Развитие как процесс самоорганизации. Синергетический подход.

В физике и космологии 20 в. все более пристальное внимание уделяется моменту начала Вселенной. Огромное значение имеет установление самого факта расширения Вселенной на базе космологических уравнений Эйнштейна и данных красного смещения в спектрах галактик.

Рис.2.2. Альбе́рт Эйнште́йн (1879 - 1955), выдающийся физик-теоретик, один из основателей современной теоретической физики, лауреат Нобелевской премии по физике.

Учеными проводятся интенсивные исследования, теоретические и экспериментальные, касающиеся первоначального состояния материи. Новые открытия в области физики тесно связаны с космологией, прежде всего с исследованием самых ранних этапов эволюции Вселенной. Физики и космологи все ближе подходят к началу Вселенной, наука продвинулась далеко в пределы первых двухсот секунд, в течение которых должен был осуществиться синтез водорода, дейтерия, трития и гелия. Как и в истории и биологии, в физике и космологии внимание исследователей переключается на начало эволюции, на генезис Вселенной. В отличие от 19 – го века и начала 20 – го века, когда господствовавшей картиной мира была термодинамическая картина, которая в связи со вторым законом термодинамики говорила о неизбежной тепловой смерти вселенной и приводящего к ней росту энтропии во второй половине 20 – го века появилась концепция о самоорганизации материи, которая позволяет говорить о возможности появления новых форм, нового порядка и новой информации в процессе нелинейных динамических процессов коллективного взаимодействия частиц (атомов, молекул, и даже песчинок в пустыне, которая позволяет понять не только процессы эволюции в сложных природных системах, но и его генезис, причины, источники.

Такого рода тенденции нашли отражение в синергетике (или теории самоорганизации). И. Пригожин, бельгийский химик, лауреат Нобелевской премии, вводит понятие бифуркаций — точек, вблизи которых в системах наблюдаются значительные флуктуации, изменения; осуществляется переход от равновесных систем к неравновесным, от повторяющегося и общего к уникальному и специфичному. Вдали от равновесия наблюдаются процессы самоорганизации. “Небольшая флуктуация может послужить началом эволюции в совершенно новом направлении, которое резко изменит все поведение макроскопической системы”. Причём такой скачок не может быть предсказан, исходя из классических законов статистики.

Рис.2.3. Илья́ Рома́нович Приго́жин (1917, 2003) — бельгийский физик и физико-химик российского происхождения. Лауреат Нобелевской премии по химии 1977 года, виконт Бельгии.

Внимание в синергетике сосредоточено на точке начала, возникновения, генезиса эволюционного процесса, при этом то или иное толкование начала порождает и соответствующее понимание развития. Процессы в открытых диссипативных системах позже стали называть самоорганизацией.

Основные принципы самоорганизации:

•     Природа иерархически структурирована в несколько видов открытых нелинейных систем разных уровней организации: в динамически стабильные, в адаптивные, и наиболее сложные — эволюционирующие системы.

•     Связь между ними осуществляется через хаотическое, неравновесное состояние систем соседствующих уровней.

•     Неравновесность является необходимым условием появления новой организации, нового порядка, новых систем, то есть — развития.

•     Когда нелинейные динамические системы объединяются, новое образование не равно сумме частей, а образует систему другой организации или систему иного уровня.

•     Общее для всех эволюционирующих систем: неравновесность, спонтанное образование новых микроскопических (локальных) образований, изменения на макроскопическом (системном) уровне, возникновение новых свойств системы, этапы самоорганизации и фиксации новых качеств системы.

•     При переходе от неупорядоченного состояния к состоянию порядка все развивающиеся системы ведут себя одинаково (в том смысле, что для описания всего многообразия их эволюций пригоден обобщённый математический аппарат синергетики).

•     Развивающиеся системы всегда открыты и обмениваются энергией и веществом с внешней средой, за счёт чего и происходят процессы локальной упорядоченности и самоорганизации.

•     В сильно неравновесных состояниях системы начинают воспринимать те факторы воздействия извне, которые они бы не восприняли в более равновесном состоянии.

•     В неравновесных условиях относительная независимость элементов системы уступает место корпоративному поведению элементов: вблизи равновесия элемент взаимодействует только с соседними, вдали от равновесия — «видит» всю систему целиком и согласованность поведения элементов возрастает.

•     В состояниях, далёких от равновесия, начинают действовать бифуркационные механизмы — наличие кратковременных точек раздвоения перехода к тому или иному относительно долговременному режиму системы — аттрактору. Заранее невозможно предсказать, какой из возможных аттракторов займёт система.

Однако распространить концепцию самоорганизации на процессы развития технических систем до настоящего времени не удалось. Это обусловлено слабым взаимодействием и недостаточным количеством взаимодействующих технических объектов. Однако с развитием робототехники, многоагентных систем и сильного искусственного интеллекта ситуация может измениться.

Невозможность использования эволюционной и синергетической концепции развития обусловило поиск подходов к определению источников развития технических систем.