Файл: Вальков К.И. Введение в теорию моделирования.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 30.06.2024

Просмотров: 137

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

терять Вообще свое практическое значение (машина распав­ шаяся) .

В любом случае использование какой-либо проекции или их совокупности предполагает обязательное сохранение про­ екционного аппарата. В области научных исследований это по­ следнее требование означает обязательное наличие инвариант­ ной неопределенности (ср. 1.1.5» 3.8.5).

§ 2. Причинные связи

1. Обыденный опыт и специальный эксперимент убеждают

в наличии

причинных связей (4.4.1). Именно в силу

обыден­

ного опыта понятие о причинности —одно из наиболее

распро­

страненных

и общедоступных понятий. В то же время

оно ле­

жит в основе всякой научности. Там, где нет причины, нет повторения, нет и науки.

Научное представление о причине — источник и клубок вся­ ческих противоречий. Не вдаваясь здесь в обсуждение этой проблемы [15, 58—60], отметим некоторые существенные ее стороны, особенно удобно обозреваемые с позиций теории мо­ делирования.

2. Из сказанного выше (§ 4.1) видно, что причинная связь— это машина Ж{п-^т) или M ( n - v l ) , обнаруженная в экспе­ рименте, т. е. в проекции. Проекционный характер причинных зависимостей представляет собой кардинальный факт, обычно ускользающий из поля зрения. Своеобразие и сложность си­ туации заключаются в том, что исходное пространство здесь

нельзя отождествить с Rn, придавая п конечные

значения.

В реальных условиях исходное пространство всегда

бесконеч­

номерно: R°°.

 

В бесконечномерном пространстве операции проектирова­ ния и сечения сохраняют свое значение. Действительно, уста­

новим,

например, операцию проектирования

Rn на Rm

при

n = 3, т

= 2 и будем постепенно увеличивать

размерность

п,

устремляя ее к бесконечности. Во время этой процедуры все

элементы аппарата проектирования в Rn

и Rm пусть остаются

фиксированными, но размерность их в Rn+X

беспредельно уве­

личивается. Так, если в R3 была выбрана

звезда S °'из проек­

тирующих прямых, то, в частности, луч / этой звезды (рис. 4.4), проектирующий точку А на плоскость а, сохраняет свое место "~

и значение.' Однако при я = 3

он рассматривается

как

само­

стоятельный элемент; при (п + 1)=4 — является

элементом

проектирующей плоскости; при

(п + 2)—о— элементом

проек-

132


тирующего R3 и т. д. При

(п+х), уходящем

в

бесконечность,

все проектирующие образы

превращаются

в

бесконечномер­

ные пространства, что не препятствует осуществлению опера­

ции

проектирования.

Таким же путем

можно

трактовать и

операцию

сечения

в

R°°.

 

 

 

3. Возвратимся

к рис. 3.23. Как уже

известно,

особенности

машины, возникающей в проек­

 

 

ции,

зависят

от

соотношения

 

 

размерностей

исходного

и

кар­

 

 

тинного

пространств,

от

вы­

 

 

бранного

проекционного

аппа­

 

 

рата и от структуры алгоритма,

 

 

действующего

в исходном

про­

 

 

странстве.

 

 

 

 

 

 

 

На языке научно-техниче­

 

 

ского эксперимента все эти фак­

 

 

ты

интерпретируются

следую­

 

 

щим

образом.

 

 

 

 

и

 

 

а) Выберем параметры

 

 

...,

xn)—>-xn+i,

связь

которых

 

 

должна быть экспериментально

 

 

установлена. Тем самым выбрана размерность картинного про­ странства Rh: k=n+\. Предположим далее, что при сущест­ вующей инвариантной неопределенности на ход эксперимента оказывают влияние еще р (не учитываемых исследователем!) параметров. Тогда определена размерность исходного простран­ ства R': t — n + p + l. В сравнительно редких случаях часть су­ щественных параметров не может быть учтена по чисто прак­ тическим соображениям. В большинстве случаев они просто неизвестны исследователю. Поэтому и размерность исходного пространства обычно остается невыявленной. Это обстоятель­ ство постоянно способствует абсолютизации обнаруженных в проекции причинных связей. Исследователь, владеющий гео­

метрическими представлениями, всегда должен

быть готов к

разрушению

детерминизма

своей

проекционной

модели,

воз­

никающему

в результате

разрыва

между размерностями

ис­

ходного и

картинного пространств.

 

 

б) Постановка и ход эксперимента, а также его результаты интерпретируются в системе некоторых основных понятий, от­ ражающих позицию наблюдателя. Эта система равносильна проекционному аппарату, с помощью которого машина, рабо­ тающая в исходном пространстве, моделируется на картине. Изменение смысла основных понятий означает изменение про-

133


екционного аппарата и, следовательно, ведет

к нарушению

или даже к разрушению причинных связей на

проекционной

модели.

 

Так, например, оперируя понятиями «рычаг», «плечо ры­ чага» и т. п. применительно только к рычагам первого рода, за­ груженным в одном направлении (ср. 4.1.5), устанавливаем, что соотношение

h\Px-=h2p2

является причиной равновесия рычага. Повторяя этот экспери­ мент в разные моменты времени, выбираем всегда только ры­ чаги первого рода и одинаковые по направлению нагрузки. Этим и очерчивается позиция наблюдателя и его проекционная система: два различных рычага первого рода имеют общую проекцию — понятие «рычаг»; два различных рычага, из кото­ рых один первого, другой — второго рода, общей проекции не имеют и т. д.

Привычка отождествлять систему понятий с изучаемой ре­ альной системой часто способствует абсолютизации причин­ ных зависимостей, обнаруженных в проекции. Исследователь,

владеющий геометрическими представлениями,

всегда должен

быть готов к разрушению

детерминизма сконструированной им

модели, возникающему

в результате изменения

проекционной

системы( смысла

основных

понятий).

 

 

 

 

в)

Структура

алгоритма,

действующего

в

исходном

про­

странстве, продиктована объективной связью изучаемых

явле­

ний. После того как набор параметров {х\,

...,

х,,)->-хп+\

вы­

делен, структура

алгоритма

не зависит от исследователя. Но

она,

разумеется,

зависит от

всех

неучитываемых

параметров

и, в

конечном итоге, от принятой

инвариантной

неопределен­

ности. Поэтому изменение причинных связей, вызываемое из­ менением в структуре алгоритма, трудно предусмотреть. Если есть основания полагать, что размерности сопоставляемых про­ странств и проекционный аппарат сохраняются, то всякие из­ менения в порядке функционирования детерминированной ма­ шины следует относить за счет перестроенной структуры алго­ ритма. Исследователь, владеющий геометрическими представ­

лениями,

всегда

должен

быть готов к

разрушению

 

детерми­

низма

сконструированной

им модели,

возникающему

за

счет

изменения

структуры

алгоритма, действующего

в

исходном

пространстве.

 

 

 

 

 

 

 

4.

Рассмотрим

машину М(д->-т)

как проекцию,

не­

трудно заметить,

что

различие между

причинно

обусловден-

134


ными и случайными событиями сводится к различию между совершенными и распавшимися машинами. В этой интерпре­ тации термины «необходимость» и «случайность» призваны характеризовать не связь событий, а связь исходного и кар­ тинного пространства. Два различных наблюдателя могут ве­ сти нескончаемую дискуссию о том, является ли данное кон­ кретное событие необходимым или случайным, совершенно так же как они могут дискутировать о предмете, который, с точки зрения одного, движется, с точки зрения другого, находится в покое. При этом противоположные оценки могут быть про­ диктованы не только отличиями в размерности картинного пространства или в конструкции проекционного аппарата, но и отличиями в размерности исходного пространства или, что то же самое, в наложенной инвариантной неопределенности. Не­ возможность проконтролировать последнюю как раз и делает дискуссию беспредметной, вполне аналогично тому, как невоз­ можность уцепиться за «мировой эфир» делает беспредметной дискуссию о движущемся или, наоборот, покоящемся предмете.

5.Специальный интерес

представляют

машины M(7i->-

 

->-m), у

которых

параметры

 

входа

являются

элементами

 

бесконечного

множества,

т. е.

 

могут быть

интерпретированы

 

точками

некоторого

простран­

 

ства Rn,

а параметры

выхода

 

являются элементами

конечной

 

совокупности, т. е. могут быть

 

интерпретированы

только

в

 

нуль-мерном пространстве 7?°.

 

Пример

такой машины, рабо­

 

тающей

в

R3, показан на

 

рис. 4.5. В R3

фиксирована

ци­

 

линдрическая

поверхность

F2.

Рис- 4-5

Ее направляющей служит периодика /, содержащая куски кри­ вых и ломаных линий. Введена обычная декартова система ко­ ординат.

Алгоритм, позволяющий каждой тройке

н, хц,

хЪг) пара­

метров

 

входа

сопоставлять

на

выходе одну

из двух

точек X /

или Xt!'

оси

a

' 4 =

s

X

i

,

действует

следующим образом.

 

а)

 

 

 

 

 

хп, x2i,

хзг

определяют

точку

AczR3.

 

Координаты

 

б) Через А проводим луч

a\\xi

и определяем пересечение

aXF2?=P.

 

 

 

 

 

 

 

 

-

••

 

 

135


Рис. 4.6

в) Если точка Р оказывается

на кривой части

поверхности

F2,

то отмечается точка X/

(первая экстремальная

координата

по оси Xi=X\).

Если Р оказывается

на

изломе или на

гранной

части поверхности F2, отмечается точка

 

(вторая

экстре­

мальная координата по оси x 4

s ^ ) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Спроектируем ортогонально

эту

машину

М, (3—>-02)1 на

плоскость а=Х\Х2.

Получаем

машину

М2 (2-*-02 ). Действую­

щий

алгоритм

сводится

к выбору

точки Аа

и точки X/

или

Xi",

 

соответственно слева

или

справа

от фиксированной

пря­

мой

4(рис. 4.6).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Описывая работу

машины

М2 (2-»-02 )

в терминах

научно-

 

 

 

 

 

 

технического эксперимента

(ср.

 

 

.

 

 

4.1.7),

приходится

сказать,

что

 

 

 

 

 

 

при повторении одних и тех же

 

 

 

 

 

 

условий

(фиксированные пара­

 

 

 

 

 

 

метры х п , х 2 1

)

возникают

два

 

 

 

 

 

 

различных

результата: X/

или

 

 

 

 

 

 

X".

Естественно поставить воп­

 

 

 

 

 

 

рос о том, как часто будет воз­

 

 

 

 

 

 

никать

тот

и другой результат.

 

 

 

 

 

 

Или — в

ином

выражении —

 

 

 

 

 

 

с

какой

вероятностью

 

причина

 

 

 

 

 

 

( х и

,

х 2 \ )

вызывает

следствие

 

 

 

 

 

 

X/

 

(или

Xi")t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Так

возникает

круг

идей,

 

Вероятностная

машина

 

 

связанных

с теорией вероятно­

 

 

 

стей [13, 15, 61—63]. Из сказан-

 

М(2 — 02) на плоскости

«

 

ного видно, что вероятностные машины представляют собой

частный случай детерминированных проекционных моделей. Как для эксперимента вообще,

так и для эксперимента, дающего вероятностный результат, са­ мым существенным, с принятой здесь точки зрения, является

его проекционный

характер.

Конструкция поверхности F2, показанная на рис. 4.5, по­ зволяет сразу заметить, что при некоторой взаимно однознач­ ной корреляции между течением времени t и течением пара­ метра Хз вероятность результата X/ составляет 2 /з . а вероят­ ность результата Хц" — Уз-

1

Символ 0 2 означает, что пространством выхода

является нуль-мер­

ный

образ; индекс 2 указывает количество вариаций на

выходе,

136