Emergenssi

Wikipedia

Tätä artikkelia tai artikkelin osaa on pyydetty parannettavaksi.
Syy: sisältö
Voit auttaa Wikipediaa parantamalla artikkelia. Lisää tietoa saattaa olla keskustelusivulla.

Emergenssi on alun perin filosofinen ja nykyään yhä kasvavasti olemassaolon systeemeihin liittyvä termi, joka tarkoittaa tietystä kokonaisuudesta nousevaa ja syntyvää uutta ominaisuutta tai toiminnan tasoa. Muutosta alatason (yksinkertaisista) säännöistä ylätason (kompleksiseksi) kehittyneeksi järjestelmäksi kutsutaan emergenssiksi.

Holismin mukaan esimerkiksi kokonaisuus on enemmän kuin osiensa summa, ja kokonaisuudesta nousee (engl. emerge) ominaisuuksia, joita ei ole havaittavissa sen osissa.

Olemassaoloon liittyvä emergenssi luo uusia kompleksisia järjestelmiä alhaalta ylös itseorganisoituvasti perustuen alatason lukuisten elementtien yksikertaisiin vuorovaikutussääntöihin.

Emergenssi on verkottunut alhaalta ylös ilmiö ja ihmiselle vaikea ymmärtää sen kompleksisuuden takia. Hierarkia taas on keskeisesti ylhäältä alas ilmiö ja ihmiselle helpompi ymmärtää.

Emergenssiin liittyy muodonmuutokseen: Paikallisista molekyyleistä tulee ylätasolla elämä, paikallisista soluista ylätasolla eliö ja paikallisista neuroneista ylätasolla tietoisuus.

Emergenssi on lukumäärä- ja kompleksisuussensitiivinen ilmiö. Tietyn lukumäärä- ja kompleksisuustason alapuolella emergenssiä (elämä, eliö, tietoisuus) ei esiinny. Elämään liittyen virus on em. mielessä elämän ja ei-elämän välissä.

Sisällysluettelo

[muokkaa] Emergenssi ja filosofia

Emergentti materialismi on ontologinen kanta, jossa tietoisuus, mieli ja metafysiikka pyritään palauttamaan luonnon fysiologisiksi ominaisuuksiksi. Vaikka tietoisuutta ei kyetäkään havaitsemaan aivoja tutkimalla, syntyy tietoisuus tämän oppisuunnan mukaan aivojen, ihmisen kokonaisuutena ja ympäristön ollessa vuorovaikutuksessa. Tietoisuuden, muiden muassa, nähdään siis tämän kannan mukaan olevan maailman emergentti ominaisuus.

Emergenssin lähtökohtina voidaan pitää mm. filosofi Georg Wilhelm Friedrich Hegelin käsitystä määrällistä muutosta (jossain vaiheessa) seuraavasta laadullisesta muutoksesta. Myös filosofit Auguste Comte ja Herbert Spencer sekä biokemisti ja tieteen historioitsija Joseph Needham ovat käsitelleet aihetta. Hollantilaisen filosofin Benedict de Spinozan käsitys sielun ja ruumiin yhteydestä on myös tulkittavissa emergenssin sovellutukseksi.

Emergenssin hyväksyminen johtaa mm. elämän ja tietoisuuden intuitiiviseen ymmärtämiseen. Elämä on siis kompleksisten kemiallisten yhdisteiden emergentti ilmiö ja tietoisuus aivojen noin 100 miljardin neuronin emergentti ilmiö.

Emergenssin hyväksyminen johtaa myös siihen, että kun tapahtuu muutos määrästä laatuun, kyseisen uuden laadun ennustamissta on pidetty erittäin vaikeana, ehkä jopa mahdottomana. Vallankumous voidaan ymmärtää siis emergentiksi ilmiöksi, jossa tietty määrällinen muutos on saavuttanut laadullisen muutoksen laukaisevan kynnyksen; vertaa S- käyrä alla. Emergenssi asettaa siis rajan tulevaisuuden tutkimukselle.

[muokkaa] Emergenssi ja olemassaolon systeemit

Yksinkertainen emergentti ilmiö on esim. veden kiehuminen 100 asteessa, eli nesteen kiehuminen ja muuttuminen kaasuksi, uudeksi olomuodoksi. Vesi ei muutu heti lämpötilan noustessa kaasuksi, koska haihtuminen vaatii paljon enemmän energiaa kuin veden lämpötilan nostaminen sataan asteeseen.

Toinen esimerkki lukumäärän lisääntymisen oleellisesta vaikutuksesta on todennäköisyys. Kun heitämme noppaa, meillä ei ole mitään mahdollisuuksia tietää, mikä kuudesta numerosta tulee nopan arvoksi. Kun heitämme nopaa 1000 kertaa, voimme suurella varmuudella sanoa, että kutakin nopan arvoa esiintyy noin kuudesosa kokonaismäärästä. Lukumäärä lisää siis tietämistä.

Yleisesti emergenssi näkyy loivana S- käyränä: Ensin ei pitkään aikaan tapahdu juuri mitään Y:n arvolle X:n arvon kasvaessa. Tietyllä X:n arvolla Y:n arvo alkaa nousta nopeasti, Y siirtyy uudelle tasolle. Sitten Y vakautuu jälleen matalan kasvun tasolle. Emergenssiin tarvitaan siis (suurta) määrää, kompleksisuutta. Kompleksisuus on (yksi) emergenssin, uusien systeemien lähde.

Edellä esitetyn S- käyrän muutoksen kohdat riippuvat systeemin yksityiskohtaisesta rakenteesta ja ominaisuuksista. Siis esimerkiksi:

  • montako alatason ilmiötä tarvitaan kasvuvaiheen saavuttamiseen; milloin kasvuvaihe alkaa
  • kuinka nopea kasvuvaihe on
  • missä vaiheessa uusi taso saavutetaan ja kuinka nopeasti kasvu lakkaa.

Joseph Needham on käsitellyt emergenssiä termin "Integrative levels" alla, kuten myös professori Tom Wilson ("'Information science' and research methods").

Kompleksisuustutkija Stuart Kauffman käsittelee teoksessaan "At Home in the Universe - The Search for the Laws of Self-Organization and Complexity" kompleksisuuden ja emergenssin välistä suhdetta. Teos on ensimmäisiä yrityksiä luoda emergenssin teoriaa.

Kauffman osoittaa kirjassaan, miten kompleksisuudesta syntyy automaattisesti järjestystä ilmaiseksi "Order for free", kuten hän toteaa.

Tutkittuaan kompleksisia verkkoja tietokonesimulaationa Kauffman pystyy osoittamaan, miten niistä syntyy kolmenlaisia systeemejä:

  • Järjestynyt kokonaisuus (regime)
  • Kaaottinen kokonaisuus ja
  • Siirtymävaiheen kokonaisuus (transition regime).

Ensimmäinen syntyy kun verkon solmujen välillä on keskimäärin alle kaksi yhteyttä per solmu. Järjestynyt kokonaisuus on kokonaisilmiönä stabiili, muuttumaton.

Kaaottinen kokonaisuus syntyy kun verkon solmujen välillä on keskimäärin yli kaksi yhteyttä per solmu. Kaaottinen kokonaisuus on nimensä mukaisesti kaaottinen, ilman järjestystä missään vaiheessa.

Mielenkiintoisin systeemi on siirtymävaiheen kokonaisuus. Se syntyy kun verkon solmujen välillä on keskimäärin kaksi yhteyttä. Siirtymävaiheen kokonaisuuden ominaisuuksia on stabiilien, mutta muuttumiskykyisten alikokonaisuuksien, hahmojen, muodostuminen systeemiin. Tämä ominaisuus viittaa vahvasti evoluutioon. Kyse on järjestyksestä kaaoksen rajalla. Mm. elämä on Kauffmanin mukaan juuri sitä.

Stabiilien, mutta muuttumiskykyisten alikokonaisuuksien, hahmojen, syntyminen kompleksiseen järjestelmään on emergenssiä. Aivoissa hahmo voidaan ajatella olevan jollain tasolla ajatus, biologiassa yksi solun reaktioketju (ja ketjujen verkko solun aineenvaihdunta), taloudessa yritys (ja yritysten verkkotalous), teknologiassa järjestelmä (ja järjestelmien verkkoteknologia) jne.

Kauffmanin mukaan Charles Darwinin luonnon valinnan rinnalle on nostettava itseorganisoitumisen periaate. Biologia, talous ja tekniikka toimivat Kauffmanin mukaan mitä ilmeisemmin em. periaatteilla.

Suomalainen fyysikko Kari Enqvist toteaa emergenssistä mm. että "Emergenssiä on olemassa, mutta se on osoitus kuvailun karkeudesta, ei sen kohoamisesta uusiin, tuntemattomiin sfääreihin." Tämä on yhteneväinen Kauffmanin "Order for Free"- periaatteen kanssa. Myös Enqvist esittää saman idean. Vaikka hahmoja, ylätason kokonaisuuksia syntyy, ne ovat aina vain alatason ilmiöitä, joskin kompleksisesti niistä johtuvia. Hahmot on saatavissa näkyviin karkeistamalla näkymää, hukkaamalla tietoa, kuten Enqvist toteaa.

Uuden tason saaminen näkyviin on siis abstraktiotason nostamista, tiedon hukkaamista. Ymmärryksen ja viisauden luominen on periaatteessa samanlainen ilmiö. Tarvitaan paljon alatason ilmiöitä ja sitten paljon prosessointia niiden yhtäläisyyksien löytämiseksi ja siis tiedon hukkaamiseksi, yksinkertaistamiseksi. Ilmiö näkyy myös oppimisessa alkuvaiheen oppimistasanteena ja sitten tarpeellisen prosessoinnin ja oikeiden havaintojen jälkeen oivalluksena, oppimisen uutena tasona. Palaset loksahtavat paikalleen.

Myös ahvenanmaalainen tietotutkija Jan Kåhre toteaa em. periaatteen kirjassaan "The Mathematical Theory of Information": Tiedon luomisessa on tärkeämpää tiedon hävittäminen (näkymän karkeistaminen) kun jatkuva yksityiskohtien kerääminen. Kyse on "puu - metsä"- ilmiöstä. Kun yhdistää tuhat puuta (yksityskohtaa), näkee yhden metsän, puiden metatason.

Emergenssiä käyttämällä, eli yhdistämällä lukuisia alatason elementtejä suuremmaksi kokonaisuudeksi on ratkottu mm. joitakin ohjelmoinnin ongelmia. Monesti tällaisten ohjelmien toiminta on ollut hyvin vaikea ymmärtää, vaikka ne ovat ratkaiseet alkuperäisen ohjelmointiongelman.

[muokkaa] Emergenssi, paikallisuus ja globalisuus

Emergenssin pohja ovat paikalliset, yksinkertaiset ilmiöt, esim. tuhannet muurahaiset. Ne luovat lopulta kompleksista käyttäytymistä globaaliin tasoon, esim. muurahaispesän toiminta kokonaisuutena.

Paikallisen järjestelmän rakennuskomponenteja ovat:

  1. Määrässä on ero (vrt. Hegel yllä). Paikallisia elementtejä tarvitaan tietty kriittinen määrä.
  2. Tietämättömyys on käyttökelpoista. Vrt. Tietokone: Pohjimmiltaan pelkkiä ykkösiä ja nollia.
  3. Satunnaisuus, rohkaise satunnaisia tapahtumia
  4. Etsi hahmoja, ylemmän tason pysyviä ilmiöitä signaaleista.
  5. Huomioi naapuristo. Esim. soluissa vaikuttavat paitsi geenit, myös naapurisolujen kemialliset viestit. Ilmiötä kutsutaan topobiologiaksi. Seuraus: Paikallinen informaatio voi johtaa globaaliin viisauteen.

[muokkaa] Emergenssi, tulevaisuus ja internet

Tulevaisuuteen liittyvä mielenkiintoinen "emergentti" kysymys on internet. Onko se luonut joitakin emergenttejä piirteitä, jotka muokkaavat ihmiskunnan tulevaisuutta? Filosofi ja antropologi Pierre Teilhard de Chardin on tällaisena ennustanut jo ihmiskunnan yhteisen tietoisuuden syntymistä.

[muokkaa] Emergenssi ja uudet ilmiöt

Kun systeemien määrä ja niiden keskinäisriippuvuudet kasvavat ja kun niiden selkeä hierarkkinen rakenne muuttuu yhä epäselvemmäksi, syntyy uusia emergenttejä ilmiöitä. Ilmiö on ilmeisesti herkkä lukumäärälle, kuten yllä on todettu. Pieni määrä elementtejä on jäykkä, hierarkkinen. Suuri määrä elementtejä on alati muuttuva, kaaos. Oleelliset järjestelmät, joissa on "sopiva" määrä elementtejä, ovat kaaoksen rajalla. Niissä on muuttumiskykyistä pysyvyyttä.

Em. tavalla muuttuneita ilmiöitä on mm. media. Media on sirpaloitunut ja verkottunut 1980- ja 1990- luvulla. Seurauksena on uusia ilmiöitä. Media ei ole monessa paikassa enää em. kehityksestä johtuen kenenkään hierarkisessa kontrollissa. Tällöin mm. asioiden peittely ei ole enää samassa määrin mahdollista kuin aiemmin.

Vertaa vaikka Kekkosen aika, jolloin salailu oli mahdollista ja uusi aika Ahtisaaresta alkaen Suomessa, kun salailusta on tullut medioiden kilpailussa (YLE, MTV, TV-Nelonen...) yhä vaikeampi asia. Ei toki vielä mahdoton. Kun hajanaiset mediat sitten integroituvat hierarkkiseen hallintaan esim. globalisaation tai yritysfuusioiden kautta, kasvavat hallinnan mahdollisuudet.

Myös internetissä kokonaisuutena ja kolmannessa sektorissa vaikuttavat keskeisesti emergenssi, kuten periaatteessa kaikissa kompleksisissa alhaalta-ylös ilmiöissä. Valtion, kaupungin ja muurahaispesän toiminta luovat myös osiaan suurempia tasoja emergenssin kautta.

[muokkaa] Katso myös

[muokkaa] Lähteitä:

  • Steven Johnson:"Emergence; The connected life of ants, brains, cities and software" Scribner 2001 USA
  • Stuart Kauffman:"At Home in the Universe - The Search for the Laws of Self-Organization and Complexity" Oxford University Press New York & Oxford 1995
  • Korotayev A., Malkov A., Khaltourina D. Introduction to Social Macrodynamics: Compact Macromodels of the World System Growth. Moscow: URSS, 2006. ISBN 5-484-00414-4 [1].
  • Heinz R. Pagels:"The Dreams of Reason; The Computer and the Rise of Sciences of Complexity" Bantam Books 1989 USA
  • Kari Enqvist:"Olemisen porteilla" WSOY 1998
  • Joseph Needham:"Integrative levels: a revaluation of the idea of progress" Oxford: Clarendon Press 1937