Selbstorganisation

Als Selbstorganisation wird in der Systemtheorie hauptsächlich eine Form der Systementwicklung bezeichnet, bei der die formgebenden, gestaltenden und beschränkenden Einflüsse von den Elementen des sich organisierenden Systems selbst ausgehen. In Prozessen der Selbstorganisation werden höhere strukturelle Ordnungen erreicht, ohne dass erkennbare äußere steuernde Elemente vorliegen.

Im politischen Gebrauch bezeichnet Selbstorganisation die Gestaltung der Lebensverhältnisse nach flexiblen, selbstbestimmten Vereinbarungen und ähnelt dem Autonomiebegriff.

Konkret eingesetzt wird der Begriff bei sich selbstorganisierenden Karten.

Eigenschaften

Bei Selbstorganisation kann man zwischen autogener (aus eigenen Kräften heraus) und autonomer (selbstbestimmt) Selbstorganisation unterscheiden:

Autogene Selbstorganisation

1. Selbstreferenz: Selbstorganisierende Systeme sind selbstreferentiell und weisen eine operationale Geschlossenheit auf. Das heißt, „jedes Verhalten des Systems wirkt auf sich selbst zurück und wird zum Ausgangspunkt für weiteres Verhalten“, es wirkt also zirkulär. Operational geschlossene Systeme handeln nicht aufgrund externer Umwelteinflüsse, sondern eigenständig und eigenverantwortlich aus sich selbst heraus. Das Ergebnis des Prozesses verändert die Ausgangsbedingungen für das Fortsetzen des weiteren Prozesses. Selbstreferenz stellt aber keinen Widerspruch gegenüber der Offenheit von Systemen dar.
2. Pfadabhängigkeit: Ein Entwicklungspfad der eingeschlagen wurde, kann nicht so einfach verlassen werden.
3. Indeterminiertheit: Welchen Verlauf die Entwicklung nehmen wird ist letztendlich unvorhersehbar. Die Indeterminiertheit hängt von hängt von Zufällen ab, eine kleine Änderung der Ausgangsbedingungen kann zu komplett verschiedenen Pfaden führen.

Autonome Selbstorganisation

1. Autonomie: Selbstorganisierende Systeme sind autonom, wenn die Beziehungen und Interaktionen, die das System als Einheit definieren, nur durch das System selbst bestimmt werden. Autonomie bezieht sich nur auf bestimmte Kriterien, da eine materielle und energetische Austauschbeziehung mit der Umwelt weiterhin besteht. Bei der vertikalen Autonomie sind Entscheidungsfreiheiten untergeordneter Einheiten scharf abgetrennt. Bei horizontaler Autonomie sind Bereiche auf einer Ebene voneinander unabhängig.
2. Zentralisation & Dezentralisation: Bei der Delegation von Entscheidungsbefugnissen auf unterer Ebene spricht man von Dezentralisation, sind die Entscheidungsbefugnisse auf oberer Ebene delegiert hingegen von Zentralisation.
3. Redundanz: In selbstorganisierenden Systemen erfolgt keine prinzipielle Trennung zwischen organisierenden, gestaltenden oder lenkenden Teilen. Alle Teile des Systems stellen potentielle Gestalter dar. Mehrere Bereiche können das gleiche tun, was für eine Art Überfluss sorgt (= Redundanz). Redundanz kann Autonomie erhöhen, da es keine strikte Arbeitsteilung gibt.

Geschichte

Der Begriff der Selbstorganisation wurde in den 50er-Jahren von W. A. Clark und B. G. Farley geprägt:

„Sie erkannten, daß sich Operatoren, die in einer geschlossenen Beziehung stehen, irgendwie stabilisieren und beobachteten – noch ohne eine Theorie der rekursiven Funktionen oder des Eigenwertes zu kennen – das Phänomen, daß bestimmte geschlossene Systeme nach einer gewissen Zeit stabile Formen des Verhaltens entwickeln“

– Heinz von Foerster, Bernhard Pörksen: Wahrheit ist die Erfindung eines Lügners. 1998, S. 92.

In sozialen Systemen lässt sich beobachten, wie Ordnung – unabhängig von den Handlungen eines Organisators – aus dem System selbst heraus entsteht. Diese Erscheinung wird als Selbstorganisation bezeichnet. Die Selbstorganisation ist ein nicht nur in der Systemtheorie populärer Begriff. Ihm kommt sowohl in sozialen als auch in natürlichen, physikalischen, biologischen, chemischen oder ökonomischen Systemen Bedeutung zu. Auch geht das Konzept der Rätedemokratie und ihrer sozio-politischen Ansätze davon aus, dass die zur Selbstorganisation erforderlichen Handlungsspielräume gegen bestehende Formen der Fremdbestimmung erkämpft werden müssen. Diesem Ansatz zufolge können die Menschen nur dann ihr Leben selbst in die Hand nehmen, wenn sie auch die Produktionsmittel kontrollieren und nicht hierarchischen Organisationen unterworfen sind.

Die Vor- oder Urgeschichte der Selbstorganisation umfasst den Zeitraum vom griechisch-römischen Altertum bis etwa zur Mitte des zwanzigsten Jahrhunderts. Schon im alten Griechenland spekulierten Philosophen über Chaos und Turbulenz als Ursache von Ordnung. In der Philosophie des Aristoteles könnte man Selbstorganisation auch als Entelechie bezeichnen. Die platonisch orientierte Naturphilosophie Isaac Newtons (Philosophiae naturalis principia mathematica, 1687) nimmt schon im Ersten Bewegungsgesetz an, dass die Materie absolut passiv ist. Sie ist deshalb auch zu keiner Selbstbewegung und Selbstorganisation fähig. Aktive Ursachen materieller Veränderungen sind hier die immateriellen "Kräfte der Natur". In den Naturwissenschaften des achtzehnten, neunzehnten und frühen zwanzigsten Jahrhunderts dominierten dagegen materialistisch-mechanistische Denkweisen, die sich unter anderem auch in Darwins Evolutionstheorie widerspiegeln. Die eigentliche Entstehungsgeschichte der Selbstorganisation beginnt jedoch erst in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts. Der relativ späte Zeitpunkt hat mehrere Ursachen, zunächst verhinderte das vorherrschende mechanistische Paradigma das notwendige Umdenken, außerdem wurden mit Selbstorganisation in Verbindung stehende Phänomene ignoriert. Gegenwärtig kann noch nicht von einer Theorie selbstorganisierender sozialer Systeme oder von empirisch getesteten Hypothesen gesprochen werden.

Der universellen Anwendbarkeit verdankt der Begriff der Selbstorganisation seine breite Resonanz.

Selbstorganisation in der Systemtheorie

Selbstorganisation ist das spontane Auftreten neuer, stabiler, effizient erscheinender Strukturen und Verhaltensweisen (Musterbildung) in offenen Systemen. Das sind Systeme, die sich fern vom thermodynamischen Gleichgewicht befinden, die also Energie, Stoffe oder Informationen mit der Außenwelt austauschen. Die Selbstorganisation ist jedoch auch bei exothermen Prozessen und Prozessen im thermischen Gleichgewicht allgegenwärtig, in der Welt der Elementarteilchen, der Physik und der Chemie, im Weltall bei der Entstehung der Sterne und Planeten, in der Evolution, der Biologie bis hin zu den anfangs genannten Sozialsystemen Emergente Systeme entstehen von selbst aus ihren Elementen durch die Wechselwirkungen zwischen ihnen. In Physik und Chemie sind dies unmittelbar die Kräfte der Naturgesetze. Die Systeme haben zusätzlich zu ihren komplexen Strukturen auch neue Eigenschaften und Fähigkeiten, die die Elemente nicht haben. Ein selbstorganisiertes System verändert seine grundlegende Struktur abhängig von seinem Entwicklungsprozess und seiner Umwelt. Die interagierenden Teilnehmer (Elemente, Systemkomponenten, Agenten) handeln nach einfachen Regeln und erschaffen dabei aus Chaos Ordnung, ohne eine Vision von der gesamten Entwicklung haben zu müssen.

Ein einfacher Fall von (physikalischer) Selbstorganisation ist z. B. das Auftreten von Konvektionszellen beim Erhitzen von Flüssigkeiten (Bénard-Experiment).

Das Konzept der Selbstorganisation findet man in verschiedenen Wissenschaftsbereichen wie z. B. Chemie, Biologie (Gerichtete Faltung und Assoziation von Proteinen, Helix-Bildung der DNA, …), Soziologie usw.

Kriterien

Um von Selbstorganisation sprechen zu können, müssen folgende (nicht voneinander unabhängige) Kriterien erfüllt sein:

1. Die Evolution eines Systems in eine räumlich/zeitlich organisierte Struktur ohne äußeres Zutun
2. Die autonome Bewegung in immer kleinere Regionen des Phasenraumes (sogenannte Attraktoren)
3. Die Entwicklung von Korrelationen oder raumzeitlichen Mustern zwischen vorher unabhängigen Variablen, deren Entwicklung nur unter dem Einfluss lokaler Regeln steht

Siehe auch

• Komplexitätstheorie (komplexe Systeme)
• Theoretische Biologie
• Chaostheorie und Systemtheorie
• dissipative Struktur
• Ilya Prigogine
• Synergetik und Kybernetik
• Gestalttheorie
• Evolutionärer Algorithmus
• Conways Spiel des Lebens
• Do it yourself
• Selbstorganisierendes Netzwerk, Rhizom
• Autopoiesis
• Humberto Maturana
• Stuart Kauffman
• Emergenz
• Wölbstruktur
• Ökonophysik

Selbstorganisation in der Betriebswirtschaftslehre

Selbstorganisation im unternehmerischen Handeln verlagert einen Teil der hierarchischen Funktionen in die unterlagerten Organisationseinheiten. Solches Vorgehen erfordert einen Paradigmenwechsel, der alle Beteiligten neu herausfordert.

Selbstorganisation in Schule und Unterricht

Im Zuge der Schülerorientierung wurden seit den 1970er Jahren Unterrichtskonzepte entwickelt, die Selbstorganisation in der Lernergruppe fördern. Hier ist das Konzept kooperatives Lernen zu nennen. Ferner wird in der Methode Lernen durch Lehren die Klasse als "neuronales Netz" behandelt. Dabei sollen – in Analogie zu neuronalen Ensembles – durch intensive und langfristige Interaktionen zwischen den Lernenden stabile Verbindungen entstehen, die Gruppe lernt also. Darüber hinaus sollen diese "neuronalen Netze" kollektiv Wissen konstruieren.

Selbstorganisation in der Kinder- und Jugendarbeit

Prozesse jugendlicher Selbstorganisation, wie sie sich zum Beispiel in selbstverwalteten Jugendhäusern und Jugendräumen zeigen, stellen eine zentrale Form offener Kinder- und Jugendarbeit dar, in der pädagogische Fachkräfte entweder keine Rolle spielen oder doch nur die Funktion von Begleitern, Beratern oder Moderatoren (z. B. bei Konflikten Jugendlicher mit ihrer Umwelt, etwa den Nachbarn des selbstorganisierten Jugendraumes) wahrnehmen.

Selbstorganisation in Naturwissenschaft und Technik

Das emergente Verhalten eines selbstorganisierenden Systems zeigt oft sehr gute Eigenschaften bezüglich der Skalierbarkeit und der Robustheit gegenüber Störeinflüssen oder Parameteränderungen , weshalb sich selbstorganisierende Systeme gut als Paradigma für zukünftige komplexe technische Systeme eignen. Allerdings gibt es keinen einfachen Algorithmus, um die notwendigen lokalen Regeln für ein erwünschtes globales Verhalten zu erzeugen. Bisherige Ansätze bauen zum Beispiel auf manuellem Versuch und Irrtum auf und erwarten ein grundsätzliches Systemverständnis durch den Ingenieur. Als andere Alternative werden oft existierende Systeme in der Natur kopiert, was jedoch das Vorhandensein eines geeigneten Beispiels voraussetzt. Ein naturinspiriertes Beispiel ist die Ausnutzung eines Effekts, der in der Natur bei sog. Rippelmarken in Dünen auftritt. Dieser Effekt wird beim Schichtwachstum ausgenutzt. Quantenpunkte wachsen so.

Aktuelle Forschung zielt auf die Anwendung von evolutionären Algorithmen zum Entwurf eines selbstorganisierenden Systems.

In den letzten Jahren wird der Begriff der Selbstorganisation vermehrt auch für Technologien zur Herstellung und Modifizierung von MEMS und NEMS verwendet, besser bekannt als Bottom-up-Verfahren. Hier findet Selbstorganisation auf molekularer oder nanokristalliner Ebene statt und kann biologisch, chemisch oder physikalisch erfolgen.

Siehe auch

• selbstorganisierende Monoschicht

Literatur

• Aristoteles: Über die Seele.
• Per Bak: How Nature Works: The Science of Self-Organized Criticality. Copernicus Books, 1996, ISBN 0387947914.
• Elisabeth Göbel: Theorie und Gestaltung der Selbstorganisation. Duncker und Humblot, Berlin 1998, ISBN 3-428-09434-4.
• Andreas Dietrich: Selbstorganisation: Management aus ganzheitlicher Perspektive. Dt.Univ. – Verl., Gabler, Wiesbaden 2001, ISBN 3-8244-7406-9.
• Ewald Johannes Brunner, Wolfgang Tschacher, Karsten Kenklies (Hrsg.): Selbstorganisation von Wissenschaft. IKS Garamond, Jena 2011, ISBN 978-3-941854-25-3.
• Rüdiger H. Jung: Self-organization In: Helmut K. Anheier, Stefan Toepler, Regina List (Hrsg.): International Encyclopedia of Civil Society. Springer Science + Business Media LLC, New York 2010, ISBN 978-0-387-93996-4, S. 1364–1370.
• Wolfgang Krohn, Günter Küppers: Selbstorganisation: Aspekte einer wissenschaftlichen Revolution. Vieweg, Wiesbaden 1990 ISBN 3-528-06371-8.
• Niklas Luhmann: Soziale Systeme: Grundriß einer allgemeinen Theorie. Suhrkamp, Frankfurt 1987, ISBN 3-518-28266-2.
• C. Prehofer, C. Bettstetter: Self-organization in communication networks: principles and design paradigms. In: IEEE Communications Magazine. 43, Nr. 7, 2005, S. 78–85, doi:10.1109/MCOM.2005.1470824.

• B. G. Farley, W. Clark: Simulation of self-organizing systems by digital computer. In: Transactions of the IRE Professional Group on Information Theory. 4, Nr. 4, 1954, S. 76–84, doi:10.1109/TIT.1954.1057468.

• A. Korotayev, A. Malkov, D. Khaltourina:Introduction to Social Macrodynamics: Compact Macromodels of the World System Growth. URSS, Moskau 2006, ISBN 5-484-00414-4 (EInleitung und Kurzbeschreibung).
• Peter-Ulrich Wendt: Selbstorganisation Jugendlicher und Selbstorganisationsförderung durch kommunale Jugendarbeit. Dr. Kovac, Hamburg 2006, ISBN 3-8300-2064-3.
• Falko Dressler: Self-Organization in Sensor and Actor Networks. Wiley & Sons 2007, ISBN 978-0470028209.
• Rainer Paslack: Urgeschichte der Selbstorganisation: zur Archäologie eines wissenschaftlichen Paradigmas. Vieweg, Braunschweig 1991.
• Karl Schattenhofer: Selbstorganisation und Gruppe: Entwicklungs- und Steuerungsprozesse in Gruppen VS Verlag für Sozialwissenschaften, 1992, ISBN 3531123491.
• Reinhard Schmitt, Mathias Zagel: Produktentwicklung als selbstorganisierender Geschäftsprozess. In: CAD-CAM-Report. Nr. 10, 2009, ISSN 0930-7117, S. 36 ff.

Weblinks

• calresco.org – FAQ zu self-organizing systems (englisch)
• Herbert Hörz: „Selbstorganisation sozialer Systeme. Ein Verhaltensmodell zum Freiheitsgewinn“: Kapitel Verhaltensmodell
• Simulation der Selbstorganisation einer Ameisenstrasse: Unterrichtseinheit für den Biologieunterricht
• Self-organization auf Scholarpedia, geschrieben von Hermann Haken, dem Begründer der Synergetik
• Selbstorganisation von großen organischen Molekülen dargestellt in Echtzeit mit einem Rastertunnelmikroskop