Онлайн офис на Александър Болдачев Иновации (книга) - Синергична и иновативна самоорганизация
99. За прякото, буквално разбиране на самоорганизацията
Нека забравим за известно време особено синергичния смисъл на думата "самоорганизация" и да обсъдим какво разбираме под нея и нашите очаквания, свързани с научното прилагане на теорията за самоорганизацията. Тоест, какъв е процесът на самоорганизация на някаква, дори най-проста система (физическа, химическа, биологична, социална), ако забравим, че самоорганизацията е образуването на дисипативни структури в неравновесни среди?
Първо, нека се съгласим, че под системата, представена като резултат от самоорганизацията, в конкретния случай бихме искали да разбираме набор от елементи, обединени до известна степен от устойчиви връзки, притежаващи структура и специфични системни качества, които не могат да бъдат сведени до качествата на елементите [16] . Именно наличието на фиксирани връзки между елементите отличава интересуващите ни системи от стохастичните, чиято форма се определя изключително от външни граници, а качествата се определят от случайното взаимодействие на елементите. Стохастичните системи - като газ, течност или техните потоци, са по-правилно да се наричат среди, за да се разграничат от системи, които имат структура, тоест отношения едно към едно между елементите.
Така че, преди да започне процесът на самоорганизация, трябва да имаме набор от несвързани (без фиксирани стабилни връзки) елементи на бъдещата система. Тези елементи могат да бъдат еднотипни или различни, разпръснати или комбинирани в други системи. За нас е важен само фактът на наличието на елементи и предварителното отсъствие на самата система. Тогава самоорганизацията може да се разбира като спонтанно (независимо) обединяване на различни елементи в система - може да се каже, самосглобяване, за разлика от сглобяванетосистеми под въздействието на външна целеполагаща сила (воля).
Разбира се, представянето на самоорганизацията като първоначално самосглобяване на системата е нейният чист, граничен вариант – в общия случай под самоорганизация се разбира всяко усложняване на вече съществуваща система. Но всъщност всяко усложнение на една система винаги може да бъде представено като формирането на нова система (подсистема) в нейните граници. Следователно трябва да разглеждаме самоорганизацията или отново като чиста версия на самосглобяването на система (в този случай подсистема), или трябва напълно да се откажем от термина „самоорганизация“, заявявайки, че подсистемата се формира под влиянието на външна система, която от своя страна е подсистема на някаква по-голяма система и т.н. (Вижте по-долу за индуктивния подход към системния анализ, съдия 251).
100. На илюстративни примери за самоорганизиращи се системи
Първият пример, който идва на ум, който илюстрира разглежданата чиста схема на самоорганизация (т.е. като самосглобяване), е процесът на кристализация. "Вход" - произволно разпределени атоми (или молекули), "изход" - кристал, тоест система от елементи, които образуват недвусмислена стабилна структура. Процесът на образуване на система-кристал става при абсолютното изпълнение на условието за "самоличност" - нейната структура се определя единствено от свойствата на елементите, а процесът на кристализация започва спонтанно и протича без външна формообразуваща намеса. Като цяло самоорганизацията на кристалите може да се разглежда като частен случай на спонтанно образуване на системи от атоми на химични елементи. Тоест всички химични реакции, които водят до образуването на молекули (структурирани системи от атоми), могат да се разглеждат като примери за чиста самоорганизация.
мога да водяпримери за самоорганизация и от областта на физиката. Те включват обединяването на различни елементарни частици (нуклони и електрони) в атоми, образуването на сателитни гравитационни системи - масивни тела, въртящи се едно около друго.
Ясно е, че дадените примери за самосглобяващи се системи не са точно това, което бихме искали да обсъждаме, когато говорим за самоорганизация. Във формирането на най-простите физически и химични системи няма никаква мистерия, тяхната природа е доста надеждно описана от наличните теории. От теорията за самоорганизацията бих искал да получа отговор на въпроса как се образуват принципно нови, несъществуващи досега системи, а не на въпроса как се самосглобяват "стандартните" физически и химични образувания - атоми, кристали, молекули.
101. Синергична самоорганизация и еволюционни иновации
До известна степен синергетиката започна да оправдава тези новаторски очаквания чрез изследване на феномена на образуването на дисипативни структури. Наистина, структурите, вълните, трептенията, които възникват в неравновесни отворени среди, не са естествена последица от взаимодействието на елементите на тези среди. Самата възможност за образуване на дисипативни структури (за разлика от елементарните физични и химични системи) не се определя от характеристиките на елементите на средата. Структурите възникват спонтанно от хаоса и могат да се възприемат като иновативни до известна степен. Но има редица проблеми, които ограничават широката интерпретация на идеите за синергичната самоорганизация като "обща теория за самоорганизация и еволюция".
Първо и най-важно, дисипативните структури не са системи. По своята същност те са само редовни уплътнения на среди (потоци) или периодични промени в техните характеристики. Дисипативните структури не са структуриелементи, обединени от недвусмислени връзки, но само някои външно времевиs e или пространствени (геометрични) форми на организация на средата. Те нямат никакви свойства, системни качества и т.н.
Второ, образуването на дисипативни структури е също толкова естествено и недвусмислено възпроизводимо в експерименти, колкото процесите на образуване на молекули, кристали и атоми, споменати по-горе. Това изисква само по-екзотични условия, отколкото например температурните ограничения, традиционни за химията и физиката. По този начин формирането на дисипативни структури по принцип не може да се разглежда като еволюционен феномен, тоест невъзпроизводим и необратим процес (според терминологията, въведена в решение 6).
Следователно образуването на дисипативни структури може да се представи като самоорганизация, само в смисъл на преход на определена среда (поток) от едно състояние в друго - от по-малко подредено към външно по-подредено, което освен това не е иновативно. От външно формална страна (т.е. не по своята същност) образуването на дисипативни структури не се различава от други примери за образуване на вълни и периодични колебания във физични и химични среди.
Така синергетиката, събудила интерес към феномена на самоорганизацията, зададе повече въпроси, отколкото даде отговори. Тя очерта определена посока на движение към разбирането как "нещо" се формира от "нищо", от неорганизирано - организирано. Като теория, която описва само външно формалната страна на прехода от хаос към ред и не засяга принципите на формиране на системата (връзки, елементи, функциониране), синергетиката не може да претендира за ролята на теорията за "самоорганизацията на сложни системи", което обикновено означава биологични и социални образувания. Проблемът обачекакто аз го виждам, по-скоро не е в потенциалните възможности на синергетиката или друга теория, а в неяснотата на тълкуването на самото понятие за „самоорганизация на сложни системи“. Основният проблем, колкото и да е странно, е самият избор извън физико-химическата сфера на самоорганизиращите се системи като такива.
102. Биологични и социални самоорганизиращи се системи
Да, наистина, в тези примери наблюдаваме реалното образуване на системи – обединяването на разнородни елементи (химически молекули, хора и технически устройства) в сложни структури. Но възможно ли е да си представим процеса на формиране на тези системи като самосглобяване - независимо свързване на преди това независими елементи? Позволете ми да ви напомня, че „независимост“ тук означава спонтанно, външно неконтролирано образуване на връзки, както при образуването на молекули, кристали, атоми (или структури в дисипативни среди). Така че с "себе си" нещо и има проблеми.
Образуването, например, на конкретен отделен биологичен организъм като система се определя не от набор от неговите първоначални елементи (които по същество са еднакви както за амеба, така и за слон), а предварително определена, предходна, външна генетична програма на биологичния вид за организма. Ние не считаме процеса на сглобяване на автомобил според чертежите като негова самоорганизация. Въпреки че, разбира се, „сглобяването“ на биологичен организъм е нещо друго. Той се събира. Но все пак "по чертежи" - по външно предопределена програма.
Въпреки това, идеята за външна предопределеност на сглобяването на биологичен организъм може да бъде заобиколена, като се вземат гени (ДНК молекули), прехвърлени от родителите, като елементи на първоначалния набор заедно с други химически съставки, необходими за изграждането на системата. Тогава формирането на организма може да изглежда такалокално самосглобяване, подобно на самосглобяването на атоми и кристали. Разбира се, процесът на образуване на организъм е много по-сложен от обединението на няколко елементарни частици или атоми и все още не е напълно проучен. Но по своята същност той е достатъчно рационален и възпроизводим и не е обграден от мистериозен ореол на новаторска самоорганизация.
103. Възпроизводство и иновативна системогенеза
Следователно решението на проблема за самоорганизацията не може да се сведе до отговора на въпроса: как се възпроизвеждат съществуващите системи (физически, химични, биологични, социални). Проблематичен е самият факт на първото, иновативно формиране на системите – иновационен системогенезис. Връщайки се към въпроса за самоорганизацията на биологичния организъм, акцентът трябва да се измести от изпълнението на предварително зададена програма към произхода на самата програма.
Така неизбежно стигаме до извода, че проблемът за самоорганизацията в широк философски смисъл не е като такъв проблем за „самоорганизацията на системите“. Формулиран от гледна точка на самосглобяването на системи от елементи, проблемът за самоорганизацията се свежда до решаването на конкретни проблеми на възпроизвеждането на системи (физични, химически и др.). В рамките на еволюционната парадигма формулирането на проблема за самоорганизацията е преди всичко формулирането на въпроса за иновативното, исторически първо формиране на системата, т.е. иновативния системен генезис.
Ако говорим за някакъв вид истинска самоорганизация (а не за възпроизвеждане на системи), то само по отношение на такива системи като авангардни еволюционни или към Света като единствената наистина самоорганизираща се система. Вярно, възможно ли е терминът "самоорганизация" да се приложи към един-единствен уникален обект, какъвто ни изглежда Светът? В крайна сметка, за да се определи дали системата е или не есамоорганизиращ се, човек може да бъде само извън него, тоест от позицията на външен наблюдател, която не можем да заемем спрямо Света. Освен това е безсмислено да се твърди, че Светът се самоорганизира, тъй като състоянието му във всеки отделен момент е напълно организирано. И, разбира се, не може да се говори за някаква самоорганизация, тъй като по дефиниция за Света не може да има не-аз.
И връщайки се отново към синергетиката, ще повторя основните изводи от предишните съждения. Принципно невъзможно е да се приложи формализмът на самоорганизацията на дисипативните структури към иновативното възникване и последващо възпроизвеждане на биологични или социални системи, тъй като последните не са среди със стохастично разпределени елементи, а са сложни системи с фиксирани структури. И като цяло е трудно да се разграничи самостоятелен проблем на самоорганизацията на системите - той се разпада на редица специално научни проблеми: възпроизвеждане на локални системи, иновационен системен генезис, тоест възникването на системи de novo, и проблемът за иновативно-еволюционното формиране на света. (За решение на проблема със самоорганизацията вижте решение 259.)
104. Самоорганизация и амеба
При изучаване на външните характеристики на процеса на образуване на колонии - концентричното разпространение на материята и вълнообразното свиване на амебите към центъра - беше отбелязано, че този процес може да бъде описан на "синергичен" език, тоест нелинейно уравнение. Но дали е правилно да се разглежда самото явление образуване на колонии като пример за самоорганизация по синергичен тип, тоест като илюстрация на образуването на структура в неравновесна среда? Когато разглеждаме явлението образуване на колонии от амеби, имаме два различни обекта на изследване, свързани с напълно различнисфери. Първият е биологично (по-специално генетично) предопределен тип поведение на определен тип едноклетъчни организми. Трябва да се отбележи, че други видове едноклетъчни организми, в каквито и неравновесни условия да се намират, не са способни на подобно поведение. Вторият обект е пространствено-времева форма на реализация на колективното поведение. И няма нищо изненадващо и забележително в това, че процесът на образуване на колония от амеби може да се опише с нелинейни уравнения - неговият темп се определя от концентричен поток от химическо вещество. Следователно, както и образуването на биологични организми, феноменът на образуване на колонии от амеба Dictyostelium discoideum не може да се разглежда като самоорганизация по синергичен тип, тъй като тези процеси на системно образуване са предопределени от външна генетична програма за организмите. В примера с амеба, само външната пространствено-времева форма на едноклетъчно пълзящо, определено от нелинейния процес на разпространение на химичното вещество, се поддава на синергично описание.
Анализът на примера за колективното поведение на амебите Dictyostelium discoideum в текстове, посветени на самоорганизацията, има една забележителна особеност, която потвърждава заключението, че обхватът на синергичния формализъм е ограничен само до процеси в неравновесни потоци. Обикновено, когато се разглежда поведението на амебите, се пренебрегва фактът на формирането на истинска система, т.е. процесът на диференциация на едноклетъчни организми с образуването на "крака" и "глави". Този процес на действителна самоорганизация е пропуснат по очевидни причини - в него явно не се вижда участието на нелинейни потоци.
[16] Това е работеща, далеч не изчерпателна дефиниция на система. В последната част на книгата тя ще бъде значително разширена чрез разглежданесистеми, които не са локализирани в пространството и следователно нямат уникална структура.