Синергетика – методология самоорганизации систем и междисциплинарной коммуникации

Синергетика — наука, изучающая основные законы самоорганизации сложных систем любой природы, или «наука о взаимодействии». Термин «синергетика» ввел в 1969 г. профессор Герман Хакен^[1]. По Хакену, синергетика (от греч. sinergos, «сии» — «со», «совместно» и «эргос» — «действие») занимается изучением систем, состоящих из большого числа частей, компонент или подсистем, взаимодействующих между собой тем или иным способом.

Изучая процессы самоорганизации сложных систем самой разной природы, синергетика наследует и развивает идеи и междисциплинарные подходы тектологии А. И. Богданова, теории систем Л. фон Берталанфи, кибернетики Н. Винера. У истоков синергетики стояли выдающиеся ученые XX в.: французский математик, физик и философ А. Пуанкаре, русские ученые академики А. М. Ляпунов, ?. Н, Боголюбов, Н. С. Крылов, А. Н. Колмогоров, А. Н. Тихонов и др. Большой вклад в развитие синергетики внесли Г. Хакен, И. Пригожин, В. Г. Буданов, В. С. Степин и др.

Сегодня к синергетике проявляется большой интерес как среди ученых, так и практиков. Издаются сотни статей, монографий, учебников и т. д.

Системы, составляющие предметную область синергетики, изучаются различными науками. Каждая из наук изучает «свои» системы присущими ей методами. Основные этапы становления и развития синергетики, а также масштабы проводимых исследований представлены на рис. 6.5^[2].

Для изучения данной темы необходимо познакомиться с ключевыми понятиями синергетики. Сюда относятся такие понятия, как «аттрактор», «бифуркация», «самоорганизация», «флуктация», «синергетический эффект», а также основные принципы синергетики. Понимаемый метафорически, на интуитивном уровне, понятийный аппарат синергетики создает благоприятную почву для применения строгой конструктивной синергетической методологии в междисциплинарных обменах и проектах.

Понятие «аттрактор» связано с одним из принципов синергетики — гомеостатичностью — поддержанием программы функционирования системы в некоторых рамках, позволяющих ей следовать к своей цели. Цель-программу поведения системы в состоянии гомеостаза называют аттрактором (притягивателем). Область притяжения аттрактора называется бассейном. Аттракторы описывают финальное поведение системы.

Рис. 6.5. Этапы развития синергетики и масштабы проводимых исследований.

По Н. Винеру, всякая система имеет цель существования. При этом от цели-эталона (реальной или воображаемой) система получает корректирующие сигналы, позволяющие ей не сбиться с курса. Эта корректировка осуществляется за счет обратных связей. Например, автопилот самолета, сверяясь с гирокомпасом, выдерживает курс и высоту полета самолета, несмотря на воздушные ямы и порывы ветра. В синергетике эту роль выполняют аттракторы.

Следующим важным принципом синергетики является иерархичность^[3]. Основным смыслом структурной иерархии является составная природа вышестоящих уровней по отношению к нижестоящим. То, что для низшего уровня есть структура-порядок, для высшего есть бесструктурный элемент хаоса, строительный материал. Например, в мире идей существуют мнения, взгляды, идеологии, парадигмы; в физическом мире — кварки, нуклоны, ядра, атомы, молекулы.

Связываясь между собой в структуру, элементы передают ей часть своих функций степеней свободы, которые теперь выражаются от всей системы как целого. Эти «коллективные» переменные оказываются на более высоком иерархическом уровне, чем элементы системы, и в синергетике их называют параметрами порядка — именно они описывают в сжатой форме смысл поведения и цели-аттракторы системы.

Описанная природа параметров порядка называется принципом подчинения. Изменение параметра порядка как бы синхронно дирижирует поведением множества элементов низшего уровня, образующих систему. Феномен их согласованного сосуществования называют явлением самоорганизации.

Принято считать, что параметры порядка высшего уровня управляют поведением элементов системы только соседнего нижнего уровня. Иными словами, невозможна полная редукция иерархических систем. Каждый уровень имеет внутренний предел сложности описания. Поэтому невозможно сведение всех феноменов жизни, интеллекта, психики к законам физики элементарных частиц лишь на том основании, что из них все состоит.

Параметры порядка называют управляющими параметрами. Меняя их, можно менять систему нижестоящих уровней. Иногда эти изменения носят кризисный характер и тогда говорят о критических значениях управляющих параметров (бифуркациях).

Понятие бифуркации связано с принципом неустойчивости системы. Считается, что состояние системы неустойчиво, если любые отклонения от нее со временем увеличиваются. В точке неустойчивости система становится открытой, чувствительной к воздействию других уровней бытия, получает информацию, ранее недоступную ей. Такие состояния неустойчивости называют точками бифуркаций и характеризуют рубеж между новым и старым.

Значение точек бифуркации состоит еще и в том, что только в них можно несиловым путем повлиять на выбор поведения системы. Именно свойство неустойчивости системы в критические моменты позволяет расширять пространства состояний системы, генерировать информацию в перемешивающем хаотическом слое.

Основным принципом прохождения системой точек бифуркаций, ее становления, рождения и гибели иерархических уровней является эмерджентность (emergent properties) — динамическая иерархичность. Эмерджентность заключается в том, что свойства системы в целом (свойства целостности системы) не являются простой суммой ее составных частей. Система может обладать такими свойствами, какими не обладает ни одна ее часть.

Этот принцип описывает возникновение нового качества системы на одном уровне, когда изменение управляющих параметров вышестоящего уровня (мегауровня) приводит к перестройке ее структуры. Например, метаморфозы воды (пар — жидкость — лед), происходящие при строго определенных бифуркационных температурах — критических значениях управляющих параметров.

Вместе с тем на уровне качественного описания взаимодействия мегаи макроуровней необходимо включение в описание третьего уровня — микроуровня, которое позволяет описать процесс исчезновения старых и рождения новых состояний в точке бифуркации.

В точке бифуркации коллективные переменные, параметры порядка макроуровня возвращают свои степени свободы в хаос микроуровня, растворяясь в нем и увеличивая его хаотизацию. Затем в непосредственном процессе взаимодействия мегаи микроуровней рождаются новые параметры порядка обновленного макроуровня.

С точки зрения системного подхода этот принцип можно выразить креативной деятельностной триадой:

Способ действия + Предмет действия + Результат действия.

В синергетике креативная триада представлена как процесс самоорганизации, рождения параметров порядка, структур из хаоса микроуровня: «управляющие сверхмедленные параметры верхнего мегауровня» + «короткоживущие переменные низшего микроуровня» = «параметры порядка, структурообразующие долгоживущие коллективные переменные нового макроуровня» .

Основную идею самоорганизации можно представить так:

МЕГА + МИКРО = МАКРО new.

В точке бифуркации макроуровень исчезает, возникает прямой контакт микрои мегауровней, рождающий макроуровень с иными качествами.

Точки бифуркации на мегауровне, на макрои микроуровне — это кризисный период перемен, трансформаций. Именно здесь происходит эволюционный отбор альтернатив развития макроуровня — флуктуаций.

Флуктуации — случайные отклонения характеристик системы от средних значений.

Флуктуации, будущие альтернативы, конкурируют, и побеждает наиболее быстрорастущая из них — порядок через флуктуации. Это и есть процесс самоорганизации в режиме становления.

Проблемы становления и развития, их механизмы и представления, рассматриваемые синергетикой, имеют важное значение для экономики.

Экономика состоит из множества подсистем и, как любая система, обладает свойством эмерджентности.

В современной мировой экономике осуществляется новая пространственная структуризация, устанавливаются более тесные связи с покупателями, поставщиками, а также с другими институтами, воздействующими не только на эффективность, но и на скорость совершенствования и обновления. Эти связи представляют собой эффекты синергии, взаимодействия определенным образом участников рынка.

В условиях монополизации, основанной на конкуренции и централизации капитала, конкурентная борьба не только не уменьшается, а, наоборот, усиливается.

Современная конкуренция — это прежде всего борьба за техническое лидерство, за приоритет в открытии новых рынков и в преобразовании старых, стремление в возможно точном определении направления изменений в структуре потребления, вкусах, предпочтениях и максимально полном воплощении их в своих продуктах. Такая конкуренция носит инновационный характер, ее задача состоит в том, чтобы опередить конкурента в вопросах новой техники и технологии, дизайна, наукоемкости и других качеств экономических продуктов.

Сейчас уже не ведутся дискуссии о саморегулирующемся рынке с помощью конкуренции, а перешли к изучению проблем самоорганизации на определенном структурном уровне хозяйства.

Результатом самоорганизации являются эмерджентность, синергетический эффект. Как было отмечено выше, эмерджентность заключается в том, что свойство системы в целом не является простой суммой ее составных частей.

В отличие от эмерджентности, синергетический эффект связан с кооперативным взаимодействием входящих в систему элементов. В таком случае синергия означает статистические преимущества, которые возникают в результате объединения предприятий, но сравнению с неинтегрированными структурами. Так как эффект совместных действий выше простой суммы индивидуальных усилий, то улучшаются показатели деятельности интегрированных компаний, растет производительность, снижаются издержки производства. При этом источником синергетического эффекта выступают концентрация и централизация капитала.

Синергетический эффект предполагает получение следующих преимуществ по сравнению с неинтегрированными участникам рынка^[4]:

• — реализация эффекта масштаба используемых ресурсов (производственных фондов, инвестиционных средств, трудовых ресурсов), в том числе квалифицированного управленческого, научного, производственного персонала;
• — минимизация для участников объединения по сравнению с обособленными производителями, не формирующими данную группу, отрицательного воздействия конкуренции, поскольку участники объединения, как правило, не допускают взаимной конкуренции на одном и то же рынке;
• — значительная централизация капитала, который в зависимости от экономической конъюнктуры может перетекать из одной сферы предпринимательской деятельности в другую;
• — возможность создания самодостаточной вертикально интегрированной системы — от добычи сырья до выпуска законченной продукции высокой степени переработки;
• — возможность диверсификации производства для снижения предпринимательских рисков и обеспечения специализации отдельных видов деятельности как условия их конкурентоспособности;
• — обеспечение эффективного ценообразования продукции (услуг) участников объединения, способствующего оптимальному уровню рентабельности каждого из них и группы в целом, в том числе путем оптимального налогового планирования, использования в расчетах внутри объединения «трансфертных» цен;
• — объединение производства, технического опыта и научноисследовательских разработок, возможность интеграции науки и производства.

Указанные эффекты обусловлены главным образом процессами самоорганизации в экономических системах, выражающимися в пространственном структурировании хозяйственных субъектов для получения преимуществ в конкурентной борьбе. В этих условиях более полно используются инновационные знания и на их базе повышается способность генерировать синергию, приводящую к возникновению инновационной среды, получению добавленной стоимости за счет взаимодействия элементов системы (синергетического эффекта).

В настоящее время синергетика активно проникает в область образования: на смену информационной парадигме образования, нацеленной главным образом на увеличение количественных параметров получаемых знаний, приходит рефлексно-креативная парадигма образования — обучение навыкам критического мышления, умению применять знания на практике, из множества решений выбрать нужное.

Система образования представляет собой сложную иерархическую структуру, которая подчиняется общим закономерностям развития систем: взаимодействия части и целого; иерархической упорядоченности систем; функционирования и саморазвития систем; формирования иерархических структур целей и др.

Развитие системы образования идет по пути повышения качества обучения, овладения специалистами определенными ключевыми компетенциями, усиления механизмов регулирования рынка образовательных услуг.

Применение синергетического подхода в образовании находит свое выражение в системном анализе саморазвивающихся, эволюционизирующих систем, которым присущи периоды расцвета и упадка.

В системах можно выделить динамические аттракторы, обеспечивающие систему в состоянии гомеостаза (устойчивого равновесия) в ее взаимодействии со средой, а также точки бифуркации и случайные отклонения характеристик системы от средних значений (флуктуации).

Особенность синергетического подхода при изучении образовательной системы состоит в том, что, во-первых, анализируется поведение сложной системы в условиях неопределенности, что позволяет выявлять различное поведение системы в зависимости от внешних и внутренних факторов влияния (взаимодействия); во-вторых, исследуется влияние человеческого фактора на саморазвитие системы.

Таким образом методы исследования, предлагаемые синергетикой, обогащают теорию познания и могут быть широко использованы в инновационно-креативной деятельности.

• [1] Герман Хакен родился 12 июня 1927 г. Изучал физику и математику η Университетах Галле (1946−1948) и Эрлангена (1948−1950), получив степени доктора философии и доктора естественных наук. С 1960 г. он является профессором теоретической физики Университета Штутгарта. До ноября 1997 г. был директором Института теоретической физики и синергетики Университета Штутгарта. С декабря 1997 г. является почетным профессором и возглавляет Центр синергетики в этом институте. Им опубликовано более 300 научных работ, среди 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, с M. ХакенКрелль, 1992; Principles of Brain Functioning, 1996. Он является издателем Шпрингеровской серии книг по синергетике, в рамках которой опубликовано к настоящему времени уже 80 томов. Термин «синергетика», обозначающий новое направление междисциплинарных исследований в науке, Хакен впервые ввел в своих лекциях в Университете Штутгарта в 1969 г.
• [2] Смирнов М. Синергетика.

  Введение

  в понятия // РИСК, II — 2005/ N11. С. 79−84.

• [3] Пуданов В. Г. О методологии синергетики // Вопросы философии. № 5. 2006. С. 79−94.
• [4] Усик II. И. Использование синергетического эффекта в конкурентной борьбе // Вестник СПбГУ. Серия 5. Вып. 2. 2003. С. 51−58.