Анализ самоорганизующихся систем, испытывающих бифуркационный выбор

 

Кафедра социальной безопасности

 

 

 

 

Домашняя  работа по теме

«Анализ самоорганизующихся систем, испытывающих

бифуркационный  выбор»

 

 

 

Студент

Преподаватель

 

 

 

Екатеринбург

2012

Введение

В данной работе проведем анализ самоорганизующихся систем, испытывающих бифуркационный «выбор» на примере  крушения теплохода. Но для начала введем несколько определений, связанных  с теорией бифуркаций.

 

Самоорганиза́ция — процесс упорядочения элементов одного уровня в системе за счёт внутренних факторов, без внешнего специфического воздействия (изменение внешних условий может также быть стимулирующим воздействием). Результат — появление единицы следующего качественного уровня. [1]

Самоорганизующиеся системы Г. Хакен, один из основоположников синергетики - науки, изучающей закономерности самоорганизации открытых систем, определяет следующим образом:

«Мы называем систему самоорганизующейся, если она без специфического воздействия  извне обретает какую-то пространственную, временную или функциональную структуру. Под специфическим внешним воздействием мы понимаем такое, которое навязывает системе структуру или функционирование. В случае же самоорганизующихся систем испытывается извне неспецифическое  воздействие». [2]

 

 

 

 

 

Диссипативная самоорганизация

Характеристики системы:

Характеристики процесса:

• интенсивный обмен энергией/веществом с окружающей средой, причём совершенно хаотически (не вызывая упорядочение в системе);
• макроскопическое поведение системы описывается несколькими величинами — параметром порядка и управляющими параметрами (исчезает информационная перегруженность системы);
• имеется некоторое критическое значение управляющего параметра (связанного с поступлением энергии/вещества), при котором система спонтанно переходит в новое упорядоченное состояние (переход к сильному неравновесию);
• новое состояние обусловлено согласованным (когерентным) поведением элементов системы, эффект упорядочения обнаруживается только на макроскопическом уровне;
• новое состояние существует только при безостановочном потоке энергии/вещества в систему. При увеличении интенсивности обмена система проходит через ряд следующих критических переходов; в результате структура усложняется вплоть до возникновения турбулентного хаоса. [1]

Точка бифуркации - такой период в развитии системы, когда прежний устойчивый, линейный и предсказуемый путь развития системы становится невозможным, это точка критической неустойчивости развития, в которой система перестраивается, выбирает один из возможных путей дальнейшего развития, то есть происходит некий фазовый переход. [3]

Синерге́тика (от др.-греч. συν- — приставка со значением совместности и ἔργον — «деятельность») — междисциплинарное направление научных исследований, задачей которого является изучение природных явлений и процессов на основе принципов самоорганизации систем (состоящих из подсистем). «…Наука, занимающаяся изучением процессов самоорганизации и возникновения, поддержания, устойчивости и распада структур самой различной природы…». [1]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Описание системы

В данной работе изучаемой социально-технической системой будет выступать ситуация крушения теплохода с большим количеством людей на борту и малым интервалом времени для эвакуации. Чтобы стала возможной работа с этой системой, определим ее рамки и рассмотрим с точки зрения диссипативности.

В систему  «теплоход» входят пассажиры теплохода  и команда во главе с капитаном. Также можно сказать, что:

- система  открыта, т.к. есть обмен с  окружающей средой;

-  в системе  существуют условия для оттока  энтропии в окружающую среду;

- содержит  большое число элементов(201 человек  на борту).

Ситуация:

Проходя между 82 и 81 буем 1406 километра реки Волга (в районе села Сюкеево) сильно накренился на правый борт, что стало причиной попадания забортной воды в открытые иллюминаторы, расположенные практически над ватерлинией. В результате стремительного затопления внутренних помещений теплохода, тот перевернулся на правый бок и затонул не более чем за 2 минуты на глубине 18 метров на удалении 2560 метров от правого берега. Сигнал бедствия с теплохода подать не успели, так как радиорубка была практически сразу же затоплена. На поверхность воды смогли выбраться только 79 человек, большую часть которых составляли члены экипажа. [1]

 

 

Система

Внешние параметры:

• вода в водоеме, по которой движется теплоход;
• проходящие рядом суда(их наличие);
• сострадание капитанов проходящих кораблей, осознание возможностей помочь попавшим в беду людям;
• время суток: день/ночь.

Внутренние параметры:

• люди, находящиеся на борту: команда, отдыхающие;
• удаленность людей и их информированность о возможных путях спасения, эвакуации;
• теплоход, как совокупность технических приборов, аппаратов, механизмов;
• наличие и количество спасательных плотов;
• количество сознательных, способных взять себя в руки.

Необходимо  быстро самоорганизоваться большому количеству людей, для спасения, при том, что  люди, ответственные за подобную организацию погибли.

При стремительном  затоплении теплохода имело значение в какое время суток происходило  данное происшествие. Учитывая, что  время до полного затопления было около 2 минут, случись это ночью  – жертв было бы гораздо больше, люди бы просто не смогли сообразить, что  происходит и уже оказались бы под водой.

Берем ситуация, когда все происходило днем. Происходит стремительное затопление судна, у  людей начинается паника. Здесь проявляется управляющий параметр – проявляется инстинкт самосохранения. Опасность нарастает. Люди хаотично двигаются по теплоходу.

Наступает точка  бифуркации. У данной системы два  пути развития. Первый – поддаться  панике и спастись минимальному количеству людей. Второй – в хаотической  толпе начинают проявляться люди, способные в критический момент взять себя в руки, а так же взять на себя ответственность за других людей, т.е. это лидеры, способные  вести за собой, координировать действия растерявшихся людей. Количество подобных людей является критическим параметром системы.

Подобные  люди начинают проявляться после  того, как преодолевают критический  порог аффективной ригидности внутри себя (Аффективная ригидность — неготовность к изменениям в связывании тех или иных событий с определёнными аффективными реакциями). У всех людей данный порог разный, т.е. психофизиологическое свойства людей также являются критическим параметром.

Но не стоит  забывать и об оптимальном количестве людей-лидеров. Если их будет слишком  мало – они просто не смогут помочь необходимому количеству людей. Если же их будет много – лидеры станут спорить друг с другом, пытаться сделать по своему, они не смогут прислушаться друг к другу и скоординировать  свои действия, тем самым повлекут за собой так же гибель большого количества людей, в данном случае от бездействия. Следовательно, оптимальное  количество людей лидеров также  является управляющим параметром.

Итак, в хаосе  начинают проявляться люди-лидеры. Они координируют действия растерявшихся  людей. Необходимо:

• найти спасательные плоты
• спасти людей, которых возможно (находившиеся в зоне досягаемости)
• направить людей в нужном направлении (к плотам)
• спустить плоты на воду вместе с людьми
• подавать сигналы бедствия

Здесь в действие вступают такие внешние параметры, как наличие проходящих судов. Мы помним, что место происшествия находилось на расстоянии около 2,5 км от берега. Следовательно, если не будет проходящих судов, некоторые  люди могут погибнуть уже в  воде.

При наличии  проходящих кораблей мы берем в расчет еще один внешний параметр - сострадание  капитанов проходящих кораблей, осознание  возможностей помочь попавшим в беду людям. Т.к. описывается реальная ситуация, произошедшая с теплоходом «Булгария», можно заметить интересный факт –  корабль, спасший людей, и принявший  сигнал бедствия являлся не первым судном, заметивший людей в воде. Другими словами, капитаны некоторых кораблей просто не оказали помощь нуждающимся. Не проявили сострадание.

В результате, опираясь на официальные данные о крушении, можно увидеть, что погибли 122 человека, в том числе большое количество детей, которые были собраны в игровой комнате, удаленной от мест эвакуации, а так же с малым количеством людей, способные им помочь. 79 спасено (большая часть из которых члены экипажа), из которых 9 человек госпитализировано в связи с порезами и ушибами, 5 после оказания первой помощи были направлены на амбулаторное лечение. Было проведено уголовное расследование, возбуждены уголовные дела. Теплоход был полностью затоплен и оказался на глубине 18 метров не более, чем за 2 минуты. Проанализировав соотношение спасшихся людей, можно сделать вывод, что информированность экипажа о возможностях эвакуации, расположении спасательных плотов, а так же психологическое преимущество (знание инструктажей, большая уверенность) помогло им в большем числе спастись во время крушения.

 

Источники:

1. http://ru.wikipedia.org/wiki
2. Хакен Г. Информация и самоорганизация. Макроскопический подход к сложным системам. М., 1991. С. 28—29.
3. Музыка О.А. БИФУРКАЦИИ В ПРИРОДЕ И ОБЩЕСТВЕ: ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫЙ И СОЦИОСИНЕРГЕТИЧЕСКИЙ АСПЕКТ // Современные наукоемкие технологии. – 2011. – № 1 – С. 87-91