Самоорганизующаяся система

Принципы самоорганизации требуют, чтобы система была:

1) открытой - обменивалась с окружающей средой потоками энергии и массы;

2) нелинейной - реакция на внешнее воздействие не должна быть пропорциональной этому воздействию;

3) закритичной. - перестройка от хаоса к порядку возможна лишь при переходе через так называемую точку бифуркации - критическую точку вдали от состояния термодинамического равновесия.

Термин «синергетика», который ввел немецкий ученый Хакен, буквально означает «теория совместного действия». Это новый этап изучения сложных систем, продолжающий и дополняющий кибернетику и общую теорию систем. Если кибернетика занималась проблемой поддержания устойчивости путем использования отрицательной обратной связи, а общая теория систем - принципами их организации, то синергетика фокусирует свое внимание на неравновесности, нестабильности как естественном состоянии открытых нелинейных систем, на множественности и неоднозначности путей их эволюции.

Синергетика исследует типы поведения таких систем, то есть нестационарные структуры-аттракторы, которые возникают в них под действием внешних воздействий или из-за внутренних факторов (флуктуаций).

Может оказаться, что система, которая вела себя линейно вблизи своего положения равновесия, при переходе к открытому состоянию, то есть при наличии внешнего потока энергии, становится принципиально нелинейной и проявляет неожиданные свойства.

Это значит, что система сама адаптируется к условиям, в которые она поставлена, как бы ищет собственные решения и ответы на внешнее воздействие. При этом реакция системы может быть различной - либо стационарной, либо колебательной.

Не исключено, что каждая траектория (путь к тому или иному решению - аттрактор) окажется неустойчивой, и тогда за счет всегда присутствующих флуктуаций система будет непредсказуемым образом перескакивать с одной траектории на другую. Такую траекторию называют «странным аттрактором». При дальнейшем усилении неустойчивости происходит переход к хаотическому поведению.

Возможны два типа структур-аттракторов.

Первый - режим с обострением, когда из-за положительной обратной связи величина, характеризующая процесс, резко возрастает и за конечное время устремляется в бесконечность. Например, число заболевших при эпидемии. Или состояние ребенка при локализации и обострении заболевания.

Второй - режим затухания или сглаживания неоднородностей, когда волна возбуждения среды разбегается вширь. Пример: состояние выздоровления после остро протекающего заболевания.

В принципе эти режимы могут последовательно сменять друг друга. Причем поведение системы в области, где идет обострение, говорит о том, как вела себя вся система в прошлом и на периферии, а ее поведение на периферии сейчас показывает, как вся система поведет себя в будущем. Это свойство самоорганизующихся систем называется свойством автомодельности.

Синергетика строго обосновала вывод, что никакими внешними воздействиями нельзя навязать системе нужное нам поведение - можно только выбирать наиболее подходящий из потенциально заложенных в ней режимов.

Запомним это.

Очень часто в реальной жизни этот принцип нарушают, что приводит к самым тяжелым последствиям и в политике, и в экономике, и в стратегии восстановления здоровья больного человека.

Можно отметить созвучие представлений синергетики с положениями древней восточной философии, которая подчеркивала необходимость учета внутренних склонностей и тенденций - так называемого непроявленного.

Одно из основных понятий восточной философии - Дао, что значит путь, соответствующий естественному порядку вещей. Познав его, можно добиться нужной цели без сильных управляющих воздействий, или, как говорит основоположник даосизма Лао-цзы (VI век до нашей эры), «все может быть сделано при помощи недеяния».

Мир по восточной философии строится на двух ведущих космических силах - инь и ян, женском и мужском началах, постоянным взаимодействием и противоборством которых определяется развитие и материального мира, и общества - культуры, морали, и человеческого организма, и всей его сущности.

Здесь можно увидеть аналогию с режимами обострения и сглаживания, сменяющими друг друга в нелинейных средах – «ян, достигнув своего пика, отступает перед лицом инь; инь, достигнув своего пика, отступает перед лицом ян». Иными словами, если ситуация в своем развитии доходит до крайности, то недолго ждать, пока она начнет развиваться в противоположном направлении.

Можно говорить и о «точках акупунктуры» нелинейных систем – местах, где они особенно чувствительны к слабым воздействиям.

Даосизм – это ориентация на органическую целостность мира: все связано со всем, будущее и прошлое переплетены в настоящем.

На такую же связь указывает и свойство автомодельности структур-аттракторов. Как писал П. Тейяр де Шарден, «чем дальше и глубже мы проникаем в материю, тем отчетливее выступает ее фундаментальное единство, тем больше нас поражает неразрывность ее частей».

Развитие живого есть последовательность автономных актов самоорганизации с управлением путем слабых воздействий.

Именно информационно-энергетические сигналы влияют на выбор пути в момент бифуркации, когда имеется ряд равноценных предложений.

Таким образом, любой организм – это сложная самоорганизующаяся система, иерархия автономных самоорганизующихся более простых систем, в которых сигналами управления служат нежесткие команды, подчиняющие себе совокупность элементов низких уровней.

Ансамбль слабо связанных «синергетических» систем целого комплекса позволяет избежать неустойчивости и хаотизации динамики всей целостной структуры, что можно наблюдать в сложных системах с жестким централизованным управлением.