Спросить
Войти

К вопросу о самоорганизации в кибернетических и синергетических системах

Автор: Жилин Владимир Ильич

УДК 101.1 ББК 87.25

В. И. Жилин

К вопросу о самоорганизации в кибернетических и синергетических системах

В статье представлены результаты сравнения трактовок понятия «самоорганизация», которые приняты в кибернетике и синергетике. Автор утверждает, что в педагогических работах при описании систем кибернетического типа исследователи неадекватно ссылаются на синергетическую методологию.

The article presents the results of a comparison of the interpretations of the concept "self-organization" accepted in cybernetics and synergetics. The author states that in pedagogical works while describing the types of cybernetic systems, the researchers did not refer adequately to the synergetic methodology.

О самоорганизации говорят и пишут в различных областях знания: физике, химии, биологии, кибернетике, педагогике, социологии и пр. Однако нередко можно обнаружить, что словом «самоорганизация», заимствованным из физики или химии, обозначают процессы, протекающие в других областях, которые изучаются, например, социологией, педагогикой, инженерными науками и т. п. При этом выявляются неточности в употреблении заимствованной терминологии и необоснованный перенос содержаний понятий полисемичных терминов.

Особенно часто неправомерное использование понятия «самоорганизация» имеет место в гуманитарных областях: например таких, как педагогика или психология, там, где ранее уже использовался этот термин, но с другим содержанием. Такое смешение содержаний понятий полисемичных терминов разрушает и без того размытые понятия в этих науках. Истоки такого рода заимствований и неточностей обусловлены в том числе и тем, что понятие «самоорганизация» используется как в синергетике, так и в кибернетике, откуда, не вникая в существующие различия, и «черпают» свои модели гуманитарии.

Исследователи и ранее уже обращали внимание на различия в содержании понятий «самоорганизация», которые используются в кибернетике и синергетике. Так, например, Б.Н. Пановкин, рассматривая принципы самоорганизации, обращает внимание на то, что понятие самоорганизующейся системы не вполне однозначно [12]. По мнению А.С. Щербакова [17], «путаница» синергетических и кибернетических терминов нередко вызывает недоразумения, так как, с одной стороны, в рамках картины самоорганизации, обрисованной синергетикой, фигурируют понятия, которых не было в кибернетике, с другой - в неё органически входят такие специфические кибернетические термины, как «информация», «обратная связь», «выбор», «саморегуляция» и некоторые другие. Он утверждает, что синергетика возникла фактически независимо от кибернетики и даже в определённом смысле в противовес ей, и различия между ними касаются фактологического материала, на который опирается синергетика, механизма самоорганизации, масштаба распространённости явлений самоорганизации. И в этой связи смысл понятия «самоорганизация» в синергетике отличается от того, который использует кибернетика.

Однозначно и чётко разводит не только объекты и предметы кибернетики и синергетики, но и их методологии В.В. Губарев [3]. С его точки зрения в кибернетических системах речь идёт об управлении системами различной природы, в то время как в синергетике - о самоорганизации. Объектом изучения кибернетики выступают устойчивые, управляемые, саморегулируемые системы, как правило, целевые и равновесные. Объектом же изучения синергетики являются нелинейные, неустойчивые, неравновесные, открытые, диссипативные, когерентные, кооперативные, саморазвивающиеся, хаотические системы.

М.А. Дрюк [4] настаивает на переосмыслении понятия самоорганизации, утверждая, что причинно-следственные связи и принципы функционирования самоорганизующихся систем в контексте общих философских идей глобального эволюционизма, как правило, остаются неясными. «Более того, - отмечает автор, - повсеместное и многократное повторение самого слова «самоорганизация» - этого фамильного знака новой парадигмы - дезориентирует исследователя, создаёт ложное представление о полной предопределённости развития событий в системе без каких-либо энергетических или интеллектуальных затрат» [4, с. 105].

В толковом словаре русского языка С.И. Ожегова и Н.Ю. Шведовой [11] слова «самоорганизация» нет, хотя имеется много сложных слов, первая часть которых начинается с «само...»: самоанализ, самобичевание, самогоноварение, самодурствовать, самоуправление и др. Разъясняя смысл «само.» авторы выделяют несколько вполне обобщаемых толкований:

1) направленность чего-нибудь на себя, исхождение от себя или осуществления для себя;
2) обращённость к самому себе, в самого себя или направленность на самого себя;
3) совершение чего-нибудь без посторонней помощи, без постороннего участия;
4) совершение чего-нибудь автоматически, непроизвольно или само по себе;
5) единовластие;
6) самый.

Вполне очевидно, что за исключением п.4 остальные «само.» носят личностно-деятельностный, субъектно-целевой, антропоморфный характер. Но, как показывает анализ научных источников, и автоматизм, и непроизвольность, и «само по себе» имеют различную основу и, соответственно, разные интерпретации.

В БСЭ самоорганизация толкуется как «процесс, в ходе которого создаётся, воспроизводится или совершенствуется организация сложной динамической системы» [14, с. 544], что, соответственно, предполагает три типа процессов самоорганизации:

• самозарождение организации, т. е. возникновение из некоторой совокупности целостных объектов определённого уровня новой целостной системы со своими специфическими закономерностями;

• поддерживание определённого уровня организации при изменении внешних и внутренних условий её функционирования;

• совершенствование и саморазвитие систем, способных к накапливанию и использованию прошлого опыта (самообучающиеся системы).

Обширный класс самоорганизующихся систем представляют кибернетические системы, или системы кибернетического типа, к которым относятся наряду с техническими физиологические, экономические, социальные и другие системы, наделённые обратной связью, по которой в управляющий орган (обязательный атрибут систем кибернетического типа) поступает сигнал о фактическом состоянии управляемого объекта. Согласно Н. Винеру, самоорганизация представляет собой «процесс втягивания в синхронизм» через образование единого ритма работы многочисленных изначально разрозненных элементов [2]. М.Д. Месарович определяет самоорганизацию как процесс изменения структуры целенаправленного процесса [9]. У А.Г. Ивахненко самоорганизация - это процесс самопроизвольного увеличения порядка или организации в системе, происходящий под воздействием внешней среды. При этом воздействие, с его точки зрения, является сугубо информационным [5].

С точки зрения Б.Н. Пановкина, под самоорганизующейся системой следует понимать такую систему управления, которая способна постоянно поддерживать свою качественную определённость, а также осуществлять целенаправленное, программное функционирование и саморазвитие, самосовершенствование (в плане видоизменения своих программ и способов функционирования) [12]. В.Л. Кузнецова [7] определяет самоорганизующуюся систему как сеть, состоящую из множества связанных между собой элементов, которая самостоятельно под воздействием внешней среды и внутренних микросостояний системы на основании накопленного опыта повышает степень своей организации с целью улучшения функционирования системы и реализации заложенных в ней функциональных возможностей.

Анализ работ по кибернетической тематике вскрывает такие характеристики кибернетических систем, как устойчивость и управляемость (внешнюю или внутреннюю). Любая кибернетическая система строится по принципу саморегуляции, поддерживая неизменными свои параметры и их уравновешенность с внешней средой. Иначе можно сказать, что системы кибернетического типа представляют собой функциональные (направленные на выполнение определённой функции) гомеостатичные (homeo - подобный, постоянный; stasis - состояние) системы, в которых со стохастичностью и изменением параметров происходит борьба. Наиболее важной чертой саморегулирующихся систем является способность воспринимать определённую информацию, сохранять её в памяти и передавать по присущим данной системе линиям связи, перерабатывая в сигналы, направляющие деятельность системы.

Следует также иметь в виду, что любая функциональная система имеет принципиально однотипную организацию и включает общие и универсальные для разных систем центральные и периферические узловые механизмы (полезный приспособительный результат, рецепторы результата, обратную афферентацию, центральную архитектонику, исполнительные компоненты). Для поддержания равновесия в кибернетических (= целеустремлённых) системах существует механизм обратной связи - отрицательной обратной связи. Можно сказать, что именно отрицательная обратная связь является «визиткой» кибернетических систем.

При этом сторонники синергетики утверждают, что совершенно другого рода самоорганизация наблюдается в открытых нелинейных диссипативных системах. Так, например, А.С. Щербаков по этому поводу замечает: «Но для синергетики характерен особый подход в постановке этого вопроса и те собственные основания его решения, которых нет ни у кибернетики, ни у теории систем. Это положение о когерентном, самосогласованном, самоинструктированном поведении больших ансамблей однородных объектов, поставленных в определённые условия. Синергетика рассматривает мир объектов, основываясь на неизвестном ранее моменте активности материи - «резонансном возбуждении» вступающих во взаимодействие объектов» [17, с.22].

В литературе по синергетической тематике можно встретить различные мнения по вопросу о причинах самоорганизации в открытых нелинейных диссипативных системах. В частности, Г. Хакен называет систему самоорганизующейся, если она без специфического воздействия извне обретает какую-то пространственную, временную или функциональную структуру [16]. По мнению И.К. Кудрявцева и С.А. Лебедева, «изменение контрольных параметров просто подводит систему к точке перехода, а сама структура аттракторов является характерным свойством

собственно системы. В этом смысле качественные свойства возникающего нового состояния не навязываются извне, т. е. в системе происходит самоорганизация» [16, с. 62]. С их точки зрения возможность самоорганизации является прямым следствием нелинейного подхода. Как замечают Т.С. Ахромеева, С.П. Курдюмов и Г.Г. Малинецкий, вскрывая смысл самоорганизации синергетического толка, «в нелинейной диссипативной системе обычно удаётся выделить конечное, а иногда и небольшое число переменных, к которым «подстраиваются» остальные. Эти переменные называют иногда параметрами порядка» [1, с. 17].

Ответ на вопрос о причине и пути самоорганизации, по мнению некоторых сторонников синергетики, содержится в понятии «резонансного возбуждения», проявляющегося в когерентном, самосогласованном поведении больших ансамблей однородных объектов. Суть явления резонансного возбуждения описана И. Пригожиным и И. Стенгерс. С их точки зрения, если система находится в термодинамически равновесном состоянии, её элементы ведут себя независимо друг от друга, «каждая из них игнорирует остальные» [13, с. 248]. Авторы «Порядка из хаоса» назвали такие частицы гипнонами, т. е. как-бы спящими. Вот как они описывают ситуацию: «Каждая из них может быть сколь угодно сложной, но не «замечать» присутствия остальных. Переход в неравновесное состояние пробуждает гипноны и устанавливает когерентную связь, совершенно чуждую их поведению в равновесных условиях» [13, с. 240]. При этом система начинает себя вести так, как если бы она была вместилищем дальнодействующих сил, несмотря на то, что силы молекулярного взаимодействия являются короткодействующими.

Следует напомнить, что в физике давно известны «чудеса» фазовых переходов II рода, среди которых особенно популярны переходы в состояние сверхпроводимости и сверхтекучести. При этом, однако, несмотря на «фантастическую» необычность явлений сверхпроводимости и сверхтекучести и эффектов, связанных с ними, теоретические объяснения этих явлений, предложенные Л. Купером, Дж. Бардиным, Дж. Шриффером, Н.Н. Боголюбовым, Л.Д. Ландау и другими физиками на основе квантовой механики, оказались вполне в рационалистической традиции.

Следует также обратить внимание на то обстоятельство, что и в синергетике (но не в физике нелинейных процессов в открытых диссипативных системах) иногда говорят об обратных связях - положительных обратных связях. Однако анализ физико-химической литературы, в которой описаны явления и процессы в нелинейных открытых диссипативных системах, показывает, что в этих случаях вполне можно обойтись и без использования этого понятия, хотя, как замечает С.П. Курдюмов, обратная связь не наблюдается лишь в её «механическом исполнении» [8]. С.П. Курдюмов разъясняет спорный вопрос на примере уравнения, иллюстрирующего положительную обратную связь - ut = AuJ+1 + uß . «Положительная обратная связь, - как отмечает С.П. Курдюмов, - имеется в случае, когда функция, её изменение со временем зависит от значения самой этой функции, да ещё нелинейной, не в первой степени» [8, с. 145]. В случае, описанном С.П. Курдюмовым, роль положительной обратной связи выполняет uß .

Однако Н.Н. Моисеев, говоря об использования понятия «обратная связь» при описании физико-химических процессов, предупреждает: «Используя термин "обратная связь" часто забывают о том, что он возник в теории регулирования при создании систем управления техническими объектами. Эти системы проектируются с таким расчётом, чтобы движение объектов, управляемых с их помощью, обладало бы определёнными свойствами, например, устойчивостью. В этом процессе проектирования всегда присутствует субъект, то есть человек, проектирующий объект и наделяющий его определёнными свойствами» [10, с. 163]. При этом использование термина «обратная связь» для объяснения явлений, подпадающих под действие принципа Ле-Шателье и других законов физики и химии, по мнению Н.Н. Моисеева, следует считать «удобным жаргоном».

М.А. Дрюк, рассматривая возможный механизм самоорганизации на примере окисления малоновой кислоты, отмечает: «Каждая из многочисленных элементарных реакций исследуемого процесса - частное, образно говоря, микронеравновесие, контролируемое тем же набором факторов: термодинамическим (в частности, окислительно-восстановительными потенциалами отдельных стадий), кинетическим и стереохимическим. Взаимодействие множества таких неравновесных реакций приводит к образованию интегральной макронеравновесной системы, столь же «самоорганизующейся», как и отдельные её составляющие» [4, с. 111].

Таким образом, говоря о процессах самоорганизации в синергетическом контексте, важно понимать, что возникновение пространственного порядка из начального беспорядка происходит в отсутствии организующих (задающих структуру) воздействий, что вполне объяснимо принципом Ле-Шателье и другими законами физики и химии.

В этой связи важно понимать, что синергетика, дополняя и развивая системно-кибернетический подход к самоорганизации, широко используя для этого методы статистической физики, физической кинетики, теории фазовых переходов в физике конденсированных состояний и методов математической биофизики, вместе с тем имеет и существенные отличия от кибернетики. Кибернетика с самого начала связывает явление самоорганизации с устойчивостью материальных систем, которая обеспечивается различными механизмами самостабилизации. При этом кибернетическая система вынуждена вести борьбу с возникающими неравновесными состояниями, которые разрушают её устойчивость и целостность. Тогда как синергетика в этом смысле является противоположностью кибернетики, так как для открытых нелинейных диссипативных систем неравновесность не представляет собой источник гибели и состояние деструкции, а, напротив, служит основанием становления упорядоченности и причиной спонтанного структурогенеза.

С точки зрения В.С. Степина синергетика не отменяет и не заменяет системного исследования. Поясняя свою мысль, автор отмечает: «Конкретные модели физических, биологических и социальных систем, рассмотренных в аспекте их изменения и развития, создаются в синергетике с учётом понятийного аппарата системных исследований. Синергетика не открывала ни иерархической связанности уровней организации в са-моразвивающихся системах, ни наличия в них относительно автономных подсистем, ни прямых и обратных связей между уровнями, ни становления новых уровней сложной системы в процессе её развития. Всё это она заимствовала из ранее выработанных системных представлений, вошедших в научную картину мира и конкретизированных прежде всего в биологии и социальных науках» [15, с. 10].

В результате рассмотрения различных подходов к определению понятия «самоорганизация», принятых в кибернетике и синергетике, во избежание путаницы и далеко идущих искажений в гуманитарных областях знания следует принять точку зрения В.С. Степина, который предлагает классифицировать системы на саморазвивающиеся и саморегулирующиеся. Саморегулирующиеся системы, по мнению В.С. Степина, изучают в биологии, кибернетике, теории информации и теории систем. Изучением саморазвивающихся систем занимается синергетика. При этом все попытки заимствований системной терминологии (кибернетической или синергетической) для описания педагогических феноменов должны быть предельно корректны и учитывать описанные выше различия в трактовке понятия «самоорганизация», которые используются в кибернетике и синергетике, так как в противном случае есть риск прийти в результате умозаключений к ложным спекулятивным суждениям.

Список литературы

1. Ахромеева Т.С., Курдюмов С.П., Малинецкий Г.Г. Парадоксы мира нестационарных структур. - М.: Знание, 1985.
2. Винер Н. Кибернетика, или управление и связь в животном и машине.

- М.: Сов. радио, 1968.

3. Губарев В.В. Наука ли синергетика? // Вопр. философии. - 2009. -№ 10. С. 159-165.
4. Дрюк М.А. Синергетика: позитивное знание и философский импрессионизм // Вопр. философии. - 2004. - № 10. - С. 102-113.
5. Ивахненко А.Г., Мюллер Й.А. Самоорганизация прогнозирующих моделей. - Киев.: Наук. думка, 1985.
6. Кудрявцев И.К., Лебедев С.А. Синергетика как парадигма нелинейности // Вопр. философии. - 2002. - № 12. - С. 55-63.
7. Кузнецова В.Л., Раков М.А. Самоорганизация в технических системах.

- Киев: Наук. думка, 1987.

8. Курдюмов С.П. Законы эволюции и самоорганизации сложных систем // Синергетика и психология. Тексты. Вып. 1. Методологические вопросы. -С. 142-155.
9. Месарович М.Д. Основания общей теории систем // Общая теория систем. - М.: Мир, 1966. - С. 15-48.
10. Моисеев Н.Н. Человек и ноосфера. - М.: Молодая Гвардия, 1990.
11. Ожегов С.И. Толковый словарь русского языка: 80000 слов и фразеологических выражений. - М.: «А ТЕМП», 2004.
12. Пановкин Б.П. Принципы самоорганизации и проблема происхождения жизни во Вселенной // Проблема поиска жизни во Вселенной: тр. Таллинского симпозиума. - М.: Наука, 1986. - С. 60-63.
13. Пригожин И. Порядок из хаоса. - М.: Прогресс, 1986.
14. Самоорганизация // БСЭ. Т.22. - М.: Сов. энциклопедия, 1975.
15. Степин В.С. Саморазвивающиеся системы и постнеклассическая рациональность // Вопр. философии. - 2003. - № 8. - С. 5-17.
16. Хакен Г. Информация и самоорганизация. Макроскопический подход к сложным системам. - М.: КомКнига, 2005.
17. Щербаков А.С. Самоорганизация материи в неживой природе: Философские аспекты синергетики. - М.: Изд-во МГУ, 1990.
САМООРГАНИЗАЦИЯ САМОРЕГУЛИРОВАНИЕ САМОРАЗВИТИЕ КИБЕРНЕТИКА СИНЕРГЕТИКА self-organization self-regulation self-developing cybernetics synergetic
Другие работы в данной теме:
Контакты
Обратная связь
support@uchimsya.com
Учимся
Общая информация
Разделы
Тесты