Модели нелинейного мира
Биологический факультет

Современное представление о мире характеризуется сложностью и многогранностью. Экспериментальные методы позволяют изучать природные явления на самых разных пространственных и временных масштабах – от масштабов элементарных частиц – до масштабов вселенной. Компьютерные технологии, мощности которых неуклонно растут, дают возможность анализировать и хранить огромные массивы данных, разрабатывать компьютерные модели систем разных пространственных и временных масштабов и разной степени детализации, проигрывать на моделях различные сценарии, строить прогнозы. При всем разнообразии известных науке живых и неживых систем, в природе присутствуют законы, общие для систем разных масштабов и разной природы, неживых и живых систем. Эти законы самоорганизации материи определяют образование звезд и планет из плазмы большого взрыва и сложного организма – из яйцеклетки, развитие неоднородных в пространстве динамических структур из первоначально однородных состояний.

Процессы самоорганизации возможны только в нелинейных системах. Что же такое – нелинейность. Есть понятия, которые первоначально возникают в отдельной области знания (в данном случае – в математике), а потом приобретают гораздо более широкое общечеловеческое значение. Таково понятие нелинейности. Нелинейность в широком смысле – это синоним неоднозначности, сложности, многовариантности.

В предлагаемом курсе речь пойдет о моделях нелинейного мира. Обсуждаются понятия модели и моделирования, которое в современном мире информационных технологий наряду с теорией и экспериментом стало мощным инструментом познания не только в естественных науках, но и в экономике, социологии, истории. На примере базовых моделей нелинейных процессов показано, какими характерными качественными чертами может обладать нелинейная система – иметь несколько возможных стационарных состояний, демонстрировать колебательные и стохастические динамические режимы, сложное пространственно-временное поведение. На примерах физических, химических, биологических систем показано, как сходные типы взаимодействий между элементами систем разной природы (изоморфизм) обуславливают в системах различной природы образование пространственно-неоднородных структур (полосатая раскраска шкур животных, пятна планктона в океане, галактические скопления). Обсуждается фрактальная структура природных объектов (сложная береговая линия, облака, альвеолы легких) и связь фрактальной геометрии с динамическим хаосом.

Рассматриваются основы различных методов моделирования природных объектов и процессов различных пространственных и временных масштабов – от квантовой химии до системной биологии. Обсуждаются общие черты организации сетей различной природы (транспортные сети, регуляторные сети в живой клетке, информационные сети) и их динамические свойства. Обсуждаются последние экспериментальные достижения когнитивной науки и возможности моделирования процессов в мозге человека.

В целом, курс дает обзор современных знаний и представлений о сложных процессах нелинейного мира и возможностях их математического и компьютерного моделирования.

Материалы

Отзывы

Автор: Широкова Валентина Юрьевна

Великолепный курс! Преподаватель чисто мыслит и излагает материал, с зачётом проблем не было. Очень много нового узнала из этого курса.

Факультет
Биологический факультет

Преподаватели

Преподаватели

Ризниченко Галина Юрьевна (профессор)

Где
ЛИК, ауд. стр. 24, ауд. Новая

Когда
Среда 15:10–16:40

Нагрузка:
Аудиторная [ч]: 24
Самостоятельная [ч]: 12

Семестр
Осенний семестр 2016/2017 учебного года

Записалось / всего мест
18 / 400

Записавшиеся студенты

Фамилия Имя ОтчествоФакультет обученияФорма обученияВид подготовкиКурс
Воротников Алексей СергеевичМеханико-математический факультеточнаяспециалист3
Зайцева Татьяна ИвановнаМеханико-математический факультеточнаяспециалист3
Иванова Софья ЮрьевнаФакультет вычислительной математики и кибернетикиочнаябакалавр4
Щербинина Анастасия АндреевнаФакультет вычислительной математики и кибернетикиочнаябакалавр4
Спирихина Людмила НиколаевнаФизический факультеточнаябакалавр3
Трусов Святослав КирилловичФизический факультеточнаябакалавр4
Широкова Валентина ЮрьевнаФизический факультеточнаябакалавр4
Куров Евгений АлексеевичФизический факультеточнаямагистр2
Широков Илья ЕвгеньевичФизический факультеточнаямагистр2
Волков Михаил БорисовичХимический факультеточнаяспециалист5
Зверьков Николай ГеннадьевичГеологический факультеточнаямагистр2
Данилов Евгений ВладимировичИсторический факультеточнаябакалавр3
Щербинин Иннокентий ПетровичФилологический факультеточнаябакалавр4
Усикова Валентина ОлеговнаФилософский факультеточнаябакалавр3
Духно Алина БорисовнаФилософский факультеточнаямагистр2
Москалева Александра АндреевнаЭкономический факультеточнаябакалавр4
Мигунов Игорь ВладимировичФакультет психологииочнаяспециалист5
Маракулина Дарья АлексеевнаБиотехнологический факультеточнаябакалавр2