Buněčný automat zde běží „pravidlo 30“ Stephena Wolframa, matematický konstrukt zobrazující samoorganizaci
Nejvíce robustní a jednoznačné příklady samoorganizujících se systémů jsou z fyziky, kde byl tento koncept poprvé zaznamenán. Samoorganizace je také relevantní v chemii, kde byla často brána jako synonymum pro samoorganizování. Koncept samoorganizace je stěžejní pro popis biologických systémů, od podbuněčné až po ekosystémovou úroveň. Existují také citované příklady „samoorganizujícího se“ chování, které se nacházejí v literatuře mnoha dalších oborů, a to jak v přírodních vědách, tak ve společenských vědách, jako je ekonomie nebo antropologie. Samoorganizace byla také pozorována v matematických systémech, jako jsou buněčné automaty.
Někdy je pojem sebeorganizace směšován s pojmem souvisejícího pojmu vzniku. Řádně definované však mohou být případy sebeorganizace bez vzniku a vzniku bez sebeorganizace a z literatury je zřejmé, že tyto jevy nejsou stejné. Spojitost mezi vznikem a sebeorganizací zůstává aktivní výzkumnou otázkou.
Samoorganizace se obvykle opírá o čtyři základní ingredience:
Myšlenka, že dynamika systému může mít sama o sobě tendenci zvyšovat vnitřní řád systému, má dlouhou historii. Jedno z prvních prohlášení této myšlenky učinil filozof Descartes v páté části své Diskuze o metodě, kde ji předkládá hypoteticky. Descartes dále rozvedl tuto myšlenku velmi obšírně v knize nazvané Le Monde, která nikdy nebyla publikována.
Staří atomisté (mimo jiné) věřili, že navrhování inteligence je zbytečné, argumentovali tím, že vzhledem k dostatku času, prostoru a hmoty je organizace nakonec nevyhnutelná, i když by neexistovala žádná preferovaná tendence, aby se to stalo.
To, co Descartes představil, byla myšlenka, že běžné přírodní zákony mají tendenci vytvářet organizaci (Pro související historii viz Avram Vartanian, From Descartes to Diderot).
Počínaje přírodovědci 18. století vzniklo hnutí, které se snažilo porozumět „univerzálním zákonům formy“ s cílem vysvětlit pozorované formy živých organismů. Kvůli spojení s lamarckismem se jejich myšlenky znehodnotily až do počátku 20. století, kdy je průkopníci jako D’Arcy Wentworth Thompson oživili. Moderní chápání je, že skutečně existují univerzální zákony (vyplývající ze základní fyziky a chemie), které řídí růst a formu v biologických systémech.
Termín „sebeorganizace“ byl zřejmě poprvé zaveden v roce 1947 psychiatrem a inženýrem W. Rossem Ashbym. Samoorganizace jako slovo a pojem byla používána těmi, kteří byli spojováni s obecnou teorií systémů v 60. letech, ale nestala se běžnou ve vědecké literatuře až do jejího přijetí fyziky a výzkumníky v oblasti komplexních systémů v 70. a 80. letech.
(Jako náznak vzrůstajícího významu tohoto konceptu, při dotazu pomocí klíčového slova self-organ*, Dissertation Abstracts nenachází nic před rokem 1954 a pouze čtyři záznamy před rokem 1970. V letech 1971–1980 jich bylo 17; 126 v roce 1981–1990; a 593 v roce 1991–2000.)
Následující seznam shrnuje a klasifikuje případy sebeorganizace, které se vyskytují v různých oborech. Jak seznam roste, je stále obtížnější určit, zda jsou tyto jevy všechny v zásadě stejným procesem, nebo stejným označením aplikovaným na několik různých procesů. Sebeorganizace, navzdory své intuitivní jednoduchosti jako pojmu, se ukázala jako notoricky obtížná definovat a stanovit formálně nebo matematicky, a je zcela možné, že jakákoli přesná definice nemusí zahrnovat všechny jevy, na které bylo označení aplikováno.
Je třeba také poznamenat, že čím dále je jev z fyziky odstraněn, tím kontroverznější se stává myšlenka sebeorganizace, jak ji chápou fyzici. Také, i když je sebeorganizace jasně přítomna, pokusy o její vysvětlení prostřednictvím fyziky nebo statistiky jsou obvykle kritizovány jako redukcionistické. Viz holismus, redukcionismus, vznik.
Podobně platí, že pokud myšlenky o sebeorganizaci vznikají například v biologii nebo společenských vědách, čím dál se člověk snaží tento pojem přenést do chemie, fyziky nebo matematiky, tím více se setkává s odporem, obvykle z toho důvodu, že implikuje směr v základních fyzikálních procesech. Viz teleologie.
Samoorganizace ve fyzice
Samoorganizace vs. entropie
Myšlenka sebeorganizace zpochybňuje dřívější paradigma stále klesajícího řádu, které bylo založeno na filozofickém zobecnění z druhého termodynamického zákona ve statistické termodynamice, kde je entropie představována jako měřítko statistické „poruchy“ na mikrostavové úrovni. Nicméně na mikroskopické nebo lokální úrovni nemusí být obojí v rozporu: je možné, aby systém snížil svou entropii tím, že ji přenese do svého prostředí.
V otevřených systémech je to tok hmoty a energie systémem, který umožňuje, aby se systém samoorganizoval a vyměňoval si entropii s prostředím. To je základ teorie rozptylných struktur. Ilja Prigogine poznamenal, že samoorganizace může nastat jen daleko od termodynamické rovnováhy.
Zdá se, že vzhledem k tomu, že izolované systémy nemohou snížit svou entropii, pouze otevřené systémy mohou vykazovat sebeorganizaci. Takový systém však může získat makroskopický řád a zároveň zvýšit svou celkovou entropii. Konkrétně několik makroskopických stupňů volnosti systému se může stát uspořádanějšími na úkor mikroskopické poruchy.
V mnoha případech biologického samouspořádávání, například metabolismu, je rostoucí organizace velkých molekul více než kompenzována rostoucí entropií malých molekul, zejména vody. Na úrovni celého organismu a v delším časovém horizontu jsou však biologické systémy otevřenými systémy, které se živí z prostředí a vypouštějí do něj odpad.
Samoorganizace v chemii
Samoorganizace v biologii
Následuje neúplný seznam různorodých jevů, které byly popsány jako „samoorganizující se“ v biologii.
Samoorganizace v matematice a informatice
Jak bylo uvedeno výše, jevy z matematiky a informatiky, jako jsou buněčné automaty, náhodné grafy a některé případy evoluční výpočetní techniky a umělého života, vykazují znaky sebeorganizace. V rojové robotice se sebeorganizace používá k vyvolání emergentního chování.
Zejména teorie náhodných grafů byla použita jako odůvodnění pro sebeorganizaci jako obecný princip komplexních systémů.
Samoorganizace v lidské společnosti
Sebeorganizační chování společenských zvířat a sebeorganizace jednoduchých matematických struktur naznačují, že sebeorganizace by měla být v lidské společnosti očekávána.
Známky sebeorganizace jsou obvykle statistické vlastnosti sdílené se sebeorganizujícími se fyzikálními systémy (viz Zipfův zákon, mocenský zákon, Paretův princip).
Příklady jako Kritická masa (jízdní kolo), chování stáda, skupinové myšlení a další se vyskytují v sociologii, ekonomii, behaviorálních financích a antropologii.
V ekonomii je teoretický volný trh samoorganizující se. Ekonomové se přou o to, do jaké míry se výhody samoorganizace vyskytují v reálných společnostech. Friedrich Hayek zavedl termín katalaxe, aby popsal „samoorganizující se systém dobrovolné spolupráce“ v souvislosti s kapitalismem. Naproti tomu někteří socialističtí ekonomové se domnívají, že selhání trhu jsou tak významná, že samoorganizace přináší špatné výsledky. Většina ekonomů zastává mezipozici, že v mnoha případech je cenná ekonomická decentralizace.
V kolektivní inteligenci
Netermodynamické koncepty entropie a sebeorganizace zkoumalo mnoho teoretiků. Cliff Joslyn a jeho kolegové a jejich projekty takzvaného „globálního mozku“ a myšlenka Marvina Minskyho „Společnost mysli“ jsou příklady aplikací těchto principů – viz kolektivní inteligence.
Donella Meadowsová, která kodifikovala dvanáct pákových bodů, které by samoorganizující se systém mohl využít k vlastní organizaci, byla jednou ze školy teoretiků, kteří chápali lidskou tvořivost jako součást obecného procesu přizpůsobení lidských životních cest planetě a vyvedení lidí z konfliktu s přírodními procesy. Viz filosofie Gaia, hluboká ekologie, ekologické hnutí a Zelené hnutí pro podobné samoorganizující se ideály.