Кіріспе
Жергілікті өзара әрекеттесу арқылы тәртіпті құру процесі
Өзін-өзі ұйымдастыру, әлеуметтік ғылымдарда спонтанды тәртіп деп те аталады, бұл бастапқыда тәртіпсіз жүйенің құрамдас бөліктері арасындағы жергілікті өзара әрекеттесулерден туындайтын белгілі бір деңгейдегі жалпы тәртіптің пайда болуы. Бұл процесс жеткілікті энергия болғанда, сыртқы күштің бақылауынсыз, өздігінен жүзеге асуы мүмкін. Ол көбінесе сырттай кездейсоқ сияқты көрінетін ауытқулармен басталады, оң кері байланыс арқылы күшейтіледі. Соның нәтижесінде пайда болатын ұйым толыққанды түрде орталықтандырылмаған және жүйенің барлық құрамдас бөліктеріне таратылған. Осы себепті, мұндай ұйым әдетте тұрақты болады және айтарлықтай бұзылыстарға төтеп беруге немесе өзін-өзі қалпына келтіруге қабілетті. Хаос теориясы өзін-өзі ұйымдастыруды хаостық болжаудың теңізіндегі болжауға болатын аралдар тұрғысынан қарастырады. Өзін-өзі ұйымдастыру көптеген физикалық, химиялық, биологиялық, роботтық және танымдық жүйелерде кездеседі. Өзін-өзі ұйымдастырудың мысалдары: кристалдану, сұйықтықтардың жылулық конвекциясы, химиялық осцилляция, жануарлардың үйірлесуі, нейрондық тізбектер және қара нарықтар.
Негізгі қағидалар
Кибернетик Уильям Росс Эшби 1947 жылы өзін-өзі ұйымдастырудың бастапқы қағидасын қалыптастырды. Ол кез келген детерминистік динамикалық жүйе автоматты түрде тепе-теңдік күйіне қарай эволюциялайды, оны қоршаған күйлер бассейніндегі аттрактор арқылы сипаттауға болады. Осыған байланысты жүйенің одан әрі эволюциясы аттракторда қалумен шектеледі. Бұл шектеу оның құрамдас бөліктері немесе ішкі жүйелері арасындағы өзара тәуелділік немесе координацияны білдіреді. Эшбидің сөздері бойынша, әрбір ішкі жүйе барлық басқа ішкі жүйелер құратын ортаға бейімделген. Ол өзін-өзі ұйымдастыруға жүйенің күй кеңістігінде әртүрлі күйлерді зерттеуге мүмкіндік беретін кездейсоқ бұзылыстар ("шу") көмектесетінін атап өтті. Бұл жүйенің "күшті" немесе "терең" аттрактор бассейніне жету ықтималдығын арттырады, содан кейін ол аттрактордың өзіне жылдам кіреді. Биофизик Анри Атлан бұл тұжырымды "шудан күрделілік" қағидасын алғаш 1972 жылғы "Биологиялық ұйым және ақпарат теориясы" кітабында, содан кейін 1979 жылғы "Кристалл мен түтін арасында" кітабында ұсынды. Физик және химик Илья Пригожин осыған ұқсас қағиданы "қозғалыс арқылы тәртіп" немесе "хаостан тәртіп" деп формулировкалады. Ол мәселелерді шешу және машиналық оқыту үшін симуляциялық оттырту әдісінде қолданылады.
Тарих
Жүйенің динамикасы оның ұйымдастырылуын арттыруға алып келуі мүмкін деген идеяның ұзақ тарихы бар. Демокрит пен Лукреций сияқты ежелгі атомистер табиғатта тәртіп орнату үшін жобалаушы интеллект қажет емес деп сенді, жеткілікті уақыт, кеңістік және материя болғанда тәртіп өзінен пайда болады деп сақты. Философ Рене Декарт өзінің 1637 жылғы «Әдістеме туралы эссесінің» бесінші бөлімінде өзін-өзі ұйымдастыруды гипотезалық тұрғыда ұсынады. Ол бұл идеяны жарияланбаған «Әлем» еңбегінде кеңінен дамытты. Иммануил Кант 1790 жылғы «Тақырыптық сот туралы сын» еңбегінде «өзін-өзі ұйымдастыру» терминін қолданды, онда телеологияның мағынасы тек егер оның бөліктері немесе «органдары» бір мезгілде мақсат пен құрал болып табылатын жаратылыс болған жағдайда ғана бар екенін дәлелдеді. Мұндай органдар жүйесі өзін-өзі басқаруға қабілетті болуы керек. «Мұндай табиғи өнімде әрбір бөлік өзінің болуын қалған бөліктердің барлығының әрекеттеріне қарыз деп есептеледі, сонымен қатар басқалары мен бүкілдік үшін, яғни құрал немесе орган ретінде өмір сүреді. Бөлік басқа бөліктерді жасайтын орган болуы керек – әрқайсысы сәйкесінше бір-бірін жасайды. Тек осы шарттарда және осы талаптар бойынша ғана мұндай өнім ұйымдасқан және өзін-өзі ұйымдастырған болуы мүмкін, сондықтан оны физикалық мақсат деп атауға болады. 18 ғасырдың ойшылдары тірі организмдердің байқалатын формаларын түсіндіру үшін «форманың әмбебап заңдарын» түсінуге тырысты. Бұл идея Ламаркизммен байланысты болды және 20 ғасырдың басына дейін құлдырады, ол кезде Д’Арси Вентворт Томпсон (1860–1948) оны қайта жаңғыртуға тырысты. Психиатр және инженер У. Росс Эшби 1947 жылы заманауи ғылымға «өзін-өзі ұйымдастыру» терминін енгізді. Норберт Винер бұл идеяны «Кибернетика: немесе жануарлар мен машиналардағы басқару және байланыс» (1961) кітабының екінші басылымында қолданды. Өзін-өзі ұйымдастыру 1960 жылдары жалпы жүйелер теориясымен байланысты болды, бірақ физиктер Германн Хакен және басқалар, сондай-ақ күрделі жүйелерді зерттеушілер оны кеңінен қабылдағанға дейін ғылыми әдебиетте кеңінен таралмады – космологиядан Эрих Янч, химиядан диссипативтік жүйелер, биология мен социологиядан автопоэзис, жүйелік ойлауға дейін (1980 жылдардағы Санта-Фе институты) және 1990 жылдардағы (күрделі бейімделу жүйесі), бүгінгі күнге дейін ризоматикалық желі теориясымен тереңдей түскен бұзылыстар тудыратын жаңа технологиялармен. 2008–2009 жылдар шамасында басқарылатын өзін-өзі ұйымдастыру тұжырымы қалыптаса бастады. Бұл тәсіл өзін-өзі ұйымдастыруды нақты мақсаттар үшін реттеуге бағытталған, сонда динамикалық жүйе белгілі бір тартымдылықтарға немесе нәтижелерге жете алады. Регламент жүйедегі өзін-өзі ұйымдастыру процесін жүйе компоненттері арасындағы жергілікті өзара әрекеттесуді шектеу арқылы жүзеге асырады, нақты басқару механизміне немесе жаһандық жобалау сызбасына сәйкес емес. Ішкі құрылымды және/немесе функционалдылықты арттыру сияқты қажетті нәтижелерге тапсырмаға тәуелсіз жаһандық мақсаттарды және жергілікті өзара әрекеттесуге байланысты міндеттерді біріктіру арқылы қол жеткізіледі.
Биология
Биологиядағы өзін-өзі ұйымдастыруды ақуыздар және басқа да биомакромолекулалардың спонтанды түрде бүктелуі, липидтік екі қабатты мембраналардың өзін-өзі құрастыруы, даму биологиясындағы үлгілердің қалыптасуы және морфогенезі, адам қозғалысының координациясы, жәндіктерде (арылар, құмырсқалар, термиттер) және сүтқоректілердегі эусоциалдық мінез-құлық, сондай-ақ құстар мен балықтардың үйірлі топтасуынан байқауға болады. Математикалық биолог Стюарт Кауффман және басқа да структуралистер эволюциялық биологияның үш саласында – популяциялық динамика, молекулалық эволюция және морфогенез – табиғи іріктеумен қатар өзін-өзі ұйымдастырудың да рөл атқаруы мүмкін екенін ұсынды. Дегенмен, бұл жасушалардағы биохимиялық реакцияларды қозғаушы күш ретінде энергияның маңызды рөлін ескермейді. Кез келген жасушадағы реакциялар жүйесі өзін-өзі катализдейді, бірақ олар термодинамикалық ашық жүйелер болғандықтан, тек өзін-өзі ұйымдастырумен ғана шектелмейді, олардың жұмыс істеуі үшін үнемі энергия түсуі қажет. Өзін-өзі ұйымдастыру табиғи іріктеудің альтернативасы емес, керісінше, эволюцияның мүмкіндіктерін шектейді және эволюция кейін пайдаланатын, мысалы, мембраналардың өзін-өзі құрастыру сияқты механизмдерді ұсынады. Тірі жүйелердегі тәртіптің эволюциясы және белгілі бір тірі емес жүйелерде тәртіптің пайда болуы "Дарвиндік динамика" деп аталатын ортақ негізгі принципке бағынуы мүмкін деген болжам бар. Бұл принцип алдымен термодинамикалық тепе-теңдіктен алыс жатқан қарапайым биологиялық емес жүйелерде микроскопиялық тәртіптің қалай пайда болатынын қарастыру арқылы формулировкаланды. Содан кейін, РНК әлеміндегі өмірдің ең алғашқы формаларына ұқсас деп есептелген, қысқа репликацияланатын РНК молекулаларына назар аударылды. Нәтижесінде, биологиялық емес жүйелердегі және репликацияланатын РНК-дағы өзін-өзі ұйымдастыру процестерінің негізгі тәртібі негізінен бірдей екені көрсетілді.
Космология
1995 жылғы "Критикалық құбылыстардағы проблема ретінде космология" атты конференциялық баяндамасында Ли Смолин спиральді галактикалар, галактикалардың қалыптасу процестері, жалпы алғанда ерте құрылымның қалыптасуы, кванттық гравитация және ғаламның ірі масштабты құрылымы сияқты бірнеше космологиялық объектілер немесе құбылыстар белгілі бір деңгейде өзін-өзі ұйымдастыру нәтижесі болуы мүмкін немесе оларға қатысуы мүмкін екенін айтты. Ол өзін-өзі ұйымдастырған жүйелердің көбінесе сыни жүйелер екенін, олардың құрылымы кеңістікте және уақытта барлық қолжетімді масштабтарда таралатынын, мысалы, Пер Бак және оның әріптестері көрсеткендей, атап өтті. Сондықтан, ғаламдағы материяның таралуы көптеген масштабтар бойынша шамамен масштабқа тәуелсіз болғандықтан, өзін-өзі ұйымдастырған жүйелерді зерттеуде әзірленген идеялар мен стратегиялар космология мен астрофизикадағы кейбір шешілмеген мәселелерді шешуге көмектесе алады.
Компьютерлік ғылым
Математика және компьютерлік ғылымның құбылыстары, мысалы жасушалық автоматтар, кездейсоқ графтар және эволюциялық есептеу мен жасанды өмірдің кейбір мысалдары өзін-өзі ұйымдастырудың белгілерін көрсетеді. Роботтар тобында өзін-өзі ұйымдастыру пайда болатын мінез-құлықты тудыру үшін қолданылады. Атап айтқанда, кездейсоқ графтар теориясы күрделі жүйелердің жалпы принципі ретінде өзін-өзі ұйымдастыруды негіздеу ретінде пайдаланылды. Көп агенттік жүйелер саласында өзін-өзі ұйымдастыратын мінез-құлықты көрсете алатын жүйелерді қалай құру керектігін түсіну белсенді зерттеу нысаны болып табылады. Оптимизациялау алгоритмдерін өзін-өзі ұйымдастырушы деп санауға болады, себебі олар мәселенің ең оңтайлы шешімін табуға бағытталған. Егер шешім итеративті жүйенің күйі ретінде қарастырылса, онда ең оңтайлы шешім – жүйенің таңдалған, жинақталған құрылымы болып табылады. Өзін-өзі ұйымдастыратын желілерге кішкентай әлем желілері, өзін-өзі тұрақтандыру және масштабсыз желілер жатады. Бұл төменнен жоғарыға қарайғы өзара әрекеттесулерден пайда болады, бұл ұйымдардағы жоғарыдан төменге қарайғы иерархиялық желілерден өзгеше, олар өзін-өзі ұйымдастырмайды. Бұлтты есептеу жүйелерінің өзінен-өзі ұйымдастырылуға қабілетті екендігі айтылады, бірақ олардың белгілі бір автономиясы болғанымен, олар өзін-өзі басқара алмайды, себебі олардың өзінің күрделілігін азайту мақсаты жоқ.
Кибернетика
Норберт Винер қара қораптың автоматты түрдегі тізбектелі идентификациясы мен одан кейінгі қайта өндірілуін кибернетикада өзін-өзі ұйымдастыру деп қарастырды. Фазалық құлыптаудың немесе ол атағандай, "жиіліктердің тартылысының" маңыздылығы оның "Кибернетика: немесе жануар мен машинадағы бақылау және байланыс" кітабының екінші басылымында талқыланды. К. Эрик Дрекслер өзін-өзі көбейтуді нано және жалпы құрастырудың маңызды қадамы ретінде қарастырады. Ал W. Ross Ashby-дің Homeostat құрылғысының төрт бірдей қосылған гальванометрі, күйреген кезде, көптеген мүмкін тұрақты күйлердің біріне ұмтылады. Эшби өзінің түрлілікті санау өлшемін тұрақты күйлерді сипаттау үшін пайдаланды және өзін-өзі ұйымдастырудың төзімділігі мен тұрақтылығы үшін ішкі модельдерді талап ететін "Жақсы реттеуші" теоремасын жасады (мысалы, Найквист тұрақтылық критерийі). Уоррен МакКаллок ми мен адамның жүйке жүйесінің ұйымдасуының ерекшелігі және өзін-өзі ұйымдастырудың қажетті шарты ретінде "Потенциалдық команданың артықтығын" ұсынды. Хайнц фон Фёрстер артықтықты R=1 − H/Hmax түрінде ұсынды, мұнда H – энтропия. Бұл, мәнісінде, пайдаланылмаған байланыс сыйымдылығының мөлшері өзін-өзі ұйымдастырудың өлшемі екенін көрсетеді. 1970 жылдары Стаффорд Бир өзін-өзі ұйымдастыруды тұрақты және тірі жүйелерде автономия үшін қажет деп есептеді. Ол өзінің тиімді жүйе моделін басқаруға қолданды. Ол бес бөліктен тұрады: тіршілік процестерінің жұмысын бақылау (1), оларды реттеудің рекурсивті қолдану арқылы басқару (2), гомеостатикалық операциялық басқару (3) және даму (4), бұл сыртқы ортаның әсерінен сәйкестікті сақтауға мүмкіндік береді (5). Басымдық "алгедониялық цикл" кері байланысы арқылы белгіленеді: стандартты қабілетке қатысты нашар немесе артық өнімділіктен туындаған ауырсыну мен ләззатқа сезімталдық. 1990 жылдары Гордон Паск фон Фёрстердің H және Hmax шамалары тәуелсіз емес, бірақ өзін-өзі ұйымдастырудың жалпы спиндік принципін анықтау үшін санаулы шексіз рекурсивті бірдей спин процестері арқылы өзара әрекеттеседі деп мәлімдеді. Оның бұйрығы, "Екі егіз жоқ" деген қағида, екі түсінік бірдей бола алмайды дегенді білдіреді. Уақыт өте келе, барлық түсініктер тартылып, қызыл шуға бірігеді. Теория ұйымдық тұрғыдан жабық немесе гомеостатикалық процестердің барлығына қолданылады, олар дамиды, үйренеді және бейімделеді, соның нәтижесінде тұрақты және үйлесімді өнімдер шығарады.
Әлеуметтану
Әлеуметтік жануарлардың өзін-өзі ұйымдастыру қағидалары мен қарапайым математикалық құрылымдардың өзін-өзі ұйымдастыруы адам қоғамында да өзін-өзі ұйымдастыру күтілуі мүмкін екенін көрсетеді. Өзін-өзі ұйымдастырудың айқын белгілері әдетте өзін-өзі ұйымдастыратын физикалық жүйелерге тән статистикалық ерекшеліктер болып табылады. Критикалық масса, біріккен мінез-құлық, топтық ойлау және тағы басқалар сияқты мысалдар әлеуметтану, экономика, мінез-құлықтық қаржы және антропология салаларында кең таралған. Өздігінен туындаған тәртіпке ынталандыру әсер ете алады. Әлеуметтік теорияда Никлас Луманн (1984) өзін-өзі көрсету концепциясын өзін-өзі ұйымдастыру теориясының әлеуметтанулық қолданысы ретінде ұсынды. Луманн үшін әлеуметтік жүйенің құрауыштары – өзін-өзі тудыратын коммуникациялар, яғни бір коммуникация басқа коммуникацияларды тудырады, сондықтан әлеуметтік жүйе динамикалық коммуникация бар болғанда өзін қайта жаңарта алады. Луманн адамдарды жүйе ортасындағы сезімтал элементтер деп есептейді. Луманн функционалдық талдаулар мен жүйелер теориясын пайдалана отырып, қоғам мен оның ішкі жүйелерінің эволюциялық теориясын жасады.
Экономика
Кейде нарықтық экономика өзін-өзі ұйымдастырады деп айтылады. Пол Кругман өзінің "Өзін-өзі ұйымдастыру экономикасы" атты кітабында нарықтың өзін-өзі ұйымдастыруының бизнес айналымындағы рөлі туралы жазды. Фридрих Хайек "каталакси" терминін "ерікті түрде ынтымақтастықтың өзін-өзі ұйымдастыру жүйесі" деп, еркін нарықтық экономиканың спонтанды тәртібіне қатысты қолданды. Неоклассикалық экономистер орталық жоспарлауды енгізудің, әдетте өзін-өзі ұйымдастырған экономикалық жүйенің тиімділігін төмендететініне сенімді. Ал экономистердің кейбіреулері нарықтың кемшіліктері соншалықты маңызды деп санайды, өзін-өзі ұйымдастыру нашар нәтижелерге алып келеді және мемлекет өндіріс пен бағаны бақылауы керек деп есептейді. Көптеген экономистер орташа позицияны қабылдап, нарықтық экономика мен жоспарлы экономика ерекшеліктерінің (кейде аралас экономика деп аталады) үйлесімін ұсынады. Экономика саласында қолданылғанда, өзін-өзі ұйымдастыру тұжырымы тез арада идеологиялық сипатқа ие болуы мүмкін.
Оқу
Басқаларға "қалай оқуға үйренуге" болатынын үйретуді көбінесе оларды оқытуға бағынуға қалай үйрету деп түсінеді. Өзін-өзі ұйымдастыру арқылы оқу (SOL) "сарапшы жақсы біледі" немесе "бір ғана ең жақсы әдіс бар" деген пікірді жоққа шығарады, керісінше, оқушы тәжірибе арқылы сынап көретін "жеке маңызды, қатысты және қолданылатын мағынаны құруды" қажет етеді. Бұл ынтымақтастықпен жүзеге асырылуы мүмкін және жеке тұлға үшін одан да пайдалы болуы ықтимал. Бұл өмір бойына созылатын процесс ретінде қарастырылады, ол нақты оқу орталарымен (үй, мектеп, университет) немесе ата-аналар мен профессорлар сияқты билік органдарының бақылауымен шектелмейді. Оны оқушының жеке тәжірибесі арқылы сынап, уақыт-уақыт қайта қарап отыру қажет. Ол сана мен тілмен шектелмейді. Фрицёф Капра психология мен білім беруде оның жеткілікті танылмағанын айтты. Бұл кибернетикамен байланысты болуы мүмкін, себебі ол кері байланыс циклын немесе жүйелер теориясын қамтиды. Оны оқушылар арасындағы немесе бір адамның ішіндегі оқу әңгімесі немесе диалогы ретінде жүргізуге болады.
Көлік
Көлік ағынындағы жүргізушілердің өзін-өзі ұйымдастыру қасиеті, трафиктің кеңістік-уақыттық мінез-құлқының дерлік барлығын анықтайды, мысалы, тас жолдың тар жерінде трафик тоқырауы, тас жолдың өткізу қабілеті және қозғалмалы көлік кептелістерінің пайда болуы. Осы өзін-өзі ұйымдастыру эффектілері Борис Кернердің үш фазалық трафик теориясымен түсіндіріледі.
Тіл білімі
Тіл эволюциясында тәртіп жеке және халықтың мінез-құлқы биологиялық эволюциямен байланысқанда өздігінен туындайды.
Зерттеу
Өзін-өзі ұйымдастырушы қаржыландыруды бөлу (SOFA) – ғылыми зерттеулерді қаржыландыру әдісі. Осы жүйеде әрбір зерттеушіге бірдей сомада қаржы бөлінеді және олар өз қаражатының бір бөлігін басқа зерттеулерге анонимді түрде жұмсауға міндетті. SOFA жақтастары бұл әдіс ағымдағы грант жүйесімен салыстырылатын қаржыландыру таралуын қамтамасыз етеді, бірақ оны басқаруға кететін шығындар азайтылады деп санайды. 2016 жылы Нидерландыда SOFA пилоттық жобасы басталды.