Феномен самоорганизации в природе и обществе

Лекция  5. Феномен самоорганизации в природе и обществе

Вопросы:

 
1. Самоорганизация. Становление синергетики

При анализе генезиса механизма управления подчёркивалось, что для учёных является актуальным исследование третьего этапа, где формулируется задача самоорганизации системы.  В сфере обыденного сознания он трактуется интуитивно — сложная открыта система «организует себя сама». Важно зафиксировать научное понятие самоорганизации.

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. Термин «самоорганизующаяся система» ввел английский кибернетик У. Р. Эшби в 1947. (http://www.vseslova.ru/index.php?dictionary=bes&word=samoorganizaciya  )

Процессы самоорганизации  происходят за счёт 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 неё.

Всеобщая  организационная наука. Еще в 20-е годы, работая над своей «Тектологией», русский учёный Богданов А. А. впервые исследовал различные системы, структуры и их эволюцию в ракурсе целевых отношений, т.е. как информационно-управленческие процессы. Один из стержневых тезисов его работы — в «борьбе организационных форм» реализуется имманентная (внутренне присущая) тенденция сохранения более устойчивых форм в ущерб менее устойчивым.

Кибернетика. К средине ХХ века учёные понимают, что глобальная самоорганизация жизни открывает человечеству возможность оптимизации управления всей экосферой. Установленное кибернетикой единство процессов управления в живой природе, технике, обществе и мышлении имеет огромное мировоззренческое и практическое значение, поскольку дает ясную, по существу, единую методологию деятельности человека.

Роль научного управления в жизни общества, особенно в социально-экономической сфере, весьма велика. Не случайно академик Берг определял кибернетику как науку об оптимизации управления. Высокая эффективность экономики основывается на научном управлении, на непрерывном стремлении его оптимизировать, насыщать информацией, знаниями.

Синергетика. До середины 70-х годов нашего столетия существовал непреодолимый барьер между неорганической и живой природой. Считалось, что лишь живой природе присущи саморегуляция и самоорганизация. Исследования отечественных естествоиспытателей (Л.А. Петрушенко,  А. Жабина) вновь и вновь подтверждали наличие явлений самоорганизации в неорганической природе.

Крупное открытие последних лет — обнаружение методами радиоастрономии сложных органических молекул в астрономических объектах, например аминокислот в веществе кометы Галлея. Линии излучения и поглощения свидетельствуют о наличии (почти повсеместном распространении) органических соединений в облаках межзвездной среды. Они могут попадать и на поверхности планет или образовываться в процессе их эволюции.

В природе происходили  и происходят не только статические, но и динамические взаимодействия типа взрыва, когда под действием высокого давления и температуры протекают разнообразные химические реакции: обмена, разложения, полимеризации, причем при взрывной реакции молекулы полимера связываются, как правило, в более длинные цепочки. Взрывными воздействиями удалось получить и аминокислоты, входящие в состав полимеров. Подобные процессы могли произойти (и происходят) и на нашей планете при землетрясениях, разрядах молний и т. п.

В области динамических процессов колебательного типа можно  указать на обнаружение в межзвездном  пространстве явления лазерной генерации (в микроволновом диапазоне). Лазер преобразует энергию с высокой энтропией в низкоэнтропийную электромагнитную энергию высокого качества — когерентное излучение. Он обладает еще не раскрытыми возможностями. Г. Хакен считал лазер маяком синергетики.

Широкое признание  получили работы советских ученых по исследованию самоорганизации в химических реакциях. Самоподдерживающиеся автоколебательные процессы в некоторых химических средах (возникающие в области начальных концентраций), известные во всем мире как «эффект Жаботинского», изучены экспериментально, воспроизводимы, описываются нелинейными дифференциальными уравнениями и крайне интересны для понимания процессов самоорганизации предбиологического и биологического уровней.

Фактических данных было достаточно для серьезных философских обобщений. К тому времени уже возникла новая научная дисциплина - синергетика, установившая (1975 г.) универсальность явления самоор ганизации, её распространение и на неорганическую природу. Работы И. Пригожина («Философия нестабильности») по теории необратимых процессов в открытых неравновесных системах были удостоены Нобелевской премии по химии за 1977 год. В этих работах, в отличие от кибернетики, акцент делается не на процессах управления и обмена информацией, не на функционировании системы, а на её структуре, на принципах построения организации, на условиях её возникновения, развития и самоусложнения.

Синергетика исследует особые состояния сложных систем в области неустойчивого равновесия, точнее — динамику их самоорганизации вблизи точек бифуркации, когда даже малое воздействие может привести к непредсказуемому, быстрому («лавинообразному») развитию процесса.  (http://itaka.stv.ru/wiki/%D0%A2%D0%BE%D1%87%D0%BA%D0%B0_%D0%B1%D0%B8%D1%84%D1%83%D1%80%D0%BA%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%B8 )

Сохранение  своей целостности, гомеостатической устойчивости является главным свойством  всех систем макроструктуры природы. Биологические  и социальные системы в нормальных условиях развития являются относительно устойчивыми, длительное время повышают уровень своей организации, не разрушаются.

Но когда по истечении, например, биологического цикла организм стареет, разрушается и погибает, он достигает максимального значения энтропии, хаоса. Такой хаос, действительно, пугает. Он всецело деструктивен и не может выступать в качестве созидающего начала, из него не может развиваться новая организация.

Толкование понятия «хаос» создателями синергетики существенно отличается от общепринятого понимания хаоса как максимума энтропии. В синергетике хаос больше ассоциируется с понятием случайности, с хаотическим разнообразием флуктуаций в сложной системе, хаотическими отклонениями каких-то параметров от нормы. В основе такого хаоса возможно активное начало, причём в определенных условиях даже единичное отклонение, малое воздействие какого-то параметра может стать существенным для макропроцесса: может развиться новая организация.

Например, в состоянии неустойчивости социальной среды деятельность каждого отдельного человека может влиять на макросоциальный процесс (роль личности в истории). Отсюда вытекает необходимость осознания каждым человеком огромного груза ответственности за судьбу всей социальной системы, всего общества. Человек — активное начало. Когда инициатива наказуема, любое малое возмущение —сваливается на то же самое решение, на ту же самую структуру. И ничего не меняется. Значит, без неустойчивости нет развития, утверждают синергетики, развитие происходит через неустойчивость, через бифуркации, через случайность. Нестабильность не всегда зло, подлежащее устранению, или же некая досадная неприятность. Нестабильность способствует выявлению и отбору лучшего.

 2. Принципы синергетики

Современные учёные-экономисты активно исследуют закономерности, открытые кибернетикой и синергетикой в преломлении к экономической системе. Интересным оказался анализ принципов синергетики. Остановимся на трёх принципах, получивших наиболее полные интерпретации.

А. Принцип внешнего дополнения. Когда та или иная система внутри себя исчерпывает резервы саморазвития, дальнейшее повышение уровня её организации возможно на путях выхода к внешней системе более высокого уровня организации. Этот принцип формулирует статус открытых систем, указывает момент перехода закрытой системы в открытую, как единственную возможность ее выживания и дальнейшего прогресса.

«Потолок» саморазвития закрытой системы, когда её «внутренние противоречия» уже не служат «источником развития», наступает довольно быстро, ибо закрытые системы по существу энтропийные. Перестройка и новое мышление во внешней политике сняли запреты и многие ограничения в сотрудничестве между странами. В процессе становления России как открытой системы становятся доступными новые технологии и мировой опыт. Открываемые совместные предприятия (СП) являются внешним дополнением, способным вывести отрасли страны на новый уровень развития.

B. Принцип необходимого разнообразия. Управляющее звено (субъект) должно иметь более высокий уровень организации (большее разнообразие), чем управляемый объект. В соответствии с этим принципом необходимо тщательно проводить отбор наиболее подготовленных, компетентных специалистов в руководящие звенья фирм, компаний и государства.

Разнообразие как фактор прогрессивной эволюции показало свою эффективность и в структуре общественного производства через малый бизнес, великое множество и разнообразие малых предприятий. Именно процесс эволюции и адаптации по критериям наибольшей динамичности функционирования постепенно выявил эффективность средних и малых предприятий. Будучи открытыми системами, малые фирмы чрезвычайно чувствительны к малейшим колебаниям рынка, действуют на прорывных направлениях, связанных с реализацией смелых хозяйственных решений, удачных конструкторских и технологических разработок.

Аналогами малых предприятий  на селе выступают фермерские хозяйства.

С точки зрения синергетики  динамичные малые фирмы, как бы «флуктуируя» вокруг крупных фирм, осуществляют интенсивный «отбор наилучшего» для гомеостазиса, уводя систему всё дальше от равновесного состояния. Другими словами, реализуя наиболее экономичные варианты, те, что в наименьшей степени разрушают организацию, малые фирмы осуществляют принцип минимума диссипации.

С. Принцип минимума диссипации, крайне актуален для нашего народного хозяйства. Минимум потерь энергии и достижение наивысшего уровня производительности труда — должны преследовать и акционерные общества (АО), образовавшиеся ходе приватизации. Акционерные общества должны быть открытыми. Нужно, чтобы их акции могли купить предприятия или любой гражданин. И акции эти должны также свободно перепродаваться на бирже. Закрытые АО без обновления кадров рискуют остаться неконкурентоспособными. Они не выведут экономику из кризиса.

3. Социально-экономическая сфера и теория катастроф

Теории катастроф возникла в начале 70-х годов (работы Р. Тома, В.И. Арнольда) на базе теории бифуркаций динамических систем Пуанкаре и Андронова. Целый ряд положений этой теории как в зеркале отражают элементы нестабильности, которая характеризует сегодняшнюю действительность. Продолжающееся сокращение производства, небывалый рост цен и снижение жизненного уровня населения довели общество до крайнего напряжения, до состояния неустойчивого равновесия (в «точках бифуркации»), когда даже при малой закритичности одного из параметров («при малом шевелении») система может перескочить в новое, необратимое состояние, в новый режим движения (например, к диктатуре национал-фашистского типа). Обстановка требует согласованного взаимодействия, объединения всех интеллектуальных сил и материальных ресурсов, чтобы не допустить катастрофического развития событий.

Можно согласиться  с Абдеевым Р.Ф. в том, что эта проблема, крайне актуальная, только поставлена. Она требует обсуждений, оперативных разработок с привлечением экономистов, социологов, системотехников, математиков и специалистов по электронному моделированию и прогнозированию процессов, социально-экономической сферы. Главное, считает — не допустить опасного сочетания энтропийных фактора, добиваться согласованного действия властей и общественности в возрождении России.

Первые сведения о теории катастроф появились  около 1970 г. В печати сообщалось о перевороте в математике, сравнимом с изобретением Ньютоном дифференциального и интегрального исчисления. Но ньютоновская теория позволяет исследовать плавные,  непрерывные процессы, а теория катастроф дает универсальный метод исследования всех скачкообразных переходов,  разрывов, внезапных качественных изменений.

Катастрофами  называются скачкообразные изменения, возникающие в виде внезапного ответа системы на плавное изменение внешних условий. Необходимо подчеркнуть, что данные скачкообразные изменения могут иметь характер как деструктивных, так конструктивных изменений.  Катастрофические изменения деструктивного характера: техногенные катастрофы (!), гибель организма, социальная революция (!!).  Количество примеров велико. Катастрофические изменения конструктивного характера (результатом катастрофы является «рождение» системы новой организации): рождение Вселенной в результате Большого взрыва, появление живой материи и человека разумного.

Математические  модели катастроф указывают некоторые общие черты самых разных явлений  скачкообразного изменения режима системы в ответ на плавное изменение внешних условий. Трудно бороться с катастрофой, когда её признаки сделались уже заметными: скорость её  приближения неограниченно возрастает по мере  приближения к катастрофе. К катастрофической потере устойчивости может  приводить оптимизация и интенсификация.

Математическая  теория перестроек была создана  задолго  до нынешней перестройки. Вот некоторые  простейшие качественные выводы из этой теории применительно к нелинейной системе находящейся в ус устойчивом состоянии.

1. Постепенное  движение в сторону лучшего состояния сразу же приводит к ухудшению. Скорость  ухудшения при равномерном движении к лучшему состоянию увеличивается.

2. По мере  движения от худшего состояния  к лучшему сопротивление системы изменению её состояния растет.

3. Максимум сопротивления достигается раньше, чем самое плохое состояние, через которое нужно пройти для достижения лучшего состояния. После прохождения  максимума сопротивления состояние продолжает ухудшаться.