Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Теория самоорганизации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«СИБИРСКАЯ АКАДЕМИЯ ГОСУДАРСТВЕННОЙ СЛУЖБЫ»

ФАКУЛЬТЕТ ГОСУДАРСТВЕННОГО И МУНИЦИПАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ

Кафедра государственного и муниципального управления

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине «Теория управления»

На тему: «Теория самоорганизации»

Студентки 2 курса гр.10112

дневного отделения

Соколовой В.В.

Научный руководитель: старший преподаватель кафедры

Морозова Татьяна Юрьевна

Дата сдачи курсовой работы: «___»__________2011г.

Дата защиты:

«___»__________2011г.

Оценка:______________

Новосибирск 2011

Введение

В основе представления современного мира о своем развитии лежит идея прогресса, роста, движения от низшего к высшему, что хорошо укладывалось в представление о линейном характере исторического развития как траектории, идущей от примитивного к совершенному, к более организованному. Одно из последствий так понимаемого прогресса - насилие по отношению к природе.

Человеческое общество, само сформировавшееся как подсистема биосферы, как ее обособившаяся часть, предприняло попытку занять место надсистемы по отношению к ней. Человечество предприняло попытку вмешательства в естественный ход событий в самоорганизующихся системах.

Современный научный мир рассматривает объекты своего исследования как системы различного рода и сложности. Сложность подсистем биосферы и общества, ставших объектом исследования и тем более управления, значительно выше уровня сложности управляющих центров. Традиционные подходы к их исследованию доказали свою неэффективность. В свое время потребность в междисциплинарном подходе, основанном на принципах управления, привела к- возникновению кибернетики. Сегодня эта же потребность в новых принципах исследования сложных систем с позиций самоорганизации, приводит к формированию синергетического подхода. Именно проблема поиска более эффективных методологий, методов и средств исследования и практической деятельности определила разработку нового междисциплинарного подхода, основанного на принципах самоорганизации.

Возрастающая сложность задач управления требует более внимательного изучения объекта управления - сложных систем различных типов, поскольку качество управления во многом определяется глубиной исследованности объекта, а также самой возможностью управления им. Перед исследователем встает необходимость действовать в условиях, которые не в полной мере определены, когда отсутствует информация о возможных ограничениях и затруднена адекватная оценка потенциальных результатов.

Проблематика данного исследования непосредственно связана как с теорией управления и самоорганизации, так и с практикой управления и необходимостью управленческого обеспечения процессов самоорганизации. Она отражает объективный процесс возрастания роли управления и самоорганизации как одних из важнейших факторов, обеспечивающих решение проблем, стоящих перед человечеством.

Задачей синергетики является выявление общих закономерностей возникновения структур и самоорганизации систем. Объектом ее исследования являются специфические механизмы возникновения коллективных эффектов, приводящих к самоорганизации системы.

Все вышеперечисленное показывает, насколько актуально данное исследование.

Цель работы дать подробную характеристику теории самоорганизации, раскрыть основные понятия.

Объект исследования это, прежде всего, теоретический аспект самоорганизации и синергетика, как наука о самоорганизующихся сложных системах.

Предметом данной работы являются общественные отношения, складывающиеся в результате реализации теории самоорганизации и синергетических методов.

В работе использованы такие методы как, анализ отечественной и зарубежной литературы, в том числе периодических изданий; методы индукции и дедукции, анализа и синтеза информации.

Задачи, которые следует выполнить в ходе исследования:

Во-первых, необходимо, определить истоки идей самоорганизации.

Во-вторых, следует рассмотреть основные понятия, такие как синергетика и теория самоорганизации, и их взаимосвязь.

В-третьих, рассмотрим направления в синергетической науке.

Четвертым пунктом, будет исследование закономерностей самоорганизации, а также характеристика самоорганизующихся систем.

И в-пятых, решено было связать понятия самоорганизации, организации и управления, и рассмотреть синергетические подходы к управлению.

Глава 1 Зарождение идей самоорганизации и синергетика

1.1 Истоки идеи самоорганизации систем

Со времен Исаака Ньютона мы считали, что, если уравнения движения описаны точно, то мы сможем предсказать движение как вперед, так и назад с любой точностью. Так что в своем постижении мира мы шли от механистической модели (организованная простота). Эта модель начала свое развитие, когда была показана термодинамическая необратимость тепловых процессов (неорганизованная сложность). Затем на квантовом уровне материи мы постигли принцип неопределенности, как предел возможностей познания, когда попытки повысить точность измерения положения частицы снижают точность измерения ее скорости. Причем проблема заключается вовсе не в погрешности приборов. Так было осознано влияние наблюдателя и случая на микроуровне.

И мы научились учитывать вероятностный характер процессов, связанный с наличием шумов, с невозможностью досконально учесть многочисленные влияния и степени свободы системы. Недавно осознали и стали интенсивно изучать сложные синергетические системы, удаленные от равновесия и самопроизвольно порождающие несложные и узнаваемые пространственные и временные структуры (самоорганизующаяся сложность). Привыкаем к новой модели нелинейной динамики, к тому, что удивительная глубина и хаотическая непредсказуемость поведений может возникать в сравнительно простых системах, что случайность и детерминизм совместимы.

Однако и эти последние находки и модели мало соответствуют наукам о поведении и разуме живых организмов, недостаточно приближают нас к уровню сложности общественных процессов. Успехи физики, химии и прочих наук, изучающих неживую природу, во многом обусловлены тем, что мы вправе рассматривать события, не привлекая понятия цели, значения, смысла. Но этот телеологический ракурс становится важным в биологических и определяющим в социальных явлениях.

Радикальная концептуальная перестройка, которая позволит приблизиться к пониманию социальной самоорганизации, все еще впереди. Даже организмические аналогии, так долго казавшиеся полезными, все же не адекватны сложности социума. В книге Ф. фон Хайека “Контрреволюция науки. Этюды о злоупотреблениях разумом”[1] говорится, что стремление слепо подражать научным методам физики и биологии господствует в общественных исследованиях вот уже около ста двадцати лет, едва ли сколько-нибудь продвинуло нас в понимании общественных явлений, но продолжает вносить путаницу и способствует дискредитации социальных дисциплин.

Характерно, что известный физик Е. Вигнер говорил о полной несовместимости научных подходов физики и психологии, подчеркивая, что это обстоятельство принципиально ограничивает познание реальности.[2]

К.Юнг выделял две объяснительные модели мира в нашем окружении: плерому – мир естественных наук, и креатуру – мир идей и коммуникаций.[3] В плероме есть силы и импульсы. В креатуре эффекты вызываются лишь различиями. Именно различие, обеспечивающее различение, является единицей информации, элементарной идеей Канта.

В свете этого психофизического дуализма социум, очевидно, ближе креатуре. Коммуникации играют здесь главную роль, первичны по отношению к физическим процессам переноса, обмена, которые служат лишь для поддержки информационных процессов, обеспечивающих необходимую для жизни сложность. Так возникает цель этих процессов, смысл информации, контекст. Модели в виде уравнений, отражающих баланс энергий, известных науке видов, на этом символьном уровне неуместны и бессмысленны.

Вот как оправдывает этот дуализм Ф. фон Хайек. Когда мы изучаем то, что происходит в природе, наши ощущения и мысли не являются звеньями в цепи наблюдаемых событий, это лишь ощущения и мысли по поводу событий. А в общественном механизме они образуют необходимое звено. Мы можем понимать и объяснять человеческую деятельность так, как было бы невозможно в случае физических явлений, и поэтому термин “объяснять” продолжает нести смысловую нагрузку, недопустимую, когда речь идет о таких явлениях. Люди до сих пор не вполне осознали, что событиям, не связанным с человеческими действиями, нельзя давать “объяснений” того же рода, как те, которые могут их устроить, когда речь идет о человеческом поведении.

Неопределенность от вмешательства и выбора наблюдателя, которая проявляется лишь на квантовой окраине естествознания, характерна для социальных систем любого уровня. Происходит наблюдение за наблюдателями, и это существенно меняет эпистемологическую ситуацию.

Кроме того, с общесистемных позиций ясно, что верхний уровень (метауровень) малопостижим на низших уровнях, и, хотя эти ограничения присутствуют и в человеческих социальных системах, именно здесь лежит их главное превосходство. Ведь в принципе мы можем обдумывать и обсуждать самоорганизацию и организацию надындивидуального процесса, свою роль в этом. И эта рефлексия будет активной, влияющей через наши реакции на верхний уровень. Еще и поэтому социальные процессы становления смысла трудноуловимы.

Изучая социальную самоорганизацию, мы должны использовать новейшие результаты таких наук, как лингвистика, семиотика, антропология, нейрофизиология, тех разделов социологии и психологии, которые исследуют поведение, обучение и групповую динамику. Направления прорыва в этих науках неизменно связаны с выявлением самоорганизующих тенденций.

Идея самоорганизации систем порождена увеличением числа исследований в различных областях естествознания, посвященных кооперативным эффектам в открытых неравновесных системах. Первоначально в 60-х годах ХХ столетия такие исследования проводились независимо в разных дисциплинах, позже (в 70-х годах) они стали предметом сравнения, и в них обнаружилось много общего. Необходимо отметить, что в научной литературе одни авторы используют термин «самоорганизация», другие «синергетика». К концепции самоорганизации через разработку термодинамики открытых систем пришел бельгийский ученый Илья Пригожин. А термин «синергетика» ввел немецкий физик Герман Хакен. Слово «синергетика» древнегреческого происхождения, означает «сотрудничество, совместное действие». Лингвистический смысл слов различен, но концептуальных расхождений между этими научными направлениями нет. Как синергетика, так и теория самоорганизации исследуют процессы самоорганизации и самодезорганизации в открытых системах физической, химической, биологической, экологической, социальной и другой природы. Сегодня наука считает все известные системы от самых малых (элементарные частицы), до самых больших (Вселенная) - открытыми, обменивающимися энергией, (или) веществом и (либо) информацией с окружающей средой и находящимися, как правило, в состоянии, далеком от термодинамического равновесия. А развитие таких систем, как стало известно, протекает путем образования нарастающей упорядоченности. На такой основе возникло представление о самоорганизации вещественных систем.

1.2 Понятие самоорганизации и синергетики

Осмысление противоречий между вторым законом термодинамики и явлениями жизни, а также некоторыми более простыми «странными» явлениями, свидетельствующими о действительном существовании обратимости процессов, привело к открытию явления самоорганизации, главной особенностью которого отмечалась его антиэнтропийная направленность.

Процесс организации и процесс самоорганизации происходят самопроизвольно и обусловлены имманентными свойствами системы, а долгое время считалось, что нарушения второго закона возможны лишь при сознательном вмешательстве человека, для обозначения естественных антиэнтропийных процессов упорядочения, имеющих другую природу, чем процесс равновесной организации, стал применяться термин самоорганизация. Здесь приставка само – одновременно подчеркивает и имманентные причины явления, и наличие различий природы неравновесного и равновесного упорядочения, связанных с активной или пассивной их ролью в становлении соответствующего порядка. Работы в области проявлений процессов самоорганизации в физике, химии, биологии, в науках о Земле и космосе, в науках о человеке и его взаимодействии с природой, в социологии и разных феноменах культуры показали повсеместное распространение самоорганизации на всех уровнях развития материи.

Распространенность явления самоорганизации наряду с распространенностью альтернативного ему по природе явления организации доказывает дуалистичность материального мира, состоящего из объектов и процессов «организации» и «самоорганизации». С другой стороны, этот факт показывает существование тесной связи фундаментальных процессов организации и самоорганизации, обусловленность одних процессов другими, а также объясняет существование сложных явлений, в которых имеет место сочетание процессов самоорганизации и организации в неразделенном виде и соответствующее их восприятие.

Самоорганизационные процессы играют существенную роль в развитии не только клеточного, животного и другого «органического» мира, но и в развитии социальных систем. Социальные системы выделяются в первую очередь тем, что мышление человека способно не только реагировать на внешние и внутренние возмущения (воспроизводимая реакция, формирующая процесс самоорганизации и естественного отбора), как это реализует мышление животных, но и формализовать знания, и, благодаря этому, эффективнее обмениваться пониманиями, чем в животном мире.

Итак, термин «самоорганизация» получил широкое распространение, в дальнейшем используется как обобщение понятий процесса обучения материальных природных систем, усложнения их структуры и функционирования самопроизвольно, автоматически, т.е. без участия человека. Понятие самоорганизации часто ассоциируется с эволюцией, развитием, прогрессом.

История возникновения синергии как науки и синергетики как термина связана с точными науками, такими, как математика, химия и физика. Синергетика как современное понятие было изначально введено Германом Хакеном, профессором Штутгартского института технической физики и синергетики, применительно к поведению термодинамических систем в физике5. Однако в середине ХХв. научная группа с участием И. Рогожина и Г. Николаева, наблюдая за химическими процессами, обнаружила закономерности поведения систем сложных структур при определенных параметрах хаотичности или упорядоченности внутренней и внешней среды в стремлении к усложнению структуры и переходу на следующий уровень развития или эволюции. В своих работах они фактически описали процессы и явления синергетики до того, как это сделал Г. Хакен. Труды Г. Хакена имели своих “предшественников” также и на Западе, в частности труды Ч. Шеррингтона и С. Улана.

Считается, что впервые термин “синергия” как таковой, или “синергизм”, был введен более ста лет назад английским физиологом Ч. Шерингтоном в ходе исследования мышечных систем и управления ими со стороны спинного мозга .Ч. Шеррингтон называл синергетическим, или интегративным, согласованное воздействие нервной системы (спинного мозга) при управлении мышечными движениями.

Как ориентироваться в современном сложном, чрезвычайно неустойчивом мире? Как прогнозировать общие тенденции развития сложноорганизованных социоприродных систем? На каких принципах должна строиться управленческая деятельность человека, чтобы она была эффективной, по крайней мере, имела надежду на успех? Как эти, так и другие вопросы, касающиеся будущего и перспектив развития сложноорганизованных систем, изучаются в русле нового научного направления — синергетики, которая, на наш взгляд, может выступить в качестве методологической основы для прогностической и управленческой деятельности в современном мире. Синергетика ориентирована на поиск неких универсальных законов эволюции и самоорганизации сложных систем, законов эволюции открытых неравновесных систем любой природы.

В настоящее время под синергетикой понимают - современную теорию самоорганизации, новое мировидение, связываемое с исследованием феноменов самоорганизации, нелинейности, неравесновесности, глобальной эволюции, изучением процессов становления «порядка через хаос» (Пригожин), бифуркационных изменений, необратимости времени, неустойчивости как основополагающей характеристики процессов эволюции. Проблемное поле синергетики центрируется вокруг понятия «сложность», ориентируясь на постижение природы, принципов организации и эволюции последнего.

Множество взаимодействующих частиц приобретает способность к самоорганизации в том случае, если это множество образует так называемую открытую систему, способную обмениваться энергией, массой и информацией с окружающей средой. Если система, обладающая названными свойствами, способна эволюционировать, то ее называют диссипативной системой.[4]

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.

1.3 Научные течения в синергетике

Во второй половине XX века исследование сложных, самоорганизующихся систем вошло в круг важнейших задач развития научного знания. К числу таких систем стали относить социальные, информационные и биологические, физические и химические среды, психику человека, головной мозг и многие другое наступило осознание, что трансформация физических представлений по своему значению вышла за пределы физических наук, перешла на уровень космологических проблем, что исследование самоорганизации находится на границе естествознания и философии и необходимо создание определенной картины мира. В развитии естествознания и философии этот период оценен как эпоха, когда миновала возможность безапелляционных утверждений и взаимоисключающих позиций. Таким образом, методологическое и мировоззренческое осмысление самоорганизации стало, пожалуй, символом перехода в XXI век

К настоящему времени на Западе сложились и активно функционируют две главные школы исследований в области синергетики. Во-первых, это брюссельская школа лауреата Нобелевской премии по химии за 1977 год Ильи Романовича Пригожина (из числа потомков русских эмигрантов, покинувшие России после революционных событий 1917 года). Во-вторых, школа немецкого ученого-физика Г. Хакена, возглавляющего Институт синергетики и теоретической Физики и Штутгарте (Германия).

Становление нового подхода к познанию природной и социальной действительности неразрывно связано с разработкой соответствующей системы понятий и категорий. Любая многоуровневая структура рассматривается в синергетике с точки зрения ее открытости или закрытости (изолированности), линейности или нелинейности, стабильности или неустойчивости, порядка или хаоса, самоорганизации, диссипативности, фрактальности и т.д. Кроме того, в синергетике используются такие понятия как "аттрактор", "бифуркации", "кооперативные процессы", а также целый ряд других. Многие из них уже прочно вошли в научный оборот. Другие же требуют подробного пояснения, соответствующей интерпретации.

Классические работы, в которых развивается математический аппарат для описания катастрофических синергетических процессов, принадлежат перу российского математика В.И. Арнольда и французского математика Р. Тома. Эту теорию называют по-разному: теория катастроф, особенностей или бифуркаций.

Среди российских ученых следует упомянуть также академика А.А. Самарского и члена – корреспондента РАН С.П. Курдюмова. Их школа разрабатывает теорию самоорганизации на базе математических моделей и вычислительного эксперимента на дисплеях компьютеров. Эта школа выдвинула ряд оригинальных идей для понимания механизмов возникновения и эволюции относительно устойчивых структур в открытых (нелинейных) средах (системах).

Широко известны также работы академика Н. Н. Моисеева, разрабатывающего идеи универсального эволюционизма и коэволюции человека и природы, работы биофизиков, членов-корреспондентов РАН М. В. Волькенштейна и Д. С. Чернавского.

Такое разнообразие научных школ, направлений, идей свидетельствует о том, что синергетика представляет собой скорее парадигму, чем теорию. Это значит, что она олицетворяет определенные достаточно общие концептуальные рамки, немногочисленные фундаментальные идеи, общепринятые в научном сообществе, и методы (образцы) научного исследования.

Глава 2 Самоорганизация сложных систем

2.1 Закономерности самоорганизации

Главная идея синергетики — идея о принципиальной возможности спонтанного возникновения порядка и организации из беспорядка и хаоса в результате процесса самоорганизации. Решающим фактором самоорганизации является образование петли положительной обратной связи системы и среды. При этом система начинает самоорганизовываться и противостоит тенденции ее разрушения средой. Например, в химии такое явление называют автокатализом. В неорганической химии автокаталитические реакции довольно редки, но, как показали исследования последних десятилетий в области молекулярной биологии, петли положительной обратной связи (вместе с другими связями — взаимный катализ, отрицательная обратная связь и др.) составляют саму основу жизни.

Самоорганизующиеся системы — это обычно очень сложные открытые системы, которые характеризуются огромным числом степеней свободы. Однако далеко не все степени свободы системы одинаково важны для ее функционирования. С течением времени в системе выделяется небольшое количество ведущих, определяющих степеней свободы, к которым «подстраиваются» остальные. Такие основные степени свободы системы получили название аттракторов. Аттракторы характеризуют те направления, в которых способна эволюционировать открытая нелинейная среда. (В закрытой системе аттрактор один, и он определяется вторым началом термодинамики — максимальная энтропия.) Иначе говоря, аттракторы — это те структуры (и цели), по направлению к которым протекают процессы самоорганизации в нелинейных средах. Для наглядной иллюстрации понятия аттрактора часто используют образ конуса «воронки», который втягивает в себя траектории эволюции нелинейной системы.

В процессе самоорганизации возникает множество новых свойств и состояний. Очень важно, что обычно соотношения, связывающие аттракторы, намного проще, чем математические модели, детально описывающие всю новую систему. Это связано с тем, что аттракторы отражают содержание оснований неравновесной системы. Поэтому задача определения аттракторов — одна из важнейших при конкретном моделировании самоорганизующихся систем.

Становление самоорганизации во многом определяется характером взаимодействия случайных и необходимых факторов системы и ее среды. Система самоорганизуется не гладко и просто, не неизбежно. Самоорганизация переживает и переломные моменты — точки бифуркации. Вблизи точек бифуркаций в системах наблюдаются значительные флуктуации, роль случайных факторов резко возрастает.

В переломный момент самоорганизации принципиально неизвестно, в каком направлении будет происходить дальнейшее развитие: станет ли состояние системы хаотическим или она перейдет на новый, более высокий уровень упорядоченности и организации (фазовые переходы и диссипативные структуры — лазерные пучки, неустойчивости плазмы, флаттер, химические волны, структуры в жидкостях и др.). В точке бифуркации система как бы колеблется перед выбором того или иного пути организации, пути развития. В таком состоянии небольшая флуктуация (момент случайности) может послужить началом эволюции (организации) системы в некотором определенном (и часто неожиданном или просто маловероятном) направлении, одновременно отсекая при этом возможности развития в других направлениях.

Переход от Хаоса к Порядку вполне поддается математическому моделированию. Более того, в природе существует не так уж много универсальных моделей такого перехода. Качественные переходы в самых разных сферах действительности (в природе и обществе — его истории, экономике, демографических процессах, духовной культуре и др.) подчиняются подчас одному и тому же математическому сценарию.[5]

Синергетика убедительно показывает, что даже в неорганической природе существуют классы систем, способных к самоорганизации. История развития природы — это история образования все более и более сложных нелинейных систем. Такие системы и обеспечивают всеобщую эволюцию природы на всех уровнях ее организации — от низших и простейших к высшим и сложнейшим (человек, общество, культура).

Важным для синергетического миропонимания является понятие фрактальности (самоподобия). Фракталами обозначают явления масштабной инвариантности, когда последующие формы самоорганизации материальных и социальных систем напоминают по своему строению предыдущие. Такие явления мы довольно часто наблюдаем в природе. Например, наукой давно подмечено, что строение солнечной системы (как и всех звездных систем) в определенной мере подобно строению атома, но на два десятка порядков в больших пространственно-временных масштабах.

Синергетика, пользуясь данным методом, дает объяснение, почему тех или иных этапах эволюционного развития повторяются определенные структуры (например, вихревые), раскрывает их роль в процессах самоорганизации в нелинейных системах различных масштабов. История человеческого общества также дает немало поводов для размышлений на фрактальные темы.

Формируя свой категориальный аппарат, синергетика обнаруживает также закономерности, отражающие специфику нового мировидения. Синергетические закономерности обнаруживают себя как в материальном мире косной (неорганической) природы, так и в мире живой природы, в том числе и в социуме.