自己組織化

物理学における多くの自己組織化現象には、古典物理学における自発的磁化や結晶成長などの相転移や自発的対称性の破れ、量子物理学におけるレーザー[ 26 ]、超^{伝導、ボーズ}・アインシュタイン凝縮などがある。自己組織化は、力学系における自己組織化臨界、摩擦学、スピンフォーム系、ループ量子重力[ ^{27 ]}、 プラズマ^{[ 28 ] 、} 河川流域やデルタ、樹枝状凝固（雪片）、毛細管浸透^{[ 29 ]}、乱流構造^{[ 4 ] [ 5 ]}に見られる。

化学における自己組織化には、乾燥誘起自己集合^{[ 31 ]} 、分子自己集合^{[ 32 ]} 、反応拡散系および振動反応^{[ 33 ]} 、自己触媒ネットワーク、液晶^{[ 34 ]} 、グリッド複合体、コロイド結晶、自己組織化単分子膜^{[ 35 ] [ 36 ]} 、ミセル、ブロック共重合体のマイクロ相分離、およびラングミュア・ブロジェット膜^{[ 37 ]}が含まれる。

生物学における自己組織化^{[ 38 ]}は、タンパク質やその他の生体高分子の自発的な折り畳み、脂質二重層膜の自己集合、発生生物学におけるパターン形成と形態形成、人間の運動の協調、昆虫（ミツバチ、アリ、シロアリ）^{[ 39 ]}や哺乳類の真社会性行動、鳥類や魚類の群れ行動^{[ 40 ]}などで観察できる。

数理生物学者のスチュアート・カウフマンや他の構造主義者は、自己組織化が進化生物学の3つの分野、すなわち個体群動態、分子進化、形態形成において自然選択と並んで役割を果たしている可能性があると示唆している。しかし、これは細胞内の生化学反応を駆動するエネルギーの本質的な役割を考慮に入れていない。どの細胞内の反応系も自己触媒的であるが、単に自己組織化しているわけではなく、継続的なエネルギー入力に依存する熱力学的に開放されたシステムである。 ^{[ 41 ] [ 42 ]}自己組織化は自然選択の代替ではないが、進化ができることに制限を加え、進化が利用する膜の自己組織化などのメカニズムを提供する。^{[ 43 ]}

生物系における秩序の進化と、特定の非生物系における秩序の生成は、「ダーウィン的ダイナミクス」^{[ 44 ]}と呼ばれる共通の基本原理に従うと提唱された。この原理は、まず熱力学的平衡から遠く離れた単純な非生物系において微視的な秩序がどのように生成されるかを考察することによって定式化された。次に、 RNAワールドにおける生命の初期形態に似ていると考えられる短い複製RNA分子に考察が拡張された。非生物系と複製RNAにおける自己組織化の根底にある秩序生成プロセスは基本的に類似していることが示された。

リー・スモーリンは、 1995年の会議論文「臨界現象の問題としての宇宙論」の中で、渦巻銀河、銀河形成過程全般、初期構造形成、量子重力、宇宙の大規模構造など、いくつかの宇宙論的対象や現象は、ある程度の自己組織化の結果であるか、または自己組織化に関わっている可能性があると述べた。^{[ 45 ]}彼は、自己組織化システムは、例えばペル・バクとその共同研究者らが示したように、空間と時間に利用可能なあらゆるスケールにわたって構造が広がる臨界システムであることが多いと主張している。したがって、宇宙における物質の分布は、多くの桁にわたって多かれ少なかれスケール不変であるため、自己組織化システムの研究で開発されたアイデアや戦略は、宇宙論や天体物理学における未解決の問題に取り組むのに役立つ可能性がある。

セルオートマトン、ランダムグラフ、進化計算や人工生命のいくつかの事例など、数学やコンピュータサイエンスの現象は自己組織化の特徴を示します。群ロボットでは、自己組織化は創発的行動を生み出すために使用されます。特に、ランダムグラフの理論は、複雑系の一般原理としての自己組織化の正当化として使用されてきました。マルチエージェントシステムの分野では、自己組織化行動を示すことができるシステムを設計する方法を理解することが活発な研究分野です。^{[ 46 ]}最適化アルゴリズムは、問題の最適な解を見つけることを目的としているため、自己組織化していると考えることができます。解が反復システムの状態とみなされる場合、最適な解は、選択された収束したシステムの構造です。^{[ 47 ] [ 48 ]}自己組織化ネットワークには、スモールワールドネットワーク^{[ 49 ]} 、自己安定化^{[ 50 ]}、スケールフリーネットワークが含まれます。これらは、自己組織化しない組織内のトップダウン階層型ネットワークとは異なり、ボトムアップの相互作用から生じます。^{[ 51 ]}クラウドコンピューティングシステムは本質的に自己組織化であると主張されてきましたが、^{[ 52 ]}ある程度の自律性はあるものの、自身の複雑さを軽減することを目標としていないため、自己管理ではありません。^{[ 53 ] [ 54 ]}

ノーバート・ウィーナーは、ブラックボックスの自動シリアル識別とその後の複製をサイバネティクスにおける自己組織化とみなした。^{[ 55 ]}位相ロック、あるいは彼が「周波数の引き寄せ」と呼んだものの重要性については、彼の著書『サイバネティクス：動物と機械における制御と通信』の第2版で議論されている。^{[ 56 ]} K. エリック・ドレクスラーは、自己複製をナノアセンブリとユニバーサルアセンブリの重要なステップと見なしている。対照的に、W. ロス・アシュビーのホメオスタットの4つの同時接続された検流計は、摂動を受けると、多くの可能な安定状態の1つに収束するように探索する。[ ^{57 ]アシュビー}は、安定状態を記述するために、状態計数法の多様性尺度^{[ 58 ]}を使用し、自己組織化された耐久性と安定性のための内部モデル（例えばナイキスト安定基準）を必要とする「優れたレギュレータ」^{[ 59 ]}定理を作成した。ウォーレン・マカロックは、脳と人間の神経系の組織の特徴であり、自己組織化に必要な条件として「潜在的指令の冗長性」^{[ 60 ]}を提唱した。ハインツ・フォン・フェルスターは、冗長性R = 1 − H / H _max（Hはエントロピー） ^{[ 61 ] [ 62 ]}を提唱した。本質的に、これは未使用の潜在的通信帯域幅が自己組織化の尺度であることを述べている。  

1970年代、スタッフォード・ビアは、持続的で生命のあるシステムにおいて自律性を得るためには自己組織化が必要であると考えました。彼は自身の生存可能なシステムモデルを管理に適用しました。それは、生存プロセスのパフォーマンスの監視（1）、再帰的な規制の適用によるそれらの管理（2）、恒常的な運用制御（3）、および環境の擾乱下でのアイデンティティの維持（5）を生み出す発達（4）の5つの部分から構成されています。焦点は、標準的な能力に対するパフォーマンス不足またはパフォーマンス過剰から生じる痛みと快楽の両方に対する感受性である、警告的な「アルゲドニックループ」フィードバックによって優先されます。^{[ 63 ]}

1990年代、ゴードン・パスクは、フォン・フェルスターのHとHmaxは独立ではなく、可算無限の再帰的同時スピンプロセス^{[ 64 ]}を介して相互作用すると主張し、それを概念と呼んだ。概念の厳密な定義「関係をもたらす手順」^{[ 65 ]}により、彼の定理「類似の概念は反発し、相違の概念は引き合う」^{[ 66 ]}は、スピンに基づく自己組織化の一般的な原理を述べることができた。彼の宣言、排除原理「ドッペルゲンガーは存在しない」は、2つの概念が同じであることはないことを意味する。十分な時間が経過すると、すべての概念は引き合い、ピンクノイズとして合体する。この理論は、進化、学習、適応する永続的で一貫性のある成果物を生成する、組織的に閉じた、または恒常的なすべてのプロセスに適用される。 ^{[ 67 ] [ 64 ]}

社会性動物の自己組織化行動と単純な数学的構造の自己組織化は、人間社会においても自己組織化が期待されることを示唆している。自己組織化の明らかな兆候は、通常、自己組織化する物理システムと共通する統計的特性である。臨界質量、群集行動、集団思考などの例は、社会学、経済学、行動ファイナンス、人類学に数多く見られる。^{[ 68 ]}自発的な秩序は覚醒によって影響を受ける可能性がある。^{[ 69 ]}

社会理論において、自己参照性の概念は、ニクラス・ルーマン（1984）によって自己組織化理論の社会学的応用として導入された。ルーマンによれば、社会システムの要素は自己生成的なコミュニケーションであり、つまりコミュニケーションはさらなるコミュニケーションを生み出し、したがって動的なコミュニケーションが存在する限り、社会システムは自己複製することができる。ルーマンによれば、人間はシステムの環境におけるセンサーである。ルーマンは、機能分析とシステム理論を用いて、社会とそのサブシステムの進化論を発展させた。^{[ 70 ]}

アナーキズムは、自己組織化をその基本原則の一つとして提唱することができる。^{[ 71 ]}

市場経済は自己組織化していると言われることがある。ポール・クルーグマンは著書『自己組織化経済』の中で、市場の自己組織化が景気循環において果たす役割について論じている。^{[ 72} ]フリードリヒ・ハイエクは自由市場経済の自発的な秩序に関して、「自発的な協力の自己組織化システム」を説明するために「カタラクシー」という用語^を作り出した。 ^{[ 73 ]}新古典派経済学者は、中央計画を導入すると、自己組織化された経済システムの効率が低下することが多いと考えている。その一方で、市場の失敗が非常に大きいため、自己組織化は悪い結果を生み出し、国家が生産と価格設定を指示すべきだと考える経済学者もいる。ほとんどの経済学者は中間的な立場を取り、市場経済と指令経済の特徴を組み合わせたもの（混合経済と呼ばれることもある）を推奨している。経済学に自己組織化の概念を適用すると、すぐにイデオロギー的な意味合いが強くなることがある。^{[ 74 ] [ 75 ]}

他者に「学び方を学ぶ」^{[ 76 ]}を可能にすることは、しばしば、教えられることに従う方法を教える^{[ 77 ]}ことを意味すると解釈されます。自己組織化学習 (SOL) ^{[ 78 ] [ 79 ] [ 80 ]}は、「専門家が一番よく知っている」とか「唯一の最良の方法」などというものは存在しないと否定し^{[ 81 ] [ 82 ] [ 83 ]} 、代わりに学習者によって経験的に検証される「個人的に重要で、関連性があり、実行可能な意味の構築」^{[ 84 ]を主張します。 [ 85 ]}これは協力的であり、個人的にはよりやりがいのあるものかもしれません。^{[ 86 ] [ 87 ]}これは生涯にわたるプロセスと見なされ、特定の学習環境 (家庭、学校、大学) に限定されず、親や教授などの権威者の管理下にもありません。^{[ 88 ]}これは、学習者の個人的な経験を通して検証され、断続的に修正される必要があります。^{[ 89 ]}意識や言語によって制限される必要はありません。^{[ 90 ]}フリチョフ・カプラは、心理学や教育学において十分に認識されていないと主張しました。^{[ 91 ]}負のフィードバック制御ループを含むため、サイバネティクス^{[ 65 ]}またはシステム理論^{[ 92 ]}に関連している可能性があります。学習者間または個人内での学習会話や対話として実施できます。^{[ 93 ] [ 94 ]}

交通の流れにおけるドライバーの自己組織化行動は、高速道路のボトルネックでの交通崩壊、高速道路の容量、移動性交通渋滞の発生など、交通の時空間的行動のほぼすべてを決定します。これらの自己組織化効果は、ボリス・ケルナーの3相交通理論によって説明されます。^{[ 95 ]}

言語の進化において、個体および集団の行動が生物学的進化と相互作用するにつれて、秩序が自発的に現れる。^{[ 96 ]}

自己組織化資金配分（SOFA ）は、科学研究のための資金配分方法です。このシステムでは、各研究者に同額の資金が割り当てられ、その資金の一部を匿名で他の研究者の研究に配分することが求められます。SOFAの支持者は、現在の助成金制度と同様の資金配分になるが、管理費は少なくなると主張しています。^{[ 97 ]} 2016年にオランダでSOFAの試験運用が開始されました。^{[ 98 ]}