Основные положения концепции самоорганизации

Системы и их компоненты подвержены флуктуациям (колебаниям, изменениям, возмущением), которые в равновесных, закрытых системах гасятся сами по себе. В открытых системах под воздействием внешней среды внутренние флуктуации могут нарастать до такого предела, когда система не в силах их погасить.

Фактически внутренние флуктуации рассматриваются в концепциях самоорганизации как безвредные, и только внешние воздействия оказывают более или менее значимое влияние.

В последнее время в это положение вносятся существенные коррективы, касающиеся, в частности, «естественного отбора» флуктуации: чтобы процессы самоорганизации имели место, необходимо, чтобы одни флуктуации получали подпитку извне и тем самым обладали преимуществом над другими флуктуациями.

Однако, и в этом случае недооценивается роль в движении системы флуктуаций внутреннего происхождения.

Флуктуации системы

Лишь теория катастроф указывает на то, что скачок может быть следствием одних лишь внутренних флуктуации. Если в материалистической диалектике недооценивалась роль среды, то в концепциях самоорганизации - роль самой системы (и ее подсистем) в ее развитии.

В последнее время концепции самоорганизации стали отводить внутренним флуктуациям большую роль, чем раньше. Этому свидетельствует типология флуктуации, приводимой ниже, согласно которой различаются свободные колебания, вынужденные и автоколебания.

К свободным относят колебательные движения, постепенно затухающие в реальной системе (как затухают колебания свободно подвешенного маятника), достигающей, таким образом, состояния равновесия.

Вынужденные флуктуации возникают при воздействии на систему совершая колебания внешней силы (например, человека, подталкивает маятник), в результате которой система раньше или позже будет флуктуюваты с частотой и амплитудой, навязываемым внешним воздействием.

Автоколебания - это незатухающие, само поддерживающиеся колебания, которые происходят в диссипативных (макроскопических, открытых, далеких от равновесия) системах, т.е. системах, определяемых параметрами, свойствами и природой самой системы. Вынужденные колебания и автоколебания характерны для открытых систем, а свободные - для закрытых, стремящихся к равновесию.

Влияние на систему как внешних, так и внутренних флуктуаций различного вида (включая резонансные с системой) основан на действии двух эффектов: петли положительной обратной связи и кумулятивного эффекта.

Петля положительной обратной связи делает возможным в далеких от равновесия состояниях усиление очень слабых возмущений до гигантских, разрушающих структуру, которая сложилась, волн, приводящих систему к революционному изменению - резкому качественному скачку. Такой подход может помочь глубже разобраться в природе многих социально-экономических процессов, включая экономическое развитие, экономические циклы, НТР и т.д.

Кумулятивный эффект состоит в том, что незначительная причина вызывает цепь следствий, каждое из которых все более существенное. Нередко он непосредственно связан с петлей положительной обратной связи. Флуктуации, влияющие на систему, в зависимости от своей силы могут иметь совершенно разные для нее последствия.

Если флуктуации открытой системы недостаточно сильны (особенно это касается флуктуации управляющего параметра или подсистемы), система ответит на них возникновением сильных тенденций возврата к прежнему состоянию, структуры или поведения, раскрывает глубинную причину неудач многих экономических реформ. Если флуктуации очень сильны, система может разрушиться.

И, наконец, третья возможность заключается в формировании новой диссипативной структуры и изменении состояния, поведения и / или состава системы. Любая из описанных возможностей может реализоваться в так называемой точке бифуркации, вызываемой флуктуациями, в которой система испытывает неустойчивость. Множества, характеризующие значения параметров системы на альтернативных траекториях, называются аттракторами.

В точке бифуркации происходит катастрофа - переход системы от области притяжения одного аттрактора к другому. Как аттрактор может выступать и состояние равновесия, и предельный цикл, и странный аттрактор (хаос). Систему притягивает один из аттракторов, и она в точке бифуркации может стать хаотической и разрушиться, перейти в состояние равновесия или выбрать путь формирования новой упорядоченности.

Если система притягивается состоянием равновесия, она становится закрытой и до очередной точки бифуркации живет по законам, присущими закрытыми системами. Если хаос, порожденный точкой бифуркации, затянется, то становится возможным разрушение системы, вследствие чего компоненты системы раньше или позже включаются составными частями в другую систему и притягиваются уже ее аттракторами.

Если, наконец, как в третьем случае, система притягивается каким-либо аттрактором открытости, то формируется новая диссипативная структура - новый тип динамического состояния системы, с помощью которого она приспосабливается к условиям окружающей среды, которые изменились.

Наступление революционного этапа в развитии системы - скачка возможно только при достижении параметрами системы под влиянием внутренних и / или внешних флуктуации определенных пороговых (критических или бифуркационных) значений. При этом, чем сложнее система, тем, как правило, в ней больше бифуркационных значений параметров, т.е. тем шире набор состояний, в которых может возникнуть неустойчивость.

Когда значения параметров близки к критическим, система становится особенно чувствительной к флуктуациям: достаточно малых воздействий, чтобы она скачком перешла в новое состояние через область неустойчивости. К сожалению, в синергетических и системных исследованиях не отмечена еще одна важная деталь: для скачка системы в другое состояние определенных значений должны достигнуть параметры не только самой системы, но и среды.

Бифуркационные процессы самоорганизации - возникновения порядка, происходящие в точке, из хаоса, порождаемого флуктуациями, заставляют иначе взглянуть на роль, выполняемую хаосом.

Энтропия системы может не только разрушить систему, но и вывести ее на новый уровень самоорганизации, поскольку за периодом хаотичной неустойчивости следует выбор аттрактора, в результате чего может сформироваться новая диссипативная структура системы, в том числе и более упорядоченная, чем структура, существовавшая до этого периода.

Таким образом, при определенных условиях хаос становится источником порядка в системе (так же, как и порядок в результате его консервации неизбежно становится источником роста энтропии). Периодическое изменение порядка и хаоса, их непрестанная борьба друг с другом дают системе возможность развития, в том числе и прогрессивного.

Таким образом, из проведенных исследований понятийного аппарата синергетики получается:

• в процессе своего развития система проходит две стадии: эволюционную (иначе называемую адаптационной) и революционную (скачок, катастрофа);
• при развертывании эволюционного процесса происходит медленное накопление количественных и качественных изменений параметров системы и ее компонентов, согласно которым в точке бифуркации система выберет один из возможных для нее аттракторов. В результате этого произойдет качественный скачок и система сформирует новую диссипативная структура, соответствующую выбранному аттрактору, что происходит в процессе адаптации к условиям внешней среды, что изменились;
• эволюционный этап развития характеризуется наличием механизмов, которые подавляют сильные флуктуации системы, ее компонентов или среды и возвращают ее в устойчивое состояние, присущее ему на этом этапе. Постепенно в системе возрастает энтропия, поскольку из тех, которые накопились в системе, а также в ее компонентах и внешней среде изменений способность системы к адаптации падает и нарастает неустойчивость. Возникает острое противоречие между старым и новым в системе, а при достижении параметрами системы и среды бифуркационных значений неустойчивость становится максимальной и даже малые флуктуации приводят систему к катастрофе прыжке;
• на фазе прыжка развитие приобретает непредсказуемый характер, поскольку оно вызывается не только внутренними флуктуациями, силу и направленность которых можно прогнозировать, проанализировав историю развития и современное состояние системы, но и внешними, что крайне затрудняет, а то и делает невозможным прогноз. Иногда вывод о будущем состоянии и поведении системы можно сделать, исходя из «закона маятника» - прыжок может способствовать выбору аттрактора, "противоположного" прошлому. После формирования новой диссипативной структуры система снова вступает на путь плавных изменений, и цикл повторяется.