Ustrukturyzowana krytyczność

Ustrukturyzowana krytyczność jest właściwością złożonych systemów , w których małe zdarzenia mogą wywoływać większe zdarzenia z powodu subtelnych współzależności między elementami. Często prowadzi to do powstania formy chaosu warstwowego , w którym ogólne zachowanie systemu można modelować w jednej skali, podczas gdy zachowania na mniejszą i większą skalę pozostają nieprzewidywalne.

Na przykład:

Rozważmy kupę piasku. Jeśli upuszczasz jedno ziarnko piasku na tę kupkę co sekundę, kupa będzie nadal rosnąć w kształcie stożka. Ogólny kształt, rozmiar i wzrost tego stożka jest dość łatwy do modelowania jako funkcja szybkości dodawania nowych ziaren piasku, wielkości i kształtu ziaren oraz liczby ziaren w stosie.

Stos zachowuje swój kształt, ponieważ od czasu do czasu nowe ziarnko piasku uruchamia lawinę, która powoduje, że pewna liczba ziaren ześlizguje się po zboczu stożka na nowe pozycje.

Te lawiny są chaotyczne. Niemal niemożliwe jest przewidzenie, czy następne ziarnko piasku wywoła lawinę, gdzie ta lawina wystąpi na stosie, ile ziaren piasku będzie zaangażowanych w to zdarzenie i tak dalej.

Jednak zagregowane zachowanie lawin można modelować statystycznie z pewną dokładnością. Na przykład możesz rozsądnie przewidzieć częstotliwość zdarzeń lawinowych o różnej wielkości.

Lawiny powstają, gdy uderzenie nowego ziarnka piasku jest wystarczające, aby usunąć pewną grupę ziaren piasku. Jeśli ta grupa zostanie przemieszczona, jej ruch może wystarczyć do spowodowania kaskadowej awarii w niektórych sąsiednich grupach, podczas gdy inne grupy, które są w pobliżu, mogą być wystarczająco silne, aby pochłonąć energię zdarzenia bez zakłóceń.

Każdą grupę ziaren piasku można traktować jako podsystem z własnym stanem, a każdy podsystem może składać się z innych podsystemów i tak dalej. W ten sposób możesz sobie wyobrazić stos piasku jako złożony system składający się z podsystemów, które ostatecznie składają się z pojedynczych ziaren piasku (jeszcze jeden podsystem). Każdy z tych podsystemów jest mniej lub bardziej narażony na awarie kaskadowe. Można powiedzieć, że te, które prawdopodobnie ulegną awarii i zreorganizują się, znajdują się w krytycznym .

Innymi słowy, prawdopodobieństwo, że jakikolwiek konkretny podsystem ulegnie awarii (lub wystąpi określone zdarzenie), można nazwać jego krytycznością . (Zobacz: samoorganizująca się krytyczność )

Tak więc stos piasku można postrzegać jako sieć połączonych ze sobą systemów, z których każdy ma własną krytyczność. Relacje między tymi grupami narzucają strukturę tej sieci, która ma głęboki wpływ na prawdopodobieństwo i zakres awarii kaskady w odpowiedzi na jakieś inne zdarzenie. Innymi słowy, - ustrukturyzowana krytyczność .

Ustrukturyzowaną krytyczność można znaleźć niemal wszędzie. Niektóre inne przykłady to:

• osuwiska.
• Błyskawica uderza.
• Trzęsienia ziemi.
• Węzły pojawiające się na skręconej gumce w modelu samolotu podczas nakręcania śmigła.
• różowe fale