Закон оптимального построения техноценозов

ЗАКОН ОПТИМАЛЬНОГО ПОСТРОЕНИЯ ТЕХНОЦЕНОЗОВ

Ранее автором разработаны теоретические основы номенклатурной и параметрической оптимизации техноценозов. Однако в данной статье мы ставим перед собой задачу впервые сформулировать закон оптимального построения техноценозов, который опирается на начала термодинамики (закон сохранения энергии и принцип неубывания энтропии), а также на понятие устойчивости систем Ле Шателье – Брауна (внешнее воздействие, выводящее систему из состояния равновесия, стимулирует в ней процессы, стремящиеся ослабить результаты воздействия) (рис.).

При этом предполагается, что оптимальным является техноценоз, в котором имеется такой набор технических изделий, который, с одной стороны, по своим совокупным функциональным показателям обеспечивает выполнение поставленных задач, а с другой – характеризуется максимальной энтропией, т.е. суммарные энергетические ресурсы, воплощенные в технические изделия при их изготовлении, распределены равномерно по популяциям видов техники.

Большое теоретическое значение имеют два следствия, непосредственно вытекающие из закона оптимального построения техноценозов. Первое из них констатирует параметрически-энергетическую связанность техноценозов, приводящую к оптимальному состоянию, максимизирующему энтропию при распределении требуемых системе параметрических (энергетических) ресурсов по видам технических изделий (с максимальной дисимметрией при распределении по особям). Второе следствие показывает свертываемость континуума ранговых параметрических распределений особей к ранговому видовому распределению техноценоза в целом, задающую механизм оптимизации, включающий процедуры номенклатурной и параметрической оптимизации (при самодостаточности последней, что показано автором в ряде работ).

Условия теоретически оптимального (экстремального гомеостатического) состояния техноценоза представляют собой систему интегральных уравнений, математически описывающих упомянутые выше законы термодинамики в понятиях техноценологического подхода.

Ниже приводится система уравнений, математически описывающая закон оптимального построения техноценозов. Первые четыре уравнения отражают в основном реализацию принципа неубывания энтропии (второе начало термодинамики), неотвратимо ведущего развивающийся техноценоз к состоянию, в котором наличествующий в системе суммарный параметрический ресурс  распределяется равномерно по популяциям видов технических изделий  и одновременно неравномерно, с максимальной дисимметрией – по отдельным изделиям-особям. Пятое и шестое, а также частично второе уравнения прописывают для техноценоза закон сохранения энергии (первое начало термодинамики) в параметрической форме, показывая, что любое изменение видообразующих параметров применяемых в техноценозе технических изделий  неизбежно сопряжено с энергетически равнозначным изменением функциональных параметров, имеющих смысл затрат как на производство этих изделий, так и на их эксплуатацию в данной инфраструктуре . Третье и четвертое уравнения являются центральными, своего рода связующими в системе уравнений закона оптимального построения техноценозов.