Введение
Самоорганизованная критичность (СОК) — это свойство динамических систем, имеющих критическую точку в качестве аттрактора. Макроскопическое поведение таких систем демонстрирует пространственную или временную масштабно-инвариантность, характерную для критической точки фазового перехода, но без необходимости точной настройки управляющих параметров, поскольку система, по сути, самонастраивается в процессе эволюции к критическому состоянию. Концепция была предложена Пером Баком, Чао Таном и Куртом Визенфельдом ("BTW") в статье, опубликованной в 1987 году в журнале Physical Review Letters, и считается одним из механизмов возникновения сложности в природе. Её концепции применяются в самых разных областях, таких как геофизика, физическая космология, эволюционная биология и экология, вычислительная техника и оптимизация, вдохновлённые биологией (математика), экономика, квантовая гравитация, социология, солнечная физика, физика плазмы, нейробиология и другие. СОК обычно наблюдается в медленно развивающихся неравновесных системах с большим числом степеней свободы и сильно нелинейной динамикой. С момента публикации оригинальной работы BTW было идентифицировано множество отдельных примеров, однако на сегодняшний день не существует известного набора общих характеристик, гарантирующих проявление СОК в системе.
Self organized criticality (SOC) is a property of dynamical systems that have a critical point as an attractor. Their macroscopic behavior thus displays the spatial or temporal scale invariance characteristic of the critical point of a phase transition, but without the need to tune control parameters to a precise value, because the system, effectively, tunes itself as it evolves towards criticality. The concept was put forward by Per Bak, Chao Tang and Kurt Wiesenfeld ("BTW") in a paper
published in 1987 in Physical Review Letters, and is considered to be one of the mechanisms by which complexity arises in nature. Its concepts have been applied across fields as diverse as geophysics, physical cosmology, evolutionary biology and ecology, bio inspired computing and optimization (mathematics), economics, quantum gravity, sociology, solar physics, plasma physics, neurobiology and others. SOC is typically observed in slowly driven non equilibrium systems with many degrees of freedom and strongly nonlinear dynamics. Many individual examples have been identified since BTW's original paper, but to date there is no known set of general characteristics that guarantee a system will display SOC.
Самоорганизованная критичность и оптимизация
Было обнаружено, что лавины, возникающие в процессе SOC, формируют эффективные шаблоны при случайном поиске оптимальных решений на графах. Примером такой задачи оптимизации является раскраска графа. Процесс SOC, по всей видимости, помогает избежать застревания оптимизации в локальном оптимуме без использования каких-либо методов отжига, что согласуется с результатами предыдущих исследований в области экстремальной оптимизации.