Каталог статей

Садыков В. М., Воронько А.И.
Автомобильно-дорожный институт Государственного высшего ученого заведения «Донецкий Национальный Технический университет»

Особенности самоорганизации систем

Математическое описание мира основано на тонкой игре непрерывного и дискретного. Динамическая система представляет собой математическую абстракцию, предназначенную для описания и изучения систем, эволюционирующих с течением времени.

Вопросы поведения систем являются приоритетными в современном мире (который в свою очередь тоже является системой). Их изучению посвящено немало научных теорий. В основе системного анализа лежит принцип системности, а в основе теорий самоорганизации - принцип развития. Оба принципа взаимно дополняют друг друга и в действительности образуют единство, отражающееся в познании как единство теорий самоорганизации и системных исследований.

К теориям самоорганизации относятся синергетика, теория изменений и теория катастроф. Синергетика, основные положения которой были сформулированы профессором Г. Хакеном, представляет собой эвристический метод исследования открытых самоорганизующихся систем, подверженных кооперативному эффекту, который сопровождается образованием пространственных, временных или функциональных структур, т. е. процессов самоорганизации систем различной природы. Синергетика возникла в ответ на кризис стереотипного, линейного мышления, основными чертами которого являются: представление о хаосе как исключительно деструктивном начале мира; рассмотрение случайности как второстепенного, побочного фактора; процессы, происходящие в мире, являются обратимыми во времени, предсказуемыми на неограниченно большие промежутки времени; развитие линейно, поступательно, безальтернативно (а если альтернативы и есть, то это случайные отклонения от магистрального течения, и могут быть только подчинены ему и поглощаются им); мир связан жесткими причинно-следственными связями линейного характера.

То есть фактически речь идет о механистической картине мира, где он представлен не как гигантский механизм, а как к отдельные объекты и процессы этого механизма. Рассмотрение объекта как простой "суммы" его частей ограничивает исследование уровнем подсистем, а это недостаточно для познания объекта. Большинство систем являются открытыми (биологические, социальные) и редко находятся в равновесном состоянии, поэтому для их понимания одного механистического представления недостаточно. Синергетика, как и другие теории самоорганизации, пытается восполнить эти пробелы. Сходные с синергетикой задачи ставят перед собой системные исследования. Их объединяют принципы системности, развития, изоморфизма, типология систем. Соотношение синергетики и системных исследований представлено в табл. 1.

Таблица 1. Соотношение системных исследований и синергетики

Системные исследования (общая теория систем, системный анализ, системный подход)

Синергетика

  • Акцент на статике систем, их морфологическом и, реже, функциональном описании
  • Акцентирует внимание на процессах роста, развития и разрушения систем
  • Придают большое значение упорядоченности, равновесию
  • Хаос играет важную роль в процессах движения систем, причем не только деструктивную
  • Изучают процессы организации систем
  • Исследует процессы их самоорганизации
  • Чаще всего, останавливаясь на стадии анализа структуры системы, абстрагируются от кооперативных процессов
  • Подчеркивает кооперативность процессов, лежащих в основе самоорганизации и развития систем
  • Взаимосвязи рассматриваются только внутри системы
  • Изучает совокупность внутренних и внешних взаимосвязей системы
  • Источник движения видит в самой системе
  • Признает большую роль среды в процессе изменения
  • Основополагающим понятием теории самоорганизации является развитие. Под развитием следует понимать качественное изменение состава, связей (т.е. структуры) и функционирования системы, то есть любое качественное изменение системы.

    Количественное изменение состава и взаимосвязей системы выражает понятие "рост" и его темпы (следовательно, рост не следует отождествлять с развитием, что характерно для многих экономистов). Развитие может идти как по линии прогресса, так и регресса, и выражаться в эволюционной или революционной форме. Революция в теориях самоорганизации получила название скачка, фазового перехода или катастрофы. Чтобы система была самоорганизующейся и, следовательно, имела возможность прогрессивно развиваться, она должна быть открытой (т.е. обмениваться со средой веществом, энергией или информацией) и находиться вдали от состояния равновесия. Системы и их компоненты подвержены флуктуациям (колебаниям, изменениям, возмущениям), 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. Флуктуации приводят систему в точку бифуркации, в которой система испытывает неустойчивость (переломный, критический момент в развитии системы, в котором она осуществляет выбор пути). В процессе движения от одной точки бифуркации к другой происходит развитие системы. В каждой точке бифуркации система выбирает путь развития, траекторию своего движения.

    Множества, характеризующие значения параметров системы на альтернативных траекториях, называются аттракторами. В точке бифуркации происходит катастрофа – переход системы от области притяжения одного аттрактора к другому. В качестве аттрактора 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. Только противоположения порядка и хаоса, их периодическая смена и непрестанная борьба друг с другом дают системе возможность развития, в том числе и прогрессивного (примерами является экономическое чудо Японии, Германии).

    Наиболее существенным источником процесса развития выступают следующие виды противоречий:

    • противоречие между функцией и целью системы;
    • между изменяющимся количеством и прежним качеством (которое приобретает максимальную остроту в районе точки бифуркации);
    • противоречие между старым и новым;
    • противоречие между стремлением к порядку и хаосом;
    • противоречие между стремлением системы к устойчивости и средствами его достижения (т. е. процессом развития): система адаптируется к среде и вследствие этого становится более отзывчивой к флуктуациям, усиление флуктуации вызывает неустойчивость, за которой следует скачок;
    • противоречие между целями системы и целями ее компонентов.

    Большинство противоречий системы в эволюционный период только сглаживаются - внешним тенденциям здесь противостоит адаптация, а внутренним - функционирование ("работа") системы. Максимально возможное разрешение назревших противоречий происходит в момент катастрофы, затем противоречия постепенно накапливаются, и цикл повторяется.

    Исходя из изложенного выше, можно предположить, что процессы развития предсказуемы. Более точному прогнозу поддаются процессы эволюционной стадии, поскольку они, как и структура системы, отличаются устойчивостью, а условия внешней среды известны. С гораздо меньшей точностью можно вычислить сценарий поведения системы в точке бифуркации, поскольку и система, и среда становятся неустойчивыми, и детерминизм эволюции сменяется случайностями революции.

    Таким образом, теории самоорганизации воссоздали целостную теорию развития, подтвержденную успехами исследований, осуществленных на ее основе, в области физики, химии, биологии. Ее выводы успешно применяются другими областями знания, особенно эффективно в экономике.

    Литература:

    1. Арнольд В. И. Теория катастроф.— 3-е изд., доп.— М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1990.— С. 128.
    2. Кондратьев Н.Д. “Основные проблемы экономической статики и динамики” . – М.,1991.