Понимание сложных систем

ЖУРНАЛ

Что делать метаболических путей, экосистемы, в Интернете и распространения ВИЧ-инфекции в общем? До недавнего времени ответ был бы "очень мало". Недавно, однако, ответ так и выяснилось, что все они имеют схожие архитектуры сети. За последние два-три года сеть теория стала важным инструментом для понимания сложных систем.

К сожалению, теория сети и другие методы анализа сложных систем (таких, как агент основе моделирования), которые не являются частью стандартного инструментария большинство инженеров и ученых, отмечает, Хулио М. Ottino, профессор химического машиностроения в Северо-Западном Univ. (Evanston, IL). Заявки развивается, и если мы не предупреждение, мы можем пропустить этой революции, предупреждает он. Взяв на вооружение исследования сложных систем, инженеры-химики могут увеличить интеллектуальную основу дисциплины и значительно расширить границы химических инженерных исследований, считает он.

Сложной системы 1 с большим числом элементов (например, строительных блоков, или агентов), способных обмениваться раздражители друг с другом и с окружающей средой, Ottino объясняет. Комплексные системы самоорганизации, но ключевой характеристикой является адаптируемость - система реагирует на внешние условия. Everyday примеры сложных систем включают в фондовый рынок, колонии муравьев, города, и человеческий мозг. Сложные системы не могут быть поняты при изучении частей в отдельности система должна быть analzyed в целом, подчеркивает Ottino.

Рассмотрим на примере муравьев и близкое к оптимальному пути. Муравьи имеют возможность найти кратчайший путь к источникам продовольствия использованием черты феромон. Когда муравьи найти пищу, они несут его обратно в гнездо, высаживая след феромон. Как правило, они сосредоточены следовать пути феромонов, и чем больше муравьев нести питания в гнездо, они укрепляют химических след. Ant-вдохновили моделирования (известный как "рой интеллект") привели к алгоритмам, найти почти оптимальных маршрутов в сетях; France Telecom, MCI и British Telecommunications подали муравьиную стратегии маршрутизации телефонных и компьютерных сетей. В химической технологии, аналогичные подходы могут быть применены к цепочками поставок, Ottino указывает.

Потому что они подвергаются воздействию широкого круга пространственными масштабами и умеют думать с точки зрения систем, инженеры-химики вполне готовы взять на себя руководящую роль в этой захватывающей области, Ottino предсказывает. Проблемы, где инженеры-химики могут иметь значительное влияние включать: дизайн самоорганизующихся материалов и самоорганизующихся систем и направленной самоорганизации; моделирования течений жидкости и потока и сегрегации в гранулированных веществ; Моделирование генных сетей и взаимодействия белка; анализ сети судьба загрязняющих веществ, что приводит к научно-обоснованной экологической политики; понимание продукта и производство цепей поставок; дизайн безопасности критически важных систем и анализа отказов в распределенных системах, а также понимания эволюции организаций, в том числе проектирование конструкций для научно-технического сотрудничества.

Ottino обсуждает эту тему, в том числе математические методы, используемые в комплексном исследовании системы, более подробно в февральском номере Айше / ournal.