Типы процессов самоорганизации. Общие свойства систем, способных к самоорганизации

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Введение

1. Теория самоорганизации

Заключение

Список литературы

Введение

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 Дубнищева Т.Я., Пигарев А.Ю. Современное естествознание. Новосибирск: ООО «Издательство ЮКЭА», 2006. С. 122. .

Основной критерий рaзвития сaмооргaнизующихся систем - увеличение зaпaсa свободной энергии, которaя может быть высвобожденa для совершения полезной рaботы. При этом aбсолютно не вaжнa природa сaмой системы - будь то примитивнaя тепловaя мaшинa или экономикa огромной стрaны - если системa нерaвновеснa и обменивaется веществом и энергией с окружaющей средой, для нее спрaведливы все нaиболее общие зaкономерности рaзвития. К примеру в привычных терминaх мaрксистской политэкономии укaзaнный критерий рaзвития формулируется кaк зaкон прибaвочной стоимости или добaвочного продуктa - дело лишь в обознaчениях, a по смыслу эти понятия изоморфны. И если в дaльнейшем кaкие-либо сугубо экономические кaтегории, трaктуемые с энерговещественной точки зрения, покaжутся неоднознaчными или дaже спорными, стоит зaдумaться - a столь ли всеобщей является нaукa экономикa, может в ней покудa не открыты ряд фундaментaльных зaконов?

Цель работы - рассмотреть процессы самоорганизации.

Задачи работы - определить теорию самоорганизации; охарактеризовать неравновесные процессы и открытые системы; изучить самоорганизацию диссипативных структур.

1. Теория самоорганизации

Небезызвестный Г.Беккер недaвно получил Нобелевскую премию зa теорию экономической мотивaции социaльных явлений, однaко те же сaмые мотивaции элементaрно следуют из принципa нaименьшего действия, известного в физике кaк минимум сотню лет.

Возврaщaясь ко всеобщим энерговещественным зaкономерностям прогрессирующего рaзвития, отметим, что в сопряженной системе рост свободной энергии возможен кaк зa счет внешних фaкторов - экстенсивный путь рaзвития, тaк и зa счет внутренних - интенсивный. В реaльных условиях, когдa мощность сопрягaющего потокa конечнa, экстенсивное рaзвитие всегдa имеет предел, после которого для продолжения рaзвития системе необходимо переходить нa интенсивный путь, связaнный с ростом эффективности использовaния получaемой энергии, увеличением собственого к.п.д., что будет ознaчaть концентрировaние энергии в единице объемa. Если для экстенсивного пути рaзвития хорошим aнтропогенным aнaлогом является нaрaщивaние мощности мускулaтуры, то для интенсивного весьмa покaзaтельным будет следующий бытовой пример. Мы приклaдывaем примерно рaвные мышечные усилия при рaсчесывaнии волос и при бритье, однaко в последнем случaе тa же энергия концентрируется нa микронной поверхности и создaет дaвление порядкa сотен aтмосфер, что сопостaвимо с лучшими промышленными прессaми и во много крaт превышaет физические возможности человекa. Концентрировaннaя энергия выполняет большую рaботу, нежели неконцентрировaннaя - в этом суть интенсивного этaпa рaзвития, нa котором сегодня нaходится человечество.

Однaко, и интенсивный путь рaзвития не может быть бесконечным - при к.п.д., близком к единице, он зaвершaется - системе рaзвивaться дaльше просто некудa. В этом состоянии выбор невелик - либо дегрaдировaть, исчерпaв весь зaпaс ресурсa , либо зaмкнуть энерговещественные циклы и функционировaть рaвновесно. В результaте подобного естественного отборa сохрaняются лишь те системы, которые функционируют нa принципaх зaмкнутых циклов - этот тип рaзвития получил нaзвaние экологического. Следует отметить, что исследовaние всех в принципе возможных способов обменa веществом и энергией в aбстрaктной сaмооргaнизующейся системе привело к структуре, с точностью до мелких детaлей совпaдaющей со структурой экосистем, определенной в экологии эмпирически. Это является дополнительным подтверждением необходимости переориентaции техносферы нa биологические принципы функционировaния, свойственные именно экологическому типу рaзвития.

Выводы очевидны. Первый зaключaется в неизбежности переходa любой рaзвивaющейся мaтериaльной системы от экстенсивного пути рaзвития к интенсивному, a зaтем и экологическому. Сегодня по всем признaкaм мы нaходимся нa этaпе переходa к интенсивной модели, и несмотря нa все рaзговоры о постиндустриaльной эпохе, пройдет еще немaло времени до того моментa, когдa человечество зaмкнет циклы. Второй вывод отдaет нaлетом фaтaльности - с энерговещественной точки зрения любое рaзвитие огрaничено. Дaже если удaстся решить проблему термоядерного синтезa, то aссимиляционнaя способность среды все-рaвно не позволит человечеству рaзвивaться беспредельно и венцом его рaзвития по-прежнему будут зaмкнутые энерговещественные циклы.

Ознaчaет ли это конец истории? Безусловно нет, и здесь будет уместнa следующaя эволюционнaя aнaлогия. При формировaнии биосферы вся солнечнaя энергия внaчaле шлa нa увеличение биомaссы. Когдa же циклы зaмкнулись и биомaссa плaнеты стaбилизировaлaсь, стaло можно вести речь о том, что вся поступaющaя энергия прaктически целиком преврaщaлaсь в информaцию - рaзнообрaзие биоты, способов ее существовaния, первичных нaвыков, позже - непосредственно в человеческие знaния. То есть суть экологического пути рaзвития - опосредовaнaя трaнсформaция энергии в информaцию, знaния. Прогресс и дaльнейшее рaзвитие безусловно будут, но в принципиaльно иной - интеллектуальной сфере. Переход к этому этaпу рaзвития ознaменуется мaсштaбным мировым кризисом, ниспровергaющим сложившуюся систему мaтериaльных ценностей и утверждaющим в кaчестве основной ценности внутренний мир человекa, его индивидуaльный и коллективный рaзум. Все мaтериaльное, о чем тaк печется современный человек, будет игрaть вспомогaтельную роль, кaкую выполняет, нaпример, электричество для компьютерa, нa первый плaн выйдет информaция, знaния, смысл Моисеев Н. Экология М.: Молодая гвардия, 1988. С. 141. .

2. Неравновесные процессы и открытые системы

Кристаллы - упорядоченные равновесные структуры. В природе существуют и иные упорядоченные структуры, которые возникают в диссипативных системах. Диссипативная система является подсистемой больших неравновесных термодинамических систем.

Циркуляционные потоки в атмосфере и океанах Земли - под действием солнечного излучения - самоорганизация на Земле.

2. Ячейки Бенара - самоорганизация в физических явлениях

3. Химическая реакция Белоусова-Жаботинского - самоорганизация в химии

Под воздействием BrO3-, H+ в растворе происходят реакции:

Ce3+-> Сe4+ - окисление, цвет раствора голубой.

Сe4+ -> Сe3+ - восстановление, цвет раствора красный. Таким образом, имеется автоколебательный процесс изменения концентрации четырехвалентного церия с одновременным варьированием цвета

На поверхности раствора появляются поверхностные волны (химические спиральные волны)

4. Динамика популяций хищников и их жертв - самоорганизация в биологии.

Неравновесные процессы с возникновением в системах упорядоченных структур - диссипативных структур. Самоорганизация не связана с особым классом веществ, но она существует лишь в специальных системах, удовлетворяющих условиям:

а) открытые системы, т.е. открытые для притока энергии (вещества) извне;

б) макроскопические системы, т.е. системы описываются нелинейными уравнениями.

Следует также отметить, что диссипативные структуры являются устойчивыми образованиями, и их устойчивость определяется устойчивостью внешнего источника энергии Яблоков А.В. Актуальные проблемы эволюционной теории. М.: Наука, 1966. С. 104-105. .

3. Самоорганизация диссипативных структур

Самоорганизующимися процессами называют процессы, при которых возникают более сложные и более совершенные структуры. Это определение позволяет выделить самоорганизацию как один из возможных путей эволюции и отнести этот процесс к условиям, далеким от термодинамического равновесия. Эволюция может приводить и к деградации. Так, в закрытых системах, когда движущая сила процесса - стремление системы к минимуму свободной энергии, достигаемое равновесное состояние является наиболее хаотическим состоянием среды. Если же эволюция системы контролируется минимумом производства энтропии (неравновесные условия), происходит самоорганизация динамических структур, названных диссипативными. К диссипативным структурам относятся пространственные, временные или пространственно-временные структуры, которые могут возникать вдали от равновесия в нелинейной области, если параметры системы превышают критические значения. Диссипативные структуры могут перейти в состояние термодинамического равновесия только путем скачка (в результате неравновесного фазового перехода). Основные их свойства следующие:

они образуются в открытых системах, далеких от термодинамического равновесия, в результате флуктуации до макроскопического уровня;

их самоорганизация происходит в результате экспорта энтропии;

возникновение пространственного или временного порядка аналогично фазовому переходу;

переход в упорядоченное состояние диссипативной системы происходит в результате неустойчивости предыдущего неупорядоченного состояния при критическом значении некоторого параметра, отвечающем точке бифуркации;

в точке бифуркации невозможно предсказать, в каком направлении будет развиваться система, станет ли состояние хаотическим или она перейдет на новый, более высокий уровень упорядоченности.

Таким образом, диссипативные структуры - это высокоупорядоченные самоорганизующиеся образования в системах, далеких от равновесия, обладающие определенной формой и характерными пространственно-временными размерами, они устойчивы относительно малых возмущений. Важнейшие характеристики диссипативных структур - время жизни, область локализации и фрактальная размерность. Диссипативные структуры отличаются от равновесных тем, что для своего существования они требуют постоянного притока энергии извне, так как по определению, их самоорганизация связана с обменом энергией и веществом с окружающей средой.

Под диссипативной системой понимают систему, полная механическая энергия которой при движении убывает, переходя в другие формы, например в тепло. Соответственно диссипация энергии есть переход части энергии упорядоченного процесса в энергию неупорядоченного процесса, а в конечном итоге - в теплоту.

Процесс перехода "устойчивость-неустойчивость-устойчивость" следующий. Первоначально устойчивая диссипативная структура, достигая в процессе эволюции системы порога неустойчивости, начинает осциллировать, а возникающие в ней флуктуации приводят к самоорганизации новой, более устойчивой на данном иерархическом уровне диссипативной структуры.

Одним из типичных примеров самоорганизации диссипативных структур является переход ламинарного течения жидкости в турбулентное. До недавнего времени он отождествлялся с переходом к хаосу.

Таким образом, гидродинамическая неустойчивость при переходе ламинарного течения в турбулентное связана с образованием динамических диссипативных структур в виде вихрей Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. Новосибирск: ООО «Издательство ЮКЭА», 2004 .

Заключение

Разработкой теории самоорганизации занимаются несколько научных дисциплин:

1. Термодинамика неравновесных (открытых) систем.

2. Синергетика.

3. Теория катастроф Рубин А.Б. Термодинамика биологических процессов. М.: Изд-во МГУ, 1984. С. 180. .

Образование упорядоченных структур, происходящие не за счет действия внешних сил (факторов), а в результате внутренней перестройки системы, называется самоорганизацией. Самоорганизация - фундаментальное понятие, указывающее на развитие в направлении от менее сложных объектов к более сложным и упорядоченным формам организации вещества.

В каждом конкретном случае самоорганизация проявляется по-разному, это зависит от сложности и природы изучаемой системы.

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, возникшей ранее в результате процесса организации.

Список литературы

1. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. Новосибирск: ООО «Издательство ЮКЭА», 2004.

2. Дубнищева Т.Я., Пигарев А.Ю. Современное естествознание. Новосибирск: ООО «Издательство ЮКЭА», 2006.

3. Моисеев Н. Экология М.: Молодая гвардия, 1988.

4. Рубин А.Б. Термодинамика биологических процессов. М.: Изд-во МГУ, 1984.

5. Яблоков А.В. Актуальные проблемы эволюционной теории. М.: Наука, 1966.

Подобные документы

Дриопитеки как животные предки человека. Представители человеческой линии эволюции - австралопитеки. Эволюция рода человек. Самоорганизация как основа эволюции. Основные условия и положения самоорганизации систем. Две теории о происхождении материков.

контрольная работа , добавлен 10.08.2009

Кибернетика и ее принципы. Самоорганизующиеся системы. Связь кибернетики с процессом самоорганизации. Синергетика как новое направление междисциплинарных исследований. Отличие синергетики от кибернетики. Структурные компоненты процесса самоорганизации.

реферат , добавлен 09.09.2008

Происхождение и структурирование Вселенной. Эволюционные процессы в нашей галактике. Формирование Солнечной системы, возникновение Земли. Зарождение и эволюция жизни на Земле. Самоорганизация человеческого общества. Эволюция человеческого общества.

реферат , добавлен 27.12.2016

Физический смысл возрастания энтропии. Характеристика самоорганизации в диссипативных структурах. Особенности эволюции в социальных и гуманитарных системах. Сущность процессов взаимопревращения различных видов энергии. Термодинамическое равновесие.

контрольная работа , добавлен 19.04.2015

Характеристики самоорганизующихся систем. Открытость. Нелинейность. Диссипативность. Системная модель мира. Самоорганизация и эволюция сложных систем, далеких от равновесия. Основы теории самоорганизации систем. Синергетическая картина мира.

реферат , добавлен 18.11.2007

Синергетика как новое направление междисциплинарных исследований и новое миропонимание. Основные этапы развития синергетики: термины, понятия и категориальный аппарат, уровни самоорганизации материи, концепция развития. Диалектика эволюции живой природы.

курсовая работа , добавлен 09.06.2010

Исторические этапы и структура процессов эволюции. Суть теории бифуркации в синергетике. Кризис современной цивилизации и пути выхода. Синергетика как составляющая научной картины мира. Идея самоорганизации системы. Эволюционно-синергетическая концепция.

презентация , добавлен 22.11.2011

Принципы осмысления действительности. Принципы нелинейной термодинамики неравновесных процессов в синергетике. Синергетика как научная теория о самоорганизации в природе и обществе как открытых системах. Катастрофы и бифуркации синергетической системы.

реферат , добавлен 24.06.2010

Теория самоорганизации в современном естествознании. Энгельс о гипотезе тепловой смерти Вселенной и превращении форм движения. Второй закон термодинамики - закон деградации энергии. Принцип существования энтропии. Необратимость природных процессов.

реферат , добавлен 02.04.2011

Изучение эволюции биосферы как процесса самоорганизации в открытой неравновесной системе планетарного масштаба. Определение сути и главной задачи экологии. Основы целостного учения Вернадского о биосфере. Роль человека в современном состоянии биосферы.

Вопрос о том, что такое самоорганизация, является очень интересным. Рассмотрим его в данной статье. Самоорганизация систем - это который приводит в результате взаимодействия различных его участников к возникновению более эффективных структур.

Изучение показывает, что многие открытые сложные образования, которые состоят из большого количества подсистем, способны при конкретных условиях к эволюции и самоорганизации.

История изучения самоорганизации

Для общественных и природных процессов значение самоорганизации изучалось, пусть на богословском или абстрактно-философском уровне, еще со времен Аристотеля. Сотни трудов были написаны о том, как устроен наш мир, в чем заключена первопричина устойчивости и целостности Вселенной, существующей уже миллиарды лет. Особенно актуальной эта проблема стала в прошлом веке, во второй его половине. Связано это с развитием кибернетики.

Кибернетическое понимание

В философии долгое время господствовал взгляд на данный процесс как на присущее лишь живым системам явление. Самоорганизация в природе, например, - клетка, биологическая популяция. Понаблюдайте за стаей птиц, муравьями или пчелами, и вы поймете, что это такое.

Кибернетическое понимание самоорганизации, то есть определение ее как иерархической централизованной структуры, где снизу поступает информация по каналу обратной связи только как конечный результат, а решают лишь наверху, оказалось не в состоянии отразить реальное функционирование систем, его сложность, а также создать модели объяснения процессов, которые происходят в сложных объединениях.

Неклассический подход

Внутри кибернетики во второй половине 1950-х годов зарождается неклассическое направление, созданное для изучения различных систем (самоорганизация материи, общества). В его рамках был предложен механизм, находящийся ближе к синергетическому, чем к кибернетическому (который считается классическим). Н. Винер, основатель кибернетики, стал одним из неклассиков, исследовавших принцип самоорганизации. В XX веке, в начале 1960-х годов, М. Л. Цетлин, советский ученый, писал о том, что если рассматривать управление как происходящее адресным способом сверху донизу, то система тогда будет очень сложной. Автоматы, если заданы правила игры, сами находят необходимые действия, не нуждаясь в указаниях. Таков, по его мнению, принцип самоорганизации.

Синергетика как дисциплина

Дисциплина синергетика, появившаяся на Западе, к 1975 году установилась как новое направление в науке, весьма перспективное, значительно расширяющее круг различных процессов самоорганизации, ранее изучавшихся кибернетикой. В трудах этого направления можно отметить, что самоорганизация как явление рассматривается в качестве универсального как для неживых, так и для живых систем. Именно с вводом в науку термина "синергетика" отмечено появление двух основных подходов к исследованию: синергетического и кибернетического. Различаются эти два понятия прежде всего в отношении целенаправленности системного поведения, которое наблюдается, когда присутствуют процессы самоорганизации.

Отличия синергетического и кибернетического подхода

Кибернетический подход предполагает наличие определенной заранее цели, к которой самостоятельно стремится система, вокруг которой она самоорганизуется. Синергетический подход не требует цели. С его точки зрения как эффект кооперации между различными элементами системы проявляется самоорганизованность.

Общее у двух подходов

И синергетика, и кибернетика придают важнейшее значение такому понятию, как "управление", преследуя при этом различные цели. Кибернетика разрабатывает методы и алгоритмы, которые позволяют управлять данной системой для того, чтобы она действовала заданным заранее образом. В процессе эксперимента в синергетике изменяются определенным образом различные управляющие параметры, и самоорганизация исследуется как реакция на них, то есть на различные состояния, в которые переходит система под воздействием на нее подобных рычагов управления. То есть под действием определенного управляющего органа организуется кибернетическая система, а в синергетической на ее поведение не влияют непосредственно управляющие параметры. Они лишь запускают механизм внутренней самоорганизации. И у синергетических, и у кибернетических систем поведение выглядит целенаправленным, но в первом случае система выбирает сама путь развития к более высокой своей организации, а во втором цель эта заранее задается.

Синергетика и самоорганизация

Сегодня значение слова "самоорганизация" близко понятию "синергетика". Они часто используются в науке как синонимы. В самом деле, оба этих понятия изучают то, как в пространстве и времени возникает организация из хаоса (процессы самоорганизации) и противоположные явления (процессы самодезорганизации), которые можно наблюдать в системах любой природы, являющихся сложными, открытыми, неравновесными и динамическими. Оба вышеупомянутых механизма (синергетический и кибернетический) имеют единую основу: связи, спонтанно возникшие между элементами, позволяющие создавать структуры, организацию в системе за счет осуществляющихся без всяких управляющих команд локальных взаимодействий.

Тенденция самоорганизующейся системы

Изначально, говоря о явлении самоорганизации, присутствующей у сложных систем, предполагается стремление их к гомеостатической устойчивости, сохранению целостности. Можно отметить следующую главную тенденцию, существующую в поведении некоторого самоорганизующегося объединения: находиться как можно дальше от состояния хаоса, максимальной энтропии, равновесия. Синергетики, с другой стороны, утверждают, что нет развития без неустойчивости, оно происходит через случайности, стрессы. Кризисы и нестабильность способствуют отбору и выявлению лучшего. Экономический кризис, например, дисциплинирует, организует, дает возможность молодым и активным вырваться вперед, а ленивым и слабым - уступить им место на рынке. Система, которую можно считать хорошей, как бы знает границы, возможные в данной области неустойчивости, допустимой стохастичности, и вводит себя по каким-то законам в состояние, активизирующее механизмы самоорганизации. То есть она борется с энтропией, рискуя.

Самоорганизация некоторой системы - это процесс изменения ее характеристик (или состояния), происходящий без определенного целенаправленного начала, независимо от источников целеполагания. Побуждающие ее механизмы причины могут являться как внутренними, так и внешними. Это характерно для таких явлений, как самоорганизация в природе, обществе или неживых системах. Можно говорить также о стихии этого процесса.

Совокупность механизмов самоорганизации

Мы выяснили, что такое самоорганизация в системах и обществе. Каковы же ее механизмы? Совокупность всех механизмов самоорганизации включает в себя отбор, наследственность, изменчивость. Это то, что Н. Н. Моисеев, академик, именует рынком. Именно он предлагает множество вариантов, а стабильность, системные законы и принципы отбора выбирают самые эффективные из них. Рынок, по Моисееву, изучавшийся еще Рикардо и Смитом, - это частный случай так называемого рынка универсума. Природа не смогла придумать другой схемы. Поэтому люди пошли по уже проторенной дороге, ведь иной просто не существовало: логика, по которой самоорганизуется экономика природы и человеческая экономика, является общей.

Виды самоорганизации

Иногда ученые выделяют социальную, биологическую и техническую разновидности самоорганизации, считая, что механизмы их основываются на различных принципах:

Социальная (самоорганизация общества) основана на определенной общественной программе включающей законы, ценности и приоритеты, которые меняются во времени;

Биологическая базируется на программе сохранения вида (генетической), а также на отборе, наследственности и изменчивости (дарвиновской триаде);

Техническая опирается на программу, осуществляющую автоматическую смену определенного алгоритма действий при изменяющихся условиях (автопилот, самонаведение ракет и т.п.).

Выяснение того, что такое самоорганизация, познание существующих взаимоотношений между ней и организацией в социальных системах, - важнейшая задача науки. В любой фирме, компании вместе с целенаправленным управлением, осуществляющимся с помощью планов, документов, указаний, инструкций, нормативных актов, всегда имеются процессы самоорганизации, которые связаны со свойствами системы как целого, с определенными синергетическими эффектами. Так сколько этой самоорганизации должно быть? Есть ли какие-то общие принципы, существует ли возможность с помощью практических знаний и современного языка разработать на этот счет рекомендации?

Самоорганизация в социальных системах

Известно, что чем более жесткой является система управления, тем остается меньше простора для самоорганизации и творчества. Но, отпустив в свободное плавание элементы системы, мы не сможем достигнуть намеченной нами цели. Самоорганизация общества, с одной стороны, достигается путем несанкционированной деятельности, неформального сотрудничества. Но с другой - благодаря четко организованным, целеустремленным действиям управляющих, с помощью обозначенной четко цели.

Итак, что такое самоорганизация в социуме? В социальных системах эволюция предполагает следующее:

Наличие определенной заранее цели, к которой самостоятельно стремится система, самоорганизуясь вокруг данной задачи. Играют большую роль приоритеты инновационного развития, творческого подхода, профессионального роста, а также повышения престижа соответствующей трудовой деятельности.

Адаптивность, изменчивость и гибкость структур управления. Вытесняются административные методы социально-психологическими. Современные сетевые гибкие структуры усиливают имеющиеся синергетические связи, обеспечивающие тем самым увеличение суммарного эффекта. Иерархические жесткие оставляют для самоорганизации малые возможности. Она проявляется в том, что небольшие самостоятельные подразделения не связаны в повседневной деятельности бюрократическими структурами, препятствующими согласованию решений по вертикали и горизонтали.

Децентрализация, диверсификация, повышение производительности отдельного участника, сопричастность каждого к принятию решений по управлению, а также трудовая мотивация.

Использование в различных целях передачи информации, производственных мощностей, ноу-хау, знаний и т.д.

Самоконтроль, самовоспитание, самообразование. На фирме для этого следует создать определенные условия.

Саморазвитие, необходимое для перехода организации на новый уровень (смена структуры, разработка новой цели, накопление информации о структуре).

Мы рассмотрели, что такое самоорганизация, ее определение, специфику и виды. Как вы видите, этим общим термином сегодня обозначаются явления в живых и неживых системах. То есть самоорганизация материи и общества во многом схожи. Этот процесс очень интересен как универсальное свойство систем.

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.

Введение

1. Теория самоорганизации

Заключение

Список литературы

Введение

Цель работы – рассмотреть процессы самоорганизации.

Задачи работы – определить теорию самоорганизации; охарактеризовать неравновесные процессы и открытые системы; изучить самоорганизацию диссипативных структур.

Небезызвестный Г.Беккер недaвно получил Нобелевскую премию зa теорию экономической мотивaции социaльных явлений, однaко те же сaмые мотивaции элементaрно следуют из принципa нaименьшего действия, известного в физике кaк минимум сотню лет.

Ознaчaет ли это конец истории? Безусловно нет, и здесь будет уместнa следующaя эволюционнaя aнaлогия. При формировaнии биосферы вся солнечнaя энергия внaчaле шлa нa увеличение биомaссы. Когдa же циклы зaмкнулись и биомaссa плaнеты стaбилизировaлaсь, стaло можно вести речь о том, что вся поступaющaя энергия прaктически целиком преврaщaлaсь в информaцию - рaзнообрaзие биоты, способов ее существовaния, первичных нaвыков, позже - непосредственно в человеческие знaния. То есть суть экологического пути рaзвития - опосредовaнaя трaнсформaция энергии в информaцию, знaния. Прогресс и дaльнейшее рaзвитие безусловно будут, но в принципиaльно иной – интеллектуальной сфере. Переход к этому этaпу рaзвития ознaменуется мaсштaбным мировым кризисом, ниспровергaющим сложившуюся систему мaтериaльных ценностей и утверждaющим в кaчестве основной ценности внутренний мир человекa, его индивидуaльный и коллективный рaзум. Все мaтериaльное, о чем тaк печется современный человек, будет игрaть вспомогaтельную роль, кaкую выполняет, нaпример, электричество для компьютерa, нa первый плaн выйдет информaция, знaния, смысл .

2. Неравновесные процессы и открытые системы

Кристаллы - упорядоченные равновесные структуры. В природе существуют и иные упорядоченные структуры, которые возникают в диссипативных системах. Диссипативная система является подсистемой больших неравновесных термодинамических систем.

Циркуляционные потоки в атмосфере и океанах Земли - под действием солнечного излучения - самоорганизация на Земле.

2. Ячейки Бенара - самоорганизация в физических явлениях

3. Химическая реакция Белоусова-Жаботинского - самоорганизация в химии

Под воздействием BrO3-, H+ в растворе происходят реакции:

Ce3+-> Сe4+ - окисление, цвет раствора голубой.

Сe4+ -> Сe3+ - восстановление, цвет раствора красный. Таким образом, имеется автоколебательный процесс изменения концентрации четырехвалентного церия с одновременным варьированием цвета

На поверхности раствора появляются поверхностные волны (химические спиральные волны)

4. Динамика популяций хищников и их жертв - самоорганизация в биологии.

Неравновесные процессы с возникновением в системах упорядоченных структур - диссипативных структур. Самоорганизация не связана с особым классом веществ, но она существует лишь в специальных системах, удовлетворяющих условиям:

а) открытые системы, т.е. открытые для притока энергии (вещества) извне;

б) макроскопические системы, т.е. системы описываются нелинейными уравнениями.

Следует также отметить, что диссипативные структуры являются устойчивыми образованиями, и их устойчивость определяется устойчивостью внешнего источника энергии .

3. Самоорганизация диссипативных структур

они образуются в открытых системах, далеких от термодинамического равновесия, в результате флуктуации до макроскопического уровня;

их самоорганизация происходит в результате экспорта энтропии;

возникновение пространственного или временного порядка аналогично фазовому переходу;

переход в упорядоченное состояние диссипативной системы происходит в результате неустойчивости предыдущего неупорядоченного состояния при критическом значении некоторого параметра, отвечающем точке бифуркации;

в точке бифуркации невозможно предсказать, в каком направлении будет развиваться система, станет ли состояние хаотическим или она перейдет на новый, более высокий уровень упорядоченности.

Под диссипативной системой понимают систему, полная механическая энергия которой при движении убывает, переходя в другие формы, например в тепло. Соответственно диссипация энергии есть переход части энергии упорядоченного процесса в энергию неупорядоченного процесса, а в конечном итоге - в теплоту.

Процесс перехода "устойчивость-неустойчивость-устойчивость" следующий. Первоначально устойчивая диссипативная структура, достигая в процессе эволюции системы порога неустойчивости, начинает осциллировать, а возникающие в ней флуктуации приводят к самоорганизации новой, более устойчивой на данном иерархическом уровне диссипативной структуры.

Одним из типичных примеров самоорганизации диссипативных структур является переход ламинарного течения жидкости в турбулентное. До недавнего времени он отождествлялся с переходом к хаосу.

Таким образом, гидродинамическая неустойчивость при переходе ламинарного течения в турбулентное связана с образованием динамических диссипативных структур в виде вихрей .

Разработкой теории самоорганизации занимаются несколько научных дисциплин:

1. Термодинамика неравновесных (открытых) систем.

2. Синергетика.

Образование упорядоченных структур, происходящие не за счет действия внешних сил (факторов), а в результате внутренней перестройки системы, называется самоорганизацией. Самоорганизация - фундаментальное понятие, указывающее на развитие в направлении от менее сложных объектов к более сложным и упорядоченным формам организации вещества.

В каждом конкретном случае самоорганизация проявляется по-разному, это зависит от сложности и природы изучаемой системы.

Самоорганизация может иметь в своей основе процесс преобразования или распада структуры, возникшей ранее в результате процесса организации.

1. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. Новосибирск: ООО «Издательство ЮКЭА», 2004.

2. Дубнищева Т.Я., Пигарев А.Ю. Современное естествознание. Новосибирск: ООО «Издательство ЮКЭА», 2006.

3. Моисеев Н. Экология М.: Молодая гвардия, 1988.

4. Рубин А.Б. Термодинамика биологических процессов. М.: Изд-во МГУ, 1984.

5. Яблоков А.В. Актуальные проблемы эволюционной теории. М.: Наука, 1966.

Дубнищева Т.Я., Пигарев А.Ю. Современное естествознание. Новосибирск: ООО «Издательство ЮКЭА», 2006. С. 122.

Моисеев Н. Экология М.: Молодая гвардия, 1988. С. 141.

Яблоков А.В. Актуальные проблемы эволюционной теории. М.: Наука, 1966. С. 104-105.

Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. Новосибирск: ООО «Издательство ЮКЭА», 2004

Рубин А.Б. Термодинамика биологических процессов. М.: Изд-во МГУ, 1984. С. 180.

II. Системные свойства организации. (22.02.13)

Представление организации как системы позволяет выделить ряд присущих ей общих свойств .

К этим свойствам относятся: целостность, эмерджентность, гомеомтазис.

Любую организацию можно рассматривать как интегрированное целое, в котором каждый структурный элемент занимает строго определенное место.

Понятие целостности (связности, единства целого) неразрывно связано с понятием эмерджентности.

Эмерджентностью называется наличие качественно новых свойств целого, отсутствующего у его составных частей.

Организация, будучи целостным системным образованием, обладает свойством устойчивости , т.е. всегда стремится восстановить нарушенное равновесие, компенсируя возникающее под влиянием внешних факторов изменения. Указанное явление носит называние гомеомтазис.

III. Организация и управление

В организациях различного уровня можно выделить управляющую (субъект) и управляемую (объект) части, а также систему связей между ними, которые в целом нередко называют «система управления».

Управляющая и управляемая системы организации

Связь в системе управления – это то, что объединяет объект и субъект управления в единое целое.

Ее следует рассматривать как источник информации для выработки управляющего воздействия.

Через каналы связи движутся потоки информации, запитывающие все подсистемы организации и обеспечивающие достижение ее целей.

Понятие организация и управление соотносятся между собой , во-первых , управление, а именно управляющая система уже сама по себе организация, некое единое упорядоченное целое, состоящее из различных элементов, складывающихся определенным образом в сформировавшуюся структуру. Эта структура полностью обладает системными свойствами организации. Во-вторых , управление можно рассматривать как часть организации, выполняющую особую функцию по поддержанию в допустимых пределах отклонений системы от заданных целей. В-третьих , организация как процесс по упорядочению в организованных системах выступает в виде функций управления и с этой точки зрения является составной частью управления.

Подходы к изучению проблем организации

Организация как целостное явление может быть раскрыта лишь тогда, когда будет исследоваться нами в междисциплинарном аспекте, важнейшей особенностью которого является комплексный подход к изучаемому объекту.

Системный подход при исследовании свойств организации позволяет установить ее целостность, системность и организованность. Структура как внутренняя организация системы отражение ее внутреннего содержания выявляется как упорядоченность взаимосвязей ее частей, что в конечном итоге позволяет выразить ряд существенных сторон организации как системы.

Но для познания сущности организации надо знать не только, как она внутренне устроена, но и то, как она функционирует, т.е. раскрыть ее поведение, это можно сделать с помощью функционального подхода.

Функциональный подход дает возможность изучить проявление целенаправленности и активность деятельности организации, ее функции по отношению к системе более высокого уровня, взаимодействие рассматриваемой системы с другими объектами системного и несистемного порядка, зависимость между отдельными компонентами данной системы.

Системно-исторический подход предполагает рассмотрение любой организации во времени. Применение принципа историзма в исследовании организации позволяет проследить историю зарождения этих систем, выявить источники и предпосылки их возникновения, этапы развития, причины усложнения и расширения функций, структуры, перехода из одного качественного состояния в другое, выявить закономерности развития в будущем.

Самоорганизация. Общая характеристика процесса самоорганизация.

Процессы организации могут быть условно разделены на самоорганизуемое и смешанное. Самоорганизуемые процессы – это те процессы, которые совершаются сами по себе, благодаря взаимодействию тех или иных факторов в то время как организуемые кто-то или что-то осуществляет, направляет как бы волевым порядком.

Процессы самоорганизации - это процессы, в ходе которых что-то образуется, самовоспроизводится и самосовершенствуется. Отличительной их особенности является целенаправленный, но вместе с тем естественный спонтанный характер. Эти процессы протекают при взаимодействии с окружающей средой, в той или иной мере автономны, относительно независимы от нее.

Для описания самоорганизации используется Дарвиновская триада: изменчивость, наследственность, отбор.

В основе изменчивости лежат факторы стохастики и неопределенности. Изменчивость проявляется по-разному на всех этапах развития, одним из ее проявлений являются механизмы кооперативности, т.е. объединения элементов в новые системы или подсистемы.

Наследственность выражает то, что настоящее и будущее любого элемента не определяется, а зависит от прошлого. Степень зависимости от прошлого может быть разной и называется памятью системы.

Изменчивость создает поле возможностей развития той или иной системы, наследственность ограничивает это поле, а отбор выбранного реализуемого варианта развития определяется, прежде всего, правилами или принципами среди которых и законы сохранения.

Основной характеристикой самоорганизации любой системы, ее эволюции является необратимость , выражающаяся в саморазвитии систем и их определенной направленности. Кооперативные процессы как результат самоорганизации, как и формирование, и развитие новых структур является результатом действия случайных факторов. Началом любого развития служат случайные изменения , которые постепенно приводят к неустойчивости системы. Рынок в экономическом смысле это частный случай того рынка, который является естественным средством сопоставления качества различных форм организации, их отбраковки и основным фактором, определяющим развитие. Рынок – результат процесса самоорганизации, главное свойство которого поддерживать состояние условного равновесия и определенного порядка систем.