САМООРГАНИЗУЮЩАЯСЯ СИСТЕМА

САМООРГАНИЗУЮЩАЯСЯ СИСТЕ́МА

сложная динамич. система, способная при изменении внешних или внутр. условий ее функционирования и развития сохранять или совершенствовать свою организацию с учетом прошлого опыта. Типы объектов, к-рые могут быть названы С. с., по своему субстрату весьма различны; примерами их являются живая клетка, организм, биологич. популяция, человеч. коллектив.

С. с. впервые начали исследоваться в кибернетике. Термин "С. с." ввел в 1947 Эшби (см. "Principles of self-organizing dynamic system" в "J. Gen. Psychol.", 1947, v. 37, p. 125–28). Широкое изучение С. с. началось в конце 50-х гг. В понятии С. с. фокусируется целый ряд проблем и специфич. трудностей, стоящих перед теоретич. кибернетикой и др. связанными с ней отраслями совр. науки и техники. С одной стороны, изучение таких систем открывает совершенно новые принципы построения технич. устройств с высокой надежностью, способных работать в широком диапазоне внешних условий. С другой, именно на этом пути возможна передача машине ряда логич. операций, считающихся до сих пор исключит. привилегией человека. В наст. время понятие самоорганизации вышло далеко за рамки кибернетики и все более широко применяется в биологии, а также социальных науках. Характерно, напр., рассмотрение отд. нейрона как С. с. либо как ее элемента в структуре функционально выделенного участка нейронной сети (работы группы Мак-Каллока – Питса в США, Напалкова и др. в СССР). Это направление составляет осн. содержание нейрокибернетики.

В наст. время в науке исследуются различные типы С. с. Их типология определяется выделением той или иной группы св-в в качестве ведущей: саморегулирующиеся, самонастраивающиеся, самообучающиеся, самоалгоритмизирующиеся системы.

Уже первые работы по созданию теории С. с. показали, что здесь наука столкнулась с принципиально новым классом познават. задач, для решения к-рых необходима выработка существенно новых средств и методов анализа. Одна из первых задач в исследовании таких систем состоит в том, чтобы определить и ограничить класс тех реальных объектов, относительно к-рых можно адекватно употреблять понятие самоорганизации. Поскольку "самоорганизующийся" означает не только организующийся сам, но и организующийся для себя, постольку даже обнаружение естеств. С. с. оказывается сложной исследовательской задачей. Чтобы выявить самоорганизующийся характер объекта, исследователь должен так построить взаимодействие с ним, чтобы на "вход" подавать определ. последовательность сигналов и на "выходе" получать последовательность ответов, на основании к-рой можно было бы судить о структуре поведения системы. Иными словами, процесс исследования здесь должен рассматриваться как взаимодействие двух С. с. – объекта и исследователя, причем это взаимодействие является значимым для обеих этих систем. Впервые на это обратил внимание известный англ. кибернетик Г. Паск (см. его ст. в рус. пер. – "Естеств. история цепей", в сб.: С. с., М., 1964), к-рый назвал такой метод исследования "стратегией естествоиспытателя", в отличие от традиционно применяемой "стратегии специализированного наблюдателя".

Тот факт, что развитие организации С. с. преследует свои "цели", должен приниматься во внимание и при конструировании искусств. технич. устройств, основанных на принципе самоорганизации: параллельно с методами построения таких систем должны создаваться и методы управления их поведением. В противном случае либо нельзя будет использовать их самоорганизующийся характер, либо самоорганизация пойдет в направлении, противоположном замыслам создателей такой системы (см. вэтой связи Н. Винер, Останется ли машина рабой человека?, "Америка", 1963, No 80, а также У. Росс Эшби, Принципы самоорганизации, в сб.: Принципы самоорганизации, пер. с англ., М., 1966). Еще не так давно подобная перспектива казалась утопической, но практич. конструирование С. с., поставленное совр. наукой в порядок дня, делает такую постановку проблемы реальной и необходимой. Опасные последствия, к-рые могут возникнуть при создании искусств. систем, осуществляющих собств. цели и трудно контролируемых человеком, рассматривает, напр., С. Лем (см. ст. "Введение в интеллектронику", ж. "Знание – сила", 1965, No 3). В общем виде теоретич. проблема здесь такова: либо создание С. с. для реализации заранее заданного диапазона задач без выхода за их пределы и, следовательно, планируемое существ. ограничение возможностей и направления самоорганизации, либо создание неполностью С. с. в том смысле, что система может функционировать лишь после получения задач извне. Понятно, что исследование естеств. С. с. не связано с этой проблемой.

Наиболее абстрактную схему С. с. можно представить след. образом. Имеется множество элементов и связей между ними; связи двух типов: жесткие и изменяющиеся (следует отметить, что до наст. времени не удалось выделить связи, специфические для С. с.). Нек-рый механизм управляет изменением связей и (в общем случае) элементов. Большинство исследователей рассматривает механизм как ту часть системы, к-рая определяет ее самоорганизующийся характер, "несет ответственность" за управление и самоорганизацию, однако вопрос о физич. сущности этого механизма остается открытым. Наиболее распространена т. зр., согласно к-рой механизм воплощается материально как определ. регулирующий "орган", однако отд. исследователи считают, что этот механизм можно рассматривать как нек-рый логич. закон, к-рому следует система. К этим последним можно, в частности, отнести Эшби, к-рый утверждает, что каждую изолированную динамич. систему, подчиняющуюся постоянному закону, можно считать самоорганизующейся. У др. ученых в качестве такого механизма выступает "проект", "идеал" и т.п. По-видимому, возможно и совмещение обоих этих подходов, когда в системе регулятор к.-л. физич. природы является вместе с тем логич. механизмом, обусловливающим ее функционирование и развитие. В исследованиях С. с. у этих последних выделяются и специально описываются такие аспекты, как способность к обучению; самовоспроизведение структуры согласно нек-рому "проекту" (эталону); взаимодействие С. с. с ее окружением (рассматриваемое по типу взаимодействия организма со средой); надежность систем, созданных из элементов, каждый из к-рых ненадежен; поведение (деятельность) системы при решении задач и т.п. Исторически изучение каждой из этих проблем началось раньше, чем развилось понятие С. с. Поэтому на анализ такого рода проблем в связи со спецификой самоорганизации сильное влияние оказывает предшеств. традиция, к-рая в ряде случаев затрудняет анализ, приводит к односторонности в подходе исследователя, что особенно сказывается на методах и языке, применяемых в попытках построить теорию самоорганизации.

Обычно описание С. с. производится в спец. терминах и понятиях той или иной науч. дисциплины. Напр., Г. фон Ферстер оперирует понятиями теории информации и термодинамики, Эшби описывает самоорганизацию с помощью понятий теоретич. кибернетики, Паск – при помощи языка теорий игр, сов. исследователи Напалков, Брайнес и Свечинский идут к проблеме самоорганизации от нейрофизиологии и свойственного ей аппарата; большое число исследователей привлекает для описания С. с. аппарат биологии, в той или иной мере связанный с кибернетическим (теория нейронных сетей, цитология, генетика, эмбриология и др.). Все эти методы позволяют успешно решать ряд важных проблем, однако оказываются недостаточными для построения общей теории С. с. Это особенно относится к анализу поведения С. с. Обычно в кибернетике поведение системы изучается как "история выхода" для "черного ящика", т.е. как совокупность реакций системы в ответ на входные воздействия. Но применительно к С. с. такой подход позволяет фиксировать не само поведение с его механизмом, а лишь результаты, итог поведения. В качестве простейшего элемента, единицы поведения у большинства исследователей выступают отд. состояния системы, а цели системы рассматриваются как логич. связи. Однако такой подход оказывается малоперспективным. Паск (см. Г. Паск, Модель эволюции, в сб.: Принципы самоорганизации, пер. с англ., М., 1966) предпринял попытку произвести расчленение структуры поведения иным путем: в качестве элементов у него выступают отд. характеристики (св-ва автоматов); связи можно интерпретировать как логич. механизмы модели поведения системы, объясняющие изменения св-в. Такой способ позволил обосновать ряд интересных особенностей рассматриваемой Паском системы автоматов – корреляцию стратегий отд. автоматов, объединение их в колонии (домены) и т.п. Однако логич. необходимость этих св-в не доказывается. Тем не менее в таком подходе можно усмотреть элементы новой логики – логики поведения систем, т.е. методов и способов обобщенного описания поведения, необходимых как для теории С. с., так и для науч.-технич. практики.

Лит.: Полетаев И. Α., Сигнал. О нек-рых понятиях кибернетики, М., 1958; Брайнес С. Н., Напалков А. В., Некоторые вопросы теории самоорганизующихся систем, "ВФ", 1959, No 6; Тьюринг Α., Может ли машина мыслить?, пер. с англ., М., 1960; Гаазе-Рапопорт М. Г., Автоматы и живые организмы, М., 1961; Беркович Д. М., Машины управляют машинами, М., 1962; Принципы построения самообучающихся систем, К., 1962; Брайнес С. Н., Напалков А. В., Свечинский В. Б., Нейрокибернетика, М., 1962; Винер Н., Новые главы кибернетики, пер. с англ., М., 1963; Глушков В. М., Самоорганизация и самонастройка, К., 1963: Автоматизация производства и промышленная электроника. Энциклопедия совр. техники, т. 3, М., 1964, с. 293; Возможное и невозможное в кибернетике. Сб. ст., М., 1964; Зуев А. К., Самонастройка в технике и живой природе, Рига, 1964; Самонастраивающиеся автоматич. системы, М., 1964; Самоорганизующиеся системы, пер. с англ., М., 1964; Проблемы бионики, пер. с англ., М., 1965; Смолян Г. Л., Техника и мозг, "ВФ", 1965, No 5; Self-organizing systems, eds. M. С. Yovits, G. T. Jacobi, G. D. Goldstein, Wash., 1962.

Б. Юдин. Москва.

Философская Энциклопедия. В 5-х т. — М.: Советская энциклопедия. Под редакцией Ф. В. Константинова. 1960—1970.