Адаптивная система

Система, способная адаптироваться к окружающей среде

Адаптивная система — это набор взаимодействующих или взаимозависимых сущностей, реальных или абстрактных, образующих единое целое, которые вместе способны реагировать на изменения окружающей среды или изменения во взаимодействующих частях способом, аналогичным непрерывному физиологическому гомеостазу или эволюционной адаптации в биологии . Петли обратной связи представляют собой ключевую особенность адаптивных систем, таких как экосистемы и отдельные организмы ; или в человеческом мире, сообществах , организациях и семьях . Адаптивные системы могут быть организованы в иерархию.

Искусственные адаптивные системы включают роботов с системами управления , которые используют отрицательную обратную связь для поддержания желаемых состояний.

Закон адаптации

Закон адаптации можно неформально сформулировать так:

Каждая адаптивная система приходит к состоянию, в котором прекращается всякая стимуляция. ^[1]

Формально закон можно определить следующим образом:

При наличии системы мы говорим, что физическое событие является стимулом для системы тогда и только тогда, когда вероятность того, что система претерпит изменение или будет возмущена (в ее элементах или в ее процессах), когда произойдет событие, строго больше, чем априорная вероятность того, что система претерпит изменение независимо от : ${\displaystyle S}$ ${\displaystyle E}$ ${\displaystyle S}$ ${\displaystyle P(S\rightarrow S'|E)}$ ${\displaystyle E}$ ${\displaystyle S}$ ${\displaystyle E}$

${\displaystyle P(S\rightarrow S'|E)>P(S\rightarrow S')}$

Пусть будет произвольной системой, подверженной изменениям во времени , и пусть будет произвольным событием, которое является стимулом для системы : мы говорим, что это адаптивная система тогда и только тогда, когда при t, стремящемся к бесконечности, вероятность того, что система изменит свое поведение на временном шаге с учетом события, равна вероятности того, что система изменит свое поведение независимо от наступления события . В математических терминах: ${\displaystyle S}$ ${\displaystyle t}$ ${\displaystyle E}$ ${\displaystyle S}$ ${\displaystyle S}$ ${\displaystyle (t\rightarrow \infty )}$ ${\displaystyle S}$ ${\displaystyle (S\rightarrow S')}$ ${\displaystyle t_{0}}$ ${\displaystyle E}$ ${\displaystyle E}$

1. - ${\displaystyle P_{t_{0}}(S\rightarrow S'|E)>P_{t_{0}}(S\rightarrow S')>0}$
2. - ${\displaystyle \lim _{t\rightarrow \infty }P_{t}(S\rightarrow S'|E)=P_{t}(S\rightarrow S')}$

Таким образом, для каждого момента времени будет существовать временной интервал такой, что: ${\displaystyle t}$ ${\displaystyle h}$

${\displaystyle P_{t+h}(S\rightarrow S'|E)-P_{t+h}(S\rightarrow S')<P_{t}(S\rightarrow S'|E)-P_{t}(S\rightarrow S')}$

Преимущество саморегулирующихся систем

В адаптивной системе параметр изменяется медленно и не имеет предпочтительного значения. Однако в саморегулирующейся системе значение параметра «зависит от истории динамики системы». Одним из важнейших качеств саморегулирующихся систем является ее « адаптация к краю хаоса » или способность избегать хаоса . Практически говоря, направляясь к краю хаоса , не продвигаясь дальше, лидер может действовать спонтанно, но без катастрофы. Статья Complexity за март/апрель 2009 года далее объясняет используемые саморегулирующиеся системы и реалистичные последствия. ^[2] Физики показали, что адаптация к краю хаоса происходит почти во всех системах с обратной связью . ^[3]

Смотрите также

• Портал эволюционной биологии

• Аутопоезис
• Адаптивная иммунная система
• Искусственная нейронная сеть
• Сложная адаптивная система
• Распространение инноваций
• Экосистемы
• гипотеза Геи
• Программирование экспрессии генов
• Генетические алгоритмы
• Обучение
• Нейронная адаптация

Примечания

1. Хосе Антонио Мартин Х., Хавьер де Лопе и Дарио Маравалл: «Адаптация, предвосхищение и рациональность в естественных и искусственных системах: вычислительные парадигмы, имитирующие природу» Natural Computing, декабрь 2009 г. Том 8(4), стр. 757-775. doi
2. Хюблер, А. и Уотерспун, Т.: «Саморегулирующиеся системы избегают хаоса». Сложность. 14(4), 8 – 11. 2008
3. Wotherspoon, T.; Hubler, A. (2009). «Адаптация к краю хаоса с обратной связью случайного вейвлета». J Phys Chem A. 113 ( 1): 19–22. Bibcode :2009JPCA..113...19W. doi :10.1021/jp804420g. PMID  19072712.

Ссылки

• Мартин Х., Хосе Антонио; Хавьер де Лопе; Дарио Маравалл (2009). «Адаптация, предвосхищение и рациональность в естественных и искусственных системах: вычислительные парадигмы, имитирующие природу». Natural Computing . 8 (4): 757–775. doi :10.1007/s11047-008-9096-6. S2CID  2723451.

Внешние ссылки