В философии , теории систем , науке и искусстве возникновение происходит, когда сложная сущность обладает свойствами или поведением, которых нет у ее частей по отдельности, и возникает только тогда, когда они взаимодействуют в более широком целом .
Эмерджентность играет центральную роль в теориях интегративных уровней и сложных систем . Например, феномен жизни , изучаемый в биологии , является новым свойством химии и квантовой физики .
В философии теории, подчеркивающие эмерджентные свойства, получили название эмерджентизма . [1]
Философы часто понимают эмерджентность как утверждение об этиологии свойств системы . Эмерджентное свойство системы в этом контексте — это свойство, которое не является свойством какого-либо компонента этой системы, но все же является особенностью системы в целом. Николай Хартманн (1882–1950), один из первых современных философов, написавших об эмерджентности, назвал это категориальным новумом (новой категорией).
Эта концепция возникновения восходит, по крайней мере, ко времени Аристотеля . [2] Среди многих учёных и философов [3] , написавших эту концепцию, — Джон Стюарт Милль ( «Композиция причин» , 1843) [4] и Джулиан Хаксли [5] (1887–1975).
Философ Г. Х. Льюис ввел термин «эмерджентный» в 1875 году, отличая его от просто «результирующего»:
Каждый результирующий представляет собой либо сумму, либо разность взаимодействующих сил; их сумма, когда их направления одинаковы, и их разница, когда их направления противоположны. Далее, каждая равнодействующая ясно прослеживается по своим составляющим, так как они однородны и соизмеримы . Иначе обстоит дело с эмерджентными явлениями, когда вместо присоединения измеримого движения к измеримому движению или вещей одного вида к другим особям того же вида происходит кооперация вещей разного рода. Эмерджентное отличается от своих компонентов, поскольку они несоизмеримы и не могут быть сведены к их сумме или разности. [6] [7]
Использование понятия «появление» обычно можно разделить на две точки зрения: «слабое появление» и «сильное появление». Одна из статей, обсуждающих это разделение, — «Слабая эмерджентность» философа Марка Бедо . С точки зрения физических систем, слабая эмерджентность — это тип эмерджентности, при котором эмерджентное свойство поддается компьютерному моделированию или аналогичным формам анализа постфактум (например, образование пробки, структура стаи скворцы в полете или стайка рыб, или образование галактик). Решающее значение в этих симуляциях имеет то, что взаимодействующие участники сохраняют свою независимость. В противном случае формируется новая сущность с новыми, возникающими свойствами: это называется сильной эмерджентностью, которую, как утверждается, нельзя моделировать, анализировать или уменьшать.
Некоторые общие моменты между этими двумя понятиями заключаются в том, что возникновение касается новых свойств, возникающих по мере роста системы, то есть тех, которые не являются общими с ее компонентами или предыдущими состояниями. Кроме того, предполагается, что свойства являются супервентными , а не метафизически примитивными. [8]
Слабая эмерджентность описывает новые свойства, возникающие в системах в результате взаимодействий на фундаментальном уровне. Однако Бедо утверждает, что свойства можно определить только путем наблюдения или моделирования системы, а не с помощью какого-либо процесса редукционистского анализа . Как следствие, возникающие свойства зависят от масштаба : их можно наблюдать только в том случае, если система достаточно велика, чтобы проявить это явление. Хаотическое, непредсказуемое поведение можно рассматривать как возникающее явление, тогда как на микроскопическом уровне поведение составных частей может быть полностью детерминированным .
Бедо отмечает, что слабая эмерджентность не является универсальным метафизическим растворителем, поскольку гипотеза о том, что сознание слабо эмерджентно, не разрешит традиционные философские вопросы о телесности сознания. Однако Бедо заключает, что принятие этой точки зрения дало бы точное представление о том, что эмерджентность связана с сознанием, и, во-вторых, понятие слабой эмерджентности метафизически благоприятно. [8]
Сильная эмерджентность описывает прямое причинное воздействие системы высокого уровня на ее компоненты; качества, возникающие таким образом, несводимы к составным частям системы. [9] Целое отличается от суммы своих частей. При этом утверждается, что никакая симуляция системы не может существовать, поскольку такая симуляция сама по себе представляла бы собой сведение системы к ее составным частям. [8] В физике отсутствуют устоявшиеся примеры сильной эмерджентности, если только это не интерпретируется как невозможность на практике объяснить целое через части. Практическая невозможность может быть более полезным различием, чем принципиальное, поскольку ее легче определить и количественно оценить, и она не предполагает использования таинственных сил, а просто отражает пределы наших возможностей. [10]
Некоторые мыслители сомневаются в правдоподобности сильной эмерджентности, поскольку она противоречит нашему обычному пониманию физики. Марк А. Бедо отмечает:
Хотя сильная эмерджентность логически возможна, это неприятно похоже на волшебство. Как возникает непреодолимая, но супервентная нисходящая причинная сила, поскольку по определению она не может возникнуть вследствие агрегации потенциальностей микроуровня? Такие причинные силы совершенно не похожи ни на что, что находится в нашем научном понимании. Это не только указывает на то, что они будут недовольны разумными формами материализма. Их загадочность только усилит традиционное опасение, что возникновение влечет за собой незаконное получение чего-то из ничего. [11]
Сильную эмерджентность можно критиковать за то, что она приводит к причинной сверхдетерминации . Канонический пример касается эмерджентных ментальных состояний (M и M∗), которые супервентны на физических состояниях (P и P∗) соответственно. Пусть M и M∗ — эмерджентные свойства. Пусть M∗ супервентно на базовом свойстве P∗. Что происходит, когда M вызывает M∗? Джэгвон Ким говорит:
В нашем схематическом примере выше мы пришли к выводу, что M вызывает M∗, вызывая P∗. Итак, M вызывает P∗. Теперь М, как эмерджентное состояние, само должно обладать базовым свойством эмерджентности, скажем, Р. Теперь мы сталкиваемся с критическим вопросом: если эмерджентное М возникает из базального состояния Р, почему Р не может вытеснить М как причину какого-либо предполагаемого эффекта? из М? Почему Р не может выполнить всю работу по объяснению того, почему произошел предполагаемый эффект М? Если каузальность понимать как номологическую (закономерную) достаточность, то Р как основа возникновения М номологически достаточна для нее, а М как причина Р* номологически достаточна для Р*. Из этого следует, что P номологически достаточно для P∗ и, следовательно, квалифицируется как его причина… Если M каким-то образом сохраняется как причина, мы сталкиваемся с крайне неправдоподобным последствием, заключающимся в том, что каждый случай нисходящей причинности включает в себя сверхдетерминацию (поскольку P остается причиной P ∗ тоже). Более того, в любом случае это противоречит духу эмерджентизма: предполагается, что эмерджентисты вносят особый и новый причинный вклад. [12]
Если M является причиной M∗, то M∗ переопределено, потому что M∗ также можно рассматривать как определяемое P. Одним из путей бегства, который мог бы выбрать сильный эмерджентист, было бы отрицание нисходящей причинности . Однако это устранило бы предложенную причину того, что эмерджентные ментальные состояния должны супервентно относиться к физическим состояниям, что, в свою очередь, поставило бы под сомнение физикализм и, таким образом, было бы неприятно для некоторых философов и физиков.
Крачфилд рассматривает свойства сложности и организации любой системы как субъективные качества , определяемые наблюдателем.
Определение структуры и обнаружение возникновения сложности в природе — это по своей сути субъективная, хотя и важная научная деятельность. Несмотря на трудности, эти проблемы можно проанализировать с точки зрения того, как наблюдатели, строящие модели, на основе измерений делают выводы о вычислительных возможностях, заложенных в нелинейные процессы. Представления наблюдателя о том, что упорядочено, что случайно и что сложно в его среде, напрямую зависит от его вычислительных ресурсов: количества необработанных данных измерений, памяти и времени, доступного для оценки и вывода. Однако обнаружение структуры в окружающей среде более критично и тонко зависит от того, как организованы эти ресурсы. Например, описательная сила выбранного наблюдателем (или неявного) класса вычислительной модели может быть решающим фактором при обнаружении регулярности в данных. [13]
Низкую энтропию упорядоченной системы можно рассматривать как пример субъективной эмерджентности: наблюдатель видит упорядоченную систему, игнорируя лежащую в ее основе микроструктуру (т. е. движение молекул или элементарных частиц) и приходит к выводу, что система имеет низкую энтропию. [14] С другой стороны, хаотическое, непредсказуемое поведение также можно рассматривать как субъективное эмерджентное явление, тогда как на микроскопическом уровне движение составных частей может быть полностью детерминированным.
В физике эмерджентность используется для описания свойства, закона или явления, которое происходит в макроскопических масштабах (в пространстве или времени), но не в микроскопических масштабах, несмотря на то, что макроскопическую систему можно рассматривать как очень большой ансамбль микроскопических систем. . [15] [16]
Эмерджентное поведение физической системы — это качественное свойство, которое может проявляться только в том пределе, когда число микроскопических составляющих стремится к бесконечности. [17]
По мнению Лафлина [9] , для многих систем частиц ничего нельзя точно рассчитать из микроскопических уравнений, а макроскопические системы характеризуются нарушенной симметрией: симметрия, присутствующая в микроскопических уравнениях, отсутствует в макроскопической системе из-за фазовых переходов. . В результате эти макроскопические системы описываются в собственной терминологии и обладают свойствами, не зависящими от многих микроскопических деталей.
Писатель Артур Кестлер использовал метафору Януса (символа единства, лежащего в основе таких дополнений, как «открыто/закрыто», «мир/война»), чтобы проиллюстрировать, как две точки зрения (сильная и слабая или целостная и редукционистская ) следует рассматривать как неисключающие. и должны работать вместе для решения проблем возникновения. [18] Физик-теоретик П. У. Андерсон утверждает это так:
Способность свести все к простым фундаментальным законам не означает способности начать с этих законов и реконструировать Вселенную. Конструктивистская гипотеза терпит крах, когда сталкивается с двойной трудностью масштаба и сложности. На каждом уровне сложности появляются совершенно новые свойства. Психология не является прикладной биологией, а биология не является прикладной химией. Теперь мы видим, что целое становится не просто больше, но и сильно отличается от суммы своих частей. [19]
Тем временем другие работали над разработкой аналитических доказательств сильной эмерджентности. Методы перенормировки в теоретической физике позволяют физикам изучать критические явления, которые невозможно объяснить как комбинацию их частей. [20] В 2009 году Гу и др. представил класс бесконечных физических систем, обладающих невычислимыми макроскопическими свойствами. [21] [22] Точнее, если бы можно было вычислить определенные макроскопические свойства этих систем на основе микроскопического описания этих систем, то можно было бы решить вычислительные проблемы, которые, как известно, неразрешимы в информатике. Эти результаты касаются бесконечных систем, причем конечные системы считаются вычислимыми. Однако макроскопические концепции, которые применяются только в пределе бесконечных систем, такие как фазовые переходы и ренормгруппа , важны для понимания и моделирования реальных, конечных физических систем. Гу и др. пришли к выводу, что
Хотя макроскопические концепции необходимы для понимания нашего мира, большая часть фундаментальной физики посвящена поиску «теории всего», набора уравнений, которые идеально описывают поведение всех фундаментальных частиц. Мнение о том, что это цель науки, частично основывается на том, что такая теория позволит нам вывести поведение всех макроскопических концепций, по крайней мере, в принципе. Представленные нами данные позволяют предположить, что эта точка зрения может быть чрезмерно оптимистичной. «Теория всего» — один из многих компонентов, необходимых для полного понимания Вселенной, но не обязательно единственный. Разработка макроскопических законов на основе основных принципов может включать в себя нечто большее, чем просто систематическую логику, и может потребовать догадок, выдвинутых экспериментами, моделированием или пониманием. [21]
Люди являются основными элементами социальных систем, которые постоянно взаимодействуют и создают, поддерживают или распутывают взаимные социальные связи. Социальные связи в социальных системах постоянно меняются в смысле постоянной реконфигурации их структуры. [23] Ранний аргумент (1904–05) в пользу возникновения социальных формаций можно найти в самой известной работе Макса Вебера «Протестантская этика и дух капитализма» . [24] В последнее время возникновение новой социальной системы связано с возникновением порядка из нелинейных отношений между множеством взаимодействующих единиц, где множеством взаимодействующих единиц являются отдельные мысли, сознание и действия. [25]
В лингвистике понятие эмерджентности применяется в области стилометрии для объяснения взаимосвязи синтаксических структур текста и авторского стиля (Слаутина, Марусенко, 2014). [26] Также утверждалось, что структура и регулярность языковой грамматики или, по крайней мере , изменение языка являются возникающим явлением. [27] Хотя каждый говорящий просто пытается достичь своих собственных коммуникативных целей, они используют язык определенным образом. Если достаточное количество говорящих ведут себя таким образом, язык меняется. [28] В более широком смысле нормы языка, то есть лингвистические конвенции его речевого общества, можно рассматривать как систему, возникающую в результате длительного участия в коммуникативном решении проблем в различных социальных обстоятельствах. [29]
Возникающие экономические тенденции и закономерности интенсивно изучаются экономистами. [30] В области групповой фасилитации и организационного развития появился ряд новых групповых процессов, которые призваны максимизировать эмерджентность и самоорганизацию, предлагая минимальный набор эффективных начальных условий. Примеры этих процессов включают SEED-SCALE , благодарственный запрос , Поиск будущего, всемирное кафе или кафе знаний , Технологии открытого пространства и другие (Holman, 2010 [31] ). В международном развитии концепции эмерджентности использовались в рамках теории социальных изменений, называемой SEED-SCALE , чтобы показать, как стандартные принципы взаимодействуют для продвижения социально-экономического развития, соответствующего культурным ценностям, экономике сообщества и природной среде (локальные решения, возникающие из более крупная социо-эконо-биосфера). Эти принципы могут быть реализованы с использованием последовательности стандартизированных задач, которые самостоятельно собираются индивидуально конкретными способами с использованием рекурсивных оценочных критериев. [32]
Объемный проводящий отклик бинарных (RC) электрических сетей со случайным расположением, известный как универсальный диэлектрический отклик (UDR) , можно рассматривать как возникающие свойства таких физических систем. Такие устройства можно использовать в качестве простых физических прототипов для вывода математических формул возникающих реакций сложных систем. [33] Интернет-трафик также может проявлять некоторые, казалось бы, новые свойства. В механизме контроля перегрузки TCP- потоки могут быть глобально синхронизированы в узких местах, одновременно увеличивая, а затем координируя снижение пропускной способности. Перегрузка, которую многие считают помехой, возможно, является возникающим свойством распространения узких мест по сети в интенсивных потоках трафика, что можно рассматривать как фазовый переход . [34] Некоторые компьютерные приложения с искусственным интеллектом (ИИ) моделируют возникающее поведение. [35] Одним из примеров является Boids , который имитирует роевое поведение птиц. [36]
В религии эмерджентность лежит в основе проявлений религиозного натурализма и синтеза , в которых чувство священного воспринимается в ходе полностью натуралистических процессов, посредством которых более сложные формы возникают или развиваются из более простых форм. Примеры подробно описаны в книгах «Священное возникновение природы» Урсулы Гуденаф и Терренса Дикона и «За пределами редукционизма: заново изобретая священное» Стюарта Кауфмана , обе из которых 2006 года, а также « Синтеизм – создание Бога в эпоху Интернета» Александра Барда и Яна Сёдерквиста из 2014 года и Эмерджентизм: сложная религия для метамодернистского мира Брендана Грэма Демпси (2022).
Майкл Дж. Пирс использовал эмерджентность для описания опыта произведений искусства в контексте современной нейробиологии. [37] Практикующий художник Леонель Моура , в свою очередь, приписывает своим «артботам» настоящее, хотя, тем не менее, элементарное творчество, основанное на возникающих принципах. [38]
Эмерджентность много обсуждается как философами, так и учёными.
{{cite book}}: |journal=игнорируется ( помощь )CS1 maint: location missing publisher (link)ISBN
0-87609-177-X
ISBN
0-226-47655-3
ISBN
0-415-42329-5
ISBN
1-443-87057-9
