Что представляет собой процесс самоорганизации системы. Процессы самоорганизации. Что будем делать с полученным материалом

Рассмотренные выше организационные процессы, ведут к преобразованию систем, могут осуществляться в двух формах: целенаправленной сознательной деятельности человека (организации) и самоорганизации.

Одной из центральных проблем является проблема описания процесса самоорганизации, познание взаимоотношений между процессами целенаправленной организации и самоорганизации. Подступы к исследованию механизмов самоорганизации связаны с огромным многообразием и разнообразием этих механизмов. Ученые бьются над вопросами: что за механизмы лежат в основе этих процессов; каковы причины, вызывающие процессы самоорганизации систем; существуют ли какие-либо общие принципы; можно ли с помощью современного языка и знаний приблизиться к пониманию этих архисложных процессов?

Значение самоорганизации для природных и общественных процессов было предметом исследования, пусть на абстрактно-философском, даже богословском уровне, еще со времен Аристотеля. Как устроен мир; в чем первопричина целостности и устойчивости Вселенной, которая существует миллиарды лет, -- об этом написаны сотни трудов.

Основные научные предпосылки феномена самоорганизации заложены А.А. Богдановым в «Тектологии»; он исследовал различные структуры и их эволюцию как целого с позиций информационно-управленческих процессов. Один из стержневых тезисов этой работы -- сопряженность целенаправленной организации и некой «активности», которая преодолевает активность внешней среды. С помощью смены организационных форм реализуется тенденция сохранения более устойчивых форм в ущерб менее устойчивым. Вся его работа посвящена проблеме организационной целесообразности систем, неравновесных отношений как между элементами внутри системы, так и неравновесных отношений между системой и внешней средой. Говоря об истории вопроса, следует еще раз подчеркнуть, что исследования Богданова относятся к статусу общенаучных, они явились прологом кибернетики и синергетики.

Концепция самоорганизации -- одно из наиболее ярких и многообещающих направлений в научной жизни последнего десятилетия. В основе исследования процессов самоорганизации лежит ее междисциплинарный характер и системный подход. О самоорганизации пишут физики, философы, экономисты, химики, экологи, социологи и ученые других специальностей. Осознание связи всего со всем порождает потребность в их общем обсуждении. Взаимодействие наук по этой проблеме еще недостаточно интегрировано, однако связь становится более тесной: общий объект исследования, общность задач, обмен научными методами и идеями и т.д.

Недостаточная исследованность проблемы порождает различные толкования в определении понятия самоорганизации. В современных работах можно встретить совсем несхожие между собой определения: в одних явление самоорганизации объясняется внутренними причинами, т.е. доминирующая роль отводится внутренним взаимодействиям элементов системы; в других -- главными причинами самоорганизации систем называются внешние факторы, а стабилизация системы объясняется реакцией системы на воздействия внешней среды. Таким образом, концепция самоорганизации, ее теоретико-познавательный статус находятся в стадии становления.

Под самоорганизацией мы понимаем необратимый процесс, приводящий в результате кооперативного взаимодействия подсистем к образованию более эффективных структур с позиции системы.

Самоорганизация -- это основной процесс эволюции сложных систем состоящий из необратимых последовательных процессов (циклов) самоорганизации. Эволюция самоорганизации систем телеологична в том смысле, что сама по себе ведет ко все более совершенной (эффективной) структуре и динамике вещества, энергии и информации. Для самоорганизации не нужно вне- или надсистемное целеполагание. Условиями любой самоорганизации и эволюции являются:

• а) проток энергии через динамическую систему;
• б) гетерогенность, разнообразие системы;
• в) отбор -- элиминирование или разрушение отбракованных подсистем или элементов.

Выделяются три типа процессов самоорганизации:

процессы, благодаря которым происходит самозарождение организационной формы, т. е. возникновение качественно нового целостного формирования из некоторой совокупности объектов определенного уровня;

процессы, поддерживающие определенный уровень организационной формы при изменении внешних и внутренних условий ее функционирования;

процессы совершенствования и саморазвития организационной формы, которые способны накапливать и использовать прошлый опыт.

Проблема самоорганизации стала интенсивно разрабатываться в кибернетике, в частности, в работах Н. Винера, Дж. фон Неймана, У. Эшби и др. Эти авторы связывали самоорганизацию со свойством управления и делали акцент на проблеме организации. Нетрудно убедиться, что самоорганизация здесь явно или неявно предполагает наличие либо внешнего агента (человека-организатора), либо цели, которая задается самоорганизующейся системе человеком.

Только в синергетике разработка проблемы самоорганизации вносит новый вклад в развитие теории организации, рассматривая вопрос об организации вне связи с управлением и акцентируя внимание на проблеме связи понятий организации и самоорганизации, порядка и беспорядка, энтропии и информации.

Эта точка зрения более продуктивна, так как, раскрывая содержание понятия «самоорганизация», обогащается понятие «организация». Организацию можно понять и определить через самоорганизацию, но не наоборот. Вполне возможно, что многочисленные попытки построения общей теории организации до сих пор не имеют успеха, в том числе из-за недостаточного внимания к феномену самоорганизации. Синергетика ставит перед собой задачу не только изучения данного феномена и максимизации (минимизации) синергетических эффектов, но и управления процессами самоорганизации. Термин «управляемое развитие» должен быть заменен термином «направляемое развитие».

Существует точка зрения, согласно которой в формировании организационных форм роль внешней среды доминирует, т. е. само возникновение материальных структур почти полностью определяется внешними факторами, поэтому рассматривать самоорганизацию лишь как внутреннее свойство системы в принципе неверно: самоорганизация невозможна без внешней среды.

Самоорганизация не является локальным процессом, протекающим независимо от внешней среды. Но хотя самоорганизация и зависит от типа внешней среды, от истории развития и возможных форм ее реализации, хотя внешние условия играют важную роль в выборе поведения материальных систем, последнее невозможно объяснить, исходя только из внешних факторов как определяющих.

Самоорганизацию целесообразно подразделять на самоорганизацию естественных и самоорганизацию искусственных систем. Очевидно, что до появления человека существовала естественная самоорганизация в «чистом» виде. И сейчас такие процессы самоорганизации происходят в природе естественным путем. К самоорганизации искусственных систем носятся процессы, которые совершаются в самоорганизующихся системах, созданных руками человека. Однако вполне очевидно, что природа процессов самоорганизации не зависит от типа систем, и естественные предпосылки ее возникновения, а также формализованный аппарат описания самого процесса идентичны.

Следует отметить, что не только в искусственных, но и во многих естественных системах человек способен оказывать влияние на управляющие параметры и «стохастические» силы и этим в известной мере предопределять момент изменения состояния системы (точка бифуркации) и соответственно сценарий развития самоорганизующейся системы. В этом случае можно говорить о размывании границы между процессами организации и самоорганизации.

По этой же причине нельзя говорить и о противопоставлении понятий «организация» и «самоорганизация», как нельзя ни сводить соотношение между этими понятиями к формально-логическому пониманию «шире -- уже» (оно носит сложный характер), ни противопоставлять их. Это два взаимодополняющих процесса. Примером тому может служить демографическая система, в которой наиболее ярко проявляется диалектическое единство организации и самоорганизации.

Раскрытие принципов самоорганизации зависит от понимания и адекватного определения понятия самоорганизации. Как следует из литературных источников, самоорганизация - это понятие для обозначения процесса структурообразования в результате действия внутренних детерминантов при специфических внешних условиях. При этом причиной возникновения структур являются внутренние детерминанты, внутренние свойства системы, внешние же условия (факторы) -- всего лишь поводом.

Таким образом, многие авторы при определении понятия самоорганизации совершенно верно указывают в качестве определяющих внутренние причины, однако при этом игнорируют (или опускают как нечто несущественное) факт открытости системы для внешних инициирующих воздействий.

Вместе с тем некоторые философы отдают предпочтение внешним детерминантам, т.е. считают, что роль внешней среды доминирует. В предложенном определении понятия самоорганизации наблюдается сближение двух точек зрения, но именно такой подход к пониманию самоорганизации представляется наиболее перспективным.

Самоорганизация в синергетическом понимании -- это процесс спонтанного образования высокоупорядоченных по времени и (или) в пространстве устойчивых структур в гетерогенных открытых неравновесных динамических системах любой природы вследствие внутрисистемных закономерностей при индуцировании внешними воздействиями.

Понятие самоорганизации тесно связано с более фундаментальными понятиями порядка и беспорядка. Проблема «порядок - беспорядок» привлекает внимание исследователей различных областей современной науки. Эти понятия, впервые возникшие в физике, используются для изучения широкого круга явлений не только в естественных, технических, но и в общественных науках, что говорит о необходимости последовательно развивать и уточнять представление о порядке и беспорядке в структуре материи.

Понятия «порядок» и «беспорядок» наряду с понятием «самоорганизация» являются ключевыми в синергетике, исследующей не только процессы образования устойчивых макроскопических структур в сложных неравновесных открытых динамических системах любой природы, как во времени, так и в пространстве, но и обратное явление - переход от упорядоченного состояния к хаосу. Самоорганизация и хаос, или, в более общем смысле, порядок и беспорядок, - это основные структурные характеристики материи.

Рассмотренные выше организационные процессы, ведущие к преобразованию систем, могут осуществляться в двух формах: 1) целенаправленной сознательной деятельности человека - организации и 2) самоорганизации.

Выделяются три типа процессов самоорганизации:

· процессы, благодаря которым происходит самозарождение организационной формы, т. е. возникновение качественно нового целостного формирования из некоторой совокупности объектов определенного уровня;

· процессы, поддерживающие определенный уровень организационной формы при изменении внешних и внутренних условий ее функционирования;

· процессы совершенствования и саморазвития организационной формы, которые способны накапливать и использовать прошлый опыт.

Интенсивно проблема самоорганизации стала разрабатываться в кибернетике, в частности, в работах Н. Винера, Дж. фон Неймана, У. Эшби и др., где неразрывно связывалась со свойством управления и акцент делался на проблеме организации. Нетрудно убедиться, что самоорганизация здесь явно или неявно предполагает наличие либо внешнего агента (человека-организатора), либо цели, которая задается самоорганизующейся системе опять-таки человеком.

Однако только в синергетике разработка проблемы самоорганизации вносит новый вклад в развитие теории организации, рассматривая вопрос об организации вне связи с управлением и акцентируя внимание больше на проблеме связи понятий организации и самоорганизации, порядка и беспорядка, энтропии и информации.

Эта точка зрения, на наш взгляд, более продуктивна, так как раскрывая содержание понятия «самоорганизация», мы тем самым автоматически обогащаем понятие «организация». Организацию можно понять и определить через самоорганизацию, но не в коей мере не наоборот. Вполне возможно, что многочисленные попытки построения общей теории организации до сих пор остаются тщетными, в том числе из-за недостаточного внимания, проявляемого к изучению феномена самоорганизации. Синергетика ставит перед собой задачу не только изучения данного феномена и задачу максимизации (минимизации) синергетических эффектов, но и управления процессами самоорганизации. Существующий термин «управляемое развитие» должен быть заменен термином «направляемое развитие».

Существует точка зрения, согласно которой в формировании организационных форм роль внешней среды доминирует, т. е. само возникновение материальных структур почти полностью определяется внешними факторами, поэтому рассматривать самоорганизацию лишь как чисто внутреннее свойство системы было бы в принципе неверно: самоорганизация невозможна без внешней среды.

Самоорганизация не является каким-то локальным процессом, протекающим независимо от внешней среды. Наряду с фактом очевидной связи со всей внешней пространственно-временной средой самоорганизация материальных систем зависит от предыдущей истории. Но хотя самоорганизация и зависит от типа внешней среды, от истории развития и возможных форм ее реализации, хотя внешние условия играют важную роль в выборе поведения материальных систем, невозможно объяснить последнее исходя только из внешних факторов как определяющих детерминантов.

Раскрытие принципов самоорганизации существенно зависит от понимания и адекватного определения понятия самоорганизации. Как следует из литературных источников, самоорганизация - это понятие для обозначения процесса структурообразования в результате действия внутренних детерминантов при специфических внешних условиях. Причем причиной возникновения структур являются внутренние детерминанты, внутренние свойства системы, внешние же условия (факторы) - всего лишь повод.

Таким образом, многие авторы при определении понятия самоорганизации совершенно верно указывают в качестве определяющих внутренние причины, однако при этом игнорируют (или опускают как нечто несущественное) факт открытости системы для внешних инициирующих воздействий. Вместе с тем некоторые философы отдают предпочтение внешним детерминантам, т. е. считают, что роль внешней среды доминирует. В предложенном определении понятия самоорганизации, как нетрудно увидеть, наблюдается сближение двух точек зрения, но именно такой подход к пониманию самоорганизации является наиболее перспективным.

Самоорганизация в синергетическом понимании - это процесс спонтанного образования высокоупорядоченных по времени и (или) в пространстве устойчивых структур в гетерогенных открытых неравновесных динамических системах любой природы вследствие внутрисистемных закономерностей при индуцировании внешними воздействиями.

Понятие самоорганизации тесно связано с более фундаментальными понятиями порядка и беспорядка.

Проблема порядок-беспорядок привлекает внимание исследователей самых различных областей современной науки. Эти понятия впервые возникшие в физике, используются для изучения широкого круга явлений не только в естественных, технических, но и в общественных науках, что говорит о необходимости последовательно развивать и уточнять представление о порядке и беспорядке в структуре материи.

Понятия «порядок» и «беспорядок» наряду с понятием самоорганизации являются ключевыми в синергетике, исследующей не только процессы образования устойчивых макроскопических структур в сложных неравновесных открытых динамических системах любой природы как во времени, так и в пространстве, но и обратное явление - переход от упорядоченного состояния к хаосу. Самоорганизация и хаос или, в более общем смысле, порядок и беспорядок - это основные структурные характеристики материи .

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

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.

• 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?

Самоорганизация в самом общем понимании означает самодвижение, самоструктурирование, самодетерминацию (самовозникно- вение) природных, естественных систем и процессов. Обычно в качестве примера, иллюстрирующего предложенную схему самоорганизации, приводят процесс кристаллизации. «На входе» - хаотично распределенные в жидкости атомы, «на выходе» - кристалл, т.е. система объединенных связями атомов, образующих однозначную стабильную структуру. Процесс формирования системы-кристалла происходит с абсолютным выполнением условия без рулевого (без управления) - его структура определяется исключительно свойствами элементов-атомов, а процесс кристаллизации начинается спонтанно и проходит без какого-либо внешнего формообразующего вмешательства при определенных благоприятных условиях. Самоорганизацию кристаллов можно рассматривать как частный случай самопроизвольного образования систем из атомов химических элементов, т.е. все химические реакции, в результате которых образуются молекулы (структурированные системы атомов), можно рассматривать как примеры чистой самоорганизации.

Самоорганизация материальных систем в XXI в. становится одной из центральных проблем науки, решение которой берет на себя научная дисциплина - синергетика. Закономерности явлений самоорганизации, открываемые синергетикой, распространяются на все материальные системы.

Г. Хакен и И. Пригожин делают акцент прежде всего на процессуальное™ материальных систем. Все процессы, протекающие в различных материальных системах, как уже говорилось, могут быть разделены на циклические и хаотические. Основными характеристиками циклических процессов являются равновесность и линейность; главными характеристиками хаотических процессов, в которых проявляется способность к самоорганизации и возникновению диссипативных, т.е. спонтанно возникающих, структур, - неравновес- ность и нелинейность. Природные процессы принципиально неравновесны и нелинейны; именно такие процессы синергетика рассматривает в качестве предмета своего изучения.

Постулирование универсальности неравновесных и нелинейных процессов позволяет ей претендовать на статус общеметодологической дисциплины, сопоставимой с теорией систем и кибернетикой .

Возникновение синергетики знаменует начало новой научной революции, поскольку она не просто вводит новую систему понятий, но меняет стратегию научного познания, способствует выработке принципиально новой научной картины мира и ведет к новой интерпретации многих фундаментальных принципов познания. Суть предлагаемых изменений в стратегии научного познания, по мнению основателей новой науки, заключается в следующем. Традиционная наука в изучении мира делала акцент на замкнутых системах, обращая особое внимание на устойчивость, порядок, однородность. Синергетический подход акцентирует внимание ученых на открытых системах, неупорядоченности, неустойчивости, неравновесности, нелинейных отношениях.

По мнению И. Пригожина, синергетический взгляд на мир ведет к революционным изменениям в нашем понимании случайности и необходимости, необратимости природных процессов, позволяет дать принципиально новое истолкование энтропии (меры беспорядка) и радикально меняет наше представление о времени.

Если предполагается, что именно неравновесность является естественным состоянием всех процессов действительности, то естественным оказывается и стремление к самоорганизации как свойству, характерному для неравновесных процессов .

Можно утверждать, что именно синергетика в настоящее время является наиболее общей теорией самоорганизации. Она формулирует общие принципы самоорганизации, действительные для всех структурных уровней.

Проблемность позиции прошлых лет состоит в том, что мы хотели, чтобы ПС вела себя так, как живая система, но продолжали обращаться с ней, как с машиной. Настало время менять организационные представления. Организация отныне - это живая, действующая система. Все живые системы имеют такое свойство, как самоорганизация, т.е. свойство поддержания себя и совершенствования в необходимом порядке, они могут осмысленно измениться, они строят и перестраивают себя в адаптивные модели и структуры без дополнительно вводимых планов и какого-либо вмешательства. Самоорганизующиеся системы обладают способностью к непрерывному реагированию на перемены, что желал бы для себя каждый руководитель. В таких системах перемены являются движущей силой, а не угрозой. Экспериментирование выступает как норма.

Изучением систем, состоящих из большого числа частей, взаимодействующих между собой тем или иным способом, занимались и продолжают заниматься многие науки. Одни из них предпочитают делить систему на подсистемы, чтобы, изучая отдельные части, пытаться строить более или менее правдоподобные гипотезы о структуре или функционировании системы как целого. Другие изучают систему как единое целое, предавая забвению тонко настроенное взаимодействие частей. И тот, и другой подходы обладают своими преимуществами и недостатками.

Синергетика наводит мост через пропасть, отделяющую первый редукционистский подход от второго холистического. К тому же в синергетике, своего рода соединительном звене между этими двумя экстремистскими подходами, рассмотрение происходит на промежуточном уровне, и макроскопические проявления процессов, происходящих на микроскопическом уровне, возникают «сами собой», вследствие самоорганизации, без руководящей и направляющей «руки», действующей извне системы. Это обстоятельство имеет настолько существенное значение, что синергетику не зря определяют как науку о самоорганизации.

Редукционистский подход - это упрощение, сведение сложного к более простому, обозримому, понимаемому, более доступному для анализа, с основным акцентом на деталях (частях системы), сопряженное с необходимостью обработки, зачастую непосильной для наблюдателя, даже вооруженного сверхсовременной вычислительной техникой, объема информации о подсистемах, их структуре, функционировании и взаимодействии. Поэтому при этом подходе осуществляется сжатие информации до разумных пределов различными способами. Вместо большого числа факторов, от которых зависит состояние системы (так называемых компонент вектора состояния), синергетика рассматривает немногочисленные параметры порядка, от которых зависят компоненты вектора состояния системы и которые, в свою очередь, влияют на параметры порядка.

В переходе от компонент вектора состояния к немногочисленным параметрам порядка заключен смысл одного из основополагающих принципов синергетики - так называемого принципа подчинения (компонент вектора состояния параметрам порядка). Обратная зависимость параметров порядка от компонент вектора состояния приводит к возникновению того, что принято называть круговой причинностью.

Существование циклической и хаотической форм динамического развития социально-экономических систем представляет собой тот механизм, при помощи которого происходит его самоорганизация и организация.

Синергетика занимается исследованием процессов самоорганизации в системах разной природы, динамикой взаимопереходов через границу «порядок-хаос».

В соответствии с базовыми положениями синергетики ее отличительной особенностью является стихийная самоорганизация, а истинный смысл возникающих при этом кооперативных процессов заключен во внутренних причинах во многом непредсказуемой самоорганизации систем. Это причинный способ самоорганизации , открытие которого позволило Г. Хакену, И. Пригожину и представителям их школ добиться выдающихся результатов в исследовании кооперативных явлений в системах различной природы.

Однако помимо причинного в нелинейных системах следует различать и целевой (направленный) способ самоорганизации.

Самоорганизация - способность тех или иных систем к саморазвитию, самозарождению, с использованием при этом не только и не столько притока энергии, информации, вещества извне, сколько возможностей, заложенных внутри системы, т.е. своего внутреннего потенциала.

Система называется самоорганизующейся, если она без специфического воздействия извне обретает какую-либо пространственную, временную или функциональную структуру. Под специфическим воздействием мы понимаем такое, которое навязывает системе структуру или функционирование. В случае же самоорганизации система испытывает неспецифическое воздействие .

Сказанное можно дополнить следующим определением: «Самоорганизация - целенаправленный процесс, в ходе которого создается, воспроизводится или совершенствуется организация сложной динамической системы».

Рассмотрим содержание развернутого определения самоорганизации:

• объектами исследования являются открытые системы, характеризуемые интенсивным обменом веществом и энергией между подсистемами и между системой с ее окружением;
• внешняя среда - совокупность составляющих ее (среду) объектов, находящихся в динамике. Взаимодействие исследуемых объектов в среде характеризуется как контактное взаимодействие;
• различаются процессы организации и самоорганизации. Общим признаком для них является возрастание порядка вследствие протекания процессов. Организация в отличие от самоорганизации может характеризоваться, например, образованием однородных стабильных статических структур;
• результатом самоорганизации становится возникновение, взаимодействие, а также взаимоСОдействие (например, кооперация) и, возможно, регенерация (восстановление, возрождение) динамических объектов (подсистем), более сложных в информационном смысле, чем элементы (объекты) среды, из которых они возникают;
• направленность процессов самоорганизации обусловлена внутренними свойствами объектов (подсистем) в их индивидуальном и коллективном проявлении, а также воздействиями со стороны среды, в которой находится система;
• поведение элементов (подсистем) и системы в целом существенным образом характеризуется спонтанностью - акты поведения не являются строго детерминированными;
• процессы самоорганизации происходят в среде наряду с другими процессами, в частности противоположной направленности, и могут в отдельные фазы существования системы как преобладать над последними (прогресс), так и уступать им (регресс). При этом система в целом может иметь устойчивую тенденцию или претерпевать колебания к эволюции либо деградации и распаду. Самоорганизация может иметь в своей основе процесс преобразования или распада структуры, возникший ранее в результате процесса организации. Например, при переходе к командной форме организации труда старые структуры распадаются. Приведенное развернутое определение является необходимым шагом на пути к конкретизации содержания, которое относится к синергетике, и выработке критериев для создания самоорганизующейся среды.

Мы живем в мире, по сути, самоорганизованном, что очень четко просматривается во время катастроф, когда люди и ресурсы организуются для скоординированной и целевой работы без предварительного планирования. Такое произвольное поведение позволяет быстро и эффективно оказывать помощь на месте происшествия задолго до появления официальных служб по оказанию помощи.

Вхождение сложной системы в режим порядка - это уникальная способность живой системы строить, перестраивать и совершенствоваться. Чтобы этот процесс был постоянным и эффективным, отдельные индивиды должны обладать информацией о состоянии объекта, которая позволяет им согласовать свою работу с этой информацией. Так члены группы налаживают взаимодействие между собой. Каждый определяет свое поведение на основании полученной информации от наблюдения за ближними и на основании знания конечной цели. Из подобных элементарных условий возникает работающее общество. В этом случае самоорганизация образуется по принципу от частного взаимодействия к глобальному.

Ничто не является запланированным, непредсказуемые формы поведения возникают из взаимонаблюдения. Стаи птиц, косяки рыб, рой насекомых, пробки на дорогах - все это выглядит хорошо синхронизированным и высокоупорядоченным. Эти потоки не управляются никем, но здесь действуют несколько определенных правил, которые управляют согласованной реакцией. В этих примерах самоорганизации в природе многое нас поражает.

Могут ли социально-экономические системы быть более самоор- ганизованными? Каковы условия для самоорганизации?

Сложные системы возникают из элементарных условий. Элементарная часть (человек, предметы и средства труда) входит в состав более крупной подсистемы. Поэтому сложные организации могут основываться на изначальной простоте.

В дальнейшем организации принимают различные формы, но все они берут начало от примитивных условий. Объединение элементарных частей приводит к усложнению систем, к их развитию. Совокупность взаимосвязанных элементарных частей со временем приобретает форму, структуру. Информация фиксируется, перерабатывается, передается. Из этой бесхитростной динамики появляются разнообразные по своей структуре организации.

Способность системы к организационным изменениям определяется как освоение фирмой новых идей и моделей поведения. В этом случае организационные изменения вносят в систему беспорядок, хаос. Не внеся в организацию беспорядок, нельзя заставить живую систему меняться.

Основу явлений самоорганизации составляют процессы формирования порядка и хаоса. И порядок, и хаос формируются как результат проявления законов самоорганизации.

Самоорганизация является ключевым понятием для понимания сущности синергетики. Синергетику и определяют как науку о самоорганизации или, более развернуто, о самопроизвольном возникновении и самоподдержании упорядоченных временных и пространственных структур в открытых нелинейных системах различной природы. Таким образом, синергетика - теория самоорганизующихся динамических, открытых, нелинейных систем.

На основе многочисленных исследований были сформулированы условия самоорганизации систем (табл. 3.2):

Таблица 3.2

Самоорганизация систем в природе и обществе

открытость систем. Открытой называют систему, которая постоянно осуществляет ввод и вывод вещества, энергии и информации в среду. При этом надо учитывать, что открытость - понятие относительное и что «абсолютную открытость», как и «абсолютную закрытость», трудно себе представить. Поэтому всегда, когда речь идет об открытости или закрытости любой системы, подразумевается определенная преобладающая тенденция, а если бы появилась возможность существования абсолютно открытой системы, то она утеряла бы свою целостность.

Условие открытости для самоорганизации системы является необходимым, но недостаточным;

нелинейность систем. Синергетика изучает нелинейные процессы. Это означает, что возможен переход системы из одного устойчивого состояния в другое.

Итак, самоорганизующаяся система способна сама регулировать, поддерживать, изменять свое состояние благодаря открытости и нелинейности;

• неравновесность и необратимость процесса эволюции и развития систем, который протекает с изменениями энтропии. Объясняется это тем, что равновесный процесс протекает медленно через весьма близкие друг другу равновесные состояния, что не способствует эволюции системы, так как энтропия остается неизменной. В неравновесных процессах система проходит через неравновесные состояния, характеризующиеся неоднородностью свойств и характеристик в частях системы. Неравновесные процессы необратимы;
• продолжительность процесса эволюции системы. Это условие самоорганизации обусловлено тем, что результаты деятельности системы, например коллектива предприятия, проявляются через такие критерии, как производство, рынок, деньги, только в течение длительного времени.
• целенаправленная организация, согласованное действие элементов системы, адаптированное на воздействие внешней среды.

Случайные отклонения параметров развития от их среднего значения (флуктуации) накапливаются и постепенно приводят систему в неустойчивое состояние. Открытость, неравновесность, необратимость и нелинейность систем может привести к разрушению прежней структуры (дезорганизации) и созданию нового спонтанного пространственно-временного порядка (самоорганизации).

Самоорганизующиеся системы обладают способностью оптимальным образом изменять свои параметрические характеристики, структуру функциональных отношений в целом в соответствии с изменяющимися внешними условиями и так, чтобы энтропия системы или уменьшалась, или оставалась неизменной, либо, в худшем случае, росла медленно. Они совершенствуют функциональные отношения между составляющими их частями, другими системами и внешней средой.

В самоорганизующихся социально-экономических системах процесс развития спонтанно направлен на повышение производительности труда и качества продукции, на повышение результативности производства при одновременном снижении уровня расходования энергии и вещества.

Динамика самоорганизующихся систем на длительную перспективу труднопредсказуема. Однако в их развитии, как бы ни менялись условия, функциональные процессы всегда направлены на самосохранение, самовоспроизведение, улучшение режима развития, уменьшение энтропии.

Для самоорганизующихся систем на любой наперед заданный момент времени уровень их организованности, упорядоченности повышается при заданных условиях развития.

Самоорганизующиеся системы развиваются за счет действия двух типов потоков вещества, энергии и информации противоположной созидательной направленности: поток вещества и энергии, формирующий систему, всегда порождает поток обратного действия. Более того, системы не могут нормально развиваться в отсутствие дезорганизующего потока. Их диалектическое противоречивое единство и обусловливает формирование и развитие саморегулирующихся целостностей. Этим же единством определяется формирование новых путей развития системы как результата взаимодействия этих разнонаправленных потоков.

Предпринимательские структуры, осуществляющие деятельность путем самоорганизации, саморегулирования проявляют большую стойкость, выживаемость и рентабельность, чем организации, регулируемые извне.

Частная фирма по своей природе является саморегулируемой системой. Наличие автоматически действующего механизма саморегулирования на уровне каждой фирмы составляет основу механизма саморегулирования экономики в целом. Государственное же регулирование лишь дополняет его. При этом если к системам, способным к саморегуляции, постоянно применять административно-командные методы - это приведет к потере потенциала и невозможности эффективного развития.

Если в организации царит однородность, равновесие, покой, то там нет подлинного развития. Длительное пребывание организации в таком состоянии ведет к дезорганизации и разрушению.

Чем больше у системы степеней свободы, тем более она способна к самоорганизации, самоусложнению и саморазвитию, повышению уровня упорядоченности и эффективности ее функционирования. В этом выражается значение формулы «порядок через хаос».

В любой ПС существует определенная доля непредсказуемости, доля энтропии. В процессе самоорганизации происходит непрерывное разрушение существующих структур (станочного парка, кадрового состава, применяемых материалов, выпускаемой продукции и т.п.), что приводит к возникновению новых. Темпы процесса разрушения старых структур имеют тенденцию к ускорению. Первичным в этом процессе является ускорение темпов обновления номенклатуры выпускаемой продукции. Многие предприятия за несколько лет полностью обновляют свой портфель заказов. Высокие темпы обновления номенклатуры выпускаемой продукции требуют адаптации других структурных образований в еще более ускоренном, опережающем темпе. Это требование относится, например, к структуре станочного парка, применяемым материалам, квалификации кадров и др.

Процесс эволюции состоит как в совершенствовании новых структур, так и (в большей степени) в замене стабильных структур более стабильными, т.е. более приспособленными к изменившимся условиям.

Появление новых структур - следствие стохастического начала. Закрепление новых структур происходит вследствие их конкуренции, т.е. отбора. Таким образом, поддержание стабильности экономической системы происходит не столько из-за стабильности элементов системы, сколько из-за выбывания менее совершенных элементов и их замещения новыми, возникшими в процессе самоорганизации. Замена одних элементов системы другими, более приспособленными к изменяющейся обстановке, происходит непрерывно.

Среди этих новых форм организации появляются более сложные, которые требуют для своего описания больших объемов информации: рост разнообразия сопровождается и ростом сложности.

Процесс самоорганизации, несмотря на его стихийность, обладает направленностью: растут разнообразие форм организации, сложность структур, объем информации, с помощью которой они могут быть описаны. Рынок выступает в качестве сложнейшей иерархически организованной системы непрерывных отбраковок старых и замещений новыми, непрерывно рождающимися структурами.

Таким образом, в последние годы наряду с организацией и управлением все большую роль и значение приобретает самоорганизация, точнее, взаимодействие ее механизма с механизмами организации и управления.

Различают три типа процессов самоорганизации:

1)процессы самозарождения организации, т.е. возникновение из некоторой совокупности целостных объектов определенного уровня новой целостной системы со своими специфическими закономерностями (например, генезис многоклеточных организмов из одноклеточных);

2)процессы, благодаря которым система поддерживает определенный уровень организации при изменении внешних и внутренних условий ее функционирования (здесь исследуются главным образом гомеостатические механизмы, в частности, механизмы, действующие по принципу отрицательной обратной связи);

3)процессы, связанные с совершенствованием и саморазвитием таких систем, которые способны накапливать и использовать прошлый опыт.

Специальное исследование проблем самоорганизации впервые было начато в кибернетике. Термин «самоорганизующая система» ввел английский кибернетик У.Р. Эшби в 1947 г. Широкое изучение самоорганизации началось в конце 50-х гг. XX в. в целях отыскания новых принципов построения технических устройств, способных моделировать различные стороны интеллектуальной деятельности человека. Исследование проблем самоорганизации стало одним из основных путей проникновения идей и методов кибернетики, теории информации, теории систем, биологического и системного познания.

В 70-е гг. XX в. начала активно развиваться теория сложных самоорганизующихся систем. Результаты исследований в области нелинейного (порядка выше второго) математического моделирования сложных открытых систем привели к рождению нового мощного научного направления в современном естествознании – синергетики. Как и кибернетика, синергетика – это некоторый междисциплинарный подход. В отличие от кибернетики, где акцент делается на процессах управления и обмена информацией, синергетика ориентирована на исследование принципов построения организации, ее возникновения, развития и самоусложнения.

Мир нелинейных самоорганизующихся систем гораздо богаче, чем мир закрытых, линейных систем. Вместе с тем «нелинейный мир» сложнее моделировать. Как правило, для приближенного решения большинства возникающих нелинейных уравнений требуется сочетание современных аналитических методов с вычислительными экспериментами. Синергетика открывает для точного, количественного, математического исследования такие стороны мира, как его нестабильность, многообразие путей изменения и развития, раскрывает условия существования и устойчивого развития сложных структур, позволяет моделировать катастрофические ситуации и т.д.

Методами синергетики было осуществлено моделирование многих сложных самоорганизующихся систем: от морфогенеза в биологии и некоторых аспектов функционирования мозга до флаттера крыла самолета, от молекулярной физики и автоколебательных приборов до формирования общественного мнения и демографических процессов. Основной вопрос синергетики – существуют ли общие закономерности, управляющие возникновением самоорганизующихся систем, их структур и функций. Такие закономерности существуют. Это открытость, нелинейность, диссипативность.