[論文レビュー] When Can we Call a System Self-organizing?

Carlos Gershenson, Francis Heylighen|ArXiv.org|Mar 10, 2003

Evolutionary Algorithms and Applications参考文献 15被引用数 70

ひとこと要約

この論文は、自己組織化がシステムの固有の性質ではなく、観察者の記述レベル、エントロピーのダイナミクス、目的に依存する見方であると主張している。同じシステムが観察者の記述粒度に応じて自己組織化的に見えるか、自己散乱的に見えるかが変わることを示し、自己組織化を絶対的なシステム分類とは見なせないことを挑戦し、その観察者依存性を強調している。

ABSTRACT

We do not attempt to provide yet another definition of selforganization, but explore the conditions under which we can model a system as self-organizing. These involve the dynamics of entropy, and the purpose, aspects, and description level chosen by an observer. We show how, changing the level or "graining" of description, the same system can appear selforganizing or self-disorganizing. We discuss ontological issues we face when studying self-organizing systems, and analyse when designing and controlling artificial self-organizing systems is useful. We conclude that self-organization is a way of observing systems, not an absolute class of systems.

研究の動機と目的

• システムが意味的に自己組織化と呼べる条件を明確化すること。
• 観察者の記述レベル（粒度）の選択が自己組織化の認識にどのように影響するかを検討すること。
• 自己組織化システムを研究する際の本体論的課題を扱うこと。
• 人工的自己組織化システムの設計・制御の有用性を評価すること。

提案手法

• 観察者の記述レベルに応じたエントロピーのダイナミクスを分析すること。
• システムの振る舞いを評価するために「グレイン化」（記述の解像度）の概念を導入すること。
• 思考実験とシステムモデリングを用いて、同じシステムが異なる観察的レンズのもとで自己組織化的または自己散乱的に見えることを示すこと。
• 統計力学と複雑性理論の原則を応用して、システムの組織の程度を評価すること。
• 目的や観察者の意図が自己組織化とラベル付けにどのように影響するかを検討すること。
• 人工生命や適応的システムの事例研究を基に、観察者依存の分類を説明すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 どのような条件下でシステムが自己組織化的と見なされ、自己散乱的と見なされないのか。
• RQ2 記述レベル（粒度）の選択が、システム内の組織の認識にどのように影響するか。
• RQ3 自己組織化がシステムの客観的性質であるのか、観察者が形成する構造的側面であるのか、その程度はどの程度か。
• RQ4 人工的システムを自己組織化的と設計・制御することがいつ有用なのか。
• RQ5 エントロピーのダイナミクスと観察者の目的が、システムが「自己組織化的」とラベル付けされるかどうかをどのように相互に作用させるか。

主な発見

• 自己組織化はシステムの絶対的性質ではなく、観察者の記述レベルと目的に依存する。
• 記述の粒度を変えることで、同じシステムが自己組織化的から自己散乱的に見えるように変化するが、その下位のダイナミクスは変化しない。
• 同じシステムが一つの記述レベルでは自己組織化的に、別のレベルでは自己散乱的に見えることは、組織の相対性を示している。
• 本論文は、自己組織化がシステムの観察の仕方であり、システムの根本的クラスではないと結論づけている。
• 観察者の目的が出現的秩序と一致する場合には、人工的自己組織化システムを設計・制御することが有用であるが、これは選択された観察フレームワークに依存する。