Понятие самоорганизации. Контрольная работа на тему Понятие самоорганизации по учебной дисциплине Основы самоорганизации и самообразования студента
 Скачать 28.93 Kb.
|
|
Частное учреждение образовательная организация высшего образования "Омская гуманитарная академия" КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА на тему: Понятие самоорганизации по учебной дисциплине: Основы самоорганизации и самообразования студента Выполнила: Зонова К. В. Направление подготовки: Специальное (дефектологическое) образоваие Форма обучения: заочная Оценка: _______________________ ______________________ Подпись Фамилия И.О. “____”________________2020 г. Омск, 2020 Содержание Введение ____________________________________________________3 1. Понятие самоорганизации ____________________________________4 2. Процесс самоорганизации с точки зрения синергетики_____________ 8 3. Самоорганизация природы и общества__________________________ 11 Заключение___________________________________________________ 13 Список используемых источников_________________________________ 14 Введение Проблема самоорганизации вещества в природе является первостепенной и главнейшей проблемой естествознания. До недавнего времени естествознание, и другие науки могли обходиться без целостного, системного подхода к своим объектам изучения, без учета коллективных эффектов и исследования процессов образования устойчивых структур и самоорганизации. В настоящее время проблемы самоорганизации, изучаемые в синергетике, приобретают актуальный характер во многих науках, начиная от физики и кончая экологией. Вопрос об оптимальной упорядоченности и организации особенно остро стоит при исследованиях глобальных проблем - энергетических, экологических, многих других, требующих привлечения огромных ресурсов. Открытие самоорганизации в простейших системах неорганической природы, прежде всего в физике и химии, имеет огромное научное и философско-мировоззренческое значение. Оно показывает, что такие процессы могут происходить в фундаменте самого "здания материи", и тем самым проливает новый свет на взаимосвязь живой природы с неживой. С такой точки зрения возникновение жизни на Земле не кажется теперь таким редким и случайным явлением, как об этом говорили многие ученые раньше. С позиции самоорганизации становится также ясным, что весь окружающий нас мир и Вселенная представляют собой совокупность разнообразных самоорганизующихся процессов, которые служат основой любой эволюции. Законы самоорганизации относится к числу всеобщих. Самоорганизационными процессами определяются образование и разрушение целостных систем различного происхождения, как природных, так и социальных. 1. Понятие самоорганизации Под самоорганизацией понимают изменение структуры, обеспечивающее согласованность поведения благодаря наличию внутренних связей и связей с внешней средой. Структура - это внутренняя организация системы, которая способствует связи составляющих систему элементов, определяющая существование ее как целого и ее качественные особенности. Структура определяет упорядоченность элементов объекта. Элементами являются любые явления, процессы, а также любые свойства и отношения, находящиеся в какой-либо взаимной связи и соотношении друг с другом. Структура есть упорядоченность (композиций) элементов, сохраняющаяся (инвариантная) относительно определенных изменений (преобразований). Структура - это относительно устойчивый, упорядоченный способ связи элементов, придающий их взаимодействию в рамках внутренне расчлененного объекта целостный характер. Важнейшее свойство структуры - ее относительная устойчивость, понимаемая как сохранение в изменении. Однако структура содержит определенную динамичность, отдельные временные моменты, представляет собой процесс развертывания во времени и в пространстве новых свойств элементов. Структура - это общий, качественно определенный и относительно устойчивый порядок внутренних отношений между подсистемами той или иной системы. Понятие "уровень организации" в отличие от понятия "структура" включает, кроме того, представление о смене структур и ее последовательности в ходе исторического развития системы с момента ее возникновения. В то время как изменение структуры может быть случайным и не всегда имеет направленный характер, изменение уровня организации происходит необходимым образом. Системы, достигшие соответствующего уровня организации и имеющие определенную структуру, приобретают способность использовать информацию для того, чтобы посредством управления сохранить неизменным (или повышать) свой уровень организации и способствовать постоянству (или уменьшению) своей энтропии. Самоорганизация - это естественнонаучное выражение процесса самодвижения материи. Способностью к самоорганизации обладают системы живой и неживой природы, а также искусственные системы. Конкретная конфигурация структуры существует только в строго определенных условиях и в определенный момент "движения" сложной системы. Динамика развития систем приводит к последовательному изменению их структур. Закономерное изменение структуры системы соответственно историческим изменениям соотношений с внешней средой и называется эволюцией. Изменение структуры сложной системы в процессе ее взаимодействия с окружающей средой - это проявление свойства открытости как роста возможностей выхода к новому. С другой стороны, изменение структуры сложной системы обеспечивает расширение жизненных условий, связанное с усложнением организации и повышением жизнедеятельности, т.е. приобретением приспособлений более общего значения, позволяющих установить связи с новыми сторонами внешней среды. Самоорганизация характеризуется возникновением внутренне согласованного функционирования за счет внутренних связей и связей с внешней средой. Причем понятия функция и структура системы тесно взаимосвязаны; система организуется, т.е. изменяет структуру ради выполнения функции. Вопрос о взаимоотношении структуры и функции - один из древних и традиционных в биологии. Рассматривая структуру и функцию, предпочтение отдают первичности в изменении функции. Однако наиболее правильно рассматривать диалектическую взаимосвязь и взаимообусловленность их изменений в процессе эволюции (изменение среды требует изменения функции; а она, в свою очередь, влияет на изменение структуры). Растительное и животное царство дает множество убедительных примеров такой взаимообусловленности. Так, выход растений на сушу ознаменовался приобретением комплекса морфофизиологических новшеств, защитных покровов, проводящей системы, дифференциацией тела на органы и т.д. Благодаря этим изменениям, прежде всего, было достигнуто уменьшение потери воды от испарения и усиление ее движения по растению. Здесь трудно сказать, что чему предшествовало, морфологические или физиологические изменения. В то же время очевидно, что "заказ" на уменьшение отрицательных последствий недостатка воды повлек за собой отбор растений на развитие защитных покровов и проводящей системы в наземных условиях. В данном случае речь идет о процессе самоорганизации, где можно выделить причину и следствие, указать связи их с внешней средой: внешняя среда изменяет функцию, функция изменяет структуру. По мере усложнения внутренней организации функциональные возможности организмов усиливаются. Функциональные особенности изменяются несколько быстрее, чем структурные. Одним из примеров влияния функциональных преобразований на структуру растения могут служить листья и преобразование структуры черешка изменением его функции: у листа после длительной самостоятельной жизни в укорененном состоянии перестраиваются исторически сложившиеся функции; при этом черенок приобретает функции стебля, усиливается его проводящая и механическая активность. Структура и функция - неотъемлемые свойства живой природы, они связаны в онто- и филогенезе. Любой орган обладает множественностью функций. Если из множеств функций, например, корня растений (проведение веществ или их запасение, образование придаточных почек, прикрепление, синтез и т.п.) одна окажется главной, то строение его в филогенезе изменится сообразно новой функции. С другой стороны, проявление любой функции растений одного и того же вида меняется количественно, причем различия часто наследственно обусловлены. На этой основе может происходить отбор по степени выражения данного свойства. Например, у одних растений по такому принципу усилилась присасывающая функция корней (паразиты), у других - опорные функции. Взаимосвязь изменения структуры и функции в онто- и филогенезе способствует повышению выживаемости и конкурентоспособности. Для растений функция - единое физиологическое отправление, необходимое для выживания и размножения растений в онтогенезе (например, фотосинтез, дыхание, движение). Отбор направлен на поиски наиболее эффективных механизмов, реализующих необходимую функцию, т.е. на поиски архитектур системы. Именно в структуре биологически активного вещества эволюция закодировала его способность выполнять строго определенную биологическую функцию. Функциональная роль биологических молекул задается их пространственной структурой - расположением в пространстве входящих в структуру атомов. Можно привести множество других примеров. Для изучения процесса развития необходимо знать характер изменения структур во времени, их динамические параметры. Надо также уметь вскрывать закономерности взаимосвязи между структурой и проявляемой системой функцией. Примером самоорганизации во времени является самопроизвольное возникновение автоколебаний. Обыкновенные часы, как известно, стоят, если напряжение пружины ниже критического, но начинают работать в периодическом режиме с определенным периодом, если напряжение выше критического. Примеров таких автоколебательных процессов великое множество. В физике и химии это периодические реакции. В живой природе к таковым относятся все биологические ритмы. Важный класс явлений пространственно-временной самоорганизации - так называемые автоволны. Наиболее известный и в то же время яркий пример - распространение импульса по нервному волокну. В двухмерной и трехмерной средах (например, в сердечной мышце) это же явление выглядит еще ярче и богаче: тут могут образовываться спиральные волны, тороидальные структуры, концентрические волны и т. п. Здесь, как и в предыдущих случаях, явление исчезает (или возникает) при медленном изменении параметров активной среды. Особый класс явлений самоорганизации - самопроизвольное возникновение хаоса, а из хаоса - регулярной структуры. 2. Процесс самоорганизации с точки зрения синергетики Задача синергетики - выяснение законов построения организации, возникновения упорядоченности. В отличие от кибернетики здесь акцент делается не на процессах управления и обмена информацией, а на принципах построения организации, ее возникновения, развития и самоусложнения. Синергетика объясняет процесс самоорганизации систем следующим образом. Во-первых, система должна быть открытой, потому что закрытая, изолированная система в соответствии со вторым законом термодинамики в конечном итоге должна прийти в состояние, характеризуемое максимальным беспорядком или дезорганизацией. В отличие от закрытых, или изолированных, открытые системы обмениваются с окружающей средой энергией, веществом и информацией. Все реальные системы являются именно открытыми. В неорганической природе они обмениваются с внешней средой, которая состоит из различных систем, обладающих энергией и веществом. В социальных и гуманитарных системах к этому добавляется обмен информацией. Информационный обмен осуществляется также в биологических системах, в частности при передаче генетической информации. Во-вторых, открытая система должна находиться достаточно далеко от точки термодинамического равновесия. Если система находится в точке равновесия, то она обладает максимальной энтропией и потому неспособна к какой-либо организации: в этом положении достигается максимум ее самодезорганизации. Если же система расположена вблизи или недалеко от точки равновесия, то со временем она приблизится к ней и, в конце концов, придет в состояние полной дезорганизации. В-третьих, если упорядочивающим принципом для изолированных систем является эволюция в сторону увеличения их энтропии или усиления их беспорядка (принцип Больцмана), то фундаментальным принципом самоорганизации служит, напротив, возникновение и усиление порядка через флуктуации. Такие флуктуации, или случайные отклонения системы от некоторого среднего положения, в самом начале подавляются и ликвидируются системой. Однако в открытых системах благодаря усилению неравновесности эти отклонения со временем возрастают и в конце концов приводят к "расшатыванию" прежнего порядка и возникновению нового порядка. Этот процесс обычно характеризуют как принцип образования порядка через флуктуации. Поскольку флуктуации носят случайный характер (а именно: с них начинается возникновение нового порядка и структуры), то становится ясным, что появление нового в мире всегда связано с действием случайных факторов. В этом выводе находит свое конкретное подтверждение гениальная догадка античных философов Эпикура (341—270 до н. э.) и Лукреция Кара (99—45 до н. э.), требовавших допущения случайности для объяснения появления нового в развитии мира. В отличие от принципа отрицательной обратной связи, на котором основывается управление и сохранение динамического равновесия систем, возникновение самоорганизации опирается на диаметрально противоположный принцип — положительную обратную связь. Функционирование различных технических регуляторов и автоматов основывается на принципе отрицательной связи, т.е. получении обратных сигналов от исполнительных органов относительно положения системы и последующей корректировки этого положения управляющими устройствами. Для понимания самоорганизации следует обратиться к принципу положительной обратной связи, согласно которому изменения, появляющиеся в системе, не устраняются, а напротив, накапливаются и усиливаются, что и приводит в конце концов к возникновению нового порядка и структуры. Процессы самоорганизации, как и переходы от одних структур к другим, сопровождаются нарушением симметрии. Мы уже видели, что при описании необратимых процессов пришлось отказаться от симметрии времени, характерной для обратимых процессов в механике. Процессы самоорганизации, связанные с необратимыми изменениями, приводят к разрушению старых и возникновению новых структур. Самоорганизация может начаться лишь в системах, обладающих достаточным количеством взаимодействующих между собой элементов и, следовательно, имеющих некоторые критические размеры. В противном случае эффекты от синергетического взаимодействия будут недостаточны для появления кооперативного (коллективного) поведения элементов системы и тем самым возникновения самоорганизации. Здесь перечислены необходимые, но далеко недостаточные условия для возникновения самоорганизации в различных системах природы. Даже в химических самоорганизующихся системах в "игру" вступают такие новые факторы, как процессы катализа, которые ускоряют химические реакции. Поэтому можно сделать вывод, что чем выше мы поднимаемся по эволюционной лестнице развития систем, тем более сложными и многочисленными оказываются факторы, которые играют роль в самоорганизации. 3. Самоорганизация природы и общества Социум как часть живой природы также обладает свойством самоорганизации, т.е. самоорганизация социума - это объективное проявление свойств живой природы. Самоорганизация социума в процессе эволюции проявлялась в различных формах: родо-племенные и территориальные общины, общественные организации, мафиозные структуры, государственные образования и др. Сочетания этих форм порождало и порождает социальные (общественные) системы очень высокой степени сложности (империи, надгосударственные образования и др.). С этой точки зрения, современные социальные структуры (сельские общины, население городов, народы, государства и др.) также являются результатом длительной социальной эволюции человека. Обратная сторона процесса самоорганизации - процесс разрушения, который также является следствием самодвижения материи. В отношении социальных систем это означает, что любая социальная система имеет определенный жизненный цикл. Следовательно, одними из важных характеристик социальной системы являются: продолжительность ее жизненного цикла (с неизменным качеством), ее устойчивость по отношению к негативным влияниям внутренних и внешних факторов, а также способность преодолевать кризисы. Развивающиеся социальные системы в ходе своей эволюции проходят через многочисленные кризисы, в результате которых система либо разрушается, либо выходит на качественно новый уровень развития. Таким образом, кризис - это, в определенном смысле, явление положительное, если вслед за ним система выходит на новый цикл развития. То есть кризисы представляют собой своеобразные вехи, отделяющие циклы развития. Однако социальная система может подвергнуться кризису не в результате самодвижения (своей естественной эволюции), а в результате воздействия внешних факторов. Сопротивление внешним факторам также является одним из качеств социальной системы, характеризующих ее устойчивость. На этом основании можно говорить о двух типах кризисов социальных систем: кризисах, наступающих в результате естественной эволюции самой системы (определяющими являются преимущественно внутренние факторы), и кризисах, наступающих в результате внешних дестабилизирующих воздействий (когда внешние факторы являются определяющими). В практике, как правило, реализуются смешанные сценарии развития, когда в той или иной мере присутствуют и внутренние и внешние факторы. Очевидно, что любая социальная система стремится продлить свой жизненный цикл (период между кризисами). Однако распад социальных систем - явление неизбежное (объективное). В рамках этого подхода встает вопрос о жизненном цикле социальной системы и об ее относительной устойчивости в пределах текущего цикла развития, а также о возможности плавного перехода в новое качественное состояние на новом цикле развития системы. В этом суть ключевой проблемы - проблемы устойчивости систем и их жизненного цикла как объективных проявлений самоорганизации материи. Заключение Многие объекты живой природы, а также динамические системы неживой природы, проявляют свойство самоорганизации. Самоорганизация является следствием самодвижения материи. Таким образом, самоорганизация является синонимом развития. Это свойство материи еще недостаточно познано для того, чтобы использоваться в практических целях. Тем не менее первые важные открытия в этой области уже сделаны. С новой точки зрения рассмотрены такие привычные и хорошо изученные объекты природы, как кристалл, живая клетка и Земля, - все это различные формы существования постоянного электромагнитного поля, именно оно способно к самоорганизации и развитию. В связи с исследованием термодинамики открытых систем и изучением процессов самоорганизации в неравновесных системах стали понятными физические причины самоорганизации в живой и неживой природе. Элементы или системы живой и неживой природы являются открытыми термодинамическими системами, далекими от состояния равновесия. Их пронизывают потоки энергии и вещества, и поэтому в них и происходят процессы структуризации, самоорганизации. Таким образом, самоорганизация систем в природе базируется на фундаментальных физических принципах. Важное в изучении проблемы самоорганизации принадлежит синергетике, которая вместо констатации принципиальных различий между живой и неживой природой позволяет увидеть те общие принципы, которые соединяют то и другое. Дальнейшая разработка концепции самоорганизации может содействовать изучению процессов эволюции неживой и живой природы, а также прогресса общества. Список используемых источников 1. Князева Е.Н., Курдюмов С.П. Законы эволюции и самоорганизации сложных систем. – М.: Наука, 1994. 2. Поздняков А.В. Самоорганизация, хаос, порядок // Самоорганизация природных и социальных систем. Материалы семинара. Алма-Ата: Изд-во Fылым, 1995. - С. 24-28. 3. Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. – М.: ЮНИТИ, 2001. – С. 116-119. 4. Шабалин Л.И. Система самоорганизации природы. – Новосибирск, 1998. |