерных игр. Первый инструмент проникновения в виртуальную реальность дан нам от рождения - это мозг и его сенсорные рецепторы. Главным средством нашего восприятия является визуальная система. Остальные чувства помогают обрести нашему взгляду на мир полноту. У нас семь основных чувств: зрение, слух, осязание, обоняние, вкус, равновесие и ориентация. На наше восприятие влияют пересечения этих чувств, как, например, чувство движения (жеста), различающееся не только глазами, но и самим телом. Мозг интегрирует все получаемые им сигналы ото всех рецепторов и сопоставляет новые данные с теми, что уже имеются в нашей памяти. Диссонанс восприятия, когда сигналы разноречивы, может вызвать дезориентацию, растерянность и даже болезнь. Современная технология виртуальной реальности - это ответвление компьютерной графики, повлиявшей на все - от составления карт до телерекламы. Одна из разновидностей использования виртуальной реальности полного погружения называется телеприсутствием. Это идеально для работы с роботами, особенно в опасных условиях: в открытом космосе, в морских глубинах, в ядерной инженерии и т.п. Такой подход требует значительного развития тактильной и кинэстетической обратной связи. Уже сейчас он применяется в обучении, аттракционах, на научных конференциях и в другой пассивной деятельности. Применение виртуальной реальности в обучении и тренировках показывает, сколь велика может быть немедленная отдача от нее. Сравнительно недавно предложены концепции виртуальных библиотек и музеев. В качестве доступа к книгам и другой печатной продукции библиотеки будет использоваться телеприсутствие. Пользователь сможет перемещаться внутри визуального изображения книжных полок, находить то, что ему нужно, и сразу погружаться в чтение, а при наличии разрешения делать копии.