Помощь по Теле2, тарифы, вопросы

Процессы самоорганизации могут иметь место только в системах с большим количеством элементов, связи между которыми имеют не жесткий, а вероятностный характер. Эти процессы происходят за счет перестройки существующих и образования новых связей между элементами системы. Отличительная особенность процессов самоорганизации - их целенаправленный, но вместе с тем и естественный, спонтанный характер: эти процессы, протекающие при взаимодействии системы с окружающей средой, в той или иной мере автономны, относительно независимы от нее.

Различают три типа процессов самоорганизации. Первый - это самозарождение организации, т.е. возникновение из некоторой совокупности объектов определенного уровня новой целостной системы со своими специфическими закономерностями. Второй тип - процессы, благодаря которым система поддерживает определенный уровень организации при изменении внешних и внутренних условий ее функционирования (гомеостатические механизмы, в частности, действующие по принципу обратной связи). Третий тип связан с совершенствованием и с саморазвитием таких систем, которые способны накапливать и использовать прошлый опыт. Термин "самоорганизующаяся система" ввел английский кибернетик Эшби У.Р. (1947).

В широком плане понятие самоорганизации отражает фундаментальный принцип Природы, лежащий в основе наблюдаемого развития от менее сложных к более сложным и упорядоченным формам организации вещества. Но у этого понятия есть и более узкое значение, непосредственно характеризующее способ реализации перехода от простого к более сложному. В таком значении самоорганизацией называют природные скачкообразные процессы, переводящие открытую неравновесную систему, достигшую в своем развитии критического состояния, в новое устойчивое состояние с более высоким уровнем сложности и упорядоченности по сравнению с исходным. Критическое состояние - это состояние крайней неустойчивости, достигаемое открытой неравновесной системой в ходе предшествующего периода плавного, эволюционного развития.

Понятия «простой» и «сложный» всегда относительны, их смысл выявляется только при сопоставлении свойств родственных объектов. Так, протон сложен относительно кварков, но прост относительно атома водорода; атом сложен относительно протона и электрона, но прост относительно молекулы и т.д. При этом мы видим, что сложные объекты обладают новыми качествами, которых лишены исходные простые элементы, составляющие их. Таким образом, Природу можно представить как цепочку нарастающих по сложности элементов.

Процессы объединения «простых» элементов с образованием «сложных» систем протекают лишь при выполнении определенных условий. Например, если температура (энергия) окружающей среды превышает энергию связи двух частиц, то они не смогут удерживаться вместе. При снижении температуры до значений, при которых энергия среды и энергия связи частиц окажутся равными, наступает критический момент, и дальнейшее снижение температуры делает возможным процесс фиксирования частиц (например, протона и электрона) в атоме водорода.Намного сложнее обстоит дело при соединении атомов в молекулы. Здесь также существуют пороговые значения параметров (температуры, плотности), называемые критическими значениями, которые отделяют область возможного образования от области, где этот процесс невозможен.

Затем идут новые уровни сложности и упорядоченности вещества. Наиболее высокий уровень упорядоченности, известный науке, демонстрирует феномен жизни и порождаемый им разум. Долгое время считалось, что феномен жизни противоречит господствовавшим физическим представлениям о стремлении материи к хаосу. Жизнь представлялась упорядоченным и закономерным поведением материи, основанным не только на тенденции переходить от упорядоченности к неупорядоченности, но частично и на существовании упорядоченности, которая поддерживается все время. Эта проблема впервые была четко сформулирована в книге известного физика-теоретика Э. Шредингера «Что такое жизнь?». Анализ, проделанный им, показывал, что феномен жизни разрушает постулат о единственной тенденции развития вещества - от случайно возникшей упорядоченности к неупорядоченности, рожденный классической термодинамикой. Живые системы оказались способны поддерживать упорядоченность вопреки «естественной» тенденции.

После выхода книги Шредингера создалась любопытная ситуация: за живым веществом признавалась способность проявлять как тенденцию к разрушению упорядоченности, так и тенденцию к ее сохранению. А за неживой природой по-прежнему признавалась только одна тенденция - неизбежно разрушать любую упорядоченность, возникшую в результате случайных отклонений от равновесия. И лишь сравнительно недавно стало ясно, что тенденция к созиданию, к переходу от менее упорядоченного состояния к более упорядоченному, то есть самоорганизация, присуща неживой природе в той же мере, что и живой. Нужны лишь подходящие условия для ее проявления.

Выяснилось, что все разномасштабные самоорганизующиеся системы, независимо от того, каким разделом науки они изучаются, будь то физика, химия, биология или социальные науки, имеют единый алгоритм перехода от менее сложных и менее упорядоченных к более сложным и более упорядоченным состояниям.

Самоорганизующиеся системы обретают присущие им структуры или функции без какого бы то ни было вмешательства извне. Обычно эти системы состоят из большого числа подсистем. При изменении определенных условий, которые называются управляющими параметрами, в системе образуются качественно новые структуры. Эти системы обладают способностью переходить из однородного, недифференцированного состояния покоя в неоднородное, но хорошо упорядоченное состояние или в одно из нескольких возможных состояний.

Этими системами можно управлять, изменяя действующие на них внешние факторы. Поток энергии или вещества уводит физическую, химическую, биологическую или социальную систему далеко от состояния термодинамического равновесия. Изменяя температуру, уровень радиации, давление и т.д., мы можем управлять системами извне.Самоорганизующиеся системы способны сохранять внутреннюю устойчивость при воздействии внешней среды, они находят способы самосохранения, чтобы не разрушаться и даже улучшать свою структуру.

САМООРГАНИЗАЦИЯ – процесс, в ходе которого создается, воспроизводится или совершенствуется организация сложной динамической системы. Процессы самоорганизации могут иметь место только в системах, обладающих высоким уровнем сложности и большим количеством элементов, связи между которыми имеют не жесткий, а вероятностный характер. Свойства самоорганизации обнаруживают объекты различной природы: клетка, организм, биологическая популяция, биогеоценоз, человеческий коллектив и т.д. Процессы самоорганизации выражаются в перестройке существующих и образовании новых связей между элементами системы. Отличительная особенность процессов самоорганизации – их целенаправленный, но вместе с тем естественный, спонтанный характер: эти процессы, протекающие при взаимодействии системы с окружающей средой, в той или иной мере автономны, относительно независимы от среды.

Различают 3 типа процессов самоорганизации. Первый – самозарождение организации, т.е. возникновение из некоторой совокупности целостных объектов определенного уровня новой целостной системы со своими специфическими закономерностями (напр., генезис многоклеточных организмов из одноклеточных). Второй тип – процессы, благодаря которым система поддерживает определенный уровень организации при изменении внешних и внутренних условий ее функционирования (здесь исследуются гл.о. гомеопатические механизмы, в частности механизмы, действующие по принципу отрицательной обратной связи). Третий тип процессов самоорганизации связан с развитием систем, которые способны накапливать и использовать прошлый опыт.

Специальное исследование проблем самоорганизации впервые было начато в кибернетике. Термин «самоорганизующаяся система» ввел английский кибернетик У.Р.Эшби (1947). Широкое изучение самоорганизации началось в кон. 50-х гг. в целях создания вычислительных машин, способных моделировать различные стороны интеллектуальной деятельности человека. С 70-х гг. к изучению самоорганизации широко привлекается аппарат термодинамики открытых систем. Поведение таких систем в условиях, далеких от равновесия, представляет собой необратимый процесс – последовательный переход от одного неравновесного стационарного состояния к другому, происходящий с понижением энтропии, Т.е. с повышением организованности системы. В современных исследованиях по самоорганизации изучается проблема соотношения хаоса (беспорядка) и космоса (порядка), впервые поставленная еще в античной философии.

Литература:

1. Самоорганизующиеся системы, пер. с англ. М., 1964;

2. Принципы самоорганизации, пер. с англ. М., 1966;

3. Эйген М., Винклер Р. Игра жизни, пер. с нем. М., 1979;

4. Николис Г. , Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах, пер. с англ. М., 1979;

5. Полак Л.С. , Михаилов А.С. Самоорганизация в неравновесных физико-химических системах. М., 1983;

6. Пригожин И. От существующего к возникающему, пер. с англ. М., 1985;

7. Пригожин И. , Стенгерс И. Порядок из хаоса [пер. с англ.]. М., 1986;

8. См. также ст. Синергетика и лит. к ней.

САМООРГАНИЗУЮЩАЯСЯ СИСТЕМА

САМООРГАНИЗУЮЩАЯСЯ СИСТЕ́МА

С. с. впервые начали исследоваться в кибернетике. Термин "С. с." ввел в 1947 Эшби (см. "Principles of self-organizing dynamic system" в "J. Gen. Psychol.", 1947, v. 37, p. 125–28). Широкое изучение С. с. началось в конце 50-х гг. В понятии С. с. фокусируется целый проблем и специфич. трудностей, стоящих перед теоретич. кибернетикой и др. связанными с ней отраслями совр. науки и техники. С одной стороны, изучение таких систем открывает совершенно новые принципы построения технич. устройств с высокой надежностью, способных работать в широком диапазоне внешних условий. С , именно на этом пути возможна передача машине ряда логич. операций, считающихся до сих пор исключит. привилегией человека. В наст. понятие самоорганизации вышло далеко за рамки кибернетики и все более широко применяется в биологии, а также социальных науках. Характерно, напр., рассмотрение отд. нейрона как С. с. либо как ее элемента в структуре функционально выделенного участка нейронной сети (работы группы Мак-Каллока – Питса в США, Напалкова и др. в СССР). Это направление составляет осн. нейрокибернетики.

В наст. время в науке исследуются различные типы С. с. Их определяется выделением той или иной группы св-в в качестве ведущей: саморегулирующиеся, самонастраивающиеся, самообучающиеся, самоалгоритмизирующиеся системы.

Уже первые работы по созданию теории С. с. показали, что здесь столкнулась с принципиально новым классом познават. задач, для решения к-рых необходима выработка существенно новых средств и методов анализа. Одна из первых задач в исследовании таких систем состоит в том, чтобы определить и ограничить тех реальных объектов, относительно к-рых можно адекватно употреблять понятие самоорганизации. Поскольку "самоорганизующийся" означает не только организующийся , но и организующийся для себя, постольку даже обнаружение естеств. С. с. оказывается сложной исследовательской задачей. Чтобы выявить самоорганизующийся объекта, исследователь должен так построить с ним, чтобы на "вход" подавать определ. последовательность сигналов и на "выходе" получать последовательность ответов, на основании к-рой можно было бы судить о структуре поведения системы. Иными словами, исследования здесь должен рассматриваться как взаимодействие двух С. с. – объекта и исследователя, причем это взаимодействие является значимым для обеих этих систем. Впервые на это обратил известный англ. кибернетик Г. Паск (см. его ст. в рус. пер. – "Естеств. цепей", в сб.: С. с., М., 1964), к-рый назвал такой исследования "стратегией естествоиспытателя", в отличие от традиционно применяемой "стратегии специализированного наблюдателя".

Тот , что организации С. с. преследует свои "цели", должен приниматься во внимание и при конструировании искусств. технич. устройств, основанных на принципе самоорганизации: параллельно с методами построения таких систем должны создаваться и методы управления их поведением. В противном случае либо нельзя будет использовать их самоорганизующийся характер, либо пойдет в направлении, противоположном замыслам создателей такой системы (см. вэтой связи Н. Винер, Останется машина рабой человека?, "Америка", 1963, No 80, а также У. Росс Эшби, Принципы самоорганизации, в сб.: Принципы самоорганизации, пер. с англ., М., 1966). Еще не так давно подобная перспектива казалась утопической, но практич. конструирование С. с., поставленное совр. наукой в дня, делает такую постановку проблемы реальной и необходимой. Опасные последствия, к-рые могут возникнуть при создании искусств. систем, осуществляющих собств. цели и трудно контролируемых человеком, рассматривает, напр., С. Лем (см. ст. "Введение в интеллектронику", ж. "Знание – ", 1965, No 3). В общем виде теоретич. здесь такова: либо создание С. с. для реализации заранее заданного диапазона задач без выхода за их пределы и, следовательно, планируемое существ. возможностей и направления самоорганизации, либо создание неполностью С. с. в том смысле, что система может функционировать лишь после получения задач извне. Понятно, что естеств. С. с. не связано с этой проблемой.

Наиболее абстрактную схему С. с. можно представить след. образом. Имеется элементов и связей между ними; связи двух типов: жесткие и изменяющиеся (следует отметить, что до наст. времени не удалось выделить связи, специфические для С. с.). Нек-рый управляет изменением связей и (в общем случае) элементов. Большинство исследователей рассматривает механизм как ту часть системы, к-рая определяет ее самоорганизующийся характер, "несет " за управление и самоорганизацию, однако о физич. сущности этого механизма остается открытым. Наиболее распространена т. зр., согласно к-рой механизм воплощается материально как определ. регулирующий " ", однако отд. исследователи считают, что этот механизм можно рассматривать как нек-рый логич. , к-рому следует система. К этим последним можно, в частности, отнести Эшби, к-рый утверждает, что каждую изолированную динамич. систему, подчиняющуюся постоянному закону, можно считать самоорганизующейся. У др. ученых в качестве такого механизма выступает " ", "идеал" и т.п. По-видимому, возможно и совмещение обоих этих подходов, когда в системе регулятор к.-л. физич. природы является вместе с тем логич. механизмом, обусловливающим ее функционирование и развитие. В исследованиях С. с. у этих последних выделяются и специально описываются такие аспекты, как к обучению; самовоспроизведение структуры согласно нек-рому "проекту" (эталону); взаимодействие С. с. с ее окружением (рассматриваемое по типу взаимодействия организма со средой); надежность систем, созданных из элементов, каждый из к-рых ненадежен; (деятельность) системы при решении задач и т.п. Исторически изучение каждой из этих проблем началось раньше, чем развилось понятие С. с. Поэтому на такого рода проблем в связи со спецификой самоорганизации сильное влияние оказывает предшеств. , к-рая в ряде случаев затрудняет анализ, приводит к односторонности в подходе исследователя, что особенно сказывается на методах и языке, применяемых в попытках построить теорию самоорганизации.

Обычно С. с. производится в спец. терминах и понятиях той или иной науч. дисциплины. Напр., Г. фон Ферстер оперирует понятиями теории информации и термодинамики, Эшби описывает самоорганизацию с помощью понятий теоретич. кибернетики, Паск – при помощи языка теорий игр, сов. исследователи Напалков, Брайнес и Свечинский идут к проблеме самоорганизации от нейрофизиологии и свойственного ей аппарата; большое исследователей привлекает для описания С. с. аппарат биологии, в той или иной мере связанный с кибернетическим ( нейронных сетей, цитология, генетика , эмбриология и др.). Все эти методы позволяют успешно решать ряд важных проблем, однако оказываются недостаточными для построения общей теории С. с. Это особенно относится к анализу поведения С. с. Обычно в кибернетике поведение системы изучается как "история выхода" для "черного ящика", т.е. как совокупность реакций системы в ответ на входные воздействия. Но применительно к С. с. такой подход позволяет фиксировать не само поведение с его механизмом, а лишь результаты, итог поведения. В качестве простейшего элемента, единицы поведения у большинства исследователей выступают отд. состояния системы, а цели системы рассматриваются как логич. связи. Однако такой подход оказывается малоперспективным. Паск (см. Г. Паск, Модель эволюции, в сб.: Принципы самоорганизации, пер. с англ., М., 1966) предпринял попытку произвести расчленение структуры поведения иным путем: в качестве элементов у него выступают отд. характеристики (св-ва автоматов); связи можно интерпретировать как логич. механизмы модели поведения системы, объясняющие изменения св-в. Такой способ позволил обосновать ряд интересных особенностей рассматриваемой Паском системы автоматов – корреляцию стратегий отд. автоматов, объединение их в колонии (домены) и т.п. Однако логич. этих св-в не доказывается. Тем не менее в таком подходе можно усмотреть новой логики – логики поведения систем, т.е. методов и способов обобщенного описания поведения, необходимых как для теории С. с., так и для науч.-технич. практики.

Лит.: Полетаев И. Α., Сигнал. О нек-рых понятиях кибернетики, М., 1958; Брайнес С. Н., Напалков А. В., Некоторые вопросы теории самоорганизующихся систем, "ВФ", 1959, No 6; Тьюринг Α., Может ли машина мыслить?, пер. с англ., М., 1960; Гаазе-Рапопорт М. Г., Автоматы и живые организмы, М., 1961; Беркович Д. М., Машины управляют машинами, М., 1962; Принципы построения самообучающихся систем, К., 1962; Брайнес С. Н., Напалков А. В., Свечинский В. Б., Нейрокибернетика, М., 1962; Винер Н., Новые главы кибернетики, пер. с англ., М., 1963; Глушков В. М., Самоорганизация и самонастройка, К., 1963: Автоматизация производства и промышленная электроника. Энциклопедия совр. техники, т. 3, М., 1964, с. 293; Возможное и невозможное в кибернетике. Сб. ст., М., 1964; Зуев А. К., Самонастройка в технике и живой природе, Рига, 1964; Самонастраивающиеся автоматич. системы, М., 1964; Самоорганизующиеся системы, пер. с англ., М., 1964; Проблемы бионики, пер. с англ., М., 1965; Смолян Г. Л., Техника и мозг, "ВФ", 1965, No 5; Self-organizing systems, eds. M. С. Yovits, G. T. Jacobi, G. D. Goldstein, Wash., 1962.

Википедия

Самоорганизующаяся система - Самоорганизующаяся система: система, обладающая свойством изменяться в целях самосовершенствования (например, в целях улучшения или сохранения стабильности параметров, характеризующих эту систему)...

Среди систем сегодня особе место занимают динамические самоорганизующиеся системы, проблема самоорганизации материальных систем - одна из центральных проблем науки. Самоорганизующиеся системы - это открытые системы, они свободно обмениваются с внешней средой энергией, веществом и информацией. Одной из основных особенностей самоорганизующихся систем является способность противостоять энтропийным тенденциям, способность адаптироваться к изменяющимся условиям, преобразуя при необходимости свою структуру. Существуют два основных подхода к самоорганизации: кибернетический подход, при котором система организуется под действием управляющего органа; синергетический - система сама, с помощью совокупности неких управляющих параметров «запускает» процесс самоорганизации, система сама, без управляющего органа, выбирает путь своего развития к более высокой организации.

Синергетика - междисциплинарное направление научных исследований, возникшее в начале 70-х гг. и ставящее в качестве своей основной задачи познание общих закономерностей и принципов, лежащих в основе процессов самоорганизации в системах самой разной природы: физических, химических, биологических, технических, экономических, социальных. Типы объектов, которые могут быть названы самоорганизующимися, весьма различны; примерами их являются живая клетка, организм, биологическая популяция, человеческое общество. Под самоорганизацией в синергетике понимаются процессы возникновения макроскопически упорядоченных пространственно-временных структур в сложных нелинейных системах, находящихся в далеких от равновесия состояниях, вблизи особых критических точек - точек бифуркации, в окрестности которых поведение системы становится неустойчивым. Последнее означает, что в этих точках система под влиянием самых незначительных воздействий (флуктуаций) может резко изменить свое состояние. Этот переход часто характеризуют как возникновение порядка из хаоса. Одновременно происходит переосмысление концепции хаоса, вводится понятие динамического (или детерминированного) хаоса как некой сверхсложной упорядоченности, существующей неявно, потенциально, и могущей проявиться в огромном многообразии упорядоченных структур.

Синергетика предполагает качественно иную картину мира не только по сравнению с той, которая лежала в основании классической науки, но и той, которую принято называть квантово-релятивистской картиной неклассического естествознания первой половины 20 в. Происходит отказ от образа мира как построенного из элементарных частиц - кирпичиков материи - в пользу картины мира как совокупности нелинейных процессов. Синергетика внутренне плюралистична, она включает в себя многообразие подходов, формулировок. Наиболее известная из них - теория диссипативных структур, связанная с именем И. Пригожина, и концепция немецкого физика Г Хакена, от которого идет само название “синергетика”.

Ключевые идеи синергетики можно экстраполировать на общество, являющееся именно самоорганизующейся системой. Социально-экономические системы - открытые, динамические, неравновесные системы, что спонтанно обеспечивает развитие эффекта самоорганизации и самоуправления. К тому же процесс самоорганизации приобретает значительно большие возможности благодаря появлению таких феноменов, как целеполагание и управление. Кибернетический аспект управления экономической системой предполагает переработку социально-экономической информации, принятие решений о воздействии на систему и реализацию этих решений. Таким образом, в них самоорганизация дополняется организацией, так как в обществе действуют люди, одаренные сознанием, ставящие себе определенные цели, руководствующиеся мотивами своего поведения и ценностными ориентирами. Поэтому взаимодействие самоорганизации и организации, случайного и необходимого составляет основу развития социальных систем.

У.Р. Эшби публикует статью: W. R. Ashby Principles of the Self-Organizing Dynamic System, «Journal of General Psychology», 1947, vol. 37, рр. 125-128, где впервые использовал термин «самоорганизующаяся система».

«Кибернетик и психиатр У. Эшби ввёл понятие самоорганизующихся систем. В этих системах приспособление к изменениям или оптимизация процессов управления достигается соответствующим изменением людьми отдельных подсистем, алгоритмов управления, связей между подсистемами, а в общем случае, структурно-функциональными компонентами».

Борушко А.П., Выбор будущего: Quo vadis, Минск, «Дизайн ПРО», 2004 г., с.64.

Это понятие широко вошло в кибернетику, биологию, социологию и другие науки, имеющих дело со сложными системами. Вот характерный пример:

«…приведите оркестр в действие и вы увидите, что он обладает естественной тенденцией порождать разнообразие за счёт внесения ошибок в интерпретацию музыкальной пьесы отдельными музыкантами. Кроме того, оркестр будет вносить дополнительные элементы случайности в исполнение из-за недостаточной связи между музыкантами. Дирижёр (или регулятор) ставит перед собой цель уменьшить сложность управляемой им системы, заставляя примерно восемьдесят пять человек играть так, как будто они являются только определёнными знаками в партитуре»