自组织是一个通用的机制的创建新的系统结构模式。一个模式,在本质上,是一个关系,一个架构,一种组织方式,秩序和结构,只能解释为信息的活动。自组织行为的特征,如开放性、非线性、内在随机性,内部反馈,信息网络,和全息建设,提供相应的条件,依据系统的自组织演化环境信息方面的功能,维护和建设的整体信息系统的框架,并探索新的信息系统的模式。基于自组织系统的一般过程和机制的进化,其相应的基本阶段信息活动的意义和价值。一般来说,系统元素的过程区分从原始系统的解耦信息相关元素和原始系统之间的联系。形成系统元素的融合过程的初步探索形成了一个新的信息模型;一些初始的成核过程稳定模式的创建信息密码子;系统根据特定的发展模式是各态历经建设信息反馈链所示信息密码子;自我复制的扩散系统的膨胀量的信息模型;系统自我复制的变化是引入新信息的创新过程模式; environment-based selection and evolution correspond to the complex development of information pattern; and the alternation of old and new structures in system evolution corresponds to the formation process of the whole information network framework of the new system. In order to explain the self-organization’s characteristics, processes, and mechanisms of system evolution at a more comprehensive level, the complexity research program must pay enough attention to and give due status to the information factors and information science creed. Moreover, the information science research creed may also provide some basic theoretical paradigms with core theoretical significance for complex system research.
的复杂信息系统的科学小组自20世纪中叶以来,特别是耗散结构理论的产生和发展,协同学,突变理论、超循环理论、分形理论、混沌理论、全息理论,广义进化论,和特殊的复杂系统理论自1960年代末以来,自组织机制的理论形成和发展的有序的开放系统进化模式已经显示清楚。此外,这种进化的自组织理论已经渗透到各个领域的自然、社会和思维发展和被用来解释各种进化现象。例如,董和费舍尔斯图尔特认为,“自组织的概念已经成为越来越重要的理解生态系统空间异质性及其后果。认为生态系统可以自组织,产生的空间结构进行功能共同序列”(
然而,本文侧重于一般信息特点、信息流程、和信息系统自组织演化的机制在一般意义上,而不是一个详细的描述和分析一个特定系统或域的自组织行为。因此,自组织信息的特点,本文中描述的信息流程和信息机制适用于几乎所有的通用系统的进化机制。因此,希望那些研究一个特定系统的自组织过程将或多或少受益或灵感来自这篇文章。
组织的概念的上级的概念自组织的概念。
一般来说,组织的概念可以被定义在静态和动态的感觉。
静态组织的概念指的是命令模式的系统结构,相当于订单模式,建筑,结构,等等。
动态组织指的是过程的概念,方法,机制和模式系统的有序结构的形成,这对应于排序,构建,排序,组织等等。
在动态意义上,组织可分为自组织的概念和hetero-organization,根据定义的差异的具体机制和模式的生成有序的结构。
它可以被定义为过程中引入模式信息直接从外部系统和构建系统模式根据这个模式。理解hetero-organization的关键概念是模式从外部进口,不是从内部自发生成的系统,例如,工人工作的过程根据外部指令签发的工头,导致生产联合行动;晶体生长按照植入胚胎的模式;工厂生产复制的产品按照介绍产品模型;和相应的改革是根据现有的改革经验进行的先例。
自组织系统可以被定义为一个过程,自发形成一个内部有序结构在一个开放的背景下(
hetero-organization和自组织的生成过程中系统的有序结构,和他们都依赖于开放系统的外部世界。他们之间的区别仅在于外部输入的本质因素。在实际的系统进化的过程,没有绝对hetero-organization和自组织之间的界限,根据自组织理论,两种类型的流程可以描述从一个统一的观点。事实上,hetero-organization的过程可以被视为创建的新模式的复制和扩散的过程中自组织;因此,创建一个新的有序结构的物质或信息是一个自组织的过程,和hetero-organization过程相应的被视为必要的一步扩散或放大的自组织过程。此外,hetero-organization对应的量化增长模式,建立和创造自我组织对应的定性演化的新模式。
的基础上自发形成有序结构的类型系统,自组织现象可分为两种类型:空间自组织和时间自组织(或时空自组织)。
空间自组织现象是指自发形成的有序的空间结构在系统通过自组织的进化。典型的物理实验包括嵌套六角蜂窝结构和较大的起伏波结构由伯纳德对流,命令光激光产生的波列,等等。这是一种很常见的现象自然和社会的空间自组织如“云街”在天空中,地质分层的颜色,陆地的开裂,河中的漩涡,模式生物,社会群体的层次结构,人类流动的模式进入或离开大型会议或性能时,和自然分布的村庄。时间自组织(或时空自组织)是指现象,自发形成的有序空间结构演化过程中通过自组织系统随时间周期性变化。典型的实验是化学时钟、化学波、和化学螺旋线。还有一个很常见的时间自组织现象(或时空自组织)在自然和社会,如太阳黑子周期变化;的周期性振荡的捕食者和猎物数量的生态系统;地球的四季气候的交替周期;人体生物钟的现象;经济繁荣和衰退的周期性波动;股票市场升值的交替运动和下降; the beating of animal heart; the fluctuation of psychological activity; and the relaxation of mental state.
的自组织是一个定性的进化过程创建新模式(空间、时间或功能),这显然是不可能解释自组织的纯物质(质量)或能量的活动。系统模型不仅仅是定义的质量或能量等因素。模式本质上是一种关系,一个架构,一种组织方式,顺序结构,诸如一个关系,一个架构,组织方式和结构只能解释为信息的活动。在这里,活动,如质量或能量只是信息的载体形式的活动。整体系统科学项目强调系统元素之间的关系或系统是网络关系的有关规定。从的角度来看,系统的存在和演化的具体机制不能清楚地解释只有质量或能量的活动。
自组织理论文献描述了自组织系统的基本特征在许多方面,包括动态、开放、非线性、随机性和复杂性。然而,由于缺乏信息维度调查相关的描述,很难开展深入研究。虽然许多研究者已经注意到信息的重要作用因素的研究自组织系统,大部分的研究仍然是特定个体的自组织活动的描述,缺乏抽象解释的自组织系统的一般特征和机制:Polani等人指出显然在指导自组织理论的研究(GSO):“其中一个主题的角色是信息(理解为香农信息,即。“减少不确定性”)在指导一个自组织的过程。特别是,已取得很多进展研究的各个方面信息结构和信息处理在自组织行为(分子、神经、认知、社会等)。“不过,他们的文章仍专注于自组织活动在特定领域如神经系统、生物系统、和社会制度
此外,它也是值得一提的工作协同学的创始人,劳工,在思考和写作仍然非常勤奋,尽管他先进的年龄。近年来,他发表了几篇文章:“自我组织和信息在生物系统:一个案例研究(
信息由吴教授的哲学的本体论地位建立信息哲学的本体论层次的基础上,结合有关现代科学成就的复杂信息系统理论的创造性解释哲学的“存在”的问题。和他的信息是“信息是一个哲学范畴的定义表明间接。它是自我表现的现有模式和状态的物质(直接)”(
相关的自组织理论区分两种类型的有序结构:一种是静态的,比如点阵模式(微观粒子排列在静态有序空间),都叫做“死结构”;另一种是动态的,它的特点是系统的宏观有序的结构是由运动或连续更换维护微观粒子组成的系统。自组织是一个动态的、有序的结构。所谓的自组织现象是整个系统的有序结构维护或开发在连续转换的结构元素。例如,河中的漩涡,牺牲别人流,和人体的模式不断变化,取代了微观组件,而宏观整体模式是相对稳定和不变。
动态秩序是关心的维护或增长有序的全球信息结构(模式)。至于微能量流或替换,只有载体运动的形式确保有序的维护或增长全球信息结构(模式)。这里的秩序模式强调通过自组织只能建立在稳定的维护或复杂的进化信息活动模式。秩序是一个编码信息的框架。维护稳定的有序结构是相对特定的信息编码体系结构。在动态顺序,系统方面是基本不变的,无论是质量还是能量的系统。系统的质量和能量总是流动和变化的,只有特定的体系结构相应的顺序编码信息的符号系统的本质,因为只有这种体系结构是稳定的。有序结构的复杂的进化是一个复杂的重组或建筑相对于一个特定的信息编码框架(更有序的新结构生成),系统自组织发展的程度和复杂性的增加,也就是说,从有序状态进化过渡到一个更有秩序的状态是基于复杂的重组或特定信息编码框架建设。活动的质量或能量交换的系统或环境中,他们通过复杂的重组或组织建设这个特殊的信息编码框架,或前者是纳入有序模式后者的施工过程,采用一个统一和协调操作方式服从后者(劳工语言)。只有通过理解自组织的本质从这样的水平我们能准确把握劳工的命令参数的意义和特征的超循环理论框架。
自组织只能形成的有序结构和维护通过吸收材料(质量),能量,来自外部世界的信息。例如,伯纳德对流产生的过程中吸收热量与外界的联系。化学振荡只能保持常数添加化学反应物;一旦添加过程停止,振荡将逐渐下降,最终导致均匀混合的一个平衡态。相反,静态有序结构像晶体往往形成过程中释放能量,环境和相对独立的条件下保持自己的稳定。根据耗散结构理论的相关原理,适当程度的开放是一个必要条件的外部环境对系统的非平衡约束。约束是指连续的环境对系统的影响,不同于瞬时外部干扰,和约束将不可避免地引起的响应或响应系统,这是适应。只有在适应的状态约束系统可以维持或形成一个稳定的宏观结构。当外部约束条件变化和系统的初始状态不再适应,系统开始寻求一个新的状态适应变化了的约束。系统适应零约束macro-disordered平衡态,只有系统适应适当的强约束可以形成一个稳定的macro-ordered结构。 The constraints imposed by the external environment on the system and its impact on the structural changes of the system are not only at the material-energy level but also at the information level. “At the formation of a stationary dissipative structure, the production of information in the process of structuring attains a maximum, so that structuring is the process of producing and materializing information” [
在这里,一方面,适当开放的本质是指从环境中引入的作用(这个角色的本质必须能够抵抗系统中自发生成的熵),另一方面,是指开放的程度,也就是说,介绍的相关角色必须足够强大(其剂量必须等于或超过系统中的熵自发生成的数量)。当他们是相等的,macro-ordered系统的结构保持不变;当数量超过熵自发生成的系统中,该系统将增加其有序程度。在这方面,有关进化论强调质量和数量的统一开放条件的演化行为。
开放系统和环境之间的交流不仅是关于质量或能量也能量的性质,结构的能量,能量的组织程度,和自然,和他们的匹配方式,互动,与现有的结构和影响订单内的质量和能量系统,和组织的顺序。等的结构秩序,秩序的组织,和相互匹配的方法和手段、功能和影响力只能建立在信息活动的感觉。根据熵的增加”的原则(热力学第二定律)”的克劳修斯,在孤立的情况下,系统的总熵增加的方向发展的障碍和组织退化。数量衡量熵这不是关于质量或能量,而是能量形成的秩序模式(元素),结构的关系,订单的组织和团结的程度和协调模式的转换操作。
即llyaPrigogine扩展开放系统的热力学第二定律,建立了相应的广义热力学第二定律。根据llyaPrigogine,在开放的背景下,系统介绍了“外部熵流”的环境中,这可能会导致系统的熵变行为的复杂性。如果属性的“外部熵流”与“内部熵变”的财产自发生成的系统,也就是说,一个负号的熵,当“外部熵流”的绝对数量的绝对数量大于“内部熵变,”系统将沿着有序熵减少的方向发展,这是自组织演化事件的发生在一般意义上。
在他著名的《生命是什么?“薛定谔在1944年发表的不仅提出了想法,生活取决于“遗传密码”,还提出了著名的结论”的生活取决于食品“负熵
显然,没有我。llyaPrigogine和薛定谔的“外部熵流”“生活取决于食品负熵”可以简单地通过质量和能量等因素来解释,但是只有在信息活动的感觉。
在所有无序系统和静态命令系统,微观粒子之间的相互作用是“短程”,随机,非合作的,也就是说,每个粒子之间的相互作用只发生及其距离是微观的。在自组织系统中,微粒之间的相互作用是“远程”,也就是说,大量的微粒子一致行动,形成一个整体非线性稳定模型,导致宏观可观测的结果。这同样适用于别人,对流和化学时钟。系统,如生物和社会被认为是自组织的,因为它们是动态的,开放,和非线性。例如,生物有序结构形成和维护的不断进入和排出的物质(质量)、能源、和信息,这是通常被称为新陈代谢。体内细胞和器官的长程相干模式生物大分子。在人类社会中,家庭、社区、企业、政府和国家有序结构形成的远程通信。他们通常不改变其成员的流动不断交换材料(质量)、能源、和信息与环境。在不同的自组织系统,虽然相对宏观和微观的范围是不同的,团结的意义并没有改变。
事实上,内部运行机制的非线性或长程相干强调自组织理论不仅对系统的内部质量和能量也相互匹配,结合,统一操作的质量和能量模式,以及总体结构、秩序和模式形成。这里,非线性和远程一致性的方法是由Hacken元素强调之间的协调与合作。基于这种理解,我们说的本质非线性或远程连贯性并不取决于系统本身的质量或能量,但方法,方式,秩序,组织模式和相应的质量或能量,也就是存在的整体信息模型框架的一个系统。
有两种类型的随机性:外部随机性和内在随机性。外部随机性指的是外部环境的干扰产生的随机性,这反映了随机不确定性的影响外部环境对系统的运动。内在随机性指的是系统本身的内在随机性,即系统中自发生成的。混沌理论揭示了确定性系统,只要稍微复杂的非线性,内部生成随机性一定范围的外部控制参数。因此,未来的移动模式的进化系统引发的内部类的随机性会随机分岔,不规则,周期,极其复杂的。即使初始条件和外部控制参数已经确定,系统的未来发展模式仍然是不确定的。的内在随机性引起的非线性导致多样性、不确定性和复杂性的有序演化方向和模式的自组织系统。
内部系统中的随机性的生成是由元素组成的独立运动系统和随机的元素和元素之间的交互和整个系统基于独立运动。因此,内在随机性的生成是根植于微量元素的随机变化的复杂性。系统进化的原因是对初始值敏感(蝴蝶效应)根据混沌理论植根于microfactors变量的复杂性,因为即使初始值测量是相同的。然而,由于元素构成系统本身有“自由意志”的可变性(活跃的元素),系统也会产生内在条件(独立的不确定性)的差异会引起变化的敏感度在随后的演变,导致未来发展模式的多样性和复杂性。
微量元素的随机变化的复杂性是由多层次结构的系统。事实上,只有指定的元素在一个特定系统的水平。在更微观的层面上,这些元素本身是一个系统,也有自己的元素,也关系网络的特定信息的框架。这样,元素的整体属性相对于他们的内部结构,和内部结构之间的相互作用也会引起相应的变化或扰动的完整性元素,进一步影响的方式与元素和元素与系统交互的方式在上层。这样影响构成了自治上述因素的不确定性和随机系统中行为的发生。活动的信息,这些元素的自治的不确定性和内部系统的随机性是建设性的活动,探索新的信息框架和模式,特别是在关键时刻的信息模式替代系统的自组织演化,这种随机的探索性行为可能成为选择的机制未来系统的进化模式和方向。
反馈信息的发射和返回,它的意思是“回报的关键。“控制论显示,一个完整的控制过程是通过反馈的信息。相对于一个系统的行为,反馈可分为两种类型根据反馈的范围:外部反馈和内部反馈。外部反馈指的是事实,环境信息系统的功能会改变环境,进而影响系统的行为。内部反馈指的是信息反馈循环之间的相互作用形成的系统内的元素和元素之间的整个系统。事实上,任何互动是由一个信息反馈循环。
系统的自主运动元素和元素之间的随机元素之间的交互和和整个系统将不可避免地导致多层次、多方向的,复杂的内部反馈回路。正是整体信息网络系统由许多水平的进一步联锁活动和复杂的内部反馈回路,构成了整个系统中的非线性相互作用的机制。也在这个特定的信息网络系统,系统的整体性是合理的网络被认为是一个特定的关系。它是整个信息网络系统包括多层次、复杂的内部反馈回路,导致整个系统的共存和协方差的内部元素,与区域和运行机制的不确定性,以及双向双向新的质量体系的建设和超越和元素(
复杂性研究的信条是更加整体和全面的科学研究信条。复杂性研究信条强调系统的内在随机性,自治的元素,和系统的相互依存和相对独立特征和元素,系统和环境,进一步辩证统一的还原论和整体论(理论)出现,决定论和非确定性、随机性内部和外部的随机性,内部和外部反馈,网络元素和整体的关系,quality-energy因素、信息因素。
事实上,复杂性研究信仰能给一个全面、整体的描述系统演化的自组织特征和机制。结合上述五个方面的特点,我们可以清楚地看到这是一个更重要的复杂性和自组织行为的基本特征,这是建立在许多其他有机合成的自组织行为的基本特征。
由于其独特的地位和作用在当代科学的发展和不可替代性的新的研究视角,复杂性研究信条必须足够注意信息科学研究的信条。此外,从上面的自组织特征的信息活动的意义,我们可以清楚地看到,信息活动本身是非常复杂的。因此,它是合理的说,信息科学的研究信条可能提供一些最基本和核心的理论对复杂系统的研究范式。
一般来说,一个特定系统的创建和发展通常需要经过几个链接,如分化、融合,成核、开发、复制、扩散、变异、选择、进化,和毁灭。如果内部机制的讨论了这些链接信息活动的规模,可以更深入地揭示了组织行为的一般机制。
这是一个进化过程的组件(元素)的新系统是免费的从原文的约束系统。过程可以视为信息编码框架的原始系统,各种内部和外部反馈循环的不稳定,和解构的解耦过程信息相关性的作用下特定的环境信息。此外,这个过程可能对应于极端的自我毁灭过程退化原系统的进化,以及quality-energy洒或外部释放引起的一些元素的内部和外部交互系统,破坏原来的结构。分化与进化提供可能的后续新系统的自组织创造前提条件。
这是一个进化过程中分化组件收集到一定数量,相互竞争或相互吸引,在此基础上进一步区分或集群。这个过程可以被视为一个初步建立新的信息编码框架模式的过程,各种可能的信息编码框架模式,和相应的内部和外部反馈循环的影响下具体的环境信息。
这是一个进化过程中一个或多个信息架构融合过程中形成稳定和发挥核心作用在吸引和提供信息模板的具体建设新系统的总体顺序模式。和过程可以视为初始指标或初始信息密码子创建过程形成整体有序信息的编码框架模式的新系统。一方面,最初的创造过程的信息密码子的性质和强度取决于适当的外部环境所提供的相关约束。另一方面,它取决于独立随机活动相关的部分或组件和随机相关部分或组件之间的交互,以前系统中聚合。这种探索性活动,相对稳定的信息反馈链模式可能在本地形成,因此成为整个有序结构的初始密码子的信息系统的建设。如果有一个以上的类型的信息密码子最初形成,然后密码子之间的竞争将多个初始信息,结果只可能是一种信息密码子是保存和发展,而其他类型的信息密码子可能消失在竞争或可能形成多种信息密码子之间的协同效应,从而建立一个更稳定的信息反馈链模型在宏观尺度上的框架。例如,六角模式由伯纳德对流是由三个信息密码子(对应于每个三角形的三条边的6个三角形除以六边形)。如果系统不断加热,达到一个新的阈值时,伯纳德流的六角模式将会变成一个大辊结构,在这段时间里,只有一个密码子决定大型轧辊结构的信息。一些信息基码可以显示系统的整体行为被称为“慢模式”或“命令模式”通过倾听、协同学的创始人。相应的演化方程只包含一些缓慢的模式被称为“有序参数方程,而代表缓慢模式方程的变量被称为“慢变量”或相应的“参数”。
这是一个进化过程在全球稳定的结构框架是进一步发展或开发按照模板建立的核为中心对新系统的吸引力。过程可以被视为扩大的过程或表达新系统的信息编码框架程序指定的初始信息密码子的信息。一方面,构建系统的整体的过程有序稳定的结构模式取决于适当的外部约束条件的稳定和持续存在;另一方面,它取决于各态历经建立相关信息反馈系统中各种元素之间的联系。正是的相应的信息反馈链遍历性导致的采用一个统一的整体协调或同步合作系统的各种元素按照模式表示的“核心”已经形成,这是“模型跟随协调”的整体协同效应强调劳工。
这是一个进化过程中系统制造相同的系统根据其自己的模式,这是一个一般的进化模式继承生命的现象。这个过程的信息编码系统的框架,通过自我复制的链接信息,维护并继续自己的信息模式,进一步扩大自己的信息模式数量。通过自我复制生命的初始结构,偶然出现的随机过程,获得的数量的不断增殖和扩散“一旦创建,它是永恒的”(特征)。Milenkovic Vasic说“一个基因调控网络描述了一个迭代自然可解码的功能细胞适应周边和使准确复制的遗传信息”(
这是一个新的模式,并不是一模一样的复制模式由于复制过程中的错误,也就是说,一代新系统的演化过程。过程对应于原始信息编码的信息活动过程框架是改变和新信息编码框架是由复制错误。变化的诱因可能来自意外刺激的外部环境提供的随机性或内部系统中固有的随机性。由于内部存在随机性,变化将在生物进化是一个不可避免的现象。根据相关研究的结果,生命基因的突变率的水平已经接近一个常数数百万年。正是生命的基因结构中固有的随机性,可以合理地解释这一现象。
只要不是创建新模型消除了在竞争与原模型中,可以独立开发环境的选择或开发与旧模式并行或替换旧模式占据主导地位的发展或支持和协调与旧模型形成一个更加稳定和大规模的新系统。这个进化过程构成是什么通常被称为有序和复杂的进化事件。是什么让这个过程继续顺利的选择适当的环境信息对应的信息编码框架。“适者生存”促进进化层面的信息模式选择。
在自然进化的过程中,可能会有新老交替的演化过程在相同的系统结构。如果新结构比旧的更有序的结构,它将系统的进化;否则,它将系统的退化。一般来说,一旦建立了系统的总体结构,它倾向于保持稳定,这是一般的“惯性”系统。但“惯性”是一个保守的倾向,阻碍了进化。为了发展,系统必须首先打破“惯性”,也就是说原始结构必须稳定。这就是为什么都强调的重要作用的不稳定有序的进化系统。为了破坏原系统的结构,系统必须有一些新颖的机制。具体来说,原始结构的不稳定性的原因和寻找新的结构模式的系统一般从三个方面:首先,原来相对稳定的外部环境的变化;第二,意外的影响外部随机性波动(外部); third, accidental effects of randomness (internal fluctuations) within a system. Generally, due to the change of the external environment, the system structure that adapts to the original external environment constraints can no longer adapt to the new external environment constraints, so the original system structure will be unstable. However, the instability of the old structure to the establishment of the new structure depends on the exploration of a new structure, and the power to explore the new structure comes from the accidental external or internal randomness, or the interaction of internal and external randomness. Due to the bifurcation of the path of system construction, the interaction of inner and outer randomness is the key factor to explore and select the new structure. This is the self-organization theory emphasizes that “fluctuation is the power of systematic orderly evolution.” Although the new structure is selected by random exploration, whether the new structure can be stable or survive for a long time depends on the adaptability of the new structure to the external environment. Therefore, the stable and open environmental background conditions become the selection factor of whether the new structure can survive stably. The principles of openness, “survival of the fittest,” and “elimination of inferior” are all established in the sense of the unity of the choice (restraint) of the environment to the system and the adaptation of the system to the environment. Therefore, the stability of the overall orderly structure of any system depends not only on the overall information network framework formed by the internal multilevel and complex information feedback loop but also on the support of the multiple and complex information feedback loop and related information network formed between the information network framework and the suitable open external environment conditions.
使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。
作者宣称没有利益冲突。