Синергетика - методологія самоорганізації систем та міждисциплінарної комунікації

Синергетика - наука, що вивчає основні закони самоорганізації складних систем будь-якої природи, або "наука про взаємодію". Термін "синергетика" ввів в 1969 р професор Герман Хакен [1]. За Хакену, синергетика (від грец. Sinergos, "ці" - "со", "спільно" і "Ергос" - "дія") займається вивченням систем, що складаються з великого числа частин, компонент або підсистем, взаємодіючих між собою тим чи іншим способом.[1]

Вивчаючи процеси самоорганізації складних систем самої різної природи, синергетика успадковує і розвиває ідеї та міждисциплінарні підходи Тектології А. І. Богданова, теорії систем Л. фон Берталанфі, кібернетики Н. Вінера. Біля витоків синергетики стояли видатні вчені XX ст .: французький математик, фізик і філософ А. Пуанкаре, російські вчені академіки А. М. Ляпунов, Η. Н, Боголюбов, Н. С. Крилов, А. Н. Колмогоров, А. Н. Тихонов та ін. Великий внесок у розвиток синергетики внесли Г. Хакен, І. Пригожин, В. Г. Буданов, В. С. Стьопін і ін.

Сьогодні до синергетики виявляється великий інтерес як серед науковців, так і практиків. Видаються сотні статей, монографій, підручників і т.д.

Системи, складові предметну область синергетики, вивчаються різними науками. Кожна з наук вивчає "свої" системи притаманними їй методами. Основні етапи становлення та розвитку синергетики, а також масштаби проведених досліджень представлені на рис. 6.5 [2].[2]

Для вивчення даної теми необхідно познайомитися з ключовими поняттями синергетики. Сюди відносяться такі поняття, як "аттрактор", "біфуркація", "самоорганізація", "флуктаціі", "синергетичний ефект", а також основні принципи синергетики. Який розуміється метафорично, на інтуїтивному рівні, понятійний апарат синергетики створює сприятливий грунт для застосування суворої конструктивної синергетичної методології в міждисциплінарних обмінах і проектах.

Поняття "аттрактор" пов'язане з одним із принципів синергетики - гомеостатичність - підтриманням програми функціонування системи в деяких рамках, що дозволяють їй слідувати до своєї мети. Цель-програму поведінки системи в стані гомеостазу називають аттрактором (прітягівателем). Область тяжіння аттрактора називається басейном. Аттрактори описують фінальне поведінку системи.

Етапи розвитку синергетики і масштаби проведених досліджень

Рис. 6.5. Етапи розвитку синергетики і масштаби проведених досліджень

За Н. Вінеру, всяка система має мету існування. При цьому від мети-еталона (реальної чи уявної) система отримує коригувальні сигнали, які дозволяють їй не збитися з курсу. Це коректування здійснюється за рахунок зворотних зв'язків. Наприклад, автопілот літака, звіряючись з гірокомпасом, витримує курс і висоту польоту літака, незважаючи на повітряні ями і пориви вітру. У синергетики цю роль виконують атрактори.

Наступним важливим принципом синергетики є ієрархічність [3][3]. Основним сенсом структурної ієрархії є складова природа вищестоящих рівнів стосовно нижчестоящим. Те, що для нижчого рівня є структура-порядок, для вищого є безструктурна елемент хаосу, будівельний матеріал. Наприклад, у світі ідей існують думки, погляди, ідеології, парадигми; у фізичному світі - кварки, нуклони, ядра, атоми, молекули.

Зв'язуючись між собою в структуру, елементи передають їй частину своїх функцій ступенів свободи, які тепер виражаються від усієї системи як цілого. Ці "колективні" змінні виявляються на більш високому ієрархічному рівні, ніж елементи системи, і в синергетики їх називають параметрами порядку - саме вони описують в стислій формі сенс поведінки і цілі-атрактори системи.

Описана природа параметрів порядку називається принципом підпорядкування. Зміна параметра порядку як би синхронно диригує поведінкою безлічі елементів нижчого рівня, що утворюють систему. Феномен їх узгодженого співіснування називають явищем самоорганізації.

Прийнято вважати, що параметри порядку вищого рівня керують поведінкою елементів системи тільки сусіднього нижнього рівня. Іншими словами, неможлива повна редукція ієрархічних систем. Кожен рівень має внутрішній межа складності опису. Тому неможливо зведення всіх феноменів життя, інтелекту, психіки до законів фізики елементарних частинок лише на тій підставі, що з них все складається.

Параметри порядку називають керуючими параметрами. Міняючи їх, можна міняти систему нижчестоящих рівнів. Іноді ці зміни носять кризовий характер і тоді говорять про критичних значеннях керуючих параметрів (біфуркації).

Поняття біфуркації пов'язано з принципом нестійкості системи. Вважається, що стан системи нестійкий, якщо будь-які відхилення від неї згодом збільшуються. У точці нестійкості система стає відкритою, чутливою до впливу інших рівнів буття, отримує інформацію, раніше недоступну їй. Такі стани нестійкості називають точками біфуркацій і характеризують рубіж між новим і старим.

Значення точок біфуркації полягає ще й у тому, що тільки в них можна несиловим шляхом вплинути на вибір поведінки системи. Саме властивість нестійкості системи в критичні моменти дозволяє розширювати простору станів системи, генерувати інформацію в перемішувати хаотичному шарі.

Основним принципом проходження системою точок біфуркацій, її становлення, народження і загибелі ієрархічних рівнів є емерджентність (emergent properties) - динамічна ієрархічність. Емерджентність полягає в тому, що властивості системи в цілому (властивості цілісності системи) не є простою сумою її складових частин. Система може мати такі властивості, якими не володіє ні одна її частина.

Цей принцип описує виникнення нової якості системи на одному рівні, коли зміна керуючих параметрів вищого рівня (мегарівня) призводить до перебудови її структури. Наприклад, метаморфози води (пар - рідина - лід), що відбуваються при строго визначених біфуркаційних температурах - критичних значеннях керуючих параметрів.

Разом з тим на рівні якісного опису взаємодії мега- і макроуровней необхідне включення в опис третього рівня - мікрорівня, яке дозволяє описати процес зникнення старих і народження нових станів в точці біфуркації.

У точці біфуркації колективні змінні, параметри порядку макрорівня повертають свої ступені свободи в хаос мікрорівня, розчиняючись в ньому і збільшуючи його хаотизації. Потім у безпосередньому процесі взаємодії мега- і мікрорівнів народжуються нові параметри порядку оновленого макрорівня.

З точки зору системного підходу цей принцип можна виразити креативної діяльнісної тріадою:

Спосіб дії + Предмет дії + Результат дії.

У синергетики креативна тріада представлена як процес самоорганізації, народження параметрів порядку, структур з хаосу мікрорівня: "керуючі сверхмедленном параметри верхнього мегарівня" + "короткоживучі змінні нижчого мікрорівня" = "параметри порядку, структурообразующие довгоживучі колективні змінні нового макрорівня".

Основну ідею самоорганізації можна представити так:

МЕГА + МІКРО = МАКРО new.

У точці біфуркації макрорівень зникає, виникає прямий контакт мікро- і мегарівня, що породжує макрорівень з іншими якостями.

Точки біфуркації на мегауровне, на макро- і мікрорівні - це кризовий період змін, трансформацій. Саме тут відбувається еволюційний відбір альтернатив розвитку макрорівня - флуктуацій.

Флуктуації - випадкові відхилення характеристик системи від середніх значень.

Флуктуації, майбутні альтернативи, конкурують, і перемагає найбільш швидкозростаюча з них - порядок через флуктуації. Це і є процес самоорганізації в режимі становлення.

Проблеми становлення та розвитку, їх механізми і уявлення, що розглядаються синергетикою, мають важливе значення для економіки.

Економіка складається з безлічі підсистем і, як будь-яка система, має властивість емерджентності.

У сучасній світовій економіці здійснюється нова просторова структуризація, встановлюються більш тісні зв'язки з покупцями, постачальниками, а також з іншими інститутами, що впливають не тільки на ефективність, але і на швидкість вдосконалення і оновлення. Ці зв'язки являють собою ефекти синергії, взаємодії певним чином учасників ринку.

В умовах монополізації, заснованої на конкуренції та централізації капіталу, конкурентна боротьба не тільки не зменшується, а, навпаки, посилюється.

Сучасна конкуренція - це передусім боротьба за технічний лідерство, за пріоритет у відкритті нових ринків і в перетворенні старих, прагнення в можливо точному визначенні напрями змін у структурі споживання, смаки, уподобання і максимально повному втіленні їх у своїх продуктах. Така конкуренція носить інноваційний характер, її завдання полягає в тому, щоб випередити конкурента в питаннях нової техніки і технології, дизайну, наукоємності та інших якостей економічних продуктів.

Зараз вже не ведуться дискусії про саморегулюючому ринку за допомогою конкуренції, а перейшли до вивчення проблем самоорганізації на певному структурному рівні господарства.

Результатом самоорганізації є емерджентність, синергетичний ефект. Як було зазначено вище, емерджентність полягає в тому, що властивість системи в цілому не є простою сумою її складових частин.

На відміну від емерджентності, синергетичний ефект пов'язаний з кооперативним взаємодією входять в систему елементів. У такому випадку синергія означає статистичні переваги, які виникають унаслідок об'єднання підприємств але порівнянні з неінтегрованих структурами. Так як ефект спільних дій вище простої суми індивідуальних зусиль, то поліпшуються показники діяльності інтегрованих компаній, зростає продуктивність, знижуються витрати виробництва. При цьому джерелом синергетичного ефекту виступають концентрація і централізація капіталу.

Синергетичний ефект передбачає отримання наступних переваг в порівнянні з неінтегрованих учасникам ринку [4]:[4]

  • - Реалізація ефекту масштабу використовуваних ресурсів (виробничих фондів, інвестиційних коштів, трудових ресурсів), у тому числі кваліфікованого управлінського, наукового, виробничого персоналу;
  • - Мінімізація для учасників об'єднання, порівняно з відокремленими виробниками, що не формують дану групу, негативного впливу конкуренції, оскільки учасники об'єднання, як правило, не допускають взаємної конкуренції на одному і те ж ринку;
  • - Значна централізація капіталу, який в залежності від економічної кон'юнктури може перетікати з однієї сфери підприємницької діяльності в іншу;
  • - Можливість створення самодостатньої вертикально інтегрованої системи - від видобутку сировини до випуску закінченої продукції високого ступеня переробки;
  • - Можливість диверсифікації виробництва для зниження підприємницьких ризиків і забезпечення спеціалізації окремих видів діяльності як умови їх конкурентоспроможності;
  • - Забезпечення ефективного ціноутворення продукції (послуг) учасників об'єднання, сприяючого оптимальному рівню рентабельності кожного з них і групи в цілому, у тому числі шляхом оптимального податкового планування, використання в розрахунках всередині об'єднання "трансфертних" цін;
  • - Об'єднання виробництва, технічного досвіду і науково-дослідних розробок, можливість інтеграції науки і виробництва.

Зазначені ефекти обумовлені головним чином процесами самоорганізації в економічних системах, що виражаються в просторовому структуруванні господарських суб'єктів для отримання переваг у конкурентній боротьбі. У цих умовах більш повно використовуються інноваційні знання і на їх базі підвищується здатність генерувати синергію, що приводить до виникнення інноваційного середовища, отриманню доданої вартості за рахунок взаємодії елементів системи (синергетичного ефекту).

В даний час синергетика активно проникає в область освіти: на зміну інформаційній парадигмі освіти, націленої головним чином на збільшення кількісних параметрів одержуваних знань, приходить рефлексних-креативна парадигма освіти - навчання навичкам критичного мислення, умінню застосовувати знання на практиці, з безлічі рішень вибрати потрібне.

Система освіти являє собою складну ієрархічну структуру, яка підпорядковується загальним закономірностям розвитку систем: взаємодії частини і цілого; ієрархічної впорядкованості систем; функціонування та саморозвитку систем; формування ієрархічних структур цілей і ін.

Розвиток системи освіти йде по шляху підвищення якості навчання, опанування фахівців певними ключовими компетенціями, посилення механізмів регулювання ринку освітніх послуг.

Застосування синергетичного підходу в освіті знаходить своє вираження в системному аналізі саморазвивающихся, еволюціонує систем, яким притаманні періоди розквіту та занепаду.

У системах можна виділити динамічні атрактори, що забезпечують систему в стані гомеостазу (стійкої рівноваги) в її взаємодії з середовищем, а також точки біфуркації і випадкові відхилення характеристик системи від середніх значень (флуктуації).

Особливість синергетичного підходу при вивченні освітньої системи полягає в тому, що, по-перше, аналізується поведінка складної системи в умовах невизначеності, що дозволяє виявляти різну поведінку системи в залежності від зовнішніх і внутрішніх факторів впливу (взаємодії); по-друге, досліджується вплив людського фактора на саморозвиток системи.

Таким чином методи дослідження, пропоновані синергетикою, збагачують теорію пізнання і можуть бути широко використані в інноваційно-креативної діяльності.

  • [1] Герман Хакен народився 12 червня 1927 Вивчав фізику і математику η Університетах Галле (1946-1948) і Ерлангена (1948-1950), отримавши ступеня доктора філософії та доктора природничих наук. З 1960 р він є професором теоретичної фізики Університету Штутгарта. До листопада 1997 був директором Інституту теоретичної фізики і синергетики Університету Штутгарта. З грудня 1997 є почесним професором і очолює Центр синергетики в цьому інституті. Ним опубліковано більше 300 наукових праць, серед них книги: Laser Theorie, 1970; Synergetics, 1977; Erfolgsgeheimnisse der Natur, 4. Aufl. 1987; Advanced Synergetics, 1983; Information and Selforganization, 1988; Synergetic Computers and Cognition, 1991; Erfolgsgeheimnisse der Warnehmung, з M. Хакен- Крелль, 1992; Principles of Brain Functioning, 1996. Він є видавцем Шпрінгеровской серії книг із синергетики, в рамках якої опубліковано до теперішнього часу вже 80 томів. Термін "синергетика", що позначає новий напрям міждисциплінарних досліджень в науці, Хакен вперше ввів у своїх лекціях в Університеті Штутгарта в 1969 р
  • [2] Смирнов М. Синергетика. Введення в поняття // РИЗИК, II - 2005 / N11. С. 79-84.
  • [3] Пуданов В. Г. Про методологію синергетики // Питання філософії. № 5. 2006. С. 79-94.
  • [4] Усик II. І. Використання синергетичного ефекту в конкурентній боротьбі // Вісник СПбГУ. Серія 5. Вип. 2. 2003. С. 51-58.
 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >