Естествознание XXI века

Горбатов В.В.

Содержание

Особенности постнеклассического естествознания

Эволюционная эпистемология Глобальный эволюционизм Биотехнологии и будущее

человечества Кибернетика Синергетика

В информационном обществе роль науки возросла и качественно изменилась сращивание науки с промышленным

производством повышение значения экономических и

социально-политических факторов и целей

инноватика

1. Особенности постнеклассического естествознания

1. Особенности постнеклассического естествознания

Изменился объект науки открытые,

нелинейные, саморазвивающиеся системы

пространства возможностей, виртуальные объекты

«человекоразмерные» объекты

Изменилась сама структура научного знания распространение

междисциплинарных исследований и комплексных исследовательских программ

использование в естествознании методов гуманитарных наук

включение аксиологических факторов в состав объясняющих предложений

1. Особенности постнеклассического естествознания

Изменилась институциональная организация науки Проектно-грантовая

система Исследовательские центры Временные рабочие группы Распределенные научные

подразделения

1. Особенности постнеклассического естествознания

2. Эволюционная эпистемология

К. Поппер (философ), К. Лоренц (этолог), Ж. Пиаже (психолог) имеется реальный мир, который

эволюционирует, порождает жизнь, человека, разум

познавательный аппарат человека – это механизм адаптации, развитый в процессе биологической эволюции

в познавательных структурах организмов, закодирована природа мира, в котором эти организмы обитают

2. Эволюционная эпистемология

экологизация мышления разрушение мифа о

всесилии науки истина конструируется, а

не предстает как слепок объекта

от статического, структурно ориентированного мышления, к мышлению динамическому – ориентированному на процесс

3. Глобальный эволюционизм

Вселенная – развивающееся во времени природное целое

Вся история Вселенной от Большого Взрыва до возникновения человечества есть единый процесс: Космологическая эволюция Химическая эволюция Биологическая эволюция Социокультурная эволюция Технологическая эволюция

Основные принципы глобального эволюционизма

Всеобщая изменчивость, порождающая избыточность «эволюционного материала»

Направленность развития мирового целого на повышение своей структурной организации; необратимость

Ускорение и усложнение механизмов действия эволюции на каждом этапе

Антропный принцип

Глобальные проблемы современного человечества

Глобальные проблемы Затрагивают все

человечество Для своего решения

требуют коллективных действий всего человечества

Основные виды ГП: Социальные Природно-социальные Антропо-социальные

Стратегия коэволюции

В биологии коэволюция – совместная эволюция видов, взаимодействующих в экосистеме

В широком смысле: коэволюция природы и общества человека и техники

4. Биотехнологии и будущее человечества

Биотехнологии – технологические процессы, реализуемые с исполь-зованием биологических систем – живых организмов и компонентов живой клетки Медицинские Сельскохозяйственные Экологические Энергетические

Основные направления БТ

Микробиологический синтез – создание органических веществ в промышленных масштабах с помощью микроорганизмов антибиотики ферменты аминокислоты феромоны и т.д.

Основные направления БТ

Биогидро-металлургия – добыча металлов из их руд при помощи микроорганизмов

Основные направления БТ

Генная инженерия – целенаправленное контролируемое изменение ДНК живых организмов Получение ГМО Клонирование Генотерапия

5. Кибернетика

Кибернетика – наука об общих закономернос-тях процессов управления и передачи информации в машинах, живых организмах и обществе

Норберт Винер (1894-1964)

Кибернетические системы

КС – множество взаимосвязанных объектов, способных воспринимать, запоминать и перерабатывать информацию, а также обмениваться ею автоматические регуляторы в технике ЭВМ человеческий мозг биологические популяции человеческое общество

Направления кибернетики

Биоинформатика Компьютерное

зрение Системы

управления Обучающиеся

организации Кибернетика

второго порядка Искусственный

интеллект

Искусственный интеллект

Интеллект — способность системы создавать в ходе самообучения программы для решения задач определенного класса сложности и решать эти задачи

ИИ — теоретическое обоснование и разработка интеллектуальных машин и систем, моделирующих и объясняющих человеческий интеллект

Тест Тьюринга

Алан Тьюринг

Китайская комната

Джон Сёрл

Основные подходы к разработке ИИ

Нисходящий (семиотический) создание экспертных систем,

баз знаний и систем логического вывода, имитирующие высокоуровневые психические процессы

Восходящий (биологический)  изучение нейронных сетей и

эволюционных вычислений, моделирующих интеллектуальное поведение на основе более мелких «неинтеллектуальных» элементов

6. Синергетика

Изучение процессов самоорганизации и возникновения, поддержания, устойчивости и распада структур самой различной природы

И.Пригожин (Брюссель)

Г.Хакен (Штутгарт)

Характеристики самоорганизующихся систем

Открытость Нелинейность Диссипатив-

ность Положительная

обратная связь Нарушение

симметрии

Мир нелинейных систем

Системы устойчивые (1), ограниченно устойчивые (2) и неустойчивые (3)

Примеры самоорганизации

Ячейки Бенара (1900)

«Химические часы» Белоусова-Жаботинского (1951)

Аттракторы

Аттрактор Лоренца

Аттрактор – множество точек в фазовом пространстве динамической системы, к которым стремятся траектории системы Странный аттрактор –

аттрактор, не являющийся регулярным (зачастую с дробной размерностью)

Бифуркации

Точка бифуркации – критическое значение при изменении «управляющей» переменной Состояние системы может стать

хаотическим или она перейдет на новый, более дифференци-рованный и высокий уровень упорядоченности

Каскад бифуркаций – один из типичных сценариев перехода от порядка к хаосу, от простого периодического режима к сложному апериодическому при бесконечном удвоении периода

последовательность Фейгенбаума

«Эффект бабочки» (Э.Лоренц)

Динамический хаос – непредсказуемость траектории в детерминированных динамических системах

«Бабочка, взмахивающая крыльями в Айове, может вызвать лавину эффектов, которые могут достигнуть высшей точки в дождливый сезон в Индонезии»

Небольшие различия в начальных условиях рождают огромные различия в конечном явлении