Это самая красивая, удивительная и сложная задача под общим названием — принципы самоорганизации или “упорядочение в системе за счёт её внутренней динамики” (формулировка Декарта). По причинам, которые нам непонятны до сих пор, тенденция к самоорганизации является одной из самых распространённых движущих сил во Вселенной, охватывая практически все уровни, начиная с атомов и заканчивая животными, начиная с людей и заканчивая планетами. Наука о самоорганизации сложных систем называется синергетикой.

Математический аппарат синергетики скомбинирован из разных отраслей: математического моделирования, теоретической физики, нелинейной неравновесной термодинамики, теории катастроф, теории групп, тензорного анализа, дифференциальной топологии, неравновесной статистической физики, теории хаоса. 

Будучи фанатом синергетики, но не являясь экспертом, могу посоветовать прочитать некоторые примеры решения проблем самоорганизации (синхронизма) и об успехах в этой области из книги “Ритм Вселенной. Как из хаоса возникает порядок” (Стивен Строгац) или отсюда.