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自组织发生在物理，化学，生物，机器人和认知系统等许多领域。自组织的例子包括结晶，流体的热对流，化学振荡，动物种群，神经回路。

自组织发生在物理，化学，生物，机器人和认知系统等许多领域。自组织的例子包括结晶，流体的热对流，化学振荡，动物种群，神经回路。

自组织是在'''非均衡 Non-equilibrium '''过程的物理学和化学反应中被发现的，通常将其描述为'''自组装 Self-assembly '''。在生物学中，从分子到生态系统，这一概念已被证明是有效的。 在自然科学和社会科学 例如经济学或人类学 的许多其他学科的文献中也出现了自组织行为的引证。在诸如'''[[元胞自动机]] Cellular automata '''这样的数学系统中也观察到了自组织。自组织是与'''[[[涌现 Emergence]]] '''概念相关的一个例子。

自组织是在'''非均衡 Non-equilibrium '''过程的物理学和化学反应中被发现的，通常将其描述为'''自组装 Self-assembly '''。在生物学中，从分子到生态系统，这一概念已被证明是有效的。 在自然科学和社会科学 例如经济学或人类学 的许多其他学科的文献中也出现了自组织行为的引证。在诸如'''[[元胞自动机]] Cellular automata '''这样的数学系统中也观察到了自组织。自组织是与'''[[涌现 Emergence]] '''概念相关的一个例子。

自组织依赖于四个基本要素：

自组织依赖于四个基本要素：

*强烈的动态非线性，通常但不必然涉及正反馈和负反馈

*强烈的动态非线性，通常但不必然涉及正反馈和负反馈

==原理==

==原理==

控制论专家威廉·罗斯·阿什比 W. Ross Ashby 在1947年提出了'''自组织 Self-organization 的初始原理，它指出任何确定性动态系统都会自动演变成一个均衡状态，这种均衡状态可以描述为一个在盆地周围环绕状态的'''[[吸引子]] attractor '''。一旦到达那里，系统的进一步演化就被约束以保持在吸引子中。这种约束代表了其组成元素或子系统之间相互依赖或协调的某种形式。用阿什比的话来说，每个子系统都适应了所有其他子系统形成的环境。

控制论专家威廉·罗斯·阿什比 W. Ross Ashby 在1947年提出了'''自组织 Self-organization 的初始原理，它指出任何确定性动态系统都会自动演变成一个均衡状态，这种均衡状态可以描述为一个在盆地周围环绕状态的'''[['''吸引子''']] Attractor '''。一旦到达那里，系统的进一步演化就被约束以保持在吸引子中。这种约束代表了其组成元素或子系统之间相互依赖或协调的某种形式。用阿什比的话来说，每个子系统都适应了所有其他子系统形成的环境。

控制论专家海因茨·冯·福斯特 Heinz von Foerster 于1960年提出了“ 从噪声中获得秩序 Order from noise ” 的原理。该原理指出，自组织是由随机扰动 “噪声” 促进的，该随机扰动使系统在其状态空间中探索各种状态。这增加了系统到达“强”或“深”吸引子池中的机会，然后系统会迅速进入吸引子本身。生物物理学家亨利·阿特兰 Henri Atlan 通过提出“ 噪声带来的复杂性 Complexity from noise，法语  le principe de complexité par le bruit ” 原理发展了这一概念，该原理首见于1972年出版的《L'organisation biologique et lathéoriede l'information》，然后是1979年出版的《Entre le cristal et lafumée》。热力学家伊利亚·普里戈吉因 Ilya Prigogine 提出了类似的原则，即“波动带来有序 Order through fluctuations ” 或“混乱带来有序 Order out of chaos ”。它也应用在用于解决问题和机器学习的模拟退火方法中。

控制论专家海因茨·冯·福斯特 Heinz von Foerster 于1960年提出了“ 从噪声中获得秩序 Order from noise ” 的原理。该原理指出，自组织是由随机扰动 “噪声” 促进的，该随机扰动使系统在其状态空间中探索各种状态。这增加了系统到达“强”或“深”吸引子池中的机会，然后系统会迅速进入吸引子本身。生物物理学家亨利·阿特兰 Henri Atlan 通过提出“ 噪声带来的复杂性 Complexity from noise，法语  le principe de complexité par le bruit ” 原理发展了这一概念，该原理首见于1972年出版的《L'organisation biologique et lathéoriede l'information》，然后是1979年出版的《Entre le cristal et lafumée》。热力学家伊利亚·普里戈吉因 Ilya Prigogine 提出了类似的原则，即“波动带来有序 Order through fluctuations ” 或“混乱带来有序 Order out of chaos ”。它也应用在用于解决问题和机器学习的模拟退火方法中。

===物理===

===物理===

物理学中的自组织现象包括'''[[相变]] Phase transitions '''和'''自发对称性破缺 Spontaneous symmetry breaking '''，例如'''自发磁化 Spontaneous magnetization ''' ，经典物理学中的晶体生长，激光，超导和量子物理学的'''玻色-爱因斯坦凝聚 Bose–Einstein condensation '''。它在动力学系统，摩擦学，'''自旋泡沫系统 Spin foam systems '''和'''环量子引力 Loop quantum gravity '''的'''自组织临界 Self-organized criticality '''中被发现，也在河流盆地和三角洲，'''枝晶凝固 Dendritic solidification （如雪花）  '''和'''湍流结构  Turbulent structure '''中被发现。

物理学中的自组织现象包括''' [['''相变''']] Phase transitions '''和'''自发对称性破缺 Spontaneous symmetry breaking '''，例如'''自发磁化 Spontaneous magnetization ''' ，经典物理学中的晶体生长，激光，超导和量子物理学的'''玻色-爱因斯坦凝聚 Bose–Einstein condensation '''。它在动力学系统，摩擦学，'''自旋泡沫系统 Spin foam systems '''和'''环量子引力 Loop quantum gravity '''的'''自组织临界 Self-organized criticality '''中被发现，也在河流盆地和三角洲，'''枝晶凝固 Dendritic solidification （如雪花）  '''和'''湍流结构  Turbulent structure '''中被发现。

[[File:Convection_cell.png|300px|thumb|引力场中的对流单元|right]]

[[File:Convection_cell.png|300px|thumb|引力场中的对流单元|right]]

===生物===

===生物===

在生物学中，从蛋白质和其它生物大分子的自发折叠 spontaneous folding，磷脂双分子层 lipid bilayer 的形成，发育生物学的图案形成  pattern formation和形态发生 morphogenesis，人体运动的协调，群居昆虫 如蜜蜂，蚂蚁，白蚁 和哺乳动物的社会行为，到鸟类和鱼类的群集行为  flocking behaviour，都可以观察到自组织现象。

在生物学中，从蛋白质和其它生物大分子的'''自发折叠 Spontaneous folding'''，'''磷脂双分子层 Lipid bilayer '''的形成，发育生物学的'''图案形成 Pattern formation'''和'''形态发生 Morphogenesis'''，人体运动的协调，群居昆虫 如蜜蜂，蚂蚁，白蚁 和哺乳动物的社会行为，到鸟类和鱼类的'''群集行为 Flocking behaviour'''，都可以观察到自组织现象。

[[File:Birds_flocking.png|300px|thumb|鸟类蜂群，生物学中的自我组织的一个例子|right]]

[[File:Birds_flocking.png|300px|thumb|鸟类蜂群，生物学中的自我组织的一个例子|right]]

数学生物学家斯图尔特·考夫曼 Stuart Kauffman 和其他结构主义者认为，自组织可能与自然选择在进化生物学的三个领域中共同发挥作用，即种群动力学 population dynamics，分子进化 molecular evolution 和形态发生 morphogenesis。但是，这种假设没有考虑能量在驱动细胞中生化反应中的重要作用。任何细胞中的反应系统都是自催化  self-catalyzing的，但不是简单的自组织，因为它们是依赖于持续能量输入的热力学开放系统。自组织不是自然选择的替代方法，但是它限制了进化可以做什么，并提供了诸如膜的自组装之类的机制，以便进化利用这种机制。

数学生物学家斯图尔特·考夫曼 Stuart Kauffman 和其他结构主义者认为，自组织可能与自然选择在进化生物学的三个领域中共同发挥作用，即'''种群动力学 Population dynamics'''，'''分子进化 Molecular evolution '''和'''形态发生 Morphogenesis'''。但是，这种假设没有考虑能量在驱动细胞中生化反应中的重要作用。任何细胞中的反应系统都是'''自催化 Self-catalyzing'''的，但不是简单的自组织，因为它们是依赖于持续能量输入的热力学开放系统。自组织不是自然选择的替代方法，但是它限制了进化可以做什么，并提供了诸如膜的自组装之类的机制，以便进化利用这种机制。

===计算机科学===

===计算机科学===

来自数学和计算机科学的现象，例如元胞自动机 cellular automata，随机图 random graphs，以及进化计算 evolutionary computation 和人工生命 artificial life 的某些实例，都表现出了自组织的特征。在群体机器人 swarm robotics 中，自组织被用来产生涌现行为 emergent behavior。尤其是随机图理论作为复杂系统的一般原理，已被用作自组织的正当理由。在多主体系统领域，理解如何设计一个能够表现出自组织行为的系统是一个活跃的研究领域。优化算法也可以认为是自组织化 self-organizing的，因为它们旨在找到问题的最优解。如果将这个解视为迭代系统的一个状态，则最优解是系统选定的收敛结构。自组织网络包括小世界网络 small-world networks 和无标度网络 scale-free networks。它们来自自下而上的相互作用，这与组织内部的自上而下的层次网络不同，后者不是自组织的。有人认为云计算系统本质上也是自组织的，但尽管它们具有一定的自治性，它们并不是自我管理的，因为它们的目标不是降低自身的复杂性。

来自数学和计算机科学的现象，例如[[元胞自动机]] Cellular automata，[[随机图]] Random graphs，以及进化计算 Evolutionary computation 和人工生命 Artificial life 的某些实例，都表现出了自组织的特征。在群体机器人 Swarm robotics 中，自组织被用来产生涌现行为 Emergent behavior。尤其是随机图理论作为复杂系统的一般原理，已被用作自组织的正当理由。在多主体系统领域，理解如何设计一个能够表现出自组织行为的系统是一个活跃的研究领域。优化算法也可以认为是自组织化 Self-organizing的，因为它们旨在找到问题的最优解。如果将这个解视为迭代系统的一个状态，则最优解是系统选定的收敛结构。自组织网络包括'''[['''小世界网络''']] Small-world networks '''和'''[['''无标度网络''']] Scale-free networks'''。它们来自自下而上的相互作用，这与组织内部的自上而下的层次网络不同，后者不是自组织的。有人认为云计算系统本质上也是自组织的，但尽管它们具有一定的自治性，它们并不是自我管理的，因为它们的目标不是降低自身的复杂性。

===控制论===

===控制论===

诺伯特·维纳认为黑盒的自动串行识别 automatic serial identification 及其随后的复制 reproduction 作为控制论中的自组织。维纳所称的锁相 phase locking 或“频率吸引 attraction of frequencies” 的重要性在他的《控制论——动物与机器中的控制与通信》第二版中进行了讨论。 埃里克·德雷克斯勒 K. Eric Drexler 将自我复制 self-replication 视为纳米和通用组装 universal assembly 的关键步骤。相比之下，当W·罗斯·阿什比的同态调节器——四个同时连通的检流计——受到干扰时，会收敛于许多可能的稳定状态之一。阿什比使用各种状态计数方法 state counting measure of variety 来描述稳定状态，并推导出“ 良好调节器 Good Regulator ” 定理，该定理要求内部模型具有自组织的持久性 endurance 和稳定性 例如，奈奎斯特稳定性标准 Nyquist stability criterion 。沃伦·麦卡洛克 Warren McCulloch 提出的“潜在命令冗余 Redundancy of Potential Command” ，是大脑和人类神经系统组织的特征，也是自组织的必要条件。海因茨·冯·福斯特 Heinz von Foerster提出了“冗余度 Redundancy”，R = 1 −  H /Hmax，其中H是熵。本质上，这表明未使用的潜在通信带宽是对自组织的一种度量。

诺伯特·维纳认为黑盒的'''自动串行识别 Automatic serial identification '''及其随后的'''复制 Reproduction '''作为控制论中的自组织。维纳所称的'''锁相 Phase locking '''或'''“频率吸引 Attraction of frequencies”'''的重要性在他的《控制论——动物与机器中的控制与通信》第二版中进行了讨论。 埃里克·德雷克斯勒 K. Eric Drexler 将'''自我复制 Self-replication 视为纳米和'''通用组装 universal assembly '''的关键步骤。相比之下，当 Ross Ashby 的同态调节器——四个同时连通的检流计——受到干扰时，会收敛于许多可能的稳定状态之一。Ross Ashby使用各种状态计数方法来描述稳定状态，并推导出'''“良好调节器 Good Regulator ”''' 定理，该定理要求内部模型具有自组织的持久性和稳定性 例如，'''奈奎斯特稳定性标准 Nyquist stability criterion'''。沃伦·麦卡洛克 Warren McCulloch 提出的'''“潜在命令冗余 Redundancy of Potential Command”'''，是大脑和人类神经系统组织的特征，也是自组织的必要条件。Heinz von Foerster提出了'''“冗余度 Redundancy”'''，R = 1 −  H /Hmax，其中H是熵。本质上，这表明未使用的潜在通信带宽是对自组织的一种度量。

1970年代，斯塔福德·比尔 Stafford Beer 认为自组织对于持久的生命系统的自治是必要的。他将活性系统模型 viable system model 应用于管理。它由五个部分组成： 1 监视生存过程的表现， 2 通过规则的递归应用进行管理， 3 稳态操作控制和 4 开发， 5 使得在环境干扰下依然可维持身份。通过警报“ algedonic loop”反馈来优选焦点：这种反馈是一种对相对于标准功能表现不足或超出表现所产生的疼痛和愉悦的敏感性。

1970年代，Stafford Beer 认为自组织对于持久的生命系统的自治是必要的。他将'''活性系统模型 viable system model'''应用于管理。它由五个部分组成： 1 监视生存过程的表现， 2 通过规则的递归应用进行管理， 3 稳态操作控制和 4 开发， 5 使得在环境干扰下依然可维持身份。通过警报“algedonic loop”反馈来优选焦点：这种反馈是一种对相对于标准功能表现不足或超出表现所产生的疼痛和愉悦的敏感性。

在1990年代，戈登·帕斯克 Gordon Pask 辩称，冯·福斯特 Foerster 的H和Hmax不是独立的，而是通过可数的无限递归并发自旋过程 countably infinite recursive concurrent spin processes 相互作用的，他称之为概念。他严格定义了“建立关系的程序 a procedure to bring about a relation”这一概念，使得他的定理“相似概念排斥，不同概念吸引 Like concepts repel, unlike concepts attract” ，以得出一种通用的、基于自旋的自组织原理。他的原则是一项排除原则，“ 非二重性 There are No Doppelgangers ”意味着没有两个概念完全相同。经过足够的时间后，所有概念都吸引并合并成为粉红噪音 pink noise。该理论应用于可以产生持久、连贯产品的所有组织封闭 organizationally closed 或体内平衡 homeostatic 的过程，这些产品会不断发展，学习和适应。

在1990年代，Gordon Pask 辩称，von Foerster 的H和Hmax不是独立的，而是通过可数的'''无限递归并发自旋过程 Countably infinite recursive concurrent spin processes '''相互作用的，他称之为概念。他严格定义了“建立关系的程序 A procedure to bring about a relation”这一概念，使得他的定理“相似概念排斥，不同概念吸引 Like concepts repel, unlike concepts attract” ，以得出一种通用的、基于自旋的自组织原理。他的原则是一项排除原则，“ 非二重性 There are No Doppelgangers ”意味着没有两个概念完全相同。经过足够的时间后，所有概念都吸引并合并成为粉红噪音 Pink noise。该理论应用于可以产生持久、连贯产品的所有组织封闭 Organizationally closed 或体内平衡 Homeostatic 的过程，这些产品会不断发展，学习和适应。

===人类社会===

===人类社会===

社会动物的自组织行为和简单数学结构的自组织现象，都表明在人类社会中应该存在自组织。自组织的迹象通常是自组织物理系统所体现出的统计属性。社会学，经济学，行为金融学和人类学中存在很多这样的例子，比如临界质量 critical mass，羊群效应 herd behaviour，集体思维 groupthink 等。

社会动物的自组织行为和简单数学结构的自组织现象，都表明在人类社会中应该存在自组织。自组织的迹象通常是自组织物理系统所体现出的统计属性。社会学，经济学，行为金融学和人类学中存在很多这样的例子，比如'''临界质量 Critical mass'''，'''羊群效应 Herd behaviour'''，'''集体思维 Groupthink '''等。

在社会理论中，尼古拉斯·卢曼 Niklas Luhmann 1984 引入了自我指涉 self-referentiality的概念作为自组织理论的社会学应用。对于卢曼而言，社会系统的要素是自我再生产 self-producing 的交流，即交流产生进一步的交流，因此，只要存在不断变化的交流，社会系统就可以自我复制。对于卢曼而言，人类就是系统环境中的传感器。卢曼通过功能分析 functional analyses 和系统理论发展出一套关于社会及其子系统的进化论。

在社会理论中，尼古拉斯·卢曼 Niklas Luhmann 1984 引入了'''自我指涉 Self-referentiality'''的概念作为自组织理论的社会学应用。对于卢曼而言，社会系统的要素是'''自我再生产 Self-producing '''的交流，即交流产生进一步的交流，因此，只要存在不断变化的交流，社会系统就可以自我复制。对于卢曼而言，人类就是系统环境中的传感器。卢曼通过'''功能分析 Functional analyses '''和系统理论发展出一套关于社会及其子系统的进化论。

[[File:CIA_Map_of_International_illegal_drug_connections.gif|300px|thumb|国际毒品贩卖路线的社会自组织|right]]

[[File:CIA_Map_of_International_illegal_drug_connections.gif|300px|thumb|国际毒品贩卖路线的社会自组织|right]]

在经济学中，市场经济有时被认为是自组织的 self-organizing。保罗·克鲁格曼 Paul Krugman 在他的著作《自组织经济 》"The Self Organizing Economy " 中阐述了市场自组织在商业周期中的作用。弗里德里希·哈耶克 Friedrich Hayek 创造了术语“ 耦合秩序 catallaxy” ，以描述一种关于自由市场经济中的自发秩序的“自愿合作的自组织系统 self-organizing system of voluntary co-operation”。新古典经济学家认为，加强中央计划通常会使自组织的经济体系效率降低。从另一个角度来看，经济学家认为市场失灵如此明显以至于自组织产生了不良结果，因此国家应指导生产和定价。大多数经济学家都采取中间立场，并建议将市场经济和计划经济 command economy 的特征混合在一起 有时称为混合经济 mixed economy 。当应用在经济学领域时，自组织的概念很容易变成一种意识形态上的渗透。

在经济学中，市场经济有时被认为是自组织的 Self-organizing。保罗·克鲁格曼 Paul Krugman 在他的著作《自组织经济 》（The Self Organizing Economy） 中阐述了市场自组织在商业周期中的作用。弗里德里希·哈耶克 Friedrich Hayek 创造了术语'''“ 耦合秩序 catallaxy” '''，以描述一种'''“自愿合作的自组织系统 Self-organizing system of voluntary co-operation”''',这与自由市场经济中的自发秩序有关。新古典经济学家认为，加强中央计划通常会使自组织的经济体系效率降低。从另一个角度来看，经济学家认为市场失灵如此明显以至于自组织产生了不良结果，因此国家应指导生产和定价。大多数经济学家都采取中间立场，并建议将市场经济和'''计划经济 Command economy '''的特征混合在一起 有时称为'''混合经济 Mixed economy '''。当应用在经济学领域时，自组织的概念很容易变成一种意识形态上的渗透。

===学习领域===

===学习领域===

使他人“学习如何学习” 通常是指教导他们如何服从于被教导。自组织学习 Self-organised learning, SOL 否认“专家最了解”或存在“最佳方法”，反而坚持认为“个体层面显著的、相关的和可行意义的建构”，应由学习者进行体验性尝试。这可能是协作完成的，而且个人收获更大。它被视为一生的过程，并不受限于特定的学习环境 家庭，学校，大学 ，也不受限于父母或教授等权威机构的控制。它需要通过学习者的亲身经历去尝试、并且不断去修正。它也不必受限于意识或语言。 弗里特霍夫·卡普拉 Fritjof Capra 声称，这 自组织学习，译者加 在心理学和教育中鲜为人知。它可能与控制论有关，因为它涉及负反馈控制回路 negative feedback control loop，或者与系统理论有关。它可以作为学习谈话或对话在学习者之间或一个人进行。

使他人“学习如何学习” 通常是指教导他们如何服从于被教导。'''自组织学习 Self-organised learning, SOL '''否认“专家最了解”或存在“最佳方法”，反而坚持认为“个体层面显著的、相关的和可行意义的建构”，应由学习者进行体验性尝试。这可能是协作完成的，而且个人收获更大。它被视为一生的过程，并不受限于特定的学习环境 家庭，学校，大学 ，也不受限于父母或教授等权威机构的控制。它需要通过学习者的亲身经历去尝试、并且不断去修正。它也不必受限于意识或语言。 弗里特霍夫·卡普拉 Fritjof Capra 声称，这 自组织学习，译者加 在心理学和教育中鲜为人知。它可能与控制论有关，因为它涉及'''负反馈控制回路 Negative feedback control loop'''，或者与系统理论有关。它可以作为学习谈话或对话在学习者之间或一个人进行。