Принцип эмерджентности в экологии

 

 

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ, СПОРТА, МОЛОДЕЖИ И ТУРИЗМА

(ГЦОЛИФК)

 

 

 

 

 

Реферат

на тему: «Принцип эмерджентности в экологии»

по курсу «Экология»

 

 

 

 

Выполнила:

студентка __- го курса, _ группы

заочного отделения

Дата сдачи: 26.02.2014

 

Проверил:

________________________________________________________

 

 

 

 

 

 

 

Москва 2014

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ПРИЛОЖЕНИЕ  30

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Принцип эмерджентности (англ. emergent  – внезапно возникающий, от лат. emerge — появляюсь, возникаю) имеет множество формулировок, а сам термин – разнообразные синонимы (принцип эмердженции, эмергенции, синергии, упорядоченной целостности, закон образования системного качества, системный переход). В биологической литературе термин «эмердженция» ассоциируется с понятиями «порядок», «самоорганизация», «организм», «становление», «возникновение» («эмерджентная эволюция»). С помощью этого понятия стараются отобразить некие особенные свойства объектов («систем»), которые отсутствуют у более простых элементов, слагающих эти объекты; свойства эти уникальны и достаточно редки. Принцип эмерджентности иногда используется для построения здания теоретической экологии (Одум, 1986; Реймерс, 1994; Краснощеков, Розенберг, 2002; Розенберг, Рянский, 2005); изредка привлекается для построений системной экологии (Телеманов, 2010). К сожалению, это системное понятие не используется в явном виде при проведении количественных биолого-экологических исследований  – ни в одном источнике по приемам моделирования нельзя встретить понятия «эмерджентность» или «целостность» в качестве приемов построения моделей. Методологическое содержание этого термина во многом остается невостребованным. Между тем, очевидным достижением системной методологии является именно разработка проблемы целостности, одним из аспектов которой является эмерджентность. «Системный подход... В отчетливой форме он сформулирован в новой методологической установке, что целое (система) не только не детерминируется однозначно совокупностью его элементов или их групп и не сводится к ним, но, напротив, последние детерминируются целым и лишь в его рамках получают свое функциональное объяснение и оправдание» (Ракитов, 1977, с. 54). Методологический смысл идеи целостности состоит в том, что, изучая любые природные объекты, мы можем предполагать модификацию свойств частей (именуемых элементами), образующих этот «целостный» объект (именуемый системой). При этом говорят о двух проявления целостности – внешнем (эмерджентность) и внутрисистемном (интегративность, целостность). Сложившаяся практика неиспользования этого понятия объясняется, с одной стороны, его сложностью. Интригуя своей эффектностью, идея эмерджентности целиком передается в область интуиции, которая громоздит множество ненужных атрибутов этого явления. Технология же моделирования требует прозрачности своих логических основ, поэтому многие ценные, но неадекватно поданные системные идеи отвергаются «биомодельерами» с порога. С другой стороны, обычная интерпретация принципа эмерджентности носит онтологический (опредмеченный) характер, а тем самым приводит к противоречиям и лишает данный принцип мышления методологического смысла. Свою задачу мы видели в том, чтобы рассмотреть практику использования этого системного понятия в биолого-экологической науке, максимально прояснить интерпретацию системных принципов мышления, выявить ее назревшие противоречия и предложить схему (технологию) применения принципа эмерджентности в экологических исследованиях (в том числе при моделировании). В дальнейшем изложении используем «метод от противного»: последовательно, в критическом ключе рассмотрим широко распространенные утверждения, противоречащие пониманию принципа эмерджентности как методологической установки.

 

1. Эмерджентные свойства

 

 

 Базой для подобных утверждений служит узкое, предметное (онтологическое) понимание термина «система». «Система  – это нечто такое, что в результате взаимодействия своих частей поддерживает свое существование и функционирует как целое. …Системы функционируют как целое, а это значит, что у них есть свойства, отличающиеся от свойств составляющих их частей... Они возникают, когда система работает» (О'Коннор, Макдермотт, 2006, с. 20, 31). Так формируется представление о том, что целостность присуща только динамической, «функционирующей», живой системе, ярким примером которой является организм (обычно человека). Почти всегда подобные дефиниции несут содержание, навеянное теми объектами, которые исследуют сами авторы. Так, если определение «технической системы» (технического объекта) звучит ясно и однозначно: «Техническая система – это совокупность упорядоченно взаимодействующих элементов, обладающих свойством, не сводящимся к свойствам отдельных элементов, и предназначенная для выполнения определенных полезных функций» (Саламатов, 1991, с. 38), то отсюда вовсе не следует вывод о том, что объекты, этим свойством не обладающие, нельзя считать системами. Ранее мы показали (Коросов, 2008), что подразделения природных тел и явлений на «системы» и «несистемы» в явной форме игнорируют основы логики системного подхода. Любой объект природы можно признать «системой» и исследовать (в том числе с помощью моделирования) его разнообразные целостные и эмерджентные свойства. Кроме того, само понятие «динамические» в устах биолога слишком антропоморфно (витаморфно), привязано к скорости физиологических процессов (человека). Геолог же в контексте процессов протяженностью в миллионы лет может воспринимать «мертвый» булыжник не менее динамичным, чем биолог – молекулу фермента в клетке. Эмерджентные качества можно обнаружить у любых объектов, в том числе и неживых, «нединамичных»: статичные строения (дворцы, мосты, склады), имеющие различные формы, предназначение и эстетическую ценность, по своим свойствам не равны груде кирпичей, из которых созданы. 

Помимо динамичности, многие авторы проводят разделение «систем» и «несистем» по другим основаниям. «Набор не связанных между собой частей не образует системы. Это просто беспорядочное нагромождение» (О'Коннор, Макдермотт, 2006, с. 28). К сожалению, авторы не приводят конкретных примеров «нагромождений» по той, видимо, причине, что слишком очевидны будут их противоречия, опровергающие подобное разделение. В цитированной работе через несколько страниц текста в список явных эмерджентных свойств авторы включают температуру и давление (Там же, с. 33) –  характеристики типичного «нагромождения» молекул газа, тепловое движение и упругость которых и создает эти свойства. 

Как было показано нами ранее, методологическое содержание и работоспособность системного подхода сохраняется только в том случае, если в определение системы не вкладывать онтологический смысл. Система – это мысль об объекте природы и деление вещей на «системы» и «несистемы», или «нагромождения», совершенно ненаучно. Мысль об «истинных системах», объектах, «цельных от природы», высказывалась еще Аристотелем. «Целым называется то, у чего не отсутствует ни одна из тех частей, состоя из которых, оно именуется целым от природы» (Аристотель, 1975, с. 174). При этом под «природой» объекта понимается его «идея»: «Ведь недостаточно знать, из чего состоит часть… мы попытаемся скорее определить его форму, чем материю… надо будет сказать и о его внешнем виде и каково оно по идее, ибо природы формы имеет большую силу, чем природа материи» (Аристотель, 1937, с. 37—38). Подобные теории в биологии называются витализмом и отвергнуты наукой более 150 лет назад. И тем не менее многие авторы возвращаются к бесплодной мысли «цельного от природы». «Сам факт выделения части в целом полностью зависит от изобретательности приема выделения... в этом смысле выделение частей в целом есть акт произвола» (Преображенский, 1991, с. 71). Автор совершенно прав, если он имеет в виду первичное описание предмета. Однако научное познание никогда не заканчивается на первом шаге. Если декомпозиция системы была произвольной, тогда модель (теоретическая или количественная), построенная на этой понятийной базе, скорее всего не будет адекватна действительности. Последует второе, третье и т. д. выделение частей в целом, синтез новой модели, оценка ее адекватности. Когда решение проблемы сохраняет актуальность, то рано или поздно будет достигнута структурная и феноменологическая адекватность модели, но в этом случае уже бессмысленно говорить о произвольности полученного деления системы на части – критерием декомпозиции и дефиниции стала практика. 

Еще один фиктивный критерий «истинной системы» – ее «зрелость». «Именно в становлении заключается тайна целостности. Как правило, исследуются уже «ставшие» системы…» (Аверьянов, 1985, с. 184). Однако для установления зрелости системы нужны свои критерии, требуется самостоятельное научное исследование, выводы которого могут отличаться у разных авторов. Если принять на вооружение рекомендации автора исследовать «ставшие системы», есть опасение, что приступить к собственно изучению систем никогда не удастся. Кроме того, «созревание» присуще только динамическим, даже – только развивающимся объектам, так что этот критерий систем удаляет из поля зрения подавляющее большинство явлений и, естественно, не может являться методологическим принципом.

Логика требует заключить, что в силу универсальности системных принципов (все объекты можно рассматривать как системы), эмерджентные качества присущи любому объекту, в том числе и неживому. Эмерджентность свойственна как «системам с управлением», так и «упорядоченным» и просто «хаотическим системам». «Система — это совокупность элементов, которые принадлежат ограниченной части реального мира, являющейся объектом исследования. Поэтому система – понятие относительное» (Ракитов, 1971, с. 68). В подтверждение этой мысли рассмотрим серию примеров проявления эмерджентных качеств у объектов самого разного вида. «…Средний арабский солдат… не хуже среднего французского; …войско из 10 тысяч французов разбивает армию туземцев в 30–40 тысяч человек» (Богданов, 1990, с. 432). Морфологически консервативные особи живут недолго и занимают определенную точку в пространстве; однако их способность размножаться обеспечивает популяции бесконечную жизнь, непрерывный ареал и возможность эволюционных изменений. Совокупность несжимаемых, непрозрачных, двигающихся и сталкивающихся молекул воздуха совместно создают давление, рассеивают свет, формируют конвективные потоки, течения и ветры. Параллепипед кирпича в кладке образует здания, мосты, дворцы – то, где можно жить, что можно разрушить и чем можно любоваться. Эмерджентными качествами обладают и различные математические эмпирические построения.

Статистические методы выполняют роль правил агрегации единичных фактов (чисел) в форму обобщенного описания (параметра, коэффициента: средняя, дисперсия, ковариация, и т. п.). Эмерджентность статистического параметра состоит в том, что он характеризует не отдельное явление, но общую причину, стоящую за всеми частными явлениями, учитывают фактор стабильности общих параметров. Статистическое исследование обнаруживает закономерность, постоянство, повторяемость, устойчивость параметров выборки, т. е. те качества, что отсутствуют у отдельных вариант статистической совокупности (Ивантер, Коросов, 2003).

Имитационные модели, обеспечивая реконструкцию функционирования биологических прототипов, проявляют свою эмердженцию в способности объяснить феномен. Например, модель выедания гадюками полевок показала, что реальные объемы изъятия жертв на два порядка ниже, чем получаются при прямом сопоставлении численности полевок в разных местообитаниях (Коросов, Фомичев, 2008).

Эмерджентные качества присущи любому объекту (объединению) независимо от природы, композиции, структуры, динамики. 

 

2. Явление эмердженции

 

«Явление эмердженции состоит в том, что система обретает новые свойства, отсутствующие у ее элементов, которые при разделении или дроблении системы исчезают» 

Важнейшая тема, звучащая в определениях эмерджентности, – это несводимость свойств системы к свойствам ее элементов. В самой простой трактовке она звучит так: «Разделив систему на компоненты, вы никогда не обнаружите ее существенных свойств» (О’Коннер, Макдермотт, 2006, с. 32); «…Системное качество – появление нового свойства (надсвойства – вектора имеющихся свойств), которого не было ни у одного из элементов до включения в систему» (Саламатов, 1991, с. 58). В этих утверждениях нет никакой системной мысли. Всякий знает, что половина обеда — это совсем не то, что полный обед. Нельзя от фрагмента требовать свойств целого, хотя бы в силу действия законов сохранения (вещества, энергии, импульса). Обратное («появление» нового свойства при объединении частей в «целое») тоже неверно: сумма не равна одному из слагаемых.

При более взвешенном (однако также неверном) подходе говорят о появлении таких свойств целого, которые превышают сумму свойств его частей. Якобы среди системных свойств есть свойства аддитивные (или суммативные, сложенные только из свойств частей), суперааддитивные (превышающие сумму свойств частей – собственно эмерджентные) и субаддитивные (меньшие, чем сумма свойств частей, – свойство целостности) (Блауберг, Юдин, 1972). «Свойства системы не сводятся к совокупности свойств частей, из которых она состоит, и не выводятся из них. …Агрегирование частей в единое целое приводит к появлению новых качеств, не сводящихся к качествам частей в отдельности» (Перегудов, Тарасенко, 1989, с. 361, 292). «Нередко поэтому говорят, что если свойства простых совокупностей аддитивны, т. е. суммируются или складываются из величин частей, то свойства систем как целостных образований неаддитивны» (Рузавин, 2005, с. 203).

Пересказывая на свой лад афоризм Аристотеля («целое больше суммы своих частей»), авторы, видимо, забывают, что это базовое определение в неявной форме содержит вытекающее из философии классика утверждение о руководящей роли «энтелехии» («души») любой вещи, определяющей ее предназначение и форму. «Ибо мясо и кость в возможности еще не имеют собственной природы и не существуют по природе, пока не примут вида соответственно определению, с помощью которого мы и называем это мясом, а это костью» (Аристотель, 1981, с. 84). В этой интерпретации материю мяса до собственно мяса дополняет его «душа» (определяющая форму). Отбросив пережившие свой век идеи витализма, авторам современных системных построений следовало бы более отчетливо указывать, что́ является заместителем энтелехии, что́ именно порождает сверхсуммативность целого, каков источник этих, по сути, волшебных свойств целого? В конце концов, разве смысл методологии состоит не в том, чтобы указывать направления движения исследовательской мысли, а не загонять ее в тупик, констатируя чудесный характер явления? Каков же источник этих «новых свойств»?