自组织理论-中央大学机械系.PPT

自組織理論與自組織型社會系統 報告者：徐理智 指導教授：王國雄教授 大綱 自組織理論 建立研究動態系統由簡單到複雜的進化理論 自組織問題 非平衡機理 自穩定機理 突現機理 選擇評價機理 結論 自組織問題 定義：(self-organization) 即自我、本身自主地組織化、有機化的意思。 60年代後期，科學家認為自組織理論並不是個簡單的機理，而是由多種機理相互關連作用而來的複雜體。 演化疑難： 宇宙是否發展與其方向，發展的根本機制？(熵增原理與演化之間的矛盾) 系統是往內部差異少，組織水平降低的方向演進 VS.演化 但其具有一共同點，皆為不可逆過程。 自組織的總趨勢和範圍 自組織問題-(續) 系統與信息、自組織理論間的關聯。 系統進化中包含了兩種重要傾向： 1.系統規模的增大。2.組織水平的提高。 評價的準則：信息量(可視為一種組合論) 信息=-log[p(a)]。(1948_Shannonw提出_知識發現) H、O、N、C的組合 麥克斯書妖的機制模型的矛盾。 以科學性的角度來看自組織與一般系統演化： 1.非平衡作用2.自穩定作用3.突現作用4.選擇評價作用 非平衡機理 增熵定律與平衡系統 由增熵定律而言，任何封閉系統內部都存在著混亂度不斷增加的趨勢，似乎宣布了自組織是不可能的。但事實上不是如此，所以，系統中存在一機制，可克服其阻力，形成自組織運動。 生命，非平衡與負熵 生命的成長如同不斷的增熵，最後仍會死亡，唯有不斷的吸取負熵，來減緩其速度，而新陳代謝就是一個負熵的好例子 主客觀架構來看系統熵增 增熵原理是根據孤立系統而來的，但現實系統中都是開放系統。 太陽系中的地球，就是一個很好的例子。 普利高津認為開放系統是自組織進化的基礎與起點。“非平衡可能就是有序之源” 自穩定機理 定義：系統在不斷轉動情況下行成的某種穩定。 自穩定狀態的行程需要某種抵抗增熵的特殊機制。 負反饋：自調節作用 自然：冰箱 社會：供需 自複制：高級自穩定 “能夠建造其他機器的機器”，其過程具有抵抗熵的增加，使系統的結構、信息保持不變。 自複完整熵不增，反之亦然 學習 M.艾根在他的超循環理論強調，若沒有自複機制系統內新的信息即沒有儲存而潰散。 機械性穩定 指通過單向作用的強制力實現的系統穩定 雞蛋 法律 突現機理 定義： (EMERGENCE)指系統中一種從未出現過的結構和功能的遽然出現，亦即指一些子系統經過有機組合產生出具有新功能或整體性系統的過程。是自組織系統信息量增加與組織水平題高的過程。 再不同領域下的應用： 自組織理論則用突現一詞來涵蓋其普遍性，並探討其內部機制。 包括了突現的性質、突現的方式、突現與自穩定的相互作用。 突現機理-(續) 突現的性質 突然性(由不起眼的noise變成重要資訊) 運動過程的間斷性 難預測性 突現的方式 協同機制：子系統採取共同的行為來突現一個目標。 超綜合系統：子系統間環環相扣、相衍相生的循環反應。 信息控制性突現 突現與自穩定的相互作用-相互矛盾、相互相依 突現過於頻繁會使系統發散，自穩定過強會使系統信息難以增長 突現必須依賴於自穩定作用 自穩定又必須依賴於突現 選擇評價機理 選擇評價作用是指自然的選擇和客觀的評價作用。 非平衡的開放系統透過自穩定和實現的交替作用，使系統從簡單到複雜，而其價值的層面則需要評價機理來衡量—篩選作用。 透過生存價值與信息價值來修改達爾文選擇機制 達爾文的進化論似乎是生存論，缺乏了評量系統進化的統一尺度與標準 進化價值=信息價值+生存學習價值 (精簡與實用vs.可接受性) 適應與發展、中性息會保持系統彈性 自穩定機理與突現機理可以類比為“競爭”與“合作” 選擇評價機理可以類比為競爭與合作的公平背景環境。 自組織運動綜合機理 結論 絕大數系統不會是絕對孤立的，所以嚴格的說都是開放性的。 自穩定與實現的綜合作用使系統再選擇機理的架構下向複雜、多功能的方向一層層不可逆推進。 * 中央大學機械工程研究所 S D L 徐理智 組織 水平 文化 社會 有機 無機 微觀 宏觀 宇觀 空間 夸 克 基 本 粒 子 原 子 分 子 聚集態物質 行 星 系 恆 星 系 銀 河 系 總 星 系 生 物 大 分 子 細 胞 器 細 胞 組 織 器 官 生 理 系 統 符號 邏輯語言 知識 科學 國際組織 國家 社會組織 家庭 生物 個體 群 體 生 態 系 生 物 圈 自組織的總趨勢和範圍 系統 輸入 輸出 + - 質變 發生 突變 革命 發明 發現 突現 哲學 型態學 遺傳學 社會學 技術 科學 回落點 突變點 自組織運動綜合機理示意圖 信息價值 平衡態 生存學習