Синергетика

(от греч. synergos — совместно действующий) — термин нем. физика Германа Хакена (1971) для новой науки, имеющей принципиально междисциплинарный характер. С. исследует кооперативные явления в нелинейных, неравновесных, нестационарных открытых системах. Эти исследования связаны с изучением процессов самоорганизации в сложных динамических системах. При этом самоорганизация представляется как эмерджентное (внезапно возникающее) свойство системы. Объектом исследования С. являются существенно нелинейные системы, к которым относится подавляющее большинство реальных систем (в т. ч. системы, изучаемые психологией). При одинаковых приращениях воздействия на нелинейную систему она может давать совершенно различную реакцию, зависящую от исходного состояния системы, в то время как реакция линейной системы зависит только от величины приращения внешнего воздействия. Большой вклад в развитие теории нелинейных динамических систем внесли фр. математик А. Пуанкаре и сов. физики Л. И. Мандельштам и А. А. Андронов.

Наиболее интересные явления возникают при взаимодействии множества нелинейных динамических систем. В этом случае наблюдаются кооперативные процессы, приводящие к возникновению принципиально новых свойств системы взаимодействующих динамических подсистем. Одно из таких свойств — самоорганизация, которая проявляется в самосогласованности (когерентности) взаимодействия подсистем, что дает возможность говорить о возникновении упорядоченных структур (паттернов) или даже новой системы. Возникновение самосогласованности связано со стремлением системы к некоторому устойчивому состоянию. Это состояние на языке теории динамических систем называется аттрактором (от англ. attract — привлекать, притягивать), что означает притягивающее множество.

Исследования Хакена в области физики нелинейных колебательных систем (лазеров), И. Пригожина в области неравновесной термодинамики, а также работы М. Эйгена в связи с исследованиями самоорганизации биологических макромолекул (гиперциклы) в нач. 1970-х гг. позволили сформулировать основные принципы самоорганизации сложных систем. Появление новой системы связано с потерей устойчивости и переходом исходной системы в новое устойчивое состояние. Процесс перехода носит название бифуркация (от англ. fork — вилка). В этом случае происходит изменение структуры системы. Изменения, происходящие близко к точкам неустойчивости, зависят от ряда относительно немногих факторов, которые называются параметрами порядка (ПП) и определяют поведение подсистем динамической системы, как бы «подчиняя» его некоторой единой структуре поведения. В свою очередь, сами подсистемы формируют ПП, и, т. о., возникает круговая причинная связь. Если учитывать временные масштабы, то изменение ПП происходит значительно медленнее, чем изменения «подчиняющихся» им подсистем. Возникновение ПП связано с взаимодействием и конкуренцией подсистем. ПП следует также отличать от управляющих параметров, которые представляют собой внешние воздействия, изменяющие ПП Любая система в организационном плане является иерархией подсистем. ПП, формирующиеся в системе более высокого уровня иерархии, становятся управляющими параметрами для подсистем более низкого уровня. Т. о., ПП играют решающую роль при объяснении процессов самоорганизации на всех уровнях сложных иерархических систем. Воздействия на управляющие параметры в моменты бифуркации могут приводить к существенным изменениям в структуре систем.

С этой т. зр. чрезвычайно интересно рассмотреть процессы эволюции как процесс самоорганизации. Эволюцию можно рассматривать как неограниченную последовательность процессов самоорганизации. Общая схема процесса м. б. представлена след. образом: 1) относительно стабильное состояние утрачивает устойчивость (причинами потери устойчивости м. б. изменения внутреннего состояния или внешние ограничения); 2) бифуркация, обусловленная новым элементом в системе или воздействием на управляющий параметр, запускает динамический процесс, который приводит к дальнейшей самоорганизации системы; 3) по завершении процесса самоорганизации эволюционирующая система переходит в новое относительно устойчивое состояние.

В качестве примеров эволюции могут рассматриваться биологическая эволюция, процессы социализации, формирование языка. Собственно, сам язык может рассматриваться как ПП Он определяет некоторые инварианты, характерные для той или иной культурно-исторической и социальной структуры. Если рассматривать язык как обобщенную информационную систему, включающую в себя синтаксическую, семантическую и прагматическую компоненты, то языком можно считать формирование и передачу информации с помощью генетического кода, информационную систему нейронных сетей и т. д.

Принципиальной особенностью С. является построение математических моделей сложных развивающихся систем. Это дает возможность сделать прорыв в создании математических моделей явлений, которые до сих пор относились к гуманитарной области знания. Математическое моделирование позволяет не только количественно оценивать существующие теории, но и создавать концептуальные модели для новых теорий. В этом плане психология предоставляет множество проблем, которые могут решаться на основе использования синергетических моделей. Такими проблемами являются, напр., возникновение тех или иных типов социального поведения, возникновение архетипов. Одна из наиболее интересных проблем — моделирование возникновения интеллекта. Синергетическое моделирование позволяет выявить наиболее важные ПП и управляющие параметры. Напр.: моделирование поведения коллектива клеточных автоматов дает возможность исследовать некоторые общие закономерности поведения коллектива индивидов в определенных условиях, что, в свою очередь позволяет выработать некоторые рекомендации по управлению коллективом. Синергетический подход ни в коем случае не отменяет традиционных подходов, существующих в психологии. Его особенностью состоит в исследовании эмерджентных явлений, возникающих в результате коллективного взаимодействия нелинейных подсистем.

Другим, не менее важным аспектом, м. б. использование синергетического подхода в исследовании психологических аспектов информационных технологий. Дальнейшее развитие компьютерной техники, по-видимому, будет связано с созданием нейрокомпьютеров — нового поколения информационных систем, принципы организации которых близки к биологическим. Теоретической базой таких систем может стать С. Синергетические принципы могут использоваться при разработке взаимодействия человека и нейрокомпьютерных систем. Уже сейчас идеи С. оказываются полезными в проектировании интерфейса человек—компьютер. Напр., принципы С. используются при создании мультиагентных систем, работающих в компьютерных сетях типа Internet. Такие системы представляют собой набор самообучающихся компьютерных программ, способных выполнять определенные задачи пользователей. Эти программы взаимодействуют между собой и, в результате, способны решать достаточно сложные задачи, связанные, напр., с контекстным поиском информации в сети. Теория мультиагентных систем в настоящее время бурно развивается и является частью работ в области искусственного интеллекта. (Ю. Т. Каганов.)