Типы процессов самоорганизации. Понятие самоорганизации систем Кой процесс соответствует понятию самоорганизация

При определенных условиях суммарное уменьшение энтропии за счет взаимодействия с внешней средой может превысить ее внутреннее производство. Появляется неустойчивость предшествующего неупорядо-ченного состояния, возникают крупномасштабные флуктуации, которые могут возрасти до макроскопического уровня. При этом из хаоса могут возникнуть структуры, которые начнут последовательно переходить во все более упорядоченные. Образование этих структур происходит не из-за внешнего воздействия, а за счет внутренней перестройки системы. Такое явление получило название самоорганизации. Пригожин назвал упорядоченные образования, возникающие в диссипативных системах в ходе неравновесных необратимых процессов, диссипативными структурами .

Рассмотрим свойства систем, в которых возможны подобные процессы.

Для развития процессов самоорганизации система должна быть открытой , т.е. обмениваться веществом или энергией с внешней средой. Изолированная система, согласно второму началу термодинамики, эволюционирует к состоянию с максимальной энтропией, т.е. максимальной дезорганизацией. В открытых системах ключевую роль могут играть случайные факторы.

Открытая система должна находиться достаточно далеко от состояния термодинамического равновесия, т.е. быть неравновесной . В этом случае система может приспосабливаться к своему окружению различными способами, поэтому при одних и тех же значениях параметров возможно несколько различных решений. Отклонение от равновесия должно превышать некоторое пороговое значение.

Неравновесная система способна избирательно воспринимать различия во внешней среде. На ее эволюцию могут оказать значительное влияние более слабые взаимодействия, нежели более сильные, если первые окажутся адекватными собственным тенденциям системы (например, явление резонанса). Такие системы называются нелинейными, их поведение описывается нелинейными уравнениями. На нелинейные системы не распространяется принцип суперпозиции, совместное воздействие двух причин может привести к последствиям, которые не имеют ничего общего с результатами этих воздействий в отдельности. Процессы в нелинейных системах часто носят пороговый характер – при плавном изменении внешних условий поведение системы изменяется скачком, если внешний параметр достиг критического значения. Это приводит к тому, что в состояниях, далеких от равновесия, очень слабые возмущения могут усиливаться до гигантских, способных разрушить существующую структуру и привести ее в качественно новое состояние. Этот процесс называется образованием порядка через флуктуации или порядком из хаоса.

Микроскопические процессы должны происходить согласованно (кооперативно или когерентно). Это означает, что система ведет себя как единое целое. Отметим различие в поведении саморазвивающихся и саморегулирующихся систем. Саморегулирующаяся система гасит возникающие отклонения (флуктуации) при функционировании отрицательных обратных связей. В этом случае обеспечивается сохранение прежнего качества. Для самоорганизации и появления нового качества необходимы положительные обратные связи , которые накапливают и усиливают отклонения в системе.

Самоорганизация может начаться лишь в системе, обладающей достаточным количеством взаимодействующих между собой элементов.

Таким образом, существуют условия, при выполнении которых система способна к самоорганизации:

· открытость;

· неравновесность;

· нелинейность;

· наличие положительных обратных связей.

В цикле развития открытых неравновесных систем можно выделить две фазы.

1 Период плавного эволюционного развития с хорошо предсказуемыми линейными последствиями, подводящими в итоге систему к некоторому неустойчивому критическому состоянию (точке бифуркации ).

2 Выход из критического состояния одномоментно, скачком и переход в новое состояние с бóльшей степенью сложности и упорядоченности.

Еще раз подчеркнем пороговый характер процессов самоорганизации. Математически это отражено в понятии катастрофы – скачкообразном изменении, вызванном плавными внешними воздействиями. Катастрофа означает потерю системой устойчивости.

Переход системы в новое устойчивое состояние неоднозначен. Достигшая критических параметров система из состояния сильной неустойчивости как бы “сваливается ” в одно из нескольких возможных устойчивых состояний. В точке бифуркации эволюционный путь системы разветвляется, и какая именно ветвь развития будет выбрана – решает случай. Можно просчитать варианты возможных путей эволюции системы, но нельзя однозначно спрогнозировать, какой именно путь развития будет выбран. Случайность – это не досадное недоразумение, случайность встроена в механизм эволюции. Нынешний путь эволюции системы, возможно, не лучше, чем те, которые были отвергнуты случайным выбором.

Сама природа ограничивает наши возможности прогнозирования событий. Однако у нас всегда остается возможность важных качественных заключений.

Представляет интерес возможность управления сложными системами.

В открытых системах можно менять потоки энергии и вещества и тем самым регулировать образование диссипативных структур. При неравновесных процессах, начиная с какого-то критического для данной системы значения внешнего потока, из неупорядоченных хаотических состояний за счет потери их устойчивости могут возникать упорядоченные состояния.

Сказанное поясняет рисунок 8. Пусть параметр Х – характеристика или свойство сложной системы, а λ − управляющий (или возмущающий) параметр. При малых значениях λ существует одно решение, характеризующее термодинамически устойчивое состояние системы. При некотором критическом значении λ кр. (точка бифуркации B) происходит переход к новому состоянию, система характеризуется двумя решениями.

Рисунок 8 – Влияние возмущающего параметра на устойчивость системы

В заключение сформулируем позиции, характеризующие новизну синергетического подхода:

1 хаос не только разрушителен, но и созидателен, конструктивен; развитие осуществляется через неустойчивость (хаотичность);

2 линейный характер эволюции сложных систем, к которым привыкла классическая наука, не правило, а скорее исключение: развитие большинства сложных систем носит нелинейный характер. Для сложных систем всегда существует несколько возможных путей эволюции.

Системный подход к исследованию организации в современном его толковании тесно связан с самоуправляемыми процессами систем. Социально-экономические системы в большинстве случаев неравновесны, что спонтанно обеспечивает развитие эффекта самоорганизации человеческого фактора и соответственно самоуправления.

Самоорганизация - это 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 и естественный, спонтанный характер: эти процессы, протекающие при взаимодействии системы с окружающей средой, в той или иной мере автономны, относительно независимы от среды.

Различают три типа процессов самоорганизации.

Первый - это самозарождение организации, т.е. возникновение из некоторой совокупности целостных 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.

Третий тип процессов самоорганизации связан с развитием систем, которые способны накапливать и использовать прошлый опыт.

Организационная наука, использующая системную методологию, предполагает изучение и учет опыта организационной деятельности в различных типах организации - экономических, государственных, военных и т.п.

Рассмотрение организации как системы позволяет существенно обогатить и разнообразить методологический инструментарий исследования организационных отношений.

Пользуясь этим методом, можно посмотреть на одну и ту же организацию одновременно с трех сторон:

o организация создается как инструмент решения общественных задач, средство достижения целей. С этой точки зрения на первый план выступают организационные цели и функции, эффективность результатов, мотивы и стимулы персонала и т.д.;
o организация складывается как человеческая общность, специфическая социальная среда. С такой позиции организация выглядит как совокупность социальных групп, статусов, норм, отношений лидерства, сплоченности - конфликтности и т.д.;
o организация может быть рассмотрена в качестве безличной структуры связей и норм. Предметом анализа организации в этом смысле выступают ее организационные связи, построенные иерархически, а также ее связи с внешней средой. Основные проблемы здесь - равновесие, самоуправление, разделение труда, управляемость и т.д.

Разумеется, все эти свойства организации имеют лишь относительную самостоятельность, между ними нет резких граней, они постоянно переходят одно в другое. Более того, любые элементы, процессы и проблемы организации должны быть рассмотрены в каждом из этих трех измерений, так как они выступают здесь в различных качествах. Например, индивид в организации есть одновременно работник, личность и элемент системы. Организационное подразделение есть функциональная единица, малая группа и подсистема.

Очевидно, что перечисленные роли организации задают ей неодинаковые, во многом противоречивые ориентации. Однако пока организация нормально функционирует, она остается в равновесии. Это равновесие между ролями организации подвижно за счет постоянных смещений в сторону одной из них, причем новое равновесие достигается через изменения, развитие организации как целого, как системы. Именно противоречивое соотношение этих ориентации и составляет суть и основу организационных проблем.

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.

Кроме процесса организации в самых разнообразных науках, изучающих различные явления природы и общества, очень часто приходится встречаться с процессом самоорганизации - появлением и развитием структур в первоначально однородной среде. В этом случае нет необходимости в трех элементах, что характерно для процесса организации. Достаточно и двух, имеющих желание и возможность осуществлять взаимодействие между собой.

Самоорганизация - способность системы самостоятельно, благодаря внутренним факторам, без воздействия извне, повышать свою упорядоченность. Самоорганизуемые - это процессы, совершающиеся «сами по себе» за счет взаимодействия с внешней средой, но относительно независимо от нее. В отличие от них, организационными процессами кто-то осуществляет или направляет. Процессы самоорганизации носят целенаправленный, спонтанный, естественный характер.

А. Пригожин одним из первых установил, что «системы, предоставленные сами себе, могут уменьшать энтропию вопреки всем ранее известным представлениям» . Этот эффект был назван «порядком из хаоса». Наиболее явные проявления такого эффекта, сначала в естественных науках, а затем в экономических и социальных связаны с самоорганизующими тенденциями. Характерным условием самоорганизующего поведения является свойство автономности , означающее, что реакции системы определяются главным образом ее структурой, внутренними связями, а не внешними силами и сигналами.

В отношении самоорганизации Г. Хакен писал: «Мы называем систему самоорганизующейся, если она без специфического воздействия извне обретает какую-то пространственную, временную функциональную структуру. Под специфическим воздействием мы понимаем такое, которое навязывает системе структуру или функционирование» .

Механизм действия самоорганизующейся системы в благоприятных условиях как бы замыкает выход с входом, отрезая ее от внешней среды, смешивая причину и следствие. Н. Моисеев предполагает, что в эволюции самоорганизующихся систем отрицательные обратные связи сохраняют гомеостазис (состояние динамического равновесия), а положительные обратные связи способствуют поддержанию нужного уровня изменчивости и потреблению внешней энергии. Он называет эти две противоречивые тенденции важнейшими характеристиками мирового процесса самоорганизации. Постоянный компромисс между ними реализуется структурными изменениями, усилением неравновесия и выходом на новый диапазон гомеостазиса.

По А. Богданов у «самоорганизация человечества есть борьба с его внутренней стихийностью, биологической и социальною; в ней орудия не менее необходимы для него, чем в борьбе со внешней природою - орудия организации» .

Первым орудием является слово . Посредством слова организуется всякое сознательное сотрудничество людей: призыв к работе, в виде просьбы или приказания объединяющий сотрудников; распределение между ними роли в труде; указание последовательности и связи их действий, ободрение к работе, концентрирующее их силы.

Другое орудие, более сложное и тонкое, это - идея . Идея всегда является организационной схемой, выступает ли в виде технического правила, или научного знания, или художественной концепции, выражена ли словами, или иными знаками, или образами искусства. Идея техническая прямо и очевидно координирует трудовые усилия людей; научная - делает то же самое лишь более косвенно и в более широком масштабе, как орудие высшего порядка, чему яркая иллюстрация - научная техника нашей эпохи; идея художественная служит живым средством сплочения коллектива в единстве восприятия, чувства, настроения, - воспитывает единицу для ее жизни в обществе, подготовляя организационные элементы коллектива, вводя их в его внутренний строй.

Третье орудие - социальные нормы . Все они - обычай, право, мораль, приличия - устанавливают и оформляют отношения людей в коллективе, закрепляют их связи.

Самоорганизация может рассматриваться как процесс и как явление. Как процесс самоорганизация заключается в формировании, поддержании или ликвидации совокупности действий, ведущих к созданию устойчивых связей и отношений в системе на основе свободного выбора правил и процедур. Как явление самоорганизация представляет собой набор элементов, служащих для реализации программы или цели. В зависимости от объекта выделяют техническую, биологическую и социальную самоорганизацию (рис. 2.3).

Техническая самоорганизация как процесс представляет собой автоматическую смену программы действия при изменении свойств управляемого объекта, цели управления или параметров окружающей среды (например, система самонаведения ракет, самонастройка программных ресурсов современных вычислительных систем). Техническая самоорганизация как явление - это набор альтернативных интеллектуальных адаптивных систем, обеспечивающих заданную работоспособность вне зависимости о условий функционирования (например, набор дублирующих устройств средств связи, пожаротушения и др.) Такая самоорганизация происходит в случае выхода из строя какого-лидо устройства. Тогда на смену ему подключается другое дублирующее устройство или новая схема взаимодействия элементов.

Биологическая самоорганизация как процесс представляет собой действия, основанные на генетической программе сохранения вида, и призвана обеспечить соматическое (телесное) построение объекта. Как явление биологическая самоорганизация - это конкретные изменения в живой природе (мутации) для приспособления к конкретным условиям существования.

Социальная самоорганизация как процесс основана на деятельности по гармонизации общественных отношений, включающей действия по изменению приоритетов потребностей и интересов, ценностных установок, мотивов и целей человека и коллектива. Носителями социальной самоорганизации являются люди с повышенной социальной ответственностью. Социальная самоорганизация является чертой характера человека, наряду с отзывчивостью, чуткостью, скромностью, смелостью и др. Она может быть врожденной или приобретаемой за счет воспитания и учета моральных норм общества. Социальная самоорганизация реализуется через: самовоспитание, самообучение и самоконтроль (рис. 2.4).

Рис. 2.4. Виды социальной самоорганизации

Примерами процессов самоорганизации в природе являются: самоопыление растений, рост кристаллов, автоколебательные процессы, турбулентное течение жидкости. В обществе примерами самоорганизации являются переход от одного классового строя к другому посредством революций, конфликтов между классами. Самоорганизующейся можно назвать и частную коммерческую фирму, которая в отличие от государственной, сама выбирает вид деятельности, цели, задачи, свою структуру.

На развитие процессов самоорганизации существенное влияние оказывают эволюционные преобразования, происходящие не только в живой и неживой природе, но и в обществе. Если в ходе биологической эволюции происходит наследование и передача чисто генетических свойств и факторов, то в процессе социальной эволюции передаются навыки, знания, правила поведения и другой социальный опыт, т.е. социально-культурные традиции. Вместе с тем и биологические, и социальные изменения обусловлены со стоянием окружающей среды и являются результатом приспособления к ней как живых организмов, так и социальных форм их существования.

Выделяют три типа процессов самоорганизации:

■процессы самозарождения системы (напр., развитие многоклеточных организмов из одноклеточных);

■процессы поддержания определенного уровня организации (напр., механизм гомеостаза (поддержание внутренней среды живого организма на постоянном уровне);

■процессы совершенствования и саморазвития системы (развитие человека, социальных организаций) .

Если самоорганизация в природе исключает в принципе организацию и в этом смысле совпадает с организацией, то в обществе, где действуют люди, обладающие сознанием, самоорганизация дополняется внешней организацией, которая направляется сознанием и волей людей.

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ ОБСУЖДЕНИЯ

1. Охарактеризуйте сущность процессного подхода как одного из общенаучных.

2. Приведите примеры организационных процессов в природе и обществе.

3. Дайте определение понятиям самоорганизуемые, организуемые и смешанные процессы.

4. Всегда ли деятельность людей носит организационный характер, а природы - дезорганизационный?

5. Сформулируйте понятие «самоорганизация».

6. Охарактеризуйте типы процессов самоорганизации.

7. Что является механизмом самоорганизации?

8. Что означает самоорганизация в обществе? Чем она отличается от организации?

9. Охарактеризуйте взаимосвязь и взаимодействие между рынком природы и рынком в экономике.

10. Приведите примеры организации производства, организации труда и организации управления.

11. Рассмотрите классификацию процессов по фазам жизненного цикла самостоятельно выбранной конкретной системы (технической, биологической или социальной). Охарактеризуйте их с точки зрения происходящих в системе изменений. Заполните таблицу.

Система: (например человек)

Тип процессов	Характеристика процессов
Процессы образования системы
Процессы роста системы
Процессы развития системы
Процессы функционирования
Процессы спада
Процессы регрессирования
Процессы разрушения системы

Видно, что не только «жизнь создает порядок», законы самоорганизации оказываются общими как для живой, так и для неживой природы. Однако каким же образом из бесструктурной субстанции самообразуются временны́е и пространственные упорядоченные структуры? Чтобы это понять, необходимо выяснить, что общего во всех системах, способных к самоорганизации.

1. Прежде всего следует ответить на вопрос, не противоречит ли возникновение порядка из хаоса закону возрастания энтропии, в соответствии с которым энтропия - мера беспорядка - непрерывно возрастает. Обратите внимание на то, что этот закон сформулирован для замкнутых систем, т. е. для систем, не взаимодействующих каким-либо образом с окружением. Все приведенные ранее примеры относятся к открытым системам , т. е. к системам, обменивающимся с окружением энергией и веществом.

Понятно, что можно выделить замкнутую систему, в которой происходит самоорганизация. Например, представим себе изолированный от излучения звезд космический корабль, в котором произрастают растения. Очевидно, что в любой такой замкнутой системе можно выделить подсистему, в которой именно и происходит самоорганизация и энтропия которой убывает, в то время как энтропия замкнутой системы в целом возрастает в полном соответствии со вторым началом термодинамики .

Процессы самоорганизации происходят в открытых системах. Если самоорганизация происходит в замкнутой системе, то всегда можно выделить открытую подсистему, в которой происходит самоорганизация, в то же время в замкнутой системе в целом беспорядок возрастает.

2. Второй отличительной особенностью систем, способных к самоорганизации, является неравновесное, неустойчивое состояние, в котором они находятся.

Так, внешнее воздействие - нагревание сосуда приводит к разнице температур в отдельных макроскопических областях жидкости, возникают так называемые ячейки Бенара.

Состояние системы, далекой от равновесия, является неустойчивым в отличие от состояния системы, близкой к равновесию, и именно в силу этой неустойчивости и возникают процессы, приводящие к возникновению структур.

Самоорганизация происходит в системах, состояние которых в данный момент существенно отличается от статистического равновесия.

3. Еще одна особенность способных к самоорганизации систем - большое число частиц, составляющих систему. Дело в том, что только в системах с большим числом частиц возможно возникновение флуктуаций - малых случайных возмущений, неоднородностей. Именно флуктуации способствуют переходу системы из неустойчивого состояния в более упорядоченное устойчивое состояние.

Наблюдать флуктуации достаточно сложно; как правило, они не проявляют себя в макроскопическом мире, где работают наши органы чувств.

Можно привести пример возникновения шумов в громкоговорителе при отсутствии передачи. Эти шумы появляются вследствие хаотического движения электронов в элементах радиотехнического устройства. Хаотическое движение электронов приводит к флуктуациям электрического тока, которые после усиления и преобразования в звук мы слышим.

Самоорганизация возможна лишь в системах с большим числом частиц, составляющих систему.

4. Процессы самоорганизации описываются достаточно сложными математическими уравнениями. Особенностью таких уравнений и соответственно систем, которые они описывают, является нелинейность . Это свойство, в частности, приводит к тому, что малые изменения в системе в какой-то момент времени могут оказать существенное влияние на дальнейшее развитие системы во времени. Именно в силу этого свойства процессы самоорганизации во многом определяются случайными факторами и не могут быть однозначно предсказаны.

Эволюция систем, способных к самоорганизации, описывается нелинейными уравнениями.