Кроме процесса организации в самых разнообразных науках, изучающих различные явления природы и общества, очень часто приходится встречаться с процессом самоорганизации - появлением и развитием структур в первоначально однородной среде. В этом случае нет необходимости в трех элементах, что характерно для процесса организации. Достаточно и двух, имеющих желание и возможность осуществлять взаимодействие между собой.
Самоорганизация - способность системы самостоятельно, благодаря внутренним факторам, без воздействия извне, повышать свою упорядоченность. Самоорганизуемые - это процессы, совершающиеся «сами по себе» за счет взаимодействия с внешней средой, но относительно независимо от нее. В отличие от них, организационными процессами кто-то осуществляет или направляет. Процессы самоорганизации носят целенаправленный, спонтанный, естественный характер.
А. Пригожин одним из первых установил, что «системы, предоставленные сами себе, могут уменьшать энтропию вопреки всем ранее известным представлениям» . Этот эффект был назван «порядком из хаоса». Наиболее явные проявления такого эффекта, сначала в естественных науках, а затем в экономических и социальных связаны с самоорганизующими тенденциями. Характерным условием самоорганизующего поведения является свойство автономности , означающее, что реакции системы определяются главным образом ее структурой, внутренними связями, а не внешними силами и сигналами.
В отношении самоорганизации Г. Хакен писал: «Мы называем систему самоорганизующейся, если она без специфического воздействия извне обретает какую-то пространственную, временную функциональную структуру. Под специфическим воздействием мы понимаем такое, которое навязывает системе структуру или функционирование» .
Механизм действия самоорганизующейся системы в благоприятных условиях как бы замыкает выход с входом, отрезая ее от внешней среды, смешивая причину и следствие. Н. Моисеев предполагает, что в эволюции самоорганизующихся систем отрицательные обратные связи сохраняют гомеостазис (состояние динамического равновесия), а положительные обратные связи способствуют поддержанию нужного уровня изменчивости и потреблению внешней энергии. Он называет эти две противоречивые тенденции важнейшими характеристиками мирового процесса самоорганизации. Постоянный компромисс между ними реализуется структурными изменениями, усилением неравновесия и выходом на новый диапазон гомеостазиса.
По А. Богданов у «самоорганизация человечества есть борьба с его внутренней стихийностью, биологической и социальною; в ней орудия не менее необходимы для него, чем в борьбе со внешней природою - орудия организации» .
Первым орудием является слово . Посредством слова организуется всякое сознательное сотрудничество людей: призыв к работе, в виде просьбы или приказания объединяющий сотрудников; распределение между ними роли в труде; указание последовательности и связи их действий, ободрение к работе, концентрирующее их силы.
Другое орудие, более сложное и тонкое, это - идея . Идея всегда является организационной схемой, выступает ли в виде технического правила, или научного знания, или художественной концепции, выражена ли словами, или иными знаками, или образами искусства. Идея техническая прямо и очевидно координирует трудовые усилия людей; научная - делает то же самое лишь более косвенно и в более широком масштабе, как орудие высшего порядка, чему яркая иллюстрация - научная техника нашей эпохи; идея художественная служит живым средством сплочения коллектива в единстве восприятия, чувства, настроения, - воспитывает единицу для ее жизни в обществе, подготовляя организационные элементы коллектива, вводя их в его внутренний строй.
Третье орудие - социальные нормы . Все они - обычай, право, мораль, приличия - устанавливают и оформляют отношения людей в коллективе, закрепляют их связи.
Самоорганизация может рассматриваться как процесс и как явление. Как процесс самоорганизация заключается в формировании, поддержании или ликвидации совокупности действий, ведущих к созданию устойчивых связей и отношений в системе на основе свободного выбора правил и процедур. Как явление самоорганизация представляет собой набор элементов, служащих для реализации программы или цели. В зависимости от объекта выделяют техническую, биологическую и социальную самоорганизацию (рис. 2.3).
Техническая самоорганизация как процесс представляет собой автоматическую смену программы действия при изменении свойств управляемого объекта, цели управления или параметров окружающей среды (например, система самонаведения ракет, самонастройка программных ресурсов современных вычислительных систем). Техническая самоорганизация как явление - это набор альтернативных интеллектуальных адаптивных систем, обеспечивающих заданную работоспособность вне зависимости о условий функционирования (например, набор дублирующих устройств средств связи, пожаротушения и др.) Такая самоорганизация происходит в случае выхода из строя какого-лидо устройства. Тогда на смену ему подключается другое дублирующее устройство или новая схема взаимодействия элементов.
Биологическая самоорганизация как процесс представляет собой действия, основанные на генетической программе сохранения вида, и призвана обеспечить соматическое (телесное) построение объекта. Как явление биологическая самоорганизация - это конкретные изменения в живой природе (мутации) для приспособления к конкретным условиям существования.
Социальная самоорганизация как процесс основана на деятельности по гармонизации общественных отношений, включающей действия по изменению приоритетов потребностей и интересов, ценностных установок, мотивов и целей человека и коллектива. Носителями социальной самоорганизации являются люди с повышенной социальной ответственностью. Социальная самоорганизация является чертой характера человека, наряду с отзывчивостью, чуткостью, скромностью, смелостью и др. Она может быть врожденной или приобретаемой за счет воспитания и учета моральных норм общества. Социальная самоорганизация реализуется через: самовоспитание, самообучение и самоконтроль (рис. 2.4).
Рис. 2.4. Виды социальной самоорганизации
Примерами процессов самоорганизации в природе являются: самоопыление растений, рост кристаллов, автоколебательные процессы, турбулентное течение жидкости. В обществе примерами самоорганизации являются переход от одного классового строя к другому посредством революций, конфликтов между классами. Самоорганизующейся можно назвать и частную коммерческую фирму, которая в отличие от государственной, сама выбирает вид деятельности, цели, задачи, свою структуру.
На развитие процессов самоорганизации существенное влияние оказывают эволюционные преобразования, происходящие не только в живой и неживой природе, но и в обществе. Если в ходе биологической эволюции происходит наследование и передача чисто генетических свойств и факторов, то в процессе социальной эволюции передаются навыки, знания, правила поведения и другой социальный опыт, т.е. социально-культурные традиции. Вместе с тем и биологические, и социальные изменения обусловлены со стоянием окружающей среды и являются результатом приспособления к ней как живых организмов, так и социальных форм их существования.
Выделяют три типа процессов самоорганизации:
■процессы самозарождения системы (напр., развитие многоклеточных организмов из одноклеточных);
■процессы поддержания определенного уровня организации (напр., механизм гомеостаза (поддержание внутренней среды живого организма на постоянном уровне);
■процессы совершенствования и саморазвития системы (развитие человека, социальных организаций) .
Если самоорганизация в природе исключает в принципе организацию и в этом смысле совпадает с организацией, то в обществе, где действуют люди, обладающие сознанием, самоорганизация дополняется внешней организацией, которая направляется сознанием и волей людей.
ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ ОБСУЖДЕНИЯ
1. Охарактеризуйте сущность процессного подхода как одного из общенаучных.
2. Приведите примеры организационных процессов в природе и обществе.
3. Дайте определение понятиям самоорганизуемые, организуемые и смешанные процессы.
4. Всегда ли деятельность людей носит организационный характер, а природы - дезорганизационный?
5. Сформулируйте понятие «самоорганизация».
6. Охарактеризуйте типы процессов самоорганизации.
7. Что является механизмом самоорганизации?
8. Что означает самоорганизация в обществе? Чем она отличается от организации?
9. Охарактеризуйте взаимосвязь и взаимодействие между рынком природы и рынком в экономике.
10. Приведите примеры организации производства, организации труда и организации управления.
11. Рассмотрите классификацию процессов по фазам жизненного цикла самостоятельно выбранной конкретной системы (технической, биологической или социальной). Охарактеризуйте их с точки зрения происходящих в системе изменений. Заполните таблицу.
Система: (например человек)
|
Тип процессов |
Характеристика процессов |
|
Процессы образования системы | |
|
Процессы роста системы | |
|
Процессы развития системы | |
|
Процессы функционирования | |
|
Процессы спада | |
|
Процессы регрессирования | |
|
Процессы разрушения системы |
1. Теория самоорганизации
Заключение
Список литературы
Введение
Самоорганизация - целенаправленный процесс, в ходе которого создается, воспроизводится или совершенствуется организация сложной динамической системы. Свойства самоорганизации обнаруживают объекты различной природы: клетка, организм, биологическая популяция, биогеоценоз, человеческий коллектив .
Основной критерий рaзвития сaмооргaнизующихся систем - увеличение зaпaсa свободной энергии, которaя может быть высвобожденa для совершения полезной рaботы. При этом aбсолютно не вaжнa природa сaмой системы - будь то примитивнaя тепловaя мaшинa или экономикa огромной стрaны - если системa нерaвновеснa и обменивaется веществом и энергией с окружaющей средой, для нее спрaведливы все нaиболее общие зaкономерности рaзвития. К примеру в привычных терминaх мaрксистской политэкономии укaзaнный критерий рaзвития формулируется кaк зaкон прибaвочной стоимости или добaвочного продуктa - дело лишь в обознaчениях, a по смыслу эти понятия изоморфны. И если в дaльнейшем кaкие-либо сугубо экономические кaтегории, трaктуемые с энерговещественной точки зрения, покaжутся неоднознaчными или дaже спорными, стоит зaдумaться - a столь ли всеобщей является нaукa экономикa, может в ней покудa не открыты ряд фундaментaльных зaконов?
Цель работы – рассмотреть процессы самоорганизации.
Задачи работы – определить теорию самоорганизации; охарактеризовать неравновесные процессы и открытые системы; изучить самоорганизацию диссипативных структур.
Небезызвестный Г.Беккер недaвно получил Нобелевскую премию зa теорию экономической мотивaции социaльных явлений, однaко те же сaмые мотивaции элементaрно следуют из принципa нaименьшего действия, известного в физике кaк минимум сотню лет.
Возврaщaясь ко всеобщим энерговещественным зaкономерностям прогрессирующего рaзвития, отметим, что в сопряженной системе рост свободной энергии возможен кaк зa счет внешних фaкторов - экстенсивный путь рaзвития, тaк и зa счет внутренних - интенсивный. В реaльных условиях, когдa мощность сопрягaющего потокa конечнa, экстенсивное рaзвитие всегдa имеет предел, после которого для продолжения рaзвития системе необходимо переходить нa интенсивный путь, связaнный с ростом эффективности использовaния получaемой энергии, увеличением собственого к.п.д., что будет ознaчaть концентрировaние энергии в единице объемa. Если для экстенсивного пути рaзвития хорошим aнтропогенным aнaлогом является нaрaщивaние мощности мускулaтуры, то для интенсивного весьмa покaзaтельным будет следующий бытовой пример. Мы приклaдывaем примерно рaвные мышечные усилия при рaсчесывaнии волос и при бритье, однaко в последнем случaе тa же энергия концентрируется нa микронной поверхности и создaет дaвление порядкa сотен aтмосфер, что сопостaвимо с лучшими промышленными прессaми и во много крaт превышaет физические возможности человекa. Концентрировaннaя энергия выполняет большую рaботу, нежели неконцентрировaннaя - в этом суть интенсивного этaпa рaзвития, нa котором сегодня нaходится человечество.
Однaко, и интенсивный путь рaзвития не может быть бесконечным - при к.п.д., близком к единице, он зaвершaется - системе рaзвивaться дaльше просто некудa. В этом состоянии выбор невелик - либо дегрaдировaть, исчерпaв весь зaпaс ресурсa , либо зaмкнуть энерговещественные циклы и функционировaть рaвновесно. В результaте подобного естественного отборa сохрaняются лишь те системы, которые функционируют нa принципaх зaмкнутых циклов - этот тип рaзвития получил нaзвaние экологического. Следует отметить, что исследовaние всех в принципе возможных способов обменa веществом и энергией в aбстрaктной сaмооргaнизующейся системе привело к структуре, с точностью до мелких детaлей совпaдaющей со структурой экосистем, определенной в экологии эмпирически. Это является дополнительным подтверждением необходимости переориентaции техносферы нa биологические принципы функционировaния, свойственные именно экологическому типу рaзвития.
Выводы очевидны. Первый зaключaется в неизбежности переходa любой рaзвивaющейся мaтериaльной системы от экстенсивного пути рaзвития к интенсивному, a зaтем и экологическому. Сегодня по всем признaкaм мы нaходимся нa этaпе переходa к интенсивной модели, и несмотря нa все рaзговоры о постиндустриaльной эпохе, пройдет еще немaло времени до того моментa, когдa человечество зaмкнет циклы. Второй вывод отдaет нaлетом фaтaльности - с энерговещественной точки зрения любое рaзвитие огрaничено. Дaже если удaстся решить проблему термоядерного синтезa, то aссимиляционнaя способность среды все-рaвно не позволит человечеству рaзвивaться беспредельно и венцом его рaзвития по-прежнему будут зaмкнутые энерговещественные циклы.
Ознaчaет ли это конец истории? Безусловно нет, и здесь будет уместнa следующaя эволюционнaя aнaлогия. При формировaнии биосферы вся солнечнaя энергия внaчaле шлa нa увеличение биомaссы. Когдa же циклы зaмкнулись и биомaссa плaнеты стaбилизировaлaсь, стaло можно вести речь о том, что вся поступaющaя энергия прaктически целиком преврaщaлaсь в информaцию - рaзнообрaзие биоты, способов ее существовaния, первичных нaвыков, позже - непосредственно в человеческие знaния. То есть суть экологического пути рaзвития - опосредовaнaя трaнсформaция энергии в информaцию, знaния. Прогресс и дaльнейшее рaзвитие безусловно будут, но в принципиaльно иной – интеллектуальной сфере. Переход к этому этaпу рaзвития ознaменуется мaсштaбным мировым кризисом, ниспровергaющим сложившуюся систему мaтериaльных ценностей и утверждaющим в кaчестве основной ценности внутренний мир человекa, его индивидуaльный и коллективный рaзум. Все мaтериaльное, о чем тaк печется современный человек, будет игрaть вспомогaтельную роль, кaкую выполняет, нaпример, электричество для компьютерa, нa первый плaн выйдет информaция, знaния, смысл .
2. Неравновесные процессы и открытые системы
Кристаллы - упорядоченные равновесные структуры. В природе существуют и иные упорядоченные структуры, которые возникают в диссипативных системах. Диссипативная система является подсистемой больших неравновесных термодинамических систем.
Циркуляционные потоки в атмосфере и океанах Земли - под действием солнечного излучения - самоорганизация на Земле.
2. Ячейки Бенара - самоорганизация в физических явлениях
3. Химическая реакция Белоусова-Жаботинского - самоорганизация в химии
Под воздействием BrO3-, H+ в растворе происходят реакции:
Ce3+-> Сe4+ - окисление, цвет раствора голубой.
Сe4+ -> Сe3+ - восстановление, цвет раствора красный. Таким образом, имеется автоколебательный процесс изменения концентрации четырехвалентного церия с одновременным варьированием цвета
На поверхности раствора появляются поверхностные волны (химические спиральные волны)
4. Динамика популяций хищников и их жертв - самоорганизация в биологии.
Неравновесные процессы с возникновением в системах упорядоченных структур - диссипативных структур. Самоорганизация не связана с особым классом веществ, но она существует лишь в специальных системах, удовлетворяющих условиям:
а) открытые системы, т.е. открытые для притока энергии (вещества) извне;
б) макроскопические системы, т.е. системы описываются нелинейными уравнениями.
Следует также отметить, что диссипативные структуры являются устойчивыми образованиями, и их устойчивость определяется устойчивостью внешнего источника энергии .
3. Самоорганизация диссипативных структур
Самоорганизующимися процессами называют процессы, при которых возникают более сложные и более совершенные структуры. Это определение позволяет выделить самоорганизацию как один из возможных путей эволюции и отнести этот процесс к условиям, далеким от термодинамического равновесия. Эволюция может приводить и к деградации. Так, в закрытых системах, когда движущая сила процесса - стремление системы к минимуму свободной энергии, достигаемое равновесное состояние является наиболее хаотическим состоянием среды. Если же эволюция системы контролируется минимумом производства энтропии (неравновесные условия), происходит самоорганизация динамических структур, названных диссипативными. К диссипативным структурам относятся пространственные, временные или пространственно-временные структуры, которые могут возникать вдали от равновесия в нелинейной области, если параметры системы превышают критические значения. Диссипативные структуры могут перейти в состояние термодинамического равновесия только путем скачка (в результате неравновесного фазового перехода). Основные их свойства следующие:
они образуются в открытых системах, далеких от термодинамического равновесия, в результате флуктуации до макроскопического уровня;
их самоорганизация происходит в результате экспорта энтропии;
возникновение пространственного или временного порядка аналогично фазовому переходу;
переход в упорядоченное состояние диссипативной системы происходит в результате неустойчивости предыдущего неупорядоченного состояния при критическом значении некоторого параметра, отвечающем точке бифуркации;
в точке бифуркации невозможно предсказать, в каком направлении будет развиваться система, станет ли состояние хаотическим или она перейдет на новый, более высокий уровень упорядоченности.
Жизнь создает порядок.
Порядок же бессилен создать жизнь
А. де Сент-Экзюпери
Какими характерными свойствами обладают системы, способные к самоорганизации? Каков механизм самоорганизации?
Урок-лекция
Из примеров, уже рассмотренных нами, видно, что не только «жизнь создает порядок», законы самоорганизации оказываются общими как для живой, так и для неживой природы. Однако каким же образом из бесструктурной субстанции самообразуются временные и пространственные упорядоченные структуры? Чтобы это понять, необходимо выяснить, что общего во всех системах, способных к самоорганизации.Мориц Эшер. Предел - круг СВОЙСТВА СИСТЕМ, СПОСОБНЫХ К САМООРГАНИЗАЦИИ. 1. Прежде всего следует ответить на вопрос, не противоречит ли возникновение порядка из хаоса закону возрастания энтропии, в соответствии с которым энтропия - мера беспорядка - непрерывно возрастает. Обратите внимание на то, что этот закон сформулирован для замкнутых систем, т. е. для систем, не взаимодействующих каким-либо образом с окружением. Все приведенные ранее примеры относятся к открытым системам , т. е. к системам, обменивающимся с окружением энергией и веществом. Понятно, что можно выделить замкнутую систему, в которой происходит самоорганизация. Например, представим себе изолированный от излучения звезд космический корабль, в котором произрастают растения. Очевидно, что в любой такой замкнутой системе можно выделить подсистему, в которой именно и происходит самоорганизация и энтропия которой убывает, в то время как энтропия замкнутой системы в целом возрастает в полном соответствии со вторым началом термодинамики. 2. Второй отличительной особенностью систем, способных к самоорганизации, является неравновесное, неустойчивое состояние, в котором они находятся. Процессы самоорганизации происходят в системах. Если самоорганизация происходит в замкнутой системе, то всегда можно выделить открытую подсистему, в которой происходит самоорганизация, в то же время в замкнутой системе в целом беспорядок возрастает. Так, внешнее воздействие - нагревание сосуда приводит к разнице температур в отдельных макроскопических областях жидкости, возникают так называемые ячейки Бенара (см. рис. 79). Самоорганизация происходит в системах, состояние которых в данный момент существенно отличается от статистического равновесия. Состояние системы, далекой от равновесия, является неустойчивым в отличие от состояния системы, близкой к равновесию, и именно в силу этой неустойчивости и возникают процессы, приводящие к возникновению структур. 3. Еще одна особенность способных к самоорганизации систем - большое число частиц, составляющих систему. Дело в том, что только в системах с большим числом частиц возможно возникновение флуктуаций - малых случайных возмущений, неоднородностей. Именно флуктуации способствуют переходу системы из неустойчивого состояния в более упорядоченное устойчивое состояние. Самоорганизация возможна лишь в системах с большим числом частиц, составляющих систему. Наблюдать флуктуации достаточно сложно; как правило, они не проявляют себя в макроскопическом мире, где работают наши органы чувств. Можно привести пример возникновения шумов в громкоговорителе при отсутствии передачи. Эти шумы появляются вследствие хаотического движения электронов в элементах радиотехнического устройства. Хаотическое движение электронов приводит к флуктуациям электрического тока, которые после усиления и преобразования в звук мы слышим. 4. Процессы самоорганизации описываются достаточно сложными математическими уравнениями. Особенностью таких уравнений и соответственно систем, которые они описывают, является нелинейность . Это свойство, в частности, приводит к тому, что малые изменения в системе в какой-то момент времени могут оказать существенное влияние на дальнейшее развитие системы во времени. Именно в силу этого свойства процессы самоорганизации во многом определяются случайными факторами и не могут быть однозначно предсказаны. Эволюция систем, способных к самоорганизации, описывается нелинейными уравнениями. КАК ПРОИСХОДИТ САМООРГАНИЗАЦИЯ. Каким же образом происходят процессы самоорганизации? Строгое описание, как уже говорилось, требует применения сложного математического аппарата. Однако на качественном уровне эти процессы можно достаточно просто объяснить. Простейший эксперимент можно осуществить, имея усилитель (например, магнитофон) и поднося микрофон к громкоговорителю. При этом может возникнуть гудение или свист, обусловленные автогенерацией электрического сигнала, т. е. спонтанным возникновением электромагнитных колебаний. Данный пример иллюстрирует процесс самоорганизации с образованием временных структур. Однако аналогично объясняется и образование пространственных структур. Рассмотрим простейший пример с образованием ячеек Бенара. При нагревании жидкости возникает перепад температур между нижними и верхними слоями жидкости. Нагреваемая жидкость расширяется, ее плотность уменьшается, и нагретые молекулы устремляются вверх. Возникают хаотические потоки - флуктуации движения жидкости. Пока разность температур нижнего и верхнего уровней жидкости невелика, жидкость находится в устойчивом состоянии, и эти флуктуации не приводят к макроскопическому изменению структуры жидкости. При достижении определенного порога (определенной разности температур между верхними и нижними слоями) бесструктурное состояние жидкости становится неустойчивым, флуктуации разрастаются и в жидкости образуются цилиндрические ячейки. В центральной области цилиндра жидкость поднимается, а вблизи вертикальных граней - опускается (рис. 81). В поверхностном слое жидкость растекается от центра к краям, в придонном - от границ цилиндров к центру. В результате в жидкости образуются упорядоченные конвекционные потоки.
Рис. 81. Конвекционные потоки в ячейках Бенара (пунктиром обозначены ячейки, сплошной линией - конвекционные потоки) Структуры в системе возникают, когда нелинейные эффекты, определяющие эволюцию и обусловленные внешним воздействием на систему, становятся достаточными для разрастания флуктуаций, присущих таким системам. В результате разрастания флуктуаций система переходит из неустойчивого бесструктурного состояния в устойчивое структурированное состояние. Объяснение механизма самоорганизации, конечно же, не может предсказать какие-либо количественные характеристики образующихся структур, например частоту генерации или форму и размеры ячеек Бенара. Математическое описание подобных процессов является непростой задачей. Однако качественные особенности механизмов самоорганизации можно сформулировать достаточно просто. Образование структур всегда связано со случайными процессами, поэтому при самоорганизации, как правило, происходит спонтанное понижение симметрии, а также имеют место бифуркации , т. е. неоднозначное развитие различных процессов. В точках бифуркации под воздействием незначительных факторов система выбирает один из нескольких возможных путей развития. Рассмотрим биологический процесс - морфогенез. В качестве примера нарушения симметрии в живой природе, возникновение тканей и органов, создание всей сложной структуры организма в процессе его индивидуального развития. Так же как и в эволюции физических систем, в развитии зародыша возникают последовательные нарушения симметрии. Исходная яйцеклетка в первом приближении имеет форму шара. Эта симметрия сохраняется на стадии бластулы, когда клетки, возникающие в результате деления, еще не специализированы. Далее сферическая симметрия нарушается и сохраняется лишь аксиальная (цилиндрическая) симметрия. На стадии гаструлы нарушается и эта симметрия - образуется сагиттальная плоскость, отделяющая брюшную сторону от спинной. Клетки дифференцируются, и появляется три типа тканей: эндодерма, эктодерма и мезодерма. Затем процесс роста и дифференцирования продолжается.
Нарушения симметрии в ходе развития зародыша возникают спонтанно в результате неустойчивости симметричного состояния. При этом появление новой формы и дифференцирование сопровождают друг друга. Экспериментальные наблюдения показали, что развитие организма происходит как бы скачками. Этапы быстрых превращений, зарождения новой фазы сменяются плавными стадиями. Таким образом, в ходе морфогенеза реализуется определенная последовательность бифуркаций, развитие происходит через фазы неустойчивостей. Именно в это время изменение управляющих (определяющих эволюцию) параметров, т. е. химических свойств окружающей среды, может эффективно воздействовать на формирование зародыша, искажая его нормальное развитие. Здесь существенную опасность представляют вещества, активно влияющие на биохимические процессы при морфогенезе.- В § 68 приведены примеры возникновения различных структур в процессах самоорганизации. Попробуйте объяснить, какие флуктуации приводят при своем разрастании к образованию тех или иных структур.
- Основной естественно-научной гипотезой, объясняющей возникновение жизни на Земле, является гипотеза самоорганизации. Земля находится далеко от Солнца и других планет. Почему ее нельзя считать замкнутой системой?
Вопрос о том, что такое самоорганизация, является очень интересным. Рассмотрим его в данной статье. Самоорганизация систем - это который приводит в результате взаимодействия различных его участников к возникновению более эффективных структур.
Изучение показывает, что многие открытые сложные образования, которые состоят из большого количества подсистем, способны при конкретных условиях к эволюции и самоорганизации.
История изучения самоорганизации
Для общественных и природных процессов значение самоорганизации изучалось, пусть на богословском или абстрактно-философском уровне, еще со времен Аристотеля. Сотни трудов были написаны о том, как устроен наш мир, в чем заключена первопричина устойчивости и целостности Вселенной, существующей уже миллиарды лет. Особенно актуальной эта проблема стала в прошлом веке, во второй его половине. Связано это с развитием кибернетики.
Кибернетическое понимание
В философии долгое время господствовал взгляд на данный процесс как на присущее лишь живым системам явление. Самоорганизация в природе, например, - клетка, биологическая популяция. Понаблюдайте за стаей птиц, муравьями или пчелами, и вы поймете, что это такое.
Кибернетическое понимание самоорганизации, то есть определение ее как иерархической централизованной структуры, где снизу поступает информация по каналу обратной связи только как конечный результат, а решают лишь наверху, оказалось не в состоянии отразить реальное функционирование систем, его сложность, а также создать модели объяснения процессов, которые происходят в сложных объединениях.
Неклассический подход
Внутри кибернетики во второй половине 1950-х годов зарождается неклассическое направление, созданное для изучения различных систем (самоорганизация материи, общества). В его рамках был предложен механизм, находящийся ближе к синергетическому, чем к кибернетическому (который считается классическим). Н. Винер, основатель кибернетики, стал одним из неклассиков, исследовавших принцип самоорганизации. В XX веке, в начале 1960-х годов, М. Л. Цетлин, советский ученый, писал о том, что если рассматривать управление как происходящее адресным способом сверху донизу, то система тогда будет очень сложной. Автоматы, если заданы правила игры, сами находят необходимые действия, не нуждаясь в указаниях. Таков, по его мнению, принцип самоорганизации.
Синергетика как дисциплина
Дисциплина синергетика, появившаяся на Западе, к 1975 году установилась как новое направление в науке, весьма перспективное, значительно расширяющее круг различных процессов самоорганизации, ранее изучавшихся кибернетикой. В трудах этого направления можно отметить, что самоорганизация как явление рассматривается в качестве универсального как для неживых, так и для живых систем. Именно с вводом в науку термина "синергетика" отмечено появление двух основных подходов к исследованию: синергетического и кибернетического. Различаются эти два понятия прежде всего в отношении целенаправленности системного поведения, которое наблюдается, когда присутствуют процессы самоорганизации.
Отличия синергетического и кибернетического подхода
Кибернетический подход предполагает наличие определенной заранее цели, к которой самостоятельно стремится система, вокруг которой она самоорганизуется. Синергетический подход не требует цели. С его точки зрения как эффект кооперации между различными элементами системы проявляется самоорганизованность.
Общее у двух подходов
И синергетика, и кибернетика придают важнейшее значение такому понятию, как "управление", преследуя при этом различные цели. Кибернетика разрабатывает методы и алгоритмы, которые позволяют управлять данной системой для того, чтобы она действовала заданным заранее образом. В процессе эксперимента в синергетике изменяются определенным образом различные управляющие параметры, и самоорганизация исследуется как реакция на них, то есть на различные состояния, в которые переходит система под воздействием на нее подобных рычагов управления. То есть под действием определенного управляющего органа организуется кибернетическая система, а в синергетической на ее поведение не влияют непосредственно управляющие параметры. Они лишь запускают механизм внутренней самоорганизации. И у синергетических, и у кибернетических систем поведение выглядит целенаправленным, но в первом случае система выбирает сама путь развития к более высокой своей организации, а во втором цель эта заранее задается.
Синергетика и самоорганизация
Сегодня значение слова "самоорганизация" близко понятию "синергетика". Они часто используются в науке как синонимы. В самом деле, оба этих понятия изучают то, как в пространстве и времени возникает организация из хаоса (процессы самоорганизации) и противоположные явления (процессы самодезорганизации), которые можно наблюдать в системах любой природы, являющихся сложными, открытыми, неравновесными и динамическими. Оба вышеупомянутых механизма (синергетический и кибернетический) имеют единую основу: связи, спонтанно возникшие между элементами, позволяющие создавать структуры, организацию в системе за счет осуществляющихся без всяких управляющих команд локальных взаимодействий.
Тенденция самоорганизующейся системы
Изначально, говоря о явлении самоорганизации, присутствующей у сложных систем, предполагается стремление их к гомеостатической устойчивости, сохранению целостности. Можно отметить следующую главную тенденцию, существующую в поведении некоторого самоорганизующегося объединения: находиться как можно дальше от состояния хаоса, максимальной энтропии, равновесия. Синергетики, с другой стороны, утверждают, что нет развития без неустойчивости, оно происходит через случайности, стрессы. Кризисы и нестабильность способствуют отбору и выявлению лучшего. Экономический кризис, например, дисциплинирует, организует, дает возможность молодым и активным вырваться вперед, а ленивым и слабым - уступить им место на рынке. Система, которую можно считать хорошей, как бы знает границы, возможные в данной области неустойчивости, допустимой стохастичности, и вводит себя по каким-то законам в состояние, активизирующее механизмы самоорганизации. То есть она борется с энтропией, рискуя.
Самоорганизация некоторой системы - это процесс изменения ее характеристик (или состояния), происходящий без определенного целенаправленного начала, независимо от источников целеполагания. Побуждающие ее механизмы причины могут являться как внутренними, так и внешними. Это характерно для таких явлений, как самоорганизация в природе, обществе или неживых системах. Можно говорить также о стихии этого процесса.
Совокупность механизмов самоорганизации
Мы выяснили, что такое самоорганизация в системах и обществе. Каковы же ее механизмы? Совокупность всех механизмов самоорганизации включает в себя отбор, наследственность, изменчивость. Это то, что Н. Н. Моисеев, академик, именует рынком. Именно он предлагает множество вариантов, а стабильность, системные законы и принципы отбора выбирают самые эффективные из них. Рынок, по Моисееву, изучавшийся еще Рикардо и Смитом, - это частный случай так называемого рынка универсума. Природа не смогла придумать другой схемы. Поэтому люди пошли по уже проторенной дороге, ведь иной просто не существовало: логика, по которой самоорганизуется экономика природы и человеческая экономика, является общей.
Виды самоорганизации
Иногда ученые выделяют социальную, биологическую и техническую разновидности самоорганизации, считая, что механизмы их основываются на различных принципах:
Социальная (самоорганизация общества) основана на определенной общественной программе включающей законы, ценности и приоритеты, которые меняются во времени;
Биологическая базируется на программе сохранения вида (генетической), а также на отборе, наследственности и изменчивости (дарвиновской триаде);
Техническая опирается на программу, осуществляющую автоматическую смену определенного алгоритма действий при изменяющихся условиях (автопилот, самонаведение ракет и т.п.).
Выяснение того, что такое самоорганизация, познание существующих взаимоотношений между ней и организацией в социальных системах, - важнейшая задача науки. В любой фирме, компании вместе с целенаправленным управлением, осуществляющимся с помощью планов, документов, указаний, инструкций, нормативных актов, всегда имеются процессы самоорганизации, которые связаны со свойствами системы как целого, с определенными синергетическими эффектами. Так сколько этой самоорганизации должно быть? Есть ли какие-то общие принципы, существует ли возможность с помощью практических знаний и современного языка разработать на этот счет рекомендации?
Самоорганизация в социальных системах
Известно, что чем более жесткой является система управления, тем остается меньше простора для самоорганизации и творчества. Но, отпустив в свободное плавание элементы системы, мы не сможем достигнуть намеченной нами цели. Самоорганизация общества, с одной стороны, достигается путем несанкционированной деятельности, неформального сотрудничества. Но с другой - благодаря четко организованным, целеустремленным действиям управляющих, с помощью обозначенной четко цели.
Итак, что такое самоорганизация в социуме? В социальных системах эволюция предполагает следующее:
Наличие определенной заранее цели, к которой самостоятельно стремится система, самоорганизуясь вокруг данной задачи. Играют большую роль приоритеты инновационного развития, творческого подхода, профессионального роста, а также повышения престижа соответствующей трудовой деятельности.
Адаптивность, изменчивость и гибкость структур управления. Вытесняются административные методы социально-психологическими. Современные сетевые гибкие структуры усиливают имеющиеся синергетические связи, обеспечивающие тем самым увеличение суммарного эффекта. Иерархические жесткие оставляют для самоорганизации малые возможности. Она проявляется в том, что небольшие самостоятельные подразделения не связаны в повседневной деятельности бюрократическими структурами, препятствующими согласованию решений по вертикали и горизонтали.
Децентрализация, диверсификация, повышение производительности отдельного участника, сопричастность каждого к принятию решений по управлению, а также трудовая мотивация.
Использование в различных целях передачи информации, производственных мощностей, ноу-хау, знаний и т.д.
Самоконтроль, самовоспитание, самообразование. На фирме для этого следует создать определенные условия.
Саморазвитие, необходимое для перехода организации на новый уровень (смена структуры, разработка новой цели, накопление информации о структуре).
Мы рассмотрели, что такое самоорганизация, ее определение, специфику и виды. Как вы видите, этим общим термином сегодня обозначаются явления в живых и неживых системах. То есть самоорганизация материи и общества во многом схожи. Этот процесс очень интересен как универсальное свойство систем.
Видно, что не только «жизнь создает порядок», законы самоорганизации оказываются общими как для живой, так и для неживой природы. Однако каким же образом из бесструктурной субстанции самообразуются временны́е и пространственные упорядоченные структуры? Чтобы это понять, необходимо выяснить, что общего во всех системах, способных к самоорганизации.
1. Прежде всего следует ответить на вопрос, не противоречит ли возникновение порядка из хаоса закону возрастания энтропии, в соответствии с которым энтропия - мера беспорядка - непрерывно возрастает. Обратите внимание на то, что этот закон сформулирован для замкнутых систем, т. е. для систем, не взаимодействующих каким-либо образом с окружением. Все приведенные ранее примеры относятся к открытым системам , т. е. к системам, обменивающимся с окружением энергией и веществом.
Понятно, что можно выделить замкнутую систему, в которой происходит самоорганизация. Например, представим себе изолированный от излучения звезд космический корабль, в котором произрастают растения. Очевидно, что в любой такой замкнутой системе можно выделить подсистему, в которой именно и происходит самоорганизация и энтропия которой убывает, в то время как энтропия замкнутой системы в целом возрастает в полном соответствии со вторым началом термодинамики .
Процессы самоорганизации происходят в открытых системах. Если самоорганизация происходит в замкнутой системе, то всегда можно выделить открытую подсистему, в которой происходит самоорганизация, в то же время в замкнутой системе в целом беспорядок возрастает.
2. Второй отличительной особенностью систем, способных к самоорганизации, является неравновесное, неустойчивое состояние, в котором они находятся.
Так, внешнее воздействие - нагревание сосуда приводит к разнице температур в отдельных макроскопических областях жидкости, возникают так называемые ячейки Бенара.
Состояние системы, далекой от равновесия, является неустойчивым в отличие от состояния системы, близкой к равновесию, и именно в силу этой неустойчивости и возникают процессы, приводящие к возникновению структур.
Самоорганизация происходит в системах, состояние которых в данный момент существенно отличается от статистического равновесия.
3. Еще одна особенность способных к самоорганизации систем - большое число частиц, составляющих систему. Дело в том, что только в системах с большим числом частиц возможно возникновение флуктуаций - малых случайных возмущений, неоднородностей. Именно флуктуации способствуют переходу системы из неустойчивого состояния в более упорядоченное устойчивое состояние.
Наблюдать флуктуации достаточно сложно; как правило, они не проявляют себя в макроскопическом мире, где работают наши органы чувств.
Можно привести пример возникновения шумов в громкоговорителе при отсутствии передачи. Эти шумы появляются вследствие хаотического движения электронов в элементах радиотехнического устройства. Хаотическое движение электронов приводит к флуктуациям электрического тока, которые после усиления и преобразования в звук мы слышим.
Самоорганизация возможна лишь в системах с большим числом частиц, составляющих систему.
4. Процессы самоорганизации описываются достаточно сложными математическими уравнениями. Особенностью таких уравнений и соответственно систем, которые они описывают, является нелинейность . Это свойство, в частности, приводит к тому, что малые изменения в системе в какой-то момент времени могут оказать существенное влияние на дальнейшее развитие системы во времени. Именно в силу этого свойства процессы самоорганизации во многом определяются случайными факторами и не могут быть однозначно предсказаны.
Эволюция систем, способных к самоорганизации, описывается нелинейными уравнениями.
