Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Самоорганізація



План:


Введення

Самоорганізація - процес упорядкування елементів одного рівня в системі за рахунок внутрішніх чинників, без зовнішнього специфічного впливу (зміна зовнішніх умов може також бути стимулюючим впливом). Результат - поява одиниці наступного якісного рівня.

Залежно від підходу до опису самоорганізації у визначення включають характеристики системи, тип внутрішнього фактора, особливості процесу.


1. Історія

Гіпотеза про впорядкування в системі за рахунок її внутрішньої динаміки висловлювалася філософом Р. Декартом в п'ятій частині "Роздуми про метод". Пізніше він детально розробив цю ідею в так і не опублікованій книзі "Le Monde".

І. Кант висунув небулярную гіпотезу, згідно якої планети утворилися з туманності за рахунок тяжіння і відштовхування, внутрішньо властивих матерії [1].

Необхідно зауважити, що уявлення про спонтанне виникнення порядку і самоорганізації нетотожні. Атомізм Демокрита або статистика Больцмана розглядають виникнення порядку як випадковість, причому категорія порядку є суб'єктивною, наявність порядку здається.

В 1947 термін з'явився у науковій публікації Вільяма Ешбі ( англ. WR Ashby ) "Principles of the Self-Organizing Dynamic System" [2]. В 1960-і роки термін використовувався в теорії систем, а в 1970-і - 1980-і став використовуватися в фізики складних систем.

Г. Хакен - засновник синергетики визначив її як науку про самоорганізацію. До XXI століття синергетика здавалася монополістом на опис самоорганізації. У зв'язку зі співробітництвом представників природних наук в області нанотехнологій з'ясувалося, що термін самоорганізація, в області супрамолекулярної хімії та еволюційної біології визначено іншим чином для інших феноменів, ніж в синергетики. Крім того, визначення дане в рамках синергетики, завдяки міждисциплінарності цієї науки, розпливлося по різним дисциплін, стало нечітким.


2. Дисипативна самоорганізація (синергетичний підхід)

Визначення, дане Г. Хакеном в 1980-і рр.. в рамках синергетики:

"Самоорганізація - процес упорядкування (просторового, тимчасового чи просторово-часового) в відкритій системі, за рахунок узгодженої взаємодії безлічі елементів її складових ".

Характеристики системи:

  • відкрита (наявність обміну енергією / речовиною з навколишнім середовищем);
  • містить необмежено велике число елементів (підсистем);
  • є стаціонарний стійкий режим системи, в якому елементи взаємодіють хаотично (некогерентно).

Характеристики процесу:

  • інтенсивний обмін енергією / речовиною з навколишнім середовищем, причому абсолютно хаотично (не викликаючи впорядкування в системі);
  • макроскопічне поводження системи описується кількома величинами - параметром порядку і керуючими параметрами (зникає інформаційна перевантаженість системи);
  • є деяке критичне значення керуючого параметра (пов'язаного з надходженням енергії / речовини), при якому система спонтанно переходить у новий упорядкований стан (перехід до сильного нерівновазі);
  • новий стан обумовлено узгодженим ( когерентним) поведінкою елементів системи, ефект впорядкування виявляється тільки на макроскопічному рівні;
  • новий стан існує тільки при невпинному потоці енергії / речовини в систему. При збільшенні інтенсивності обміну система проходить через ряд наступних критичних переходів; в результаті структура ускладнюється аж до виникнення турбулентного хаосу.

Для однозначності визначення терміна, його зв'язки з характеристиками системи і процесу, як правило, робиться посилання на один з трьох стандартних прикладів самоорганізації:

Нобелівський лауреат Ілля Пригожин створив нелінійну модель реакції Бєлоусова - Жаботинського, так званий брюсселятора. Так як для виникнення впорядкування в таких системах необхідний приплив енергії або відтік ентропії, її дисипації, Пригожин назвав ці системи дисипативними. Внаслідок нелінійності, наявності більше одного стійкого стану в цих системах, в них не виконується ні другий початок термодинаміки, ні теорема Пригожина про мінімум швидкості виробництва ентропії.

За аналогією опису систем, що самоорганізуються з фазовими переходами дисипативна самоорганізація отримала назву фазового переходу в нерівноважної системі.

Методи синергетики були використані практично в усіх наукових дисциплінах: від фізики і хімії до соціології та філології. Градообразованія і нейронні мережі описані як дисипативні структури. Останнім часом практично зникло використання спочатку необхідного математичного апарату нелінійних рівнянь. Це призвело до того, що будь-яка система природного походження, не належить компетенції рівноважної термодинаміки, стала розглядатися як самоорганізована.


3. Консервативна самоорганізація (супрамолекулярна хімія та фазові переходи)

В 1987 інше Нобелівський лауреат Жан-Марі Лен - засновник супрамолекулярної хімії ввів терміни "самоорганізація" і "самоскладання", внаслідок необхідності опису явищ впорядкування в системах високомолекулярних сполук при рівноважних умовах, зокрема освіта ДНК.

Вивчення речовини в наносостояніі, освіта складної структури в процесі кристалізації без зовнішнього впливу також зажадало опис цих явищ як самоорганізації. Але на відміну від синергетичного підходу ці явища відбуваються в умовах близьких до термодинамічної рівноваги.

Таким чином, рівноважні фазові переходи, такі як кристалізація, також виявилися самоорганізацією. Для усунення плутанини, феномен упорядкування в рівноважних умовах часто визначають як консервативна самоорганізація.


4. Континуальна самоорганізація (концепція еволюційного каталізу)

Концепція еволюційного каталізу, розроблена А. П. Руденко, є альтернативною концепцією самоорганізації для біологічних систем. На відміну від когерентної самоорганізації в дисипативних системах з великим числом елементів (макросистем), розглядається континуальна самоорганізація для індивідуальних (мікро-) систем. В рамках даного підходу визначається, що самоорганізація як саморозвиток системи відбувається за рахунок внутрішньої корисної роботи проти рівноваги. Прогресивна еволюція з природним відбором можлива тільки як саморозвиток континуальної самоорганізації індивідуальних систем.


5. Деякі макроефекту

Примітки

  1. Кант І. Загальна природна історія і теорія неба - www.philosophy.ru / library / kant / nebo.html.
  2. Ashby WR Principles of the Self-Organizing Dynamic System / / Journal of General Psychology. - V. 37. - P. 125-128.

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru