Foerster — Sur les systèmes auto-organisateurs et leurs environnements
Вид: доклад (симпозиум по самоорганизующимся системам, Чикаго, 5 мая 1959; французская версия)
Коротко
Вопрос: Из чего состоит самоорганизующаяся система и насколько далеко она может усваивать порядок своей среды?
Ответ: По Фёрстеру, самоорганизующаяся система живёт за счёт энергии и порядка своей среды, а порядок в ней может расти «из шума»: система удерживает те случайные воздействия, что повышают порядок.
Тезисы
- прямо ни с кем не спорит; мимоходом упоминает две школы — для одной «signal et aliment sont synonymes», другая их разделяет — и относит себя ко второй
Т1. По Фёрстеру, при необратимых процессах система в оболочке со временем дезорганизуется
- Аргумент: 1) Фёрстер берёт конечную вселенную в адиабатической оболочке, одна её часть — самоорганизующаяся система, другая — среда. 2) Энтропия системы падает только если энтропия среды растёт; при необратимых процессах энтропия вселенной выше, чем в начале. 3) Если подогнать оболочку под границу системы, энтропия системы внутри неё должна расти; уменьшать область можно сколько угодно, и система «исчезнет в бесконечно малом». Фёрстер делает вывод: «самоорганизующихся систем не существует».
- Цитата: «Dès lors, avec le temps, le système se désorganisera — même si cette entropie a pu décroître dans certaines régions.» (основной доклад)
- Понятия: Самоорганизующаяся система
Т2. Фёрстера интересует не столько энергия среды, сколько использование системой порядка среды
- Аргумент: 1) Фёрстер предлагает сохранить термин «самоорганизующаяся система», но замечает, что термин пустеет, если система не связана тесно со средой, у которой есть доступные энергия и порядок. 2) Среда для него — условие sine qua non. 3) Вопрос Фёрстера: если система способна усваивать порядок среды, насколько далеко эта способность простирается.
- Цитата: «Pour l’instant, ce qui m’intéresse tout particulièrement, ce n’est pas tant l’énergie de l’environnement ingérée par le système, mais son utilisation d’un ordre environnemental.» (основной доклад)
- Понятия: Самоорганизующаяся система
Т3. По Фёрстеру, среда в некоторой мере структурирована: энтропия ещё растёт, а значит, некоторый порядок пока есть
- Аргумент: 1) Фёрстер исходит из того, что мы ещё не в состоянии «тепловой смерти». 2) Рост энтропии означает, по его словам, что некоторый порядок есть, пока не потерян. 3) Вывод Фёрстера — среда структурирована; это третий пункт его резюме.
- Цитата: «Présentement, l’entropie continue de croître, ce qui signifie l’existence d’un certain ordre — du moins pour le moment —, sans quoi nous ne risquerions pas de le perdre.» (основной доклад)
- Понятия: Структурированная среда
Т4. Реальность мира Фёрстер постулирует, снимая парадокс солипсизма
- Аргумент: 1) Фёрстер допускает тезис «реально только Я» и показывает, что при двух наблюдателях он ведёт к противоречию. 2) Рассуждение построено по «принципу относительности». 3) Парадокс разрешается постулатом о реальности мира.
- Цитата: «Naturellement, ce paradoxe se résout aisément, en postulant la réalité du monde dans lequel nous vivons, prospères et heureux.» (основной доклад)
- Понятия: Принцип относительности
Т5. Фёрстер предлагает измерять порядок избыточностью Шеннона, а не негэнтропией
- Аргумент: 1) Нужна мера порядка от 0 (максимальный беспорядок) до 1 (максимальный порядок). 2) Негэнтропия не подходит: для систем в полном беспорядке она принимает конечные значения. 3) Избыточность подходит, по мнению Фёрстера, «taillé sur mesure»; система самоорганизуется, если R растёт со временем.
- Цитата: «ce que Shannon … a défini comme la « redondance » me semble taillé sur mesure pour décrire l’ordre tel que je le perçois.» (основной доклад)
- Цитата: «Ce qui élimine le choix de la « néguentropie » comme mesure de l’ordre : en effet, pour les systèmes en désordre complet, la néguentropie revêt toujours des valeurs finies.» (основной доклад)
- Данные: R = 1 − H/Hm (H — энтропия, Hm — максимум при тех же символах); при H = Hm, R равно нулю; если один элемент определяет положение всех остальных, R равно единице
- Понятия: Избыточность как мера порядка
Т6. Порядок R растёт при снижении H, росте Hm или обоих сразу
- Аргумент: 1) Условие самоорганизации: скорость изменения R положительна. 2) Её можно обеспечить, снижая H («внутренний демон») или повышая максимум Hm («внешний демон»), например добавляя элементы при неизменной H. 3) «Демоны» взаимозависимы: если один сильно загружен, другой может позволить себе меньше; оба связаны ещё и через энергию.
- Цитата: «à savoir que la vitesse de transformation de R doit être positive» (основной доклад)
- Цитата: «Il est clair que cette tâche d’accroissement de Hm (tout en maintenant H constant) requiert des aptitudes surhumaines.» (основной доклад)
- Цитата: «En effet, si Di est très occupé à accumuler un H de vastes dimensions, De peut se permettre d’être paresseux, car ses efforts seront multipliés par les résultats de Di, et réciproquement.» (основной доклад)
- Данные: для случая постоянного Hm Фёрстер рисует внутреннего демона, который «souffler dans des petits ballons», то есть раздувает элементы и тем меняет распределение вероятностей
- Понятия: Внутренний и внешний демоны
Т7. «Порядок из шума»: система удерживает случайные воздействия, повышающие порядок
- Аргумент: 1) Фёрстер отличает свой принцип от шрёдингеровского «порядка из беспорядка». 2) В его мысленном примере в систему не вводится никакой порядок, только недирижируемая энергия. 3) Остаются только те составляющие шума, что повышают порядок; аналогией Фёрстер называет мутацию, если система — гаметы.
- Цитата: «Avec cet exemple, j’espère avoir suffisamment illustré le principe que j’appelle « l’ordre à partir du bruit » — en effet, aucun ordre n’a été introduit dans ce système, rien qu’une énergie pauvre et non dirigée.» (основной доклад)
- Цитата: «Toutefois, au bout du compte, grâce aux petits démons de la boîte, seuls ont été retenus les composants du bruit qui contribuaient à l’accroissement de l’ordre dans le système.» (основной доклад)
- Данные: мысленный опыт с кубиками из немагнитного материала, на гранях которых намагниченные квадраты; кубики в коробке с шариками, коробку встряхивают; для «семейства IVB» после встряхивания получается сложная структура
- Понятия: Порядок из шума
Т8. Фёрстер убеждён, что для обучения среда с разумным количеством шума — не слишком плохая вещь
- Аргумент: 1) Шум и бессмыслица различаются через систему отсчёта. 2) Фёрстер приводит свой приём на лекциях: вносит в изложение ошибку, чтобы студенты запомнили тему.
- Цитата: «Et c’est pourquoi je suis convaincu que si vous voulez réussir un certain apprentissage, un environnement comportant une quantité de bruit raisonnable ne sera pas une trop mauvaise chose.» (раздел «Discussion»)
- Понятия: Порядок из шума
Т9. Фёрстер упоминает две школы: для одной поток энергии и сигнал — один канал, другая их разделяет; сам он относит себя ко второй, в детали не входя
- Аргумент: 1) Не входя в детали дискуссии о потоках энергии между средой и системой, Фёрстер кратко называет две школы. 2) Одна видит в потоке энергии и сигнале один канал («сигнал и пища — синонимы»), другая их тщательно разделяет, хотя и признаёт их заметную взаимозависимость. 3) Фёрстер признаёт, что принадлежит ко второй, и ждёт доклада Паска.
- Цитата: «celle qui considère le flux énergétique et la fluence comme une relation monocanal en symbiose … étroite (autrement dit, le message transporte aussi l’aliment ou, si vous préférez, signal et aliment sont synonymes)» (основной доклад)
- Цитата: «et l’autre école, qui sépare soigneusement les deux, même si l’on constate dans cette dernière théorie une interdépendance significative entre fluence et énergie disponible…» (основной доклад)
- Понятия: Самоорганизующаяся система
Т10. По Фёрстеру, в системе стоит сохранять некоторый шум: система, застывшая в одном состоянии, перестаёт адаптироваться
- Аргумент: 1) Ледерман замечает, что порядок системы можно повышать, снижая её шум. 2) Фёрстер соглашается, но допускает, что выше некоторого уровня так не пройти, и считает, что часть шума стоит сохранить. 3) Застывшая система не сможет приспособиться к другой, возможно более подходящей ситуации.
- Цитата: «D’un autre côté, je crois bon de conserver un certain bruit dans le système. Si un système se fige dans un état particulier, il devient inadaptable, et cet état final risque d’être complètement inadéquat.» (раздел «Discussion»)
- Понятия: Порядок из шума
Пример
К1. Кубики с магнитными гранями в коробке
Мысленный опыт Фёрстера: кубики с намагниченными квадратами на гранях лежат в коробке с шариками, коробку встряхивают. Кубики простого семейства почти не упорядочиваются, смесь двух семейств образует пары, а кубики «семейства IVB» складываются в сложную структуру. Порядок никто не вносит. Подкрепляет Т7.
К2. Лекция с намеренной ошибкой
Фёрстер говорит о своём приёме на лекции: он вносит ошибку в изложение, студенты возражают, и, по его словам, тему они запоминают лучше. Подкрепляет Т8.
Связи
- Из карточки:
Самоорганизующаяся система→ Foerster: часть системы, которая питается энергией и порядком среды (Т1, Т2) - Из карточки:
Структурированная среда→ Foerster: условие самоорганизации; признак — рост энтропии (Т3) - Из карточки:
Принцип относительности→ Foerster: основа довода против солипсизма (Т4) - Из карточки:
Избыточность как мера порядка→ Foerster: R = 1 − H/Hm (Т5) - Из карточки:
Внутренний и внешний демоны→ Foerster: метафора двух путей роста порядка, взаимозависимых по энтропии и энергии (Т6) - Из карточки:
Порядок из шума→ Foerster: принцип, по которому порядок растёт из случайных воздействий, если система удерживает полезные (Т7, Т8)
Частные вопросы
- В1. Существует ли самоорганизующаяся система сама по себе, без среды? → Т1
- В2. Что нужно от среды? → Т2, Т3, Т4, Т9
- В3. Как измерить порядок и когда система самоорганизуется? → Т5, Т6
- В4. Откуда берётся порядок? → Т7, Т8, Т10