ΑΡΧΕΣ ΣΥΣΤΗΜΙΚΗΣ ΘΕΩΡΙΑΣ Δρ. Ιωάννης Ε. Νικολάου ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΔΗΜΟΚΡΙΤΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΡΑΚΗΣ

Ο ΠΑΡΑΤΗΡΗΤΗΣ

Εισαγωγή Στο περίφημο άρθρο με τίτλο: “What the Frog’s Eye Tells the Frog’s Brain”, [Maturana et. al., 1960] έδειξε ότι ο βάτραχος αντιδρά άμεσα και έντονα στη γρήγορη κίνηση μικρών αντικειμένων, ενώ αντιδρά ελάχιστα ή καθόλου στην αργή κίνηση μεγάλων αντικειμένων. Ένα εργαλείο με μία τέτοιου είδους αντίληψη θα μπορούσε να είναι ένα επίτευγμα προσαρμογής του βατράχου προκειμένου να μπορεί να τρέφεται πιάνοντας μύγες ή οτιδήποτε παρόμοιο. Αποτέλεσμα: το σύστημα αντίληψης του βατράχου δεν καταχωρεί την πραγματικότητα, αλλά την κατασκευάζει. Το μάτι του βάτραχου μιλάει στο μυαλό του σε μία γλώσσα που παρουσιάζει υψηλό βαθμό οργάνωσης και ερμηνείας, παρά μέσω εκπομπής (στους αισθητήρες του ματιού) κάποιων ακριβών αντιγράφων της μετάδοσης του φωτός. Αποτέλεσμα: Όλα δημιουργούνται από έναν παρατηρητή.

Εισαγωγή Μία δεύτερη ριζοσπαστική ιδέα: Αποτέλεσμα: η αντίληψη δεν είναι κατά βάση αναπαραστασιακή (απεικονιστική - representational). Το νευρικό σύστημα πρέπει να επεξεργαστεί με τον τρόπο που καθόριζε το ίδιο και όχι μέσω του εξωτερικού κόσμου. Έτσι, ο εξωτερικός κόσμος θα έχει μόνο ρόλο εναύσματος (triggering) της απελευθέρωσης της εσωτερικά καθορισμένης δραστηριότητας του νευρικού συστήματος. - Αδυναμία αντιστοίχισης του ορατού κόσμου των χρωμάτων με την δραστηριότητα του νευρικού συστήματος. - Δεν υπήρχε συσχέτιση τύπου ένα-προς-ένα μεταξύ της αντίληψης και του εξωτερικού κόσμου. - Επιτυχία συσχέτισης της δραστηριότητας στον αμφιβληστροειδή του υποκειμένου με την χρωματική του εμπειρία. - Θεωρώντας τους δέκτες αισθήσεων (αισθητήρες) ως ένα σύνορο μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού κόσμου, καταλήγουμε στο ότι ο αμφιβληστροειδής σχετίζεται με το εσωτερικό και όχι με το εξωτερικό.

Το αποτέλεσμα υποδηλώνει μία κυκλική δυναμική. Η οργάνωση ενός συστήματος συγκροτείται μέσω των εμπλεκομένων διεργασιών, οι οποίες καθορίζονται από την ίδια την οργάνωσή του. Εισαγωγή Είναι η κυκλικότητα της οργάνωσης που κάνει ένα ζωντανό σύστημα μία μονάδα αλληλεπιδράσεων και η κυκλικότητα αυτή θα πρέπει να διατηρηθεί προκειμένου το σύστημα να διατηρηθεί στη ζωή και να συντηρήσει την ταυτότητά του μέσα από διαφορετικές αλληλεπιδράσεις.

Ο Παρατηρητής Αυτό που ενδιαφέρει στην συστημική θεωρία ο τρόπος με τον οποίο οι ζωντανοί οργανισμοί απευθύνονται και εμπλέκονται με το περιβάλλον στο οποίο λειτουργούν. Ένα σύστημα εμπλέκεται με τον κόσμο μόνο σε σχέση με τις παρενοχλήσεις που δέχεται από αυτόν. Στο νευρικό σύστημα, το οποίο είναι λειτουργικά κλειστό (operationally closed), δηλ. όλες οι μετατροπές λαμβάνουν χώρα μέσα στην περιοχή του. Στο μέγεθος όπου το νευρικό σύστημα επαναλαμβανόμενα διασυνδέει τα διάφορα συστατικά του (όπως συμβαίνει στο μυαλό μας), ο οργανισμός είναι ικανός να παράγει, να διατηρεί και να επανεμπλέκει τις καταστάσεις του σαν να ήταν επακριβής αναπαραστάσεις των εξωτερικών φαινομένων.

Ο Παρατηρητής Οι καταστάσεις αυτές είναι 2ης τάξης υπό την έννοια ότι παράγονται από την εμπειρία και δεν είναι ακριβή αντίγραφα αυτής. Ονομάζονται περιγραφές και ένας οργανισμός που λειτουργεί στην σφαίρα των περιγραφών του είναι ένας παρατηρητής. Η πρώτη από όλες τις λειτουργίες ενός τέτοιου οργανισμού είναι ο σχηματισμός διακρίσεων μέσω του οποίου διαχωρίζεται το σύστημα που κάνει την παρατήρηση από το περιβάλλον του.

Ένας παρατηρητής είναι ένα ζωντανό σύστημα που μπορεί να προβεί στον σχηματισμό παρατηρήσεων και να προσδιορίσει αυτό που διακρίνει ως ενότητα, ως μία μονάδα διαφορετική από αυτόν, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για χειρισμούς ή περιγραφές στις διάφορες αλληλεπιδράσεις με τους υπόλοιπους παρατηρητές. Ο Παρατηρητής Παρατηρητής: μία από τις έννοιες κλειδιά στη συστημική θεωρίας διότι: Το παρατηρείν είναι ταυτόχρονα το απόλυτο σημείο εκκίνησης και η πιο θεμελιώδη ερώτηση σε οποιαδήποτε προσπάθεια για κατανόηση της πραγματικότητας και της αιτίας ως φαινόμενα της ανθρώπινης περιοχής. Ιδιαίτερα, οτιδήποτε ειπώνεται από έναν παρατηρητή σε έναν άλλον ή ακόμη και στον ίδιο τον εαυτό του.

Ο ακριβής τρόπος και λειτουργία μέσω των οποίων διακρίνονται τα διάφορα συστήματα εξαρτώνται άμεσα από τον παρατηρητή τους. Ο Παρατηρητής Η πιστοποίηση κάθε παρατήρησης σε σχέση με την πλεονεκτική θέση ενός δεδομένου παρατηρητή, κάνει την συστημική θεωρία εν γένει εξαρτημένη από την προσωπικότητα του παρατηρητή. Επίσης, η τελική πιστοποίηση κάθε συνόλου παρατηρήσεων στο χρόνο σε σχέση με τα πλεονεκτικά σημεία ενός συγκεκριμένου παρατηρητή, κάνει την θεωρία των συστημάτων εν γένει εξαρτημένη από την ιστορία του παρατηρητή.

Αυτο-οργάνωση των Συστημάτων γραμμικότητα = απλές αναλογίες, εύκολη πρόβλεψη, καλή συμπεριφορά. Παράδειγμα: αν κάποιος κλωτσήσει μία μπάλα με την διπλάσια δύναμη, αυτή θα διανύσει την διπλάσια απόσταση. μη-γραμμικότητα = δύσκολες/πολύπλοκες αναλογίες, απρόβλεπτη συμπεριφορά, προσεγγιστικές λύσεις. Παράδειγμα: πρόβλεψη τροχιών των μορίων ενός αερίου. Βάσει του φαινομένου της αυτο-αναφοράς (το αποτέλεσμα τροφοδοτεί την αιτία), δημιουργούνται θετικές και αρνητικές ανατροφοδοτήσεις οι οποίες μπορούν να μοντελοποιηθούν μόνο με την χρήση μη-γραμμικών (non- linear) εξισώσεων.

Μη-Γραμμικότητα Οι μη-γραμμικές εξισώσεις δεν παρουσιάζουν τις απλές προσθετικές ιδιότητες των γραμμικών Όταν οι ρυθμοί μεταβολής των μεταβλητών (η έστω και μίας) ενός συστήματος εκφράζονται μέσω μη-γραμμικών εξισώσεων, δεν υπάρχει γενικός τρόπος λύσης. Το αποτέλεσμα της μη-γραμμικότητας: Πολύπλοκα αυτό-οργανωμένα συστήματα παρουσιάζουν συνεχείς θετικούς και αρνητικούς βρόχους ανατροφοδότησης. Αυτό το μη-γραμμικό φαινόμενο μπορεί να οδηγήσει το σύστημα σε πολύπλοκη και απρόβλεπτη συμπεριφορά (χάος), με αποτέλεσμα την ταχύτατη ανάπτυξή του μέχρι να φτάσει σε μία συγκεκριμένη και σταθερή κατάσταση, που ονομάζεται ελκυστήρας (attractor) του συστήματος.

Ελκυστήρας - Attractor Ως ελκυστήρας (attractor) ορίζεται μία περιοχή του χώρου καταστάσεων ενός δυναμικού συστήματος, στην οποία το σύστημα μπορεί να εισέλθει και η οποία είναι η μικρότερη δυνατή. Η κατάσταση ισορροπίας στην οποία συγκλίνουν οι υπόλοιπες καταστάσεις του συστήματος μπορεί να θεωρηθεί ως ένας ελκυστήρας.

Ελκυστήρας - Attractor Παράδειγμα: Εάν αφήσουμε ένα εκκρεμές να κινηθεί ελεύθερα, μετά από μερικές ταλαντώσεις η κίνησή του θα επιβραδυνθεί και τελικά θα ισορροπήσει στην χαμηλότερη θέση, ανεξαρτήτως από την θέση που ξεκίνησε να ταλαντώνεται. Οι αρχικές διαφορές στην θέση εκκίνησης (αιτίες) μειώνονται βαθμιαία μέχρι την πλήρη εξαφάνισή τους. Όλες οι τροχιές του καταλήγουν στο ίδιο σταθερό σημείο. Ένα point attractor: τα βέλη αντιπροσωπεύουν τις τροχιές του συστήματος για διαφορετικά σημεία εκκίνησης. Όλες οι τροχιές συγκλίνουν στην ίδια κατάσταση ισορροπίας.