3) Тема 3: Союзники или противники?

Наглядные темы для обсуждения:

Непростая добыча. «Гонка вооружений» в природе.

Растения не могут спастись бегством, однако арсенал их вооружения против пытающихся ими полакомиться, просто поражает. Так, например, при попытке подтачивания вредителем / поедания травоядным животным дикий табак начинает производить яд нервно-паралитического действия — никотин. Это происходит благодаря фитогормону жасмоновой кислоты, который активируется в результате нападения вредителей. В результате многие насекомые и травоядные животные получают отравление и больше не могут переваривать листья. Однако гусеница табачного бражника адаптировалась к действию яда, более того, она откладывает на табачное растение свои яйца. Гусеницы даже «встраивают» никотин в клетки своего организма, таким образом становясь несъедобными для многих из своих природных врагов. Однако дикий табак продолжает борьбу за свою жизнь и использует новые уловки. Если вырабатывание никотина не помогает, растение выделяет аттрактанты — вещества, привлекающие к гусеницам табачного бражника их врагов клопов-хищнецов. Они поедают не только самих гусениц табачного бражника, но и их яйца.

Кроме того, в завершение можно продемонстрировать образец геодезического измерительного оборудования, выставленный в директории «На суше, в воде и в воздухе»: передающая антенна типа «бабочка».

Модуль 04: Комплексность. От данных к познанию

Тема I: «Между упорядоченностью и хаосом: комплексные системы»

Почему природа так разнообразна? Почему нельзя было «придумать» что-то попроще? Как развиваются с течением времени структуры, которые всегда кажутся сложными, такие как, прежде всего, галактики, а также солнечные системы, ландшафты, формы жизни, формы разума и, наконец, организованные общества?

Вот вопросы, которыми занимаются комплексные исследования.

На сегодняшний день доказано, что в основе всех многовариантных структур лежит один и тот же секрет: он заключается не столько в элементах системы, сколько прежде всего в характере их взаимодействия между собой и способности при выгодных внешних условиях образовывать новые образцы и структуры. Точный термин для определения этих взаимодействий и регенераций звучит как «комплексность».

(Для более подробного раскрытия понятия «комплексные системы» я рекомендовал бы интервью с профессором Ростом, которое можно просмотреть на мониторе слева рядом с картиной с изображением птичьей стаи.)

Именно эта комплексность делает мир таким интересным. С другой стороны именно она по временам так осложняет жизнь ученым. И не им одним. Экономистам и политикам эти взаимосвязи и взаимодействия также доставляют немало проблем.

Каждый из вас наверняка по меньшей мере однажды слышал о так называемом эффекте бабочки: зачастую незначительное влияние в результате взаимодействия или взаимосвязи может иметь большие и непредсказуемые последствия где-нибудь в другом месте и в другое время. Взмах крыльев бабочки в Бразилии может вызвать торнадо в Техасе или засуху в Африке. Действуя в рамках комплексных систем, эффект бабочки делает абсолютно невозможным предсказание последствий того или иного действия.

Или феномен стаи. Птичья стая — это нечто большее, чем просто скопление разрозненных птиц. Это явление, характеризующееся высокой степенью комплексности, ведь феномен стаи предусматривает модели и формы, о которых каждая отдельно взятая из птиц не имеет ни малейшего представления (см. экран).

Похожие процессы происходят в человеческом мозге: 100 миллиардов нейронов устроены достаточно просто, однако за счет связи и коммуникации друг с другом они приобретают такие невероятные способности, как сознание, чувства и мысли (см. экран).

Ученые всегда стремятся втиснуть все происходящие в мире процессы в рамки научного знания и рассчитать их по формулам. Однако применительно к комплексным системам это абсолютно невозможно, по меньшей мере в плане расчетов: даже система, состоящая всего из всего трех (!) вращающихся относительно друг друга под действием сил притяжения небесных тел, является настолько сложной, что выполнение расчета траектории движения каждого из трех тел не под силу даже самому мощному суперкомпьютеру!

Все это было доказано учеными еще сорок лет назад, а отдельные постулаты известны уже более ста лет и, если честно, не вселяет в исследователей всего мира особого оптимизма.

Темы II и III: «Исследование комплексных систем» и «Мир в компьютере. Комплексное моделирование»

Однако именно благодаря достижениям в области комплексных исследований, и прежде всего значительному прогрессу компьютерной техники, сегодня ученым удается раздвигать границы прогнозируемости все шире. Ярким примером тому являются компьютерные модели комплексной климатической системы. На сегодняшний день они позволяются с большой долей достоверности прогнозировать влияние выбросов в атмосферу создающих парниковый эффект газов, на климат Земли (см. экран, экспонат Глобус и темы для обсуждения на мультимедийной панели).

А во многих сферах мы даже начинаем учиться совершать свои поступки таким образом, чтобы исключить возникновение в их результате неконтролируемых последствий. Особое значение это умение приобретает в рамках чувствительных экосистем (см. экран), комплексных химических установок (см. экран) или, например, в области применения лекарственных препаратов (см. модуль Медицина: системная медицина / персонализированная медицина).

В некоторых случаях нам даже удается целенаправленно стабилизировать вышедшие из состояния равновесия комплексные системы. Прекрасным примером тому является умный дефибриллятор, используемый в соответствии с этим принципом для восстановления нарушений ритма сердечной деятельности (см. экран, мобильные дополнительные источники, экспонат Красящее вещество и темы для обсуждения на мультимедийной панели). Однако от целенаправленного вмешательства в не в пример более комплексную климатическую систему («Геоинженерия») ученые по-прежнему советуют отказаться (см. модуль Энергия)!