Khả năng tự tổ chức của hệ thống phức tạp

Trong điều kiện ở xa vị trí cần bằng, tự tổ chức đã trở thành hành vi thay thế cho hành vi điều hành trong quản trị (self-organisation in complex systems). Khả năng tự tổ chức thể hiện sự phát triển tự phát của mạng lưới con người xung quanh những vấn đề liên quan; và thường vận hành không chính thức, song hành và đôi khi đối ngược với hệ thống quản lý hợp pháp (Stacey, 1996).

1. Khả năng tự tổ chức

Khả năng tự tổ chức “là tài sản của một hệ thống phức tạp, cho phép hệ thống phát triển hoặc thay đổi cấu trúc bên trong cùng một lúc một cách phù hợp đê đối phó hoặc xoay sở với môi trường” (Cilliers, 2002, trang 90). Não bộ là một ví dụ điển hình về hệ thống này. Trong giới hạn nào đó bao gồm cả những giới hạn về vật lý, sinh học hau gen, não vẫn hoạt động để hiểu môi trường của mình và có khả năng vận hành hiệu quả. Vì não không thể tích hợp ngay từ đầu một chương trình có thể đối phó với các sự kiện, chúng ta có thể giả định rằng não có khả năng học.

Những hệ thống khác nhau cùng có cơ chế tự tổ chức không nhất thiết có những đặc điểm giống nhau. Một tế bào sống chắc chắc có khả năng tự tổ chức những cấu trúc bên trong thì ổn định hơn so với hệ thống kinh tế của một đất nước. cơ chế tự tổ chức của nền kinh tế biểu hiện ở chỗ nó thay đổi cấu trúc bên trong để đáp lại rất nhiều các nhân tố (cung tiền, tỷ lệ phát triển, ổn định chính trị, thảm họa thiên nhiên…). Mặc dù sự tương tác của những nhân tố này quá phức tạp để tạo được một mô hình xác định, sự can thiệp ở phạm vi rộng trong cấu trúc nội bộ của hệ thống vẫn xảy ra(định giá lại đơn vị tiền tệ, thay đổi lãi suất…). Tuy nhiên, tác động của sự can thiệp chỉ có thể dự đoán được trong ngắn hạn.

Một ví dụ khác về hệ thống tự tổ chức là ngôn ngữ. Để có thể được sử dụng trong giao tiếp, ngôn ngữ cần phải có cấu trúc có thể nhận diện được. Để duy trì chức năng này trong nhiều trường hợp khác nhau, cấu trúc phải có khả năng thay đổi đặc biệt về mặt ý nghĩa.

Những ví dụ cho thấy rằng sự tự tổ chức có thể diễn ra ở nhiều mức độ khác nhau tùy thuộc vào mức độ hạn chế. Mặc dù những khác biệt giữa nhiều trường hợp hệ thống phức tạp khác nhau, quá trình tự tổ chức vẫn có những đặc điểm riêng

2. Cấu thành hệ thống tự tổ chức

Mặc dù những khắc biệt quan trọng giữa những hệ thống tự tổ chức phức tạp với những chức năng, chúng vẫn có một số thuộc tính chung phù hợp với khuôn khổ của mô hình chung cho những hệ thống phức tạp. Hệ thống tự tổ chức có những đặc tính chung như sau:

  1. Cấu trúc của hệ thống không phải là kết quả của một thiết kế trước đó, hoặc được quyết định trực tiếp bởi điều kiện bên ngoài. Nó là kết quả của quá trình tương tác giữa hệ thống và môi trường.
  2. Cấu trúc bên trong của hệ thống có thể thích ứng với những thay đổi về mặt động lực học của môi trường thậm chí những thay đổi này là không thường xuyên.
  3. Sự tự tổ chức không chỉ là kết quả của những quá trình như phản hổi hoặc điều khiển có thể được mô tả một cách tuyến tính. Nó liên quan tới những quá trình phi tuyến tính ở mức độ cao hơn và không thể mô tả được bằng cách đặt ra những phương trình vi phân tuyến tính.
  4. Tự tổ chức là tài sản thuộc về toàn bộ hệ thống.từng thành phần của hệ thống hoạt động dựa trên những thông tin tại khu vực đó và những quy tắc chung. Những tương tác đơn giản, mang tính chất khu vực có thể dẫn đến những hành vi phức tạp khi xem xét ở mức độ vĩ mô.
  5. Hệ thống tự tổ chức có sự tăng lên về độ phúc tạp. Vì hệ thống này phải học từ những kinh nghiệm trước đó, chúng phải nhớ những tình huống phải đối mặt trước đó để so sánh với những tình huống mới. Khi những thông tin cũ được lưu trữ, chúng sẽ trở nên phức tạp hơn. Sự tăng lên trong mức độ phức tạp cũng phần nào giải thích được tại sao hệ thống này thường tồn tại. Vì hệ thống bị giới hạn bởi thể giới vật lý nên chúng bị bão hòa ở một số điểm.
  6. Sự tự tổ chức không thể tồn tại mà không có một số dạng trí nhớ, một điểm có mối quan hệ trực tiếp với điểm cũ, không có trí nhớ, hệ thống chỉ có thể phản ánh lại môi trường. Những điều kiện trước đó của hệ thống có thể có tác động đáng kể tới những hành vi ở thời điểm hiện tại. Tuy nhiên, bộ nhớ này không thể tồn tại nếu như chúng không xóa đi một số thông tin có chọn lọc, những thông tin không được sử dụng sẽ dần bị loại bỏ. Qúa trình này không chỉ tạo ra khoảng trống trong bộ nhớ mà quan trọng hơn, nó còn là công cụ đo lường bộ phận lưu trữ. Thông tin càng được sử dụng nhiều thì nó càn hiện diện mạnh mẽ trong bộ nhớ. Tự tổ chức chỉ có thể xảy ra nếu hệ thống có thể nhớ và quên đi.
  7. Vì quá trình tự tổ chức không được định hướng hoặc quyết định bởi những mục tiêu cụ thể nào đó, nên rất khó để nói về những chức năng của một hệ thống như thế. Khi một hệ thống được mô tả trong bối cảnh một hệ thống lớn hơn thì không thể nói về chức năng của hệ thống đó mà không nhắc tới hệ thống lớn. Chúng ta không thể nói về chức năng của động vật săn mồi trong hệ sinh thái mà không nhắc tới chức năng của hệ sinh thái. Qua trình tự tổ chức không thể được định hướng để thực hiện một chức năng, nó là kết quả của một quá trình tiến hóa. Trong khi đó, một hệ thống sẽ không thể tồn tại nếu nó không thể thích ứng với những tình huống phức tạp hơn.
  8. Tương tự như vậy, không thể đưa ra mô tả đơn giản về hệ thống tự tổ chức. Vì những đơn vị vi mô không thể biết được những tác động trên phạm vi lớn. Trong khi đó, những ảnh hưởng này tự thể hiện duwois dạng tập hợp và không liên quan tới bất kì điều gì ngoài những đơn vị vi mô này, các mức độ khác nhau của hệ thống không thể được mô tả một cách độc lập.

Tóm lại, quá trình tự tổ chức trong hệ thống phức tạp làm việc theo những cách như sau. Các nhóm thông tin từ môi trường bên ngoài sẽ đi vào hệ thống, thống tin này sẽ ảnh hưởng tới sự tương tác của các thành phần trong hệ thống. Theo định luật Hebb, nếu nhóm thông tin nào hiện diện thường xuyên thì hệ thống sẽ ghi nhận giá trị trọng số của nhóm thông tin đó trong hệ thống. Mỗi lần nhóm thông tin cụ thể hiện diện sẽ tạo ra những kiểu hoạt động nào đó trong hệ thống. Nếu hai nhóm thông tin cùng xuất hiện cùng nhau thì hệ thống sẽ tự động phát triển mối liên hệ giữa hai nhóm thông tin đó. Ví dụ như nếu một trạng thái nào đó thường xuyên gây hại cho hệ thống thì trong những lần tiếp theo, hệ thống sẽ tự động liên kết tình trạng đó với sự nguy hại mà không cần biết rằng liệu nó có thực sự gây hại cho hệ thống hay không.

3. Quy tắc cơ bản của tự tổ chức

Tự tổ chức có thể được mô hình hóa theo nhiều cách, nhưng hầu hết các mô hình đều dựa trên một hệ thống bao gồm các đơn vị xử lý đơn giản và được liên kết với nhau trong một mạng lưới. Về cơ bản các nút liên kết này khá đơn giản nên hành vi của mạng lưới được quyết định bởi giá trị trọng số và các giá trị này có thể bị thay đổi. Sựu thay đổi được quyết định bởi những quy luật đơn giản dựa trên những thông tin sẵn có xung quanh nút liên kết. một trong những quy luật đó là giá trị trọng số sẽ thay đổi nếu các nơ ron được kết nối tại điểm nút không hoạt dộng (định luật Hebb). Theo cách đó, mạng lưới có thể phát triển những kiểu hoạt động dựa trên những cấu trúc động lực học của việc kết nối.

Tuy nhiên, làm thế nào cấu trúc của hệ thống có thể phát triển được những phản ứng đáp lại những điều kiện này từ môi trường xung quanh nó. Chỉ có một khả năng duy nhất đó là thông tin từ môi trường bên ngoài được đưa vào hệ thống. Tuy nhiên, một số sự kiện từ môi trường bên ngoài không tạo nên các hoạt động trong hệ thống và hoạt động này có thể được sử dụng để thay đổi cấu trúc hệ thống. Trong trường hợp thông tin không được đưa vào một mạng lưới đồng nhất một cách hệ thống, các nút của mạng lưới sẽ hoạt động không thường xuyên. Nếu sự kiện xay ra thường xuyên, mẫu hoạt động của các mạng lưới sẽ được gia cố mỗi lần sự kiện xảy ra. Theo đó, hệ thống phát triển một cấu trúc ổn định cho phép nó ghi nhận những sự kiện quan trong qua quá trình tự tổ chức.

Vì yếu tố quan trọng nhất của tự tổ chức là sự xuất hiện của các cấu trúc thông qua hoạt động của các đơn vị vi mô, các quy tắc quyết định hành vi của trọng số và các nút rất quan trọng trong phạm vi cục bộ. Dưới đây là những điều kiện tiên quyết đối với sự tự tổ chức ở bất kì hệ thống nào:

  1. Hệ thống bao gồm nhiều thành phần hoặc đơn vị cực nhỏ và không phân biệt ở giai đoạn đầu và không cần có cấu trúc được định sẵn.
  2. Sự thay đổi sức mạnh của sự kết nối là kết quả của thông tin cục bộ.
  3. Sự cạnh tranh giữa các đơn vị. sự cạnh tranh cho những nguồn lực hạn chế là động lực thúc đẩy cơ bản đăng sau sự phát triển của cấu trúc. Những đơn vị mạnh hơn phát triển và hi sinh các đơn vị yếu hơn.
  4. Giữa các đơn vị luôn có sự liên kết lẫn nhau. Nếu chỉ có những đơn vị đơn thắng trong cuộc cảnh tranh thì cấu trúc cuối cùng quá đơn giản để có thể tạo nên sự tự tổ chức. Hợp tác là cần thiết để tạo nên sự liên kết giữa các mẫu.
  5. Sự tương tác giữa các đơn vị phải là phi tuyến tính. Những thay đổi nhỏ phải tạo được ảnh hưởng lớn và sự liên kết giữa các bộ phận phải tạo được bộ phận mới chứ không chỉ là kết nối tuyến tính giữa các thành phần.
  6. Một nguyên tắc bậc hai quan trọng là phá vỡ đối xứng. Nếu trạng thái đầu tiên của hệ thống quá đồng nhất thì cấu trúc liên quan có thể quá đối xứng gây cản trở cho sự phát triển của cấu trúc phức tạp. sự phá vỡ đối xứng thường xảy ra một cách tự nhiên khi có những kết nói bị thiếu hoặc bị sai.
  7. Nguyên tắc bậc hai khác là sự cuốn theo. Một số thành phần sẽ bắt lấy thành phần khác trong khoảng thời gian chúng hoạt động. quá trình này tăng thứ bậc của chúng trong hệ thống và thúc đẩy sự hình thành các nhóm thống qua sự cộng hưởng.
  8. Nguyên tắc cuối cùng và quan trọng nhất là trí nhớ của hệ thống lưu trữ theo kiểu phân phối. Việc thông tin được phân phối qua rất nhiều đơn vị không chỉ tăng sự mạnh mẽ của hệ thống mà cong kết nối các thành phần khác nhau theo tính chất thừa kế của hệ thống.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *