سیستم خودسازمانده
از ویکی زروان
تعریف
سيستم خود سازمانده (Self-Organizing)، سيستمى است كه اطلاعات درونى خود را در مسير زمان افزايش دهد. (کتاب سیستمهای پیچیده)
- قانون دوم ترموديناميك به ظاهر با برخى از تجربيات ملموس ما در تضاد است.
- طيفى از سيستمها وجود دارند كه رفتارشان در نگاه اول پيش بينى هاى قانون دوم ترموديناميك را نقض مى كند.
- يعنى در گذر زمان، اطلاعاتشان به جاى كم شدن، زياد مى شود. اين نظام ها، خود سازمانده ناميده مى شوند.
- سيستمهاى زنده مشهور ترين نظامهاى خود سازمانده هستند.
- ما مى بينيم كه جانداران در گذر زمان رشد مى كنند و تكثير مى شوند و به اين ترتيب نظم درونى خود را نه تنها از دست نمى دهند، كه آن را زياد هم مى كنند. بچه اى كه در زمان تولد چهار كيلو وزن دارد، سيستمى با چهار كيلو ماده ى منظم است كه ْ 37 سانتيگراد دما دارد و به اندازه ى ژنوم يك انسان اطلاعات در هر سلولش ذخيره شده است. همين بچه وقتى بيست سال بعد به يك آدم بالغ تبديل شد، شصت- هفتاد كيلو ماده ى منظم را با همين دما و همين چگالى اطلاعات در خود جاى مى دهد و بنابراين مقدار كل اطلاعاتِ درونش بسيار افزايش يافته است. در واقع در اينجا چهار كيلو ماده ى منظم، به هفتاد كيلو ماده ى منظم تبديل شده است و حتى اگر آموخته هاى علمى و معنوى آن بچه را هم حساب نكنيم، همين مقدار هم از نظر ترموديناميكى دستاورد كمى نيست!
حل تناقض قانون دوم ترموديناميك
- اين مسئله، يعنى چگونگى زياد شدن اطلاعات در سيستمهاى زنده، يكى از چالشهاى اصلى پيشاروى نظريه پردازان سيستمى بوده است. در اواسط دهه ى هشتاد، سه پاسخِ گوناگون براى اين پرسش پيشنهاد شد:
- الف) پريگوژين ، كه رهبر مكتب بروکسل در نظريه ى سيستمهاى پيچيده است، به معادلات رياضى غيرخطى علاقمند است. محور بحث او اين حقيقت است كه سيستمهايى كه اطلاعات خود را در مسير زمان افزايش مى دهند، حد و مرزهايى بسيار انعطاف پذير دارند و مرتب در حال تبادل عناصرشان با محيط هستند. او اين نظامها را ساختارها يا سيستمهاى اتلافی مى نامد. از ديد او، سيستمهاى اتلافی با "چريدنِ" انرژى محيط، اطلاعات درونى خود را همگام با بى نظمى محيط افزايش مى دهند. به بيان ساده تر، اين سيستمها به قيمت كاستن از نظمِ محيطشان، خود را منظم مى كنند.
- ب) هواداران مكتب آلمانىِ نظريه ى سيستمهاى پيچيده، (كه توسط دانشمندى به نام هرمان هاكن بنيان نهاده شده)، به رخدادهاى فيزيكى به اندازه ى شواهد زيست شناختى و عصب شناسى علاقه نشان مى دهند. دانشمندانى مانند لَندزبِرگ و لَيزر معتقدند كه سيستمهاى ياد شده در واقع اطلاعات را افزايش نمى دهند. از ديد ايشان، جريان يافتن انرژى از منبعى بزرگ مانند خورشيد، چنان كه در علم ترموديناميك پيش بينى مى شود، بى نظمى را در سطح كره ى زمين افزايش مى دهد. اما در اين ميان، هسته هاى مقاومتى در برخى از سيستمهاى باز (جانداران) پديد مى آيند كه در برابر افزايش آنتروپى درونشان مقاومت مى كنند و بنابراين در مقايسه با محيطشان منظم تر ديده مى شوند. از ديد اين دانشمندان، نظم سيستم مفهومى نسبى است كه بايد در زمينه ى آنتروپى محيط فهميده شود.
- پ) سومين پاسخ در اين زمينه را دو دانشمند آمريكايى به نامهاى بروكز و وايلى داده اند. اين دو در كتاب جالب‌شان، -"تكامل به مثابه آنتروپى" شيوه ى جديدى براى تعريف رابطه ى اطلاعات و آنتروپى را پيشنهاد كرده اند. از ديد ايشان، آنتروپى همتاى بخشى از فضاى حالت است كه توسط سيستم تسخير/ تجربه نشده، و نظم، هم ارزِ بخشى است كه توسط ساختارها و كاركردهاى سيستم پوشانده شده است.
- مبناى بحث اين دو دانشمند، نقدِ پیش فرضِ مرسومى است كه مقدار آنتروپى بيشينه - يعنى حداكثر بى نظمى ممكن در يك سيستم- را ثابت فرض مى كند. از ديد ايشان، مقدار آنتروپى كل با افزايش ابعاد فضاى حالت و زياد شدنِ درجه ى آزادى سيستم، زياد مى شود. اگر به راستى اين طور باشد، مشكلى براى حل كردن باقى نمى ماند. آنچه كه در افزايش نظم نظامهاى زنده تناقض آميز است، بر اين پيش فرض استوار است كه افزايش نظم به كاهشى مشابه در بى نظمى منتهى مى شود، و اين پيش فرض از ثابت پنداشتنِ مقدار بيشينه ى آنتروپى سرچشمه گرفته است. اما اگر بيشينه ى آنتروپى با پيچيده تر شدن سيستمها و افزايش ابعاد فضاى حالتشان زيادتر شود -كه مى شود- مقدار نظم و بى نظمى مى توانند همگام با هم افزايش يابند.
- به بيان ديگر، قانون دوم ترموديناميك در اينجا هم جارى است. چون سيستم تكاملى هرگز نمى تواند با سرعتى كه فضاى حالتش گسترش مى يابد، در آن منبسط شود. در نتيجه با وجود پيچيده تر شدن سيستم و افزايش نظم درونى آن، همواره از امكاناتِ افزاينده ى پيرامونش در فضاى حالت عقب مى ماند و به اين ترتيب بى نظمى كلى گيتى را، همزمان با اطلاعات درونی خود، افزايش مى دهد.
- در این جا رويكرد سوم پذيرفته شده است، و اطلاعات و آنتروپى بر مبناى الگوى توسعه ى سيستم در فضاى حالتش تعريف مى شوند.
