Актуальность и цели. Работа относится к одному из важнейших разделов математической кибернетики - теории синтеза, надежности и сложности управляющих систем. Хорошо известны такие модели вычисления дискретных функций, как схемы из функциональных элементов. Эти схемы как из абсолютно надежных, так и ненадежных элементов изучаются давно, для них получено большое число результатов. Однако в реальных схемах приходится учитывать не только функционирование элементов, но и геометрию схемы. В связи с этим была предложена модель клеточных схем из функциональных элементов, где схема представляется в виде прямоугольника, разделенного на клетки, в которых располагаются элементы схемы, имеющие определенные размеры и занимающие некоторую площадь. Клеточные элементы могут быть как функциональными, т.е. реализующими какую-то функцию от своих входов, так и коммутационными, которые служат для передачи сигнала к следующему элементу с возможным изменением направления. В работе предполагается, что коммутационные элементы абсолютно надежны, а на любом из двух выходов каждого из функциональных элементов с одной и той же вероятностью независимым образом появляются инверсные неисправности. Такие схемы являются естественной математической моделью интегральных схем, в связи с чем имеют множество приложений в различных разделах науки и техники и являются актуальными для исследований. Цель работы - построить асимптотически оптимальные по надежности клеточные схемы и оценить их сложность. Материалы и методы. Для построения асимптотически оптимальных по надежности клеточных схем использован метод, в основе которого лежит метод синтеза асимптотически оптимальных по надежности схем из функциональных элементов. Для этого метода были построены клеточные схемы, доказаны соответствующие теоремы о верхней и нижней оценках ненадежности и оценена сложность построенных схем. Результаты. Предложен метод синтеза асимптотически оптимальных по надежности клеточных схем. Получены верхняя и нижняя оценки ненадежности этих схем. Впервые доказана оценка сложности асимптотически оптимальных по надежности клеточных схем. Выводы . Для построения асимптотически оптимальных по надежности клеточных схем можно использовать методы синтеза асимптотически оптимальных по надежности схем из функциональных элементов.
Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Физико-математические науки
2014. — Выпуск 4
Содержание:
Актуальность и цели . При схемотехническом проектировании радиоэлектронных схем, моделировании электроэнергетических систем и других важных приложениях возникает необходимость решения задачи Коши для жестких систем обыкновенных дифференциальных уравнений, не разрешенных относительно производной. Традиционные методы в основном ориентированы на решение разрешенных задач. Даже в простейшем случае приведение неявной системы к разрешенному виду связано с решением на каждом шаге линейной системы алгебраических уравнений. Матрица при производных, как правило, плохо обусловлена и часто является вырожденной, а разрешенная задача жесткая. Для ее решения требуется применение L -устойчивых методов, в которых тоже требуется обращение матрицы. Эффективность расчетов можно повысить за счет одновременного разрешения системы и обеспечения L -устойчивости численной схемы с применением одной матрицы. Материалы и методы . Функция решения и ее производная вычисляются приближенно. Для контроля точности вычислений применяются два неравенства. Первое неравенство обеспечивает точность расчетов, а второе служит для контроля точности вычисления производной решения. Результаты . Создан алгоритм на основе L -устойчивого метода решения неявных задач. Метод отличается от классических схем типа Розенброка приближенным нахождением производной решения. Построены неравенства для контроля точности вычислений. Приведены результаты расчета кольцевого модулятора. Выводы . Алгоритм предназначен для решения задачи Коши для неявных жестких систем обыкновенных дифференциальных уравнений. Результаты расчетов подтверждают эффективность построенного алгоритма.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Интерес к прямым и обратным задачам дифракции вызван активным развитием радиоэлектронной аппаратуры и техники. Особый интерес представляют задачи в резонансном диапазоне частот, когда обычные методы решения не работают. В этом случае применяют методы объемных сингулярных интегральных уравнений. Целью данной работы является изучение задачи дифракции акустической волны на плоскости, а именно нахождения приближенного решения уравнения Гельмгольца для полного поля акустической волны и разработка алгоритма восстановления волнового параметра материала. Материалы и методы. С помощью функции Грина рассматриваемая краевая задача из дифференциальной постановки сводится к объемному сингулярному интегральному уравнению. В отличие от дифференциальной постановки задачи, где решение производится на бесконечной области, интегральное уравнение будет решаться только на фигуре. Результаты . Представлены результаты решения прямой задачи для разных размерностей расчетных сеток и разных значений волновых чисел k . Также получены результаты восстановления волнового числа k по известному значению акустического поля. Выводы. Представлен метод восстановления волнового параметра материала. Метод был проверен на различных частотах и для различных материалов. Результаты проверки показывают хорошую устойчивость при восстановлении акустических параметров тела.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Функциональные уравнения - это один из наиболее распространенных способов задания функций в различных областях математики. Рассматриваются системы функциональных уравнений на множестве функций счетнозначной логики и оператор замыкания, базирующийся на существовании решения данных систем - оператор FЕ-замыкания. Исследуются некоторые свойства и выразительная способность оператора FЕ-замыкания с логическими связками и без них. Материалы и методы. Рассматриваемый в работе оператор FЕ-замыкания исследуется аналогично операторам замыкания, известным ранее. Основные понятия, такие как замыкания множества, замкнутого и предполного класса, определяются аналогично другим операторам замыкания. В доказательствах используются известные факты о булевых функциях, о перестановках на множестве натуральных чисел, о классе однородных функций и о принципе сопряженности для оператора замыкания. Результаты. Доказано, что FЕ-замыкание пустого множества с логической связкой дизъюнкцией совпадает с FЕ-замыканием тернарного дискриминатора p . Установлено, что FЕ-замыкание тернарного дискриминатора p и конечного набора констант совпадает с множеством всех функций, самосопряженных относительно любых перестановок с неподвижными точками, совпадающими с данными константами. Показано, что мощность семейства FЕ-предполных классов не менее чем континуальна. Выводы. На основе рассмотренных свойств оператора FЕ-замыкания с логическими связками и без них можно сделать оценку его выразительных способностей. Рассматриваемый оператор замыкания является сильным оператором замыкания (в сравнении, например, с оператором суперпозиции), тем не менее порождает достаточно много замкнутых и предполных классов.
Ключевые слова
Актуальность и цель. В современной технике и математике в подавляющем большинстве случаев используется двузначная логика. Это исторически сложившееся положение предопределено ее сравнительной простотой и сделало ее применение предпочтительным (в сравнении с другими логическими системами) с технической и экономической точек зрения. Основные модельные объекты, работающие на основе двузначной логики (например, схемы из ненадежных элементов, неветвящиеся программы) на данный момент являются хорошо изученными. Однако сложность решаемых задач, а следовательно, и технических устройств постоянно возрастает. Многозначная логика предоставляет более широкие возможности для разработки различных алгоритмов во многих областях. Она позволяет уменьшить как вычислительную сложность, так и размеры, число соединений в различных арифметико-логических устройствах, повысить плотность размещения элементов на схемах, найти альтернативные методы решения задач. Уже сейчас многозначная логика с успехом применяется при решении многих задач и во множестве технических разработок. Среди них различные арифметические устройства, системы искусственного интеллекта и обработки данных, обработка сложных цифровых сигналов и т.д. Определенный интерес представляет задача исследования надежности функционирования схем в полном конечном базисе из k -значных функций ( k ≥ 3). Задача построения надежных схем в произвольном полном базисе из трехзначных функций (т.е. при k = 3) решена в диссертации О. Ю. Барсуковой. Цель этой статьи - выявить свойства четырехзначных функций, схемы которых можно использовать для повышения надежности исходных схем, и описать соответствующий метод синтеза. Результаты. Выявлены свойства функций, схемы которых можно использовать для повышения надежности исходных схем и описан соответствующий метод синтеза. Получены верхняя и нижняя оценки для числа таких функций. Вывод . Свойства трехзначных функций, схемы которых можно использовать для повышения надежности исходных схем, можно обобщить на четырехзначные функции.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Целью работы является численное исследование скалярной задачи рассеяния плоской волны препятствием сложной формы, состоящим из объемных тел и бесконечно тонких акустически мягких экранов. Материалы и методы . Задача рассматривается в квазиклассической постановке. Исходная краевая задача для уравнения Гельмгольца в неограниченном пространстве сводится к системе интегральных уравнений по ограниченным многообразиям размерности 2 и 3. Для нахождения численного решения задачи применяется метод Галеркина с использованием финитных кусочно-постоянных базисных функций. Результаты . Разработан и программно реализован численный метод решения системы интегральных уравнений скалярной задачи дифракции, проведен ряд вычислительных экспериментов. Выводы . Предложенный численный метод является эффективным способом приближенного решения задач дифракции на препятствиях сложной геометрической формы; он может применяться и для решения более широкого круга задач.
Ключевые слова
Актуальность и цель. Приближенные методы решения гиперсингулярных интегральных уравнений являются активно развивающимся направлением вычислительной математики, что в первую очередь связано с многочисленными приложениями гиперсингулярных интегральных уравнений к механике, аэродинамике, электродинамике, геофизике. При этом следует отметить два обстоятельства: 1) аналитическое решение гиперсингулярных интегральных уравнений возможно лишь в исключительных случаях; 2) спектр приложений гиперсингулярных интегральных уравнений постоянно расширяется. Этим обусловлена актуальность построения и обоснования численных методов решения гиперсингулярных интегральных уравнений. В настоящее время остались не разработанными методы приближенного решения нелинейных гиперсингулярных интегральных уравнений. Статья посвящена построению и обоснованию приближенного решения одного класса нелинейных гиперсингулярных интегральных уравнений методом коллокаций. Материалы и методы . Обоснование разрешимости и сходимости метода коллокаций к приближенному решению одного класса нелинейных гиперсингулярных интегральных уравнений, определенных на замкнутых контурах, основано на применении методов функционального анализа и теории приближений. Результаты . Предложен и обоснован метод коллокаций для приближенного решения нелинейных гиперсингулярных интегральных уравнений, определенных на замкнутых контурах. Приведены оценки быстроты сходимости и величины погрешности. Выводы. Построена вычислительная схема, позволяющая эффективно решать прикладные задачи механики, аэродинамики, электродинамики, геофизики.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Исследован возможный механизм переноса заряда в квазиодомерных системах. Особую актуальность этот вопрос приобрел после того, как экспериментально было показано, что носитель заряда с очень высокой эффективностью может проходить расстояние в несколько десятков нм по цепи ДНК. При этом вероятность переноса заряда очень слабо зависит от длины цепи, а сам перенос осуществляется как одностадийный когерентный процесс. Эти свойства открывают возможность для использования этих и подобных соединений в качестве наноразмерных электроактивных устройств. Целью настоящей работы является теоретическое и численное изучение переноса заряда посредством поляронов в одномерных системах, моделирующих цепь ДНК. Материалы и методы. Для решения задачи о поляронном механизме переноса заряда в одномерных системах, имеющих регулярное строение, использована классическая модель нелинейных осцилляторов с кубической нелинейностью. Электрон-фононное взаимодействие учитывается в рамках приближения Су-Шриффера-Хигера (СШХ). Исходная дискретная модель в континуальном пределе сведена к двум связанным между собой нелинейным уравнениям в частных производных. Одно из них описывает классические динамические степени свободы, а второе есть уравнение Шредингера на волновую функцию электрона. При определенном соотношении между параметрами модели (параметр нелинейности потенциала α и параметр электрон-фононного взаимодействия χ ) получено аналитическое решение солитонного типа. В численном моделировании показана высокая устойчивость полученных решений (поляроны проходят по цепи несколько тысяч постоянных решетки без изменения своей формы и амплитуды). При бóльших значениях параметров α и χ обнаружены новые типы поляронов, у которых огибающая не гладкая, а состоит из нескольких (от двух до пяти) пиков. Эти свойства проявляются для поляронов с большой амплитудой и скоростью превышающей скорость звука. Наличие пиков объяснено тем, что полярон образован несколькими солитонами, связанными между собой электрон-фононным взаимодействием. Эти поляроны также очень устойчивы, что подтверждено численным моделированием. Результаты. Исследован механизм переноса заряда с помощью поляронов. Использована одномерная решеточная модель. Использованная модель описывает динамику решетки в классическом приближении. Учет кубической нелинейности в потенциале взаимодействия соседних частиц позволяет, во-первых, сделать модель более адекватной анализируемой физической системе; во-вторых, приводит к выявлению новых качественных свойств. Одно из таких свойств - существование солитонов и их роль в транспорте заряда. Волновая функция электрона описывается в адиабатическом приближении, а электрон-фононное взаимодействие учитывается в приближении СШХ. Получены аналитические решения для поляронов на нелинейной решетке. Вид этих решений (форма, амплитуда, скорость) солитоноподобный и определяется единственным свободным параметром. В численном моделировании обнаружены устойчивые поляроны, огибающая которых имеет несколько пиков. Выводы. Показано, что поляроны на решетке с кубической нелинейностью очень устойчивы и могут переносить заряд и энергию в ДНК и полипептидах. Обнаружен новый тип многопиковых поляронов. Их динамика определяется солитонами, а сами солитоны удерживаются в связанном состоянии электрон-фононным взаимодействием.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Низкоразмерные магнетики с конкурирующими (фрустрирующими) взаимодействиями обладают рядом необычных магнитных свойств, важных для практических приложений, и интенсивно исследуются в последние годы. Одними из наиболее интересных систем этого типа являются меднооксидные соединения (купраты), состоящие из цепочек CuO 4 со сравнимыми по величине обменными взаимодействиями ферромагнитного (F) и антиферромагнитного (АF) типов между магнитными ионами Cu 2+. Особый интерес представляют купраты, для которых параметр фрустрации (отношение величин AF и F взаимодействий) близок к критическому значению, соответствующему точке квантового фазового перехода. Простейшей моделью, описывающей магнитные свойства этих купратов, является спиновая цепочка с F взаимодействием соседних спинов и АF взаимодействием несоседних (F-АF цепочка). Целью данной работы является изучение низкотемпературных магнитных свойств F-AF цепочки с параметром фрустрации, близким к критическому значению и, в частности, нахождению температурной зависимости магнитной восприимчивости. Материалы и методы. Исследование низкотемпературной термодинамики квантовой F-АF цепочки представляет весьма сложную в математическом отношении задачу. Вместе с тем есть основания ожидать, что поведение низкотемпературных магнитных свойств является универсальным для квантовой и классической F-АF цепочек. Поэтому в данной работе рассмотрена классическая F-АF цепочка, для которой удается провести точные аналитические вычисления низкотемпературной термодинамики. Они основаны на использовании метода трансфер-матрицы, специально адаптированного к исследованию систем с конкурирующими взаимодействиями. Результаты. В пределе низких температур статистическая сумма классической F-АF цепочки с параметром фрустрации, близким к критическому, сведена к решению уравнения Шредингера для квантовой частицы в потенциале специального вида. В результате решения соответствующего дифференциального уравнения были найдены собственные значения и собственные функции. Это позволило получить точные низкотемпературные асимптотики парной корреляционной функции и магнитной восприимчивости F-АF цепочки. В пределе Т→ 0 восприимчивость χ расходится как χ ~ Т -4/3 , т.е. критический индекс восприимчивости равен 4/3, а корреляционная длина ~ Т -1/3. Выводы. Полученные результаты указывает на сильное влияние эффектов фрустрации на магнитные свойства F-АF цепочки, в особенности вблизи точки фазового перехода. В частности, критический индекс восприимчивости изменяется от 2 до 4/3 при изменении параметра фрустрации от нуля до критического значения, а индекс корреляционной длины от 1 до 1/3. Следует отметить, что низкотемпературные асимптотики магнитной восприимчивости и корреляционной длины с такими же критическими индексами были получены в рамках приближенного спин-волнового метода и для квантовой модели. Это свидетельствует об универсальности в поведении магнитных свойств квантовой и классической F-АF цепочек.
Ключевые слова
Актуальность и цели . Сочетание уникальных электронных и оптических свойств в дополнении с механической прочностью и эластичностью, стабильностью к условиям окружающей среды делают графен экстремально интересным материалом для создания в будущем устройств фотоники и оптоэлектроники. Целью данной работы является теоретическое исследование дифракции и взаимодействия электромагнитных волн с многослойными периодическими микро- и наноструктурами графен-диэлектрик на основе математического моделирования, базирующегося на решении уравнений Максвелла совместно с материальным уравнением среды (графена). Материалы и методы . Разработана математическая модель дифракции электромагнитных волн и их взаимодействия с микро- и наноструктурами графен-диэлектрик, базирующаяся на решении краевой задачи для уравнений Максвелла, где поверхностная проводимость графена включена как параметр и определяется формулой Кубо с использованием разработанного вычислительного алгоритма на основе автономных блоков с каналами Флоке. Результаты . Получены результаты электродинамического расчета коэффициентов прохождения ТЕМ-волны через многослойные периодические микро- и наноструктуры с различным числом N ячеек монослой графена - диэлектрик (при различном числе N листов графена), в зависимости от частоты при различных значениях химического потенциала (напряженности внешнего постоянного электрического поля) в терагерцовом диапазоне. Выводы . Показано, что периодические микро- и наноструктуры графен-диэлектрик имеют серии чередующихся полос пропускания и непропускания в терагерцовом диапазоне. Как следует из результатов электродинамического расчета, коэффициенты прохождения в полосе непропускания значительно уменьшаются при увеличении числа слоев графена в периодических микроструктурах графен-диэлектрик и могут управляться внешним электрическим полем в терагерцовом диапазоне.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Представлена теория маскировки тел с применением наноструктурных композитных материалов с наночастицами серебра в полимерной матрице, обладающих квазинулевым показателем преломления в широком диапазоне длин волн от 450 до 1000 нм. С помощью эффекта огибания светом границы среды с квазинулевым показателем преломления в данной статье предложен новый способ маскировки тел при рассмотрении воображаемых тел произвольной формы с квазинулевым показателем преломления. Материалы и методы. Рассматривается случай однослойного покрытия на поверхности маскируемого тела. Вычисления проводились численно в системе МаthСаd. Результаты. Показано, что на границе раздела воздух - оптическая среда с квазинулевым показателем преломления должно наблюдаться огибание светом поверхности раздела при различных углах падения света. То есть внешний световой поток на границе раздела вакуум - оптическая среда с квазинулевым показателем преломления распространяется вдоль и происходит огибание светом поверхности. Выводы. Сформулированы условия обеспечения оптической невидимости тел. Способ маскировки, описанный в данной статье, основан на эффекте огибания светом поверхности мысленного тела с квазинулевым показателем преломления и не зависит от оптических свойств маскируемого тела. Это означает, что в этом способе маскировки прозрачных и непрозрачных тел отражение и пропускание света на поверхности тела отсутствует и огибание света происходит на внешней поверхности маскирующего слоя.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Исследование термоэлектрических явлений занимает важное место в физике конденсированного состояния, в том числе и благодаря широким перспективам использования данного рода явлений для создания преобразователей энергии. Представляет интерес также анализ перекрестных явлений переноса при действии трех термодинамических сил. Ранее были предсказаны, экспериментально обнаружены и детально исследованы перекрестные явления нового класса, протекающие в вязких электропроводящих средах при действии трех термодинамических сил, когда имеет место перенос массы (частиц), теплоты (наличие градиента температуры), и электрического заряда, названные термоэлектрокинетическими явлениями. Целью работы является построение математической модели термоэлектрокинетического эффекта в эксперименте с линейным источником тепла, движущимся вдоль покоящегося раствора электролита, в рамках феноменологической термодинамики необратимых процессов, проведение вычислительного эксперимента на основе модели и получение количественных оценок величины термоэлектрокинетической ЭДС. Материалы и методы. В основу модели положены уравнения баланса тепла и вещества, которые в данном случае являются нелинейными и нестационарными дифференциальными уравнениями в частных производных. Предложен алгоритм расчета термоэлектрокинетической ЭДС построенной модели методом конечных разностей, который был реализован в пакете прикладной математики Sсilаb. Результаты. В результате вычислительного эксперимента были получены временные зависимости пространственного распределения температуры и концентрации водного раствора хлористого водорода. Расчет воспроизводит главную качественную особенность температурного поля электролита - его асимметрию, которая является причиной возникновения разности концентрации ионов, формирующейся вдоль движущегося источника тепла. Приведена количественная оценка величины ЭДС, обусловленной сформированным градиентом концентрации, по формуле изотермической диффузии. Выводы. Расчетная величина термоэлектрокинетической ЭДС хорошо согласуется с ранее полученными экспериментальными результатами, что служит доказательством адекватности предложенной математической модели, которая может быть использована в качестве теоретической основы для анализа подобного рода перекрестных явлений.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Надежность силовых полупроводниковых приборов может быть повышена за счет использования технологии соединения их элементов с применением серебросодержащих паст. Целью работы является исследование влияния режимов спекания серебросодержащих паст на адгезионную прочность данных соединений. Результаты. С применением метода L- отслаивания и растровой электронной микроскопии изучено влияние температуры и давления прессования на адгезионную прочность слоя серебросодержащих паст, находящегося в контакте с молибденовым термокомпенсатором и тестовой полосой. Выводы. Адгезионные свойства спеченного слоя серебросодержащих паст на поверхности молибденового термокомпенсатора зависят от равномерности нанесения слоя пасты и равномерности приложения давления прессования. Адгезионная прочность соединений максимальна, если процесс низкотемпературного спекания серебросодержащих паст проводится при наиболее высоких значениях давления и температуры в заданном диапазоне изменения этих величин.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Суперконденсаторы - это устройства накопления электрической энергии, которые находят практическое применение в различных системах: в ветряных турбинах, фотовольтаических системах, биомедицинских сенсорах, гибридных машинах и электромобилях. Эти электрохимические устройства представляют собой конденсаторы с органическим или неорганическим электролитом, в которых двойной электрический слой на границе раздела электрода и электролита выступает в роли «обкладок». Для увеличения площади двойного электрического слоя используют электроды с высокоразвитой поверхностью, изготовленные из пористых материалов на основе активированного угля или вспененных металлов. Также электроды предлагалось создавать на основе активированных пленок углеродных нанотрубок, оксида графена и других материалов. Малая толщина двойного электрического слоя, сравнимая с размерами молекул растворителя (5-10 нм), а также большая площадь поверхности электродов обеспечивают большую емкость, малые по сравнению с аккумуляторами времена заряда и высокую удельную плотность накапливаемой энергии. Существует необходимость в разработке уточняющих моделей и методов диагностики суперконденсаторов. Материалы и методы. Исследована кинетика токов заряда-разряда в образцах двухслойных суперконденсаторов фирмы Panasonic с номинальной емкостью 0,22 Ф в широком диапазоне времен от 0,1 до 10 4 c. В них используется органический электролит, а в качестве электродов - активированный уголь в виде мелкодисперсной фракции. Релаксация тока анализировалась с помощью модели линейного отклика. Проведены измерения по циклической зарядке постоянным током, на основе которых рассчитаны зависимости емкости и внутреннего сопротивления суперконденсатора от напряжения. Исследовано влияние температуры, внешнего напряжения и предыстории зарядки на характеристики суперконденсатора. Результаты. Релаксация в исследуемых суперконденсаторах недебаевская. На малых временах зависимость тока от времени близка к закону растянутой экспоненты , где принимает значения в диапазоне от 0,5 до 0,7. Для саморазряда характерно . На больших временах асимптотика кинетических кривых степенная , при этом принимает значения в диапазоне от 0,8 до 1,2. Рост температуры приводит к уменьшению внутреннего сопротивления, что сказывается на изменении показателя степенного закона и тенденции к сквозной проводимости, а также уменьшении масштабного параметра закона растянутой экспоненты. Вычислены зависимости емкости и внутреннего сопротивления суперконденсатора от напряжения по кривым циклической зарядки постоянным током. Выводы. В отличие от обычных конденсаторов, реакция исследуемого суперконденсатора (при рабочих напряжениях 3-5 В) на вариации режима зарядки не согласуется с теорией линейного отклика. Наблюдаемые зависимости емкости и внутреннего сопротивления суперконденсатора от напряжения объясняются включением дополнительных перколяционных путей и изолированных пор в процесс релаксации при повышении напряжения. Свойства суперконденсатора вследствие длительных перезарядок ухудшаются: снижается емкость и увеличивается внутреннее сопротивление. Зависимости емкости от напряжения для новых конденсаторов A и B практически совпадают, хотя различаются. Мы связываем это различие с большей чувствительностью эффективного сопротивления (нежели емкости) к случайным реализациям пористых электродов.
Ключевые слова
Актуальность и цели. В последние годы становится известным все большее число сравнительно простых примеров (в физике, химии, биологии) спонтанного возникновения в неупорядоченных системах пространственных и временных структур, т.е. самоорганизации при необратимых процессах. Опыт показывает, что самоорганизация не является универсальным свойством материи, а существует лишь при особых внутренних и внешних условиях; вместе с тем это свойство не связано с каким-то особым классом веществ. Целью настоящей работы является рассмотрение физических и физико-химических свойств неравновесных систем, которые определяют особенности протекания этих процессов в этих системах, в том числе возникновения диссипативных структур и процессов перехода к ним, связь этих свойств с уравнениями потенциально-потокового метода, разработанного авторами ранее, а также связи потенциально-потоковых уравнений с современной неравновесной термодинамикой. Материалы и методы. Рассмотрение особенностей протекания неравновесных процессов в неравновесных системах, связь их с физическими и физико-химическими свойствами этих систем проводится на основе литературного обзора различных неравновесных процессов. Рассмотрение связи этих свойств с уравнениями потенциально-потокового метода проводится на основе ранее опубликованных авторами статей, посвященных этому методу. Связь потенциально-потоковых уравнений с современной неравновесной термодинамикой проводится на основе сопоставления нулевого, первого, второго и третьего начал термодинамики с потенциально-потоковым методом. Результаты. На основе литературного обзора особенностей протекания неравновесных процессов в различных неравновесных системах в направлении, указываемом вторым началом термодинамики, был сделан вывод, что эти особенности определяются такими физическими и физико-химическими свойствами системы, называемыми кинетическими, от которых не зависят термодинамические силы, движущие эти неравновесные процессы. Это следует из экспериментальных данных относительно большого числа неравновесных систем и кинетической теории. Было показано, что кинетическими свойствами определяется матрица восприимчивостей неравновесной системы, входящая в потенциально-потоковые уравнения, характеризующая восприимчивость системы к термодинамическим силам. Наличие кинетических свойств неравновесных систем не следует из нулевого, первого, второго и третьего начал термодинамики, а потому является некоторым положением, дополняющим нулевое, первое, второе и третье начала термодинамики, а потенциально-потоковые уравнения - математической формулировкой этого положения. Выводы. Особенности протекания неравновесных процессов в направлении, указываемом вторым началом термодинамики, определяется кинетическими свойствами неравновесной системы, от которых не зависят термодинамические силы в этой системе и которые определяют матрицу восприимчивостей потенциально-потоковых уравнений. Это является положением, дополняющим нулевое, первое, второе и третье начала термодинамики. Потенциально-потоковые уравнения - математическая формулировка этого положения.