自组织方法概述_自组织论文

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中图分类号 N 941文献标识码 A

1 组织、自组织和被组织概念辨析

何谓“自组织”,自组织与组织关系如何?如果存在自组织,那么也存在被组织或它组织吗?自以上那些理论提出之日起,这类问题就成为科学哲学研究的重要问题。这些概念的澄清对于演化史的认识具有重要作用。同时这些概念的认识,对于建立一种新的系统方法论或认识以上这些理论所使用的方法之间的统一性的方法论特性都是具有重要意义的事情。

考察这些理论创始人在这些概念方面的认识,对于认识这些问题颇有益处。

“耗散结构论”创始人普利高津(Prigogine I)和他的同事在建立“耗散结构”理论和概念时最早准确地提出和使用了“自组织”(Self-organization,1977年)的概念,[1]用这个概念描述了那些自发出现或形成有序结构的过程,它准确地抓住了贝纳德(Benard)对流自发出现有序结构的本质。

“协同学”创始人哈肯(Haken H)则第一次(1983年)比较清晰地比较了“自组织”和“组织”概念在日常生活中的差别,用一个通俗的例子解释了自组织与组织的区别。他说,比如说有一群工人,“如果每一个工人都是在工头发出的外部命令下按完全确定的方式行动,我们称之为组织,或更严格一点,称它为有组织的行为”,“如果没有外部命令,而是靠某种相互默契,工人们协同工作,各尽职责来生产产品,我们就把这种过程称为自组织”。[2]在讨论了组织与自组织概念的日常区别后,哈肯给出了关于组织和自组织的数学方程描述(关于这个描述,我们将在协同学的方法论中讨论)。在另一著作中,哈肯准确地定义“自组织”为:“如果一个体系在获得空间的、时间的或功能的结构过程中,没有外界的特定干涉,我们便说该体系是自组织的。这里‘特定’一词是指,那种结构或功能并非外界强加给体系的,而且外界是以非特定的方式作用于体系的”。[3]

我们认为,哈肯对自组织的定义是准确的,本文将采用哈肯的“自组织”定义。

哈肯对“自组织”与“组织”的意义区别,我们认为是部分妥当的,但是就这个“组织”概念而言,我们认为,将组织与自组织等同对待是不妥当的。

我们先从“组织”概念谈起。

所谓“组织”,可以有两种理解,即当作名词(organization)或当作动词(organize)的两种理解。对于中文词汇,“组织”概念仅在字面上不好区别它的名词或动词意义,必须联系上下文对照理解。而按照英文则比较好区分,"Organization"是名词性的“组织”;"Organizing"是动词性的“组织”。

当作名词,组织是指某种现存事物的有序存在方式,即事物内部按照一定结构和功能关系构成的存在方式。组织作为一种存在方式,一定是一种系统。

当作动词,组织是指事物朝向空间、时间上或功能上的有序结构的演化过程。这种动词性的使用组织概念,我们为了区别,也曾把它称为“组织化”。事实上,哈肯就未加区分地用"Self-organization"或"Self-organizing"指一种过程。[2,3]

组织或组织化,作为动词性使用的范畴,它的主要贡献在于将组织与演化的过程性、复杂性和有序程度等概念、范畴联系在一起了。在演化过程中,组织化意味着事物从无序、混乱朝有序结构方向演化,或从有序程度低向有序程度高演化,而不是相反,即朝结构瓦解方向演化,或朝有序程度低演化。当然,“活”组织的演化中不可避免地会出现旧结构瓦解新结构诞生的情形。但是,此时的事物整体演化的有序程度或结构化程度一定也是朝更高序的方向演化。另外,这里的结构既指系统整体结构,也指演化前后关系中,后继结构比先前结构更有序的状况。[4]

组织或组织化,还意味着两种过程:第一,是组织性层次上升的跃升过程;例如,从分子到细胞,从细胞到生命体,每两个就是两个完全不同的组织层次;第二,是同一组织层次中或同一组织水平上复杂性的增长。例如,单分子到多分子体系,单细胞到多细胞体系,哺乳动物类从简单哺乳动物到高级哺乳动物的演化,等等,都是同一组织层次或水平上复杂性的增长情况。当然,在实际过程中,这两种过程总是呈现出交替作用的情形。

组织或组织化概念的反面,或反义词,就是非组织或非组织化,即指与组织或组织化相反的过程或结构瓦解的情形,如果一个结构瓦解,或一个体系的演化使得它的有序程度降低了,那么,这个过程就称为“非组织化”,这个过程的结果就称为“非组织”。其实,这个过程也就是从有序走向无序的序消退或序降低的过程。本文将不研究这种被物理学特别是物理学中的平衡态热力学研究过的平衡态熵增加到熵最大过程。

很明显,组织是一个总概念,凡是朝向结构和有序程度增强的方向演化的过程和结果,就是组织。而名词意义的“自组织”是通过事物自己的自发、自主的走向组织的一种结果;动词意义的“自组织”是通过事物自己的自发、自主的走向组织的一种过程。换句话说,自组织是按照组织的方式分类下的走向组织的一种手段或类型。

我们认为,按照事物本身如何组织起来的方式,组织化的方式应该这样划分为两种方式:一种即“自组织”,另一种即“被组织”(这是从事物自身来谈论的角度,英文为organized);而不是组织与自组织。后面的划分是哈肯的划分。在哈肯那里,组织实际上等同于“被组织”。所谓“被组织”,即从事物自身看,它的组织化,不是它自身的自发、自主过程,而是在外部动力驱动下的组织过程或结果。

组织与自组织、被组织的概念之间的关系如图1所示。

图1 组织、自组织和被组织间的关系

组织、非(无)组织、自组织和被组织的概念关系则如表1所示:

表1 组织、非(无)组织、自组织和被组织的概念关系

由表1可见,组织概念与非组织或无组织概念是对立的同属相同量级的一对范畴。

自组织概念,作为一种过程演化的哲学上的概念抽象,我认为,它包含着三类过程,第一,由非组织到组织的过程演化;第二,由组织程度低到组织程度高的过程演化;第三,在相同组织层次上由简单到复杂的过程演化。这三个过程都具有本质区别。第一过程,是从非组织到组织,从混乱到有序,它意味着组织的起源,需要研究的是组织起点和临界问题;第二过程,是一个组织层次跃升的过程,是有序程度通过跃升得以提升的过程,是另一种类的革命,研究的是组织复杂性问题,而组织复杂性被认为是20和21世纪科学研究的前沿;[5]第三过程,标志着组织结构与功能在相同组织层次上从简单到复杂的水平增长。这种组织复杂性增长,也是复杂性研究的重要任务。这三个过程形成了组织化的连续统一体。

从基本粒子层次演化到原子层次是一种第二过程的层次跃变过程,而从氢原子到重元素的演化,则是氢原子结构单元的多次重叠,是组织层次不变而复杂性增进的演化,即第三种过程。前一种自组织表现为通过会聚而达到层次突变、新性质凸现和突现,后一种自组织则表现为稳定的水平增长的渐变过程,我们曾经把这两种自组织用图表示[4],再加上从非组织到组织的自组织第一过程,则可以完整地表达为图2的形式。

图2 自组织的演化过程

注意,在图2中,我们用回折线表示自组织跃升的第二过程,这是按照科学发现的事实,表达每当跃升发生后,跃升的高一级组织层次的起点的水平复杂性(又称为结构复杂性)一般总低于低一级组织层次的水平复杂性,这也就是拉兹洛所说,进化的组织层次并不决定系统的结构复杂性——上层系统并不一定比它的下层系统更复杂。譬如,像H[,2]O这样的分子,其结构就要比H和O的原子结构简单得多。细胞群体的结构要比组成这群体的细胞的结构简单得多,生态系统结构也比组成它们的单个成员的组织结构简单。[6]

这意味着,每当自组织过程中出现一个新组织层次时,在其起点,系统功能就要有所简化,以及相应的系统结构的简化,但是同时也就开始了从这个起点朝结构和功能更复杂演化的累进过程。而且当我们把上层和下层系统都包括在一个总系统中时,这个总系统一定是更复杂得多得多的。一个更高的组织层次为复杂性的演化提供了时间和空间的各种新可能性,其组分越多,其结构和功能的变异领域也随之越大,层次间的相互联系也随之越来越多,新的联系产生了,新的功能也随之出现了。因此,通过新的组织层次的跃升,进化开辟出更高级的和更多样化的结构和功能形式是一点不奇怪的事情。

2 自组织概念的方法论意义

自组织和被组织,作为一对概念范畴,它们有何方法论意义呢?

2.1 自组织和被组织概念对于我们认识事物演化具有重要的方法论意义。我们知道,事物的演化有进化和退化两个基本方向,通过“组织”与“非组织”概念和方法的运用,我们可以认识和把握事物进化与退化的性质、规律和演化方向。但是只掌握“组织”和“非(无)组织”概念不能把握演化中进化与退化的方式。

在事物进化过程中,事物是自组织进化呢,还是通过被组织的方式进化呢?这两者虽然同为进化,但是有十分显著的差别。如自由恋爱和包办婚姻,一个是自组织,另一个是被组织,虽然结果都是婚姻,而且包办婚姻中也有个别婚姻情况好于自由恋爱,但是就绝大多数情况而言,自由恋爱优于包办婚姻则是毫无疑问的;市场经济与计划经济,一个主要是自组织,另一个主要是被组织,但是进化的结构、进化的结果明显不同。如果我们知道自组织和被组织的优劣,我们了解自组织的方法和被组织的方法,就会自觉地运用和遵循组织演化的规律,顺应历史,顺应演化规律,做好我们人类个人、组织和社会自己的事情。

2.2 自组织是自然界和社会长期演化选择和形成的非常优化的进化方式。它是自然界各个子系统演化过程中,已经形成的一套有效利用自然资源、物质和能量的利用率较高的循环方法和道路。自然界经过长期演化,已经证明自组织方式比被组织方式更为优秀。因此,学习和掌握自组织方法,就是向大自然学习,就是把大自然数百亿年积累的进化经验学习到手。事实上,我们人类社会在自己探索的、试错式演化的过程中,也正在证明着自组织演化优于被组织演化方式。例如经过近百年的经济演化,几经反复,市场经济已经被证明优于计划经济,而前者的思想方法基本是自组织的,后者的思想方法基本是被组织的。[7,8]

然而,在人类社会中,大量的社会组织过程往往(至少在局部或一定阶段)是通过被(他)组织方式组织起来的。大量的这种被组织的社会组织在其运行过程中被证明其效率、其组织适应性等重要的组织特性都是比较差的,有的甚至与社会演化的总规律背道而驰,最终被淘汰出局。

我们在这里要问的是,人类在认识和实践过程中,总是避免不了以(他)被组织方式去认识、管理和控制事物,如何才能运用自组织手段转化这种已经按照被组织方式建立起来的组织呢?而这个问题的前提又是:被组织可以转化为自组织吗?我们可以通过认识自组织的规律,遵循自组织的规律,通过被组织方式,逐步进行动态调节使得系统转化为自组织吗?

我们发现,一些被组织事物在其起点通过被组织方式被组织起来,而后通过一定的调节改造改变为以自组织方式运行是可以、可能的,而且似乎只有这样组织才能维护下去、运行下去。而一些一直以被组织方式运行的事物、组织则在演化中其组织程度越来越低,无序程度越来越大,情况越来越不好。

事实上,的确存在以被组织方式组织起来的组织事物按照自组织方式运行良好的情况。

例如,都江堰是我国劳动人民几千年前建造的人工组织系统,人们认同它的系统性达到了最优化,这是一个典型的被组织例子,但是它却是遵循了成都岷江附近的自然环境条件和大自然的运行规律,换句话说,以自组织的规律为基础建立起来的,所以至今仍然运行良好。

再例如,我们曾经说自由恋爱是自组织,那么,经过介绍人(媒人)介绍的恋爱呢?这个过程的起点是恋爱双方的“被组织”,但是后续过程则可能存在自组织,凡自组织得好的,相互存在吸引力的,就能够结合成为婚姻的“组织”。完全包办婚姻是完全的被组织,但是其中不妨存在个别的先结婚后恋爱的美满情况,如电影《李双双》,但这种后继过程则是“自组织”无疑。

这几个案例说明的确存在被组织转化为自组织(或以尊重自组织规律为基础)的情况。因此,被组织与自组织间的相互关系,不仅是本体论、认识论的问题,同样也是方法论的重要问题。而对自组织方法以及被组织方法研究透彻,则有助于我们人类了解和掌握在什么情况、什么条件下运用何种方法,如何进行有效的转化,才能取得最优化、最有价值的结果。

2.3 在任何一个自组织的大系统中,对于不同的子系统而言,一旦形成自组织后,即形成一种特定的演化方式后(是组织自身在演化过程中选择的),子系统都必然受到这样的演化方式的制约,如大江东去,有哪一个水分子能够在总的方向上不顺流而下呢?因此,对子系统而言,存在着被整个体系支配、控制和组织的情况,对该子系统而言,这类似于被组织。被组织即受制于斯。问题在于,当这种模式已经形成后,不管子系统愿意受制于斯,还是不愿受制于斯,子系统都必然受到整个系统运动模式的支配、役使,这是毫无疑问的。因此,在整个系统中,也存在局部的被组织情况。

但是,自组织中的被支配和役使情况与被组织作为整体组织中的子系统被支配被役使的情况完全不同,自组织中的子系统被支配和役使是一种规律的支配和役使,一种以参数方式的支配和役使,一种无形的影响性的支配(类似经济过程中无形的手),而被组织中的子系统的被支配和役使则是总系统硬性的、非规律的、有形的支配和役使。因此,了解自组织和被组织方式是非常重要和必要的。我们人类无论就其整体还是作为个体事实上都是整个世界的一个微小局部,都是一种大、巨系统中的子系统,对我们而言,无论如何都存在着“被组织”的情况,在这种情况下,我们就应该学习区分自组织与被组织的方式究竟是哪一种降临到了我们头上。作为子系统的我们,应该能够从总系统组织我们的方式感受到整个系统运行在哪种组织方式上。

另外,在整个系统的层次上,我们需要协调各个子系统,虽然整个自组织模式是子系统相互作用选择的模式,但是对于每一个子系统而言,并不意味着都是其认同的模式,有的认同,有的则是被迫的,即被迫按照规律办事。因此,在整个系统中,存在着自组织与被组织的协调和相互作用。故对于子系统而言,我们同样需要学习被组织的方法。

2.4 自组织与被组织还涉及一个哲学问题,即少数人创造历史还是多数人创造历史,即英雄史观还是群众史观的问题。传统上将这个问题截然一分为二,不是英雄史观,就是群众史观。而自组织与被组织的统一性方法论,或以自组织为主而以被组织为辅的方法论,则提出新的解决方案:在一定意义上,自组织就是群众史观,系统从无序到有序,是通过自发的混乱的子系统的大量相互作用发源的,但是一旦形成序参量,系统的各个子系统的运动就要受到序参量的支配,后者就是少数支配性模式(即序参量)役使子系统,后者就是“英雄史观”。可见在一定阶段也同样需要英雄。法国需要贞德,英国传诵罗宾汉,美国也需要林肯和杰弗逊。可见群众史观与英雄史观都是需要的,它们都是历史的过程中的必要组成部分,甚至是不可分割的部分。国家、政党的形成,不就是这样的过程吗?群众与英雄的关系亦如此。

2.5 科学家已经认同自组织是复杂性的特性之一,因为通过“组织”特别是以自组织方式演化,体系才能发展出原来没有的特性、结构和功能,这就意味着复杂性的增长。所以,在一定意义上,自组织就意味着创新。而复杂性的研究被认为是当代科学最具挑战性的重大课题。自组织的本体论、认识论、方法论和价值论如果被研究透彻或有所进步有所突破,就意味着我们对复杂性的性质的认识又前进了一步。

因此,总结和抽象地建立具有跨学科性质的自组织方法论,对开拓一个新的观察世界的角度,建立与世界复杂性增长同步的世界观和方法论,都具有重要意义。对于人类社会,它也是运用自组织和复杂性科学研究以及哲学社会科学各个学科的研究成果,解决社会管理、经济、政治和其他社会问题的重要方法论。

3 自组织方法论的整体骨架

在研究自组织方法论过程中,我们首先分别研究了每一个自组织理论的方法论,这还不够,我们应该在整体上给出一个概略的自组织综合方法论骨架。这也是一种跨学科性的方法论骨架。

我们知道,整个自组织理论包括:耗散结构理论、协同学、突变论、超循环论、分形理论和混沌理论,因此,就每一个理论而言,事实上都存在一个方法论。然而整体地看,又应该存在一种相互联系各个理论的统一的自组织方法论。

3.1 每一个理论的方法论在整个自组织方法论中的地位

3.1.1 耗散结构方法论起一个构建自组织系统需要条件的作用。它研究了体系如何开放,开放的尺度,如何创造条件走向自组织等诸多问题。因此在一定意义上,我们也可以把自组织的耗散结构方法论称为自组织的创造条件方法论。耗散结构方法论在自组织方法论就其按照自组织的本意而言,它是一种起点意义的方法论,就本体论和认识论上看,它具有第一原理的意义。就其方法论意义而言,创造条件使得系统自发走向自组织也是遵循自组织原理的一种方法论。

3.1.2 协同学方法论在整个自组织方法论中处于一种动力学方法论的地位。它是体系自身如何保持自组织活力的重要方法论,它所研究的重要概念和原理,如竞争、协同和支配(或役使)以及序参量等概念和原理,对于系统自组织的演化以及使得自组织程度越来越高,都具有重要的指导意义。它告诉我们,制定一定的规则,以一定的参数进行调节,然后放手让子系统自己相互作用,产生序参量运动模式,从而推动整个系统演化,是系统非线性、自组织演化的最好管理方式。

3.1.3 突变论方法论研究了系统在其演化的可能路径方面所采取的方法论思想。临界概念、渐变和突变概念,以及对问题处理时所采取的结构化方法,对冲突的关注,对行动与理解的相互矛盾的关系的揭示,都具有重要的方法论启示。突变论并且突破了数学和纯粹自然科学的界限,使得社会科学研究的方法论受到启迪。突变论方法论在整个自组织方法论中处于研究自组织演化途径采取何种方法的地位。我们学习突变论,就是要汲取突变论思想方法,懂得何时该采取渐变方式推动系统演化,何时该采取突变方式推动系统演化。因此,可以把突变论方法称为自组织的演化途径方法论。

3.1.4 超循环方法论提供了一种如何充分利用过程中的物质、能量和信息流的方法,提供了一种如何有效展开事物之间相互作用以及结合成为更紧密的事物的方法。因此,可以把超循环方法论称为自组织的结合发展方法论。

3.1.5 分形方法论研究了系统走向自组织过程中的复杂性图景,也研究了从简单到复杂的自组织演化问题,表达了如何认识一个具有分形特征的物体或事物的方法论思想。分形理论借助计算机还可以通过一定规则迭代生成模拟自然界各种事物的图景。其可操作性极强,其包含的哲理也非常深刻。掌握分形理论的方法,对于我们区别整形与分形,研究分形特性,把握复杂世界,以及如何生成一个复杂事物、复杂世界或模拟复杂事物、复杂世界的演化过程和结构均具有重要意义。由于分形方法论提供了一种事物由简单走向复杂的空间状态以及演化的方法,因此可以把分形理论的方法论称为事物自组织的表达复杂性空间结构及其生成的方法论,或简称分形结构方法论。

3.1.6 混沌理论方法论研究了系统走向自组织过程中的时间复杂性问题,它在本体论上与分形表达的复杂性问题常常构成一个问题的两个侧面,即分形研究了事物走向复杂性的空间特性和结构,而混沌研究了事物走向复杂性的时间演化特性。

混沌理论的方法论通过体系对初始条件的敏感依赖性的判断和非周期特性的研究,找到了体系走向复杂性的根据和征兆。已经有人把分形和混沌方法结合起来,对经济系统的某些方面进行了细致研究,发现了经济系统的分形和混沌演化特性,找到了利用分形和混沌方法描述体系演化的途径。由此,可以把混沌方法论称为事物表达时间复杂性的自组织的演化图景方法论。或简称混沌时间演化图景方法论。

3.2 综合的整体的自组织方法论

我们从以上讨论可以得出什么结论呢?综合地看,每一个方法论在自组织理论的对世界的认识图象中都占据一席之地,都具有特殊的方法论的“生态位置”。可以用一幅图来表达它们各自的作用和相互关系(图3)。

图3 各个自组织方法论关系

由上可见,整个自组织方法论的骨架应该是:自组织条件方法论,自组织动力学方法论,自组织演化途径方法论,自组织结合途径方法论,自组织结构方法论,自组织演化图景方法论。最后归结为一个综合的整体的自组织方法论。

3.2.1 自组织的整体方法论的基本点

1)自组织条件方法概要:(1)创造条件使得体系开放,使得外部对体系的输入平权化,并且使得这种输入达到一定阈值;(2)对体系内部进行分析,看各个部分是否存在差异,即经过外部物质、能量和信息输入的培育,是否使得内部出现越来越大的差异,培育这种差异,使得体系走向非线性和非平衡或越来越远离平衡。

2)自组织协同动力学方法概要:(1)了解子系统的数量和性质,以及它们之间的可能关系,构建子系统之间合作的桥梁;(2)了解体系稳定性状况,发现体系的不稳定性处;(3)在体系不稳定性区域,通过子系统的相互作用,以及在子系统相互作用过程中哪些运动模式寿命长,寻找在子系统运动中逐渐形成的序参量;(4)寻找和发现序参量的运动规律,寻找支配规律或役使规律。

3)自组织突变、渐变演化途径方法概要:(1)通过观察事物运动的轨迹是否产生相互分离现象,是否产生突跳等现象,了解事物的演化途径;(2)在事物发展演化的临界点或临界区通过诱导事物突变,或使得事物渐趋平稳变化,引导事物自组织演化。

4)自组织超循环结合途径方法概要:(1)在具体系统的联系中注意构建循环耦合环节;构建因果关系链,特别注意在不同层次之间构建因果关系链条;(2)注意寻找多种结合途径和结合点。特别注意远缘关系以及可能的远缘关联,注意差异性、多样性,使得超循环结合得以发生和展开,又同时能够在需要之时打开这种循环锁链,以发展出更多的演化链条。

5)自组织分形结构方法概要:通过系统不同层次的结构分析,寻找自相似方面,重复相似性构造,使得某种特性得以贯穿系统各个层次,则可能构造出自组织的分形结构。按照一定边界条件、初始条件,结合分形构造原则或原理,则可能构造出各种复杂事物的空间几何构型。注意研究分形维数表达的意义,则可能在哲学上产生重要的哲学思维。

6)自组织的整体演化图景方法概要:通过外推方法,逼近走向混沌的临界点或临界域,从而构建非混沌和混沌之间的丰富多彩的世界。注意走向混沌的临界点或域的边界,从而在具体问题上决定建设混沌或避免混沌。注意混沌与非混沌结合统一的世界,则有可能产生重要的哲学思想。

3.2.2 综合的自组织方法论的要点

创造条件,开放系统,加强物质、能量与信息输入使得自组织过程得以产生;激励系统内部子系统的非线性相互作用,通过竞争、合作推动系统产生整体新的模式和功能;通过循环耦合,突变渐变途径,使得系统得以维持自组织并且发展演化的多样性,增强有序程度和关联程度,通过自相似构建和寻求混沌临界点或域,将系统的演化推进到最大的复杂性可能空间,创造演化有序发展的良机。

收稿日期:2000-05-27

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