Синергетика как теория самоорганизации

П Л А Н

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………3

I. ПОНЯТИЕ СИНЕРГЕТИКИ

§1. Синергетика по Хакену……………………………………………4

§2. Начала синергетики………………………………………………..8

II. СИНЕРГЕТИКА ОТНОСИТЕЛЬНО ДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ

       §1. Самоорганизация в синергетике..………………………………...9

       §2. Критика синергетики и синергетиков……..……………………10

       §3. Синергетическая концепция самоорганизации………………...10

 ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………..13

ЛИТЕРАТУРА…………………………………………………………….15 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Введение.

     В последние годы наблюдается стремительный и бурный рост интереса к междисциплинарному направлению, получившему название «синергетика». Издаются солидные монографии, учебники, выходят сотни статей, проводятся национальные и международные конференции. Трудно или даже невозможно назвать область знания, в которой сегодня не проводились бы исследования под рубрикой синергетики. Для публикаций на тему синергетики характерно то, что в них нередко приводятся авторские трактовки принципов синергетики, причем трактовки довольно разнородные и не всегда достаточно аргументированные. Причиной этого является отсутствие достаточной определенности относительно основоположений синергетики и возникающей отсюда необходимости уточнения статуса излагаемого материала.

     Цель  данной работы – попытаться на доступном уровне раскрыть существо и понятие синергетики, как нового направления современной научной мысли.  Данная работа  является обобщением многих научных источников в описании синергетики как перспективного направления современной научной мысли. Раскрытием задач поставленных перед наукой синергетика.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    I. ПОНЯТИЕ СИНЕРГЕТИКИ

    §1. Синергетика по Хакену.

     Термин «синергетика» как название нового междисциплинарного направления исследований был впервые введен Германом Хакеном в курсе его лекций, прочитанных в 1969 г. в университете Штутгарта. Научное сообщество встретило появление синергетики без особых восторгов, более того, градом незаслуженных упреков, обвинений и возражений. В чем только ни упрекали новое научное направление его противники и (не всегда добросовестные) критики: они утверждали, будто синергетика — детонат пустого понятия, и синергетика не имеет ни своего предмета, ни присущего только ей метода исследования, что она излишне математизирована и представляет собой одну из разновидностей физикализма, не обладает непременным атрибутом науки-прогностической силой, развивается не интенсивно, а экстенсивно.  
         Но вот минули три десятилетия, заполненные неустанными трудами профессора Г. Хакена, его сотрудников, учеников и единомышленников, и со всей очевидностью выяснилось, что все опасения, сомнения и упреки несостоятельны и развеялись, как утренний туман.  
          Современная синергетика стала признанным междисциплинарным направлением научных исследований, которое занимается изучением сложных систем, состоящих из многих элементов, частей, компонентов, которые взаимодействуют между собой сложным (нелинейным) образом.  
          Свой выбор термина «синергетика» профессор Г. Хакен объясняет следующим образом. «Я выбрал тогда слово «синергетика», потому что за многими дисциплинами в науке были закреплены греческие термины. Я искал такое слово, которое выражало бы совместную деятельность, общую энергию что-то сделать, так как системы самоорганизуются, и поэтому может показаться, что они стремятся порождать новые структуры. Я обратился тогда за советом к моему школьному другу Гауссу Кристофу Вольфу, который хорошо разбирался в греческом, и мы с ним обсуждали различные понятия. Я преследовал цель привести в движение новую область науки, которая занимается вышеуказанными проблемами. Уже тогда я видел, что существует поразительное сходство между совершенно различными явлениями, например, между излучением лазера и социологическими процессами или эволюцией, что это должно быть только вершиной айсберга. Правда, в то время я не подозревал, что эта область может оказать влияние на столь многие и отдаленные области исследования, как, например, психология и философия».  
             Разумеется, синергетика — далеко не единственное научное направление, которое занимается изучением сложных систем. Вместе с тем, используемые в синергетике понятия делают синергетический подход уникальным, причем не только в концептуальном, но и в операциональном плане. В отличие от других научных направлений, обычно возникавших на стыке двух наук, когда одна наука давала новому направлению предмет, а другая — метод исследования, синергетика опирается на сходство математических моделей, игнорируя различную природу описываемых ими систем.  
            Бич всех научных направлений, занимающихся изучением сложных систем, состоящих из большого числа взаимодействующих деталей,  
— обилие информации, которую требуется перерабатывать для получения детального описания системы. Чтобы уменьшить объем информации до сколько-нибудь приемлемых размеров, прибегают к так называемому «сжатию информации», как правило, сопровождающемуся ее частичной потерей. Например, вместо отслеживания траекторий частиц газа в кинетической теории газов переходят к усредненным характеристикам, например вводят давление газа. Синергетический подход осуществляет сжатие информации без каких-либо ее потерь  — путем перехода от переменных или параметров состояния к параметрам порядка на основе принципа подчинения, причем параметры порядка в свою очередь являются функциями параметров состояния (принцип круговой причинности).  
            Что же касается обвинения синергетики в физикализме, то они основаны на недоразумении: на первых порах было естественно приводить в качестве примеров систем, подпадающих под «юрисдикцию» синергетики, простейшие из таких систем — физические.  
            Но синергетика, ее идеи, понятия и методы, применимы и к гораздо более сложным биологическим системам, в частности к человеку  
как биологической особи и как члену сообщества. Синергетика нашла плодотворные применения при исследовании моторной деятельности человека и функционирования самого сложного из известных объектов— самопознающего человеческого мозга. Человекомерному аспекту синергетики посвящено несколько томов в серии по синергетике, выпускаемой немецким издательством «Шпрингер-Ферлаг» под общим руководством профессора Г. Хакена. Много журнальных публикаций посвящены применению синергетического подхода в экономике, появились и первые монографии.  
              Широкий спектр человекомерных аспектов синергетики представлен в сборнике по материалам «Синергетического форума», состоявшегося в Москве в 1996 г. Об этом красноречиво говорят заголовки основных разделов: «Синергетика как наука о сложности», «Синергетика в контексте культуры», «Синергетика в междисциплинарном измерении», «Синергетика на пути к автопоэтической медицине».  
          Следует подчеркнуть, что синергетический подход позволяет не только переформулировать в новых, синергетических, терминах давно известные истины, т. е. по существу объяснить специалистам, что те говорят прозой, но и способствует более глубокому и подчас неожиданному пониманию старых областей. Например, проведенный Келсо и Хакеном анализ моторной активности человека выявил некоторые неожиданные факты, а проведенный А. Балояну и ее сотрудниками анализ хаотической электрической активности головного мозга спящего человека привел к неожиданному результату: выяснилось, что число управляющих параметров столь сложного состояния удивительно мало.  
             Несмотря на зрелый по человеческим меркам возраст, синергетическое направление все еще продолжает формулироваться, обогащаясь новыми идеями и методами. Возникнув как продолжение и развитие нелинейной теории колебаний, которая, по словам Л. И. Мандельштама, «говорила на интернациональном языке науки», т. е. рассматривала общие свойства колебательных систем, не «привязанные» к конкретной природе самих систем, синергетика на новом витке развития выдвинула идею моделирования сложных процессов, например происходящих в головном мозге человека, на языке сети нелинейных осцилляторов. Используя метод этот  анализа, синергетика научила экономистов справляться со сложными проблемами исследования временных колебаний биржевых курсов и других сложных временных рядов.  
          Французскому специалисту Буржелю синергетика помогла в решении проблем урбанистики, греку Джону Николсу — в создании новой  
парадигмы передачи информации, социологу А.П. Назаретяну—в разработке модели антропогенных кризисов.  
           Синергетика Хакена — это язык, на котором удобно и естественно описывать жизнь сложных систем и, в частности, явление самоорганизации — спонтанное возникновение структур, а ее понятийный аппарат позволяет рассматривать все происходящее «сверху вниз» — от целого к деталям, а не «снизу вверх» — от деталей к целому, как это принято при редукционистском подходе. Обратимое сжатие информации, осуществляемое в синергетике при переходе от многочисленных параметров состояния к малочисленным параметрам порядка, позволяет, минуя детали, описывать и понимать эмержентные свойства и самоорганизацию целого, что особенно важно в случае таких сложных систем, как человек, его нервная система, в частности головной мозг, и различные сообщества — культурные, социальные, экономические и т. п., — где далеко не все детали известны и понятны.  
 

    §2. Начала синергетики

     Ч. Шеррингтон называл синергетическим, или интегративным, согласованное воздействие нервной системы (спинного мозга) при управлении мышечными движениями (согласованное действие сгибательных и разгибательных мышц - протагониста и антигониста).

     С. Улам был непосредственным участником одного из первых численных экспериментов на ЭВМ первого поколения (ЭНИВАКе) и понял всю важность и пользу «синергии, т. е. непрерывного сотрудничества между машиной и ее оператором», осуществляемого в современных машинах за счет вывода информации на дисплей.

     И. Забуский к середине 60-х годов, реалистически  оценивая ограниченные возможности как аналитического, так и численного подхода к решению нелинейных задач, пришел к выводу о необходимости единого синтетического подхода. По его словам, «синергетический подход к нелинейным математическим и физическим задачам можно определить как совместное использование обычного анализа и численной машинной математики для получения решений разумно поставленных вопросов математического и физического содержания системы уравнений».

     Все вышеприведенные начала объединяет тот факт, что во всех случаях речь идет о согласованности действий.  
 
 
 
 
 
 

    II. СИНЕРГЕТИКА ОТНОСИТЕЛЬНО ДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ

    §1. Самоорганизация в синергетике

     В определенной части своего смысла синергетика  и такие понятия как самоорганизация, саморазвитие и эволюция имеют общность, которая позволяет указать их все в качестве результатов синергетического процесса. В особенности самоорганизация устойчиво ассоциируются сегодня с синергетикой. Однако такие ассоциации имеют двоякое значение. С одной стороны, эффект самоорганизации является существенным, но, тем не менее, одним из компонентов, характеризующих синергетику, с другой — именно этот компонент придает выделенный смысл всему понятию синергетики и, как правило, является наиболее существенным и представляющим наибольший интерес.

     Не  только результаты, а и условия, причины и движущие силы самоорганизации имеют альтернативы. В рассмотрении И.Р. Пригожина применительно к диссипативным структурам речь идет о когерентной самоорганизации, альтернативой для которой является континуальная самоорганизация индивидуальных микросистем, разработанная и предложенная А.П. Руденко. В  показано, что теоретическое обоснование явления самоорганизации неравновесных открытых систем, равно как и процесса неравновесного упорядочения, было дано И.Р. Пригожиным и А.П. Руденко практически в одно время независимо друг от друга. Главным достоинством «континуальной» самоорганизации, предложенной А.П. Руденко, является то, что именно такой подход позволяет провести рассмотрение связи самоорганизации и саморазвития. В соответствии с развитыми взглядами сущность прогрессивной эволюции состоит в саморазвитии континуальной самоорганизации индивидуальных объектов. Показывается, что способностью к саморазвитию и прогрессивной эволюции с естественным отбором обладают только индивидуальные микрообъекты с континуальной самоорганизацией и что именно прогрессивная химическая эволюция способна быть основанием для возникновения жизни.

    §2. Критика синергетики и синергетиков

     Хакена и его  последователей иногда обвиняют в честолюбивых замыслах, в умышленном введении легковерных в заблуждение. Кроме прочего утверждается, будто кроме названия (у которого, как было отмечено выше, также имелись предшественники), синергетика напрочь лишена элементов новизны.

       Даже если бы новацией было  только название, появление синергетики было бы оправдано. Предложенное Хакеном выразительное название нового междисциплинарного направления привлекало к этому новому направлению гораздо больше внимания, чем любое “правильное” и понятное лишь узкому кругу специалистов, название.

     Уже нет необходимости доказывать полезность синергетического подхода и неправильно настаивать на непременном использовании названия "синергетика" всеми, чьи достижения, текущие результаты или методы сторонники синергетики склонны считать синергетическими. Явления самоорганизации, излучение сложности, богатство режимов, порождаемых необязательно сложными системами, оставляют простор для всех желающих. Каждый может найти свою рабочую площадку и спокойно трудиться в меру желания, сил и возможностей. Однако нельзя не отметить, что перенос синергетических методов из области точного естествознания в области, традиционно считавшиеся безраздельными владениями далеких от математики гуманитариев, вскрыли один из наиболее плодотворных аспектов синергетики и существенно углубили её понимание.

    §3. Синергетическая концепция самоорганизации

     1) Объектами исследования являются  открытые системы в неравновесном состоянии, характеризуемые интенсивным (потоковым, множественно–дискретным) обменом веществом и энергией между подсистемами и между системой с ее окружением.

     Конкретная  система погружена в среду, которая  является также ее субстратом.

     2) Среда — совокупность составляющих  ее (среду) объектов, находящихся в динамике. Взаимодействие исследуемых объектов в среде характеризуется как близкодействие — контактное взаимодействие. Среда объектов может быть реализована в физической, биологической и другой среде более низкого уровня, характеризуемой как газо-подобная, однородная или сплошная. (В составе системы реализуется дальнодействие — полевое и опосредствованное (информационное взаимодействие.)

     3) Различаются процессы организации  и самоорганизации Общим признаком для них является возрастание порядка вследствие протекания процессов, противоположных установлению термодинамического равновесия независимо взаимодействующих элементов среды (также удаления от хаоса по другим критериям). Организация, в отличие от самоорганизации, может характеризоваться, например, образованием однородных стабильных статических структур.

     4) Результатом самоорганизации становится возникновение, взаимодействие, также взаимосодействие (например, кооперация) и, возможно, регенерация динамических объектов (подсистем) более сложных в информационном смысле, чем элементы (объекты) среды, из которых они возникают. Система и ее составляющие являются существенно динамическими образованиями.

     5) Направленность процессов самоорганизации  обусловлена внутренними свойствами объектов (подсистем) в их индивидуальном и коллективном проявлении, а также воздействиями со стороны среды, в которую «погружена» система.

     6) Поведение элементов (подсистем)  и системы в целом, существенным  образом характеризуется спонтанностью  — акты поведения не являются  строго детерминированными.

     7) 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.

     Приведенное развернутое определение является если и не вполне совершенным, то все–таки необходимым шагом на пути конкретизации содержания, которое относится к синергетике, и выработки критериев для создания моделирующей самоорганизующейся среды.

     О соотношении синергетики и самоорганизации  следует вполне определенно сказать, что содержание, на которое они распространяются, и заложенные в них идеи неотрывны друг от друга. Они, однако, имеют и различия. Поэтому синергетику как концепцию самоорганизации следует рассматривать в смысле взаимного сужения этих понятий на области их пересечения.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

     Синергетика с её статусом метанауки изначально была призвана сыграть роль коммуникатора, позволяющего оценить степень общности результатов, моделей и методов отдельных наук, их полезность для других наук и перевести диалект конкретной науки на высокую латынь междисциплинарного общения. Положение междисциплинарного направления обусловило еще одну важную особенность синергетики - ее открытость, готовность к диалогу на правах непосредственного участника или непритязательного посредника, видящего свою задачу во всемирном обеспечении взаимопонимания между участниками диалога. Диалогичность синергетики находит свое отражение и в характере вопрошания природы: процесс исследования закономерностей окружающего мира в синергетике превратился (или находится в стадии превращения) из добывания безликой объективной информации в живой диалог исследователя с природой, при котором роль наблюдателя становится ощутимой, осязаемой и зримой.

     В настоящее время общая методология науки переживает период, который совмещает в себе черты эволюции и кризиса. Современная наука, значительно укрепив свою базу за прошедшее столетие, может позволить себе более либеральный подход к включению в сферу своего рассмотрения содержания, не имеющего строгой объективной основы. Позитивный смысл этого действия заключается во включении в поле внимания существующих фактов и практик, реально нуждающихся в интеллектуальном анализе. Однако ввиду фактической неготовности науки к исследованию этого содержания объективными методами, процесс сопровождается появлением «нетрадиционных» и «неклассических» наук, симбиозов научного и ненаучного знания и других явлений, которые естественны сами по себе для человеческой познавательной деятельности, но далеки от именно научного знания. Важно то, что при этом происходит наработка подходов к малоисследованному, реально существующему содержанию. Можно указать, например, на крайне актуальную задачу объективного исследовании субъективной реальности, на подступах к которой трудятся психологи, нейрофизиологи и разработчики систем виртуальной реальности и компьютерной анимации. Сама постановки задачи выглядит терминологически противоречивой. Однако это реальная, крайне важная задача, в основе решения которой лежит изучение и осмысление процессов самоорганизации в нейробиологической, информационной и понятийной средах.

     Общие закономерности поведения систем, порождающих  сложные режимы, позволяют рассматривать на содержательном, а иногда и на количественном уровне, такие вопросы, как уровень сложности восприятия окружающего мира как функции словарного запаса воспринимающего субъекта, роль хаотических режимов, их иерархий и особенностей в формировании смысла, грамматические категории как носители семантического содержания, проблемы ностратического языкознания (реконструкция праязыка) как восстановление «фазового портрета» семейства языков и выделения аттракторов, и многое другое. Можно предположить, что в связи с существующими и грядущими результатами в кинетической химии, нейробиологии, транспьютерном нейрокомпьютинге и в других областях сформируется более определенный теоретический и аксиоматический базис синергетики, благодаря чему, в частности, и критика в ее адрес станет более конструктивной и продуктивной. Несомненно, при всем том, что синергетика полноценно «работает» сегодня как категория научного знания.