Почти сорок лет я занимаюсь моделями. У меня сложилось твердое убеждение, что уже сейчас можно смоделировать на компьютерах все функции живых систем. Правда, пока лишь каждую в отдельности и в самых простых вариантах, однако отражающих самую сущность, качество явлений. Так ведь это — только начало «овладения сложностью». То есть: модели тоже доказывают могущество материализма.
Но: довольно. Все равно верящих в чудеса не убедить. Скажут: «примитивное мышление». Я не обижусь: может, и так…
Именно идеи самоорганизации в последние десятилетия позволили приблизиться к объяснению возникновения сложности без привлечения Бога (И. Пригожин, Г. Хакен и др.). Перечислю некоторые положения, как я их понимаю.
Все начинается с исходной неустойчивости частиц материи и их избирательной способности вступать в соединения. Самоорганизация только направляет эту способность по каналам — через нее же и создавшимся.
Предположим, что есть некие активные частицы А, Б, В, Г, Д, Е, Ж. Каждая может соединяться с другой, но далеко не с любой. Соединение осуществляется при столкновениях частиц и подходящих внешних условиях, например, при получении энергии. В результате возникают комплексы, вроде АВ или ГД. Каждый комплекс имеет уже свои собственные свойства и пристрастия для присоединения новой частицы и свои требования к условиям. Таким образом, первый шаг усложнения организации не только породил новую структуру, но предопределил вероятности следующих шагов. К примеру, появляется комплекс ГДЕ. У него, в свою очередь, свои новые свойства, выборы, требования к условиям. Если «обстановка» позволяет, вновь образуется один из нескольких возможных комплексов, например, ГДЕЖ.
Всякий комплекс имеет уже свои собственные свойства, отличные от свойств входящих в него частиц. При этом различна значимость его элементов для выбора следующего шага усложнения: есть «главные» и есть «вспомогательные», заменяемые без потери качества всего комплекса.
В природе каждый элемент (даже если он атом) предполагает сложное строение, подверженное периодическим изменениям, это «флюктуации». В сочетании с изменчивой внешней энергией они еще увеличивают неопределенность путей самоорганизации. Очень важным является появление, структурных «этажей», иерархий, когда отдельные элементы становятся «над» остальной структурой и представляют всю ее в последующем выборе пути дальнейших изменений. Например: (рис. 10).
Здесь В и А выступают как «представляющие» и «управляющие» элементы. Условно их можно определить как элементы «модели». Они тоже имеют собственные свойства, но одновременно представляют своих «подчиненных». При дальнейшем усложнении систем они превращаются в некие «подсистемы управления», представляющие сложные иерархические конструкции. Их значимость для самоорганизации всей системы очень велика.
Каждый элемент, простой или сложный, представляется не только голой структурой, но и функцией. Она выражается в излучении различного вида энергии (а также и частиц) целенаправленно или диффузно. Функции тоже имеют свою «структуру» в части количества, вида и изменений во времени. Они играют важную роль в выборе пути структурных изменений.
Перечислю ряд пунктов, дающих общую характеристику процессов самоорганизации.
1. Самоорганизующиеся системы открытые, имеют обмен энергией и веществом с внешним миром, подвержены случайным внешним воздействиям.
2. Они нелинейны, имеют мощные обратные связи, внутренние флюктуации, динамика их крайне причудлива, с колебаниями, пиками и изломами.
3. Самоорганизация — это самосборка структур, происходящая в результате неустойчивости частиц материи и способности их к соединению между собой. При этом существует возможность выбора для соединения одного из нескольких «партнеров», в зависимости от их качеств, энергетических внешних воздействий и случая. Отсюда множественность возможных вариантов структур, однако не беспредельная, а избирательная. Самосборка может происходить на любом «этаже» сложных иерархических систем.
4. «Принцип бифуркации» — в разделении путей самосборки. Каждый следующий шаг усложнения зависит от структуры, полученной в результате суммы предыдущих шагов. При этом предполагаются бифуркации, как выбор одной из двух альтернатив, который необратимо определяет направление дальнейшего усложнения, без взаимодействия с отвергнутой ветвью альтернатив.
5. Способности элементов к соединению противостоит способность сложных систем к распаду, как результат суммации внутренних сил отталкивания и изменившихся внешних условий.
6. Огромную роль играет случайность внешних воздействий, падающих на изменяющуюся (флюктуирующую) систему с непостоянной «чувствительностью». Поэтому направление путей самоорганизации неопределенно и предсказать их можно лишь с вероятностью.
7. Самоорганизация идет вперед, в сторону усложнения, до момента, пока возможности элементов и их комплексов к соединениям не уравновесятся вероятностью распада создавшихся сложных структур. Обычно это соответствует возникновению упорядоченных, устойчивых систем: клеток, организмов, сообществ.
8. В этих случаях действуют «ограничители» самоорганизации, стабилизирующие систему. Их можно назвать словом «организация» и даже — Разум. Они представлены свойствами элементов или действием антагонистических факторов на разных уровнях структурной иерархии.
9. Развитие внутренних противоречий (в том числе и в результате самоорганизации) может привести к конфликтам, кризисам. Исходом их могут быть компромиссы или катастрофы.
10. Компромисс — это временное устойчивое состояние системы, когда силы (возможности) синтеза и распада уравновешивают друг друга, но не исчезают. При изменениях «обстановки» равновесие сдвигается и может произойти катастрофа или стабилизация.
11. Под катастрофами понимается глубокая деградация, т. е. поэтапный распад сложной структуры на более простые составляющие части, однако еще сохраняющие ту или иную степень сложности, специфичность свойств и способность к новой самоорганизации. Конечным исходом серии катастроф может быть хаос.
12. Хаос — это распад системы до элементов. Новый «Порядок из хаоса» (по И. Пригожину) предполагает начать самоорганизацию с начала, с элементов.
13. Поводом для активации процессов самоорганизации могут служить внешние отношения между подобными системами, которые могут развиваться в сторону конфликтов или сотрудничества.
14. Управление самоорганизацией возможно через внешние воздействия, а также через познание «ограничителей», однако пределы их действия неопределенны и очень различны для разных систем.
15. Самоорганизация живых систем имеет свою специфику: она породила биологическую эволюцию, а та, в свою очередь, расширила сферу самоорганизации и привела к эволюции социальной, к развитию Разума и научно-технических систем.
Теория самоорганизации обычно иллюстрируется на примерах из физики и химии или на схематизированных биологических и социальных системах, не предусматривающих качественное их усложнение с наращиванием структурной иерархии. Гораздо более важной сферой проявления самоорганизации являются биологическая, а потом и социальная эволюции, которые породили сложные системы «типа живых»: клетки, организмы, сообщества. В них отрабатывались не только пути самоорганизации усложнения, но и его «ограничители», обеспечивающие устойчивость, а значит и вероятностную предсказуемость и возможность управления.
Боюсь, что я надоем пристрастием к «пунктам», но они позволяют говорить кратко. Поэтому снова пункты. На этот раз по поводу специфики биологических систем.
Здесь следовало бы начать с основ Общей Теории Систем (ОТС), но я отошлю читателей к трудам специалистов, начиная от Берталанфи (см. сводку В.Н. Садовского, а также работы А.И. Уемова).
1. Всем живым системам присуща общая Целевая Функция, реализованная в обобщенных программах: выжить и размножиться. Каждая из них в процессе усложнения делится на «производные». Например, выживание поделилось на «питание» и «защиту». При последующем наращивании иерархии структурных этажей эти функции усложнялись от биохимических и физиологических процессов до поведенческих актов.
2. Они обладают качеством выделения себя из среды и поддержания индивидуальности за счет специфических программ «эгоизма» саморегуляции. Им сопутствуют программы взаимодействия и кооперации. Совместно они обеспечивают эволюцию.
