7921506556

Układ cząstek działających kolektywnie poszukuje takiego minimum. Znajdywanie minimum energii swobodnej umożliwiają ruchy termiczne grup molekuł (lub grup atomów) działających w sposób kolektywny.

Analogiczne procesy zachodzą w wielkich aglomeracjach miejskich jak Nowy Jork czy Tokio. Miasta te są pozbawione centralnego planisty, natomiast każdy przedsiębiorca jest planistą dla siebie.

Wiele układów w naturalny sposób wykazuje własność samoorganizacji (galaktyki, planety, związki chemiczne, komórki biologiczne, ale i całe organizmy czy też społeczeństwa). W tym kontekście możemy postawić następujące pytanie: dlaczego w otaczającym nas świecie nie obserwujemy większej różnorodności struktur i kształtów. Aby na to pytanie odpowiedzieć, należy pogłębić naszą wiedzę na temat układów samoorganizujących.

Podstawowym wynikiem samoorganizacji układu jest wyłonienie się w nim pewnych własności emergentnych, czyli najogólniej rzecz biorąc, takich własności, które nie przysługiwały poszczególnym elementom zbioru, a pojawiły się w układzie (emergowaly) po złożeniu tych elementów w pewien zorganizowany układ. Na przykład żadna z wielu części zegarka nie mierzy czasu, a jego funkcja pomiaru czasu wyłania się dopiero po złożeniu tych elementów w zorganizowaną całość. Oczywiście ta funkcja nowo zorganizowanego układu jest jego własnością emergentną.

Kluczowe dla samoorganizacji jest więc wyłonienie się nowej zorganizowanej struktury układu bez zewnętrznego wpływu na układ, chociaż układ cały czas pozostaje układem otwartym. Podkreślimy, że formowanie się kształtu, tak samo jak i nowych funkcji układu jest jego wewnętrzną własnością, która się konstytuuje w układzie jako wynik wzajemnych oddziaływań pomiędzy składowymi układu. Jako efekt sumaryczny uzyskujemy zorganizowaną strukturę. Tak zorganizowana struktura może ewoluować w czasie i być zmienna przestrzennie, ale cały czas zachowywany jest stabilny kształt zorganizowanego układu.

Podstawowym celem nauki o układach samoorganizujących się jest poszukiwanie ogólnych praw i reguł wzrostu i ewolucji tych struktur i kształtów (form), jakie mogą one przyjmować. Dążymy do wypracowania metod pozwalających na programowanie układu i jego przyszłej organizacji warunkowanych przez zmianę komponentów układu.

Teorią naukową, która pozostaje w ścisłym związku z nauką o samoorganizujących się układach jest tzw. teoria złożoności albo teoria układów złożonych, która bada jak komponenty układu oddziałujące w warunkach krytycznych (układy bogate w informacje i niestabilne) mogą się samoorganizować, tworząc potencjalnie ewoluujące struktury¹, posiadające hierarchię własności emergentnych, które rodzą się w układzie (sugerowana wielość poziomów struktury).

Jako miarę stopnia samoorganizacji układu można użyć stosunek miar jego basenu przyciągania (zbioru warunków początkowych prowadzących do atraktora) do miary obszaru atraktora. Układ złożony może posiadać wiele atraktorów, których obecność będzie zależeć od parametrów układu czy też zmiany połączeń wewnętrznych w układzie (muta-cje).

Samoorganizacja układu złożonego jest możliwa dzięki przypadkowym zaburzeniom

3

1

Zmiany w otoczeniu powodują selekcję i mutację atraktorów