Рассмотрен генезис представлений от кибернетики до синергетики с опорой на первые труды основателей этих научных направлений Н. Винера и И. Пригожина, а также показана определяющая роль фундаментальных представлений термодинамики от первых макроскопических представлений вселенной Клаузиуса до молекулярной кинетики Л. Больцмана и статистической механики В. Гиббса. Приведены примеры использования явлений самоорганизации. Рассмотрены основы математического и имитационного моделирования, где также подчеркивается фундаментальная роль термодинамики и молекулярной кинетики при создании моделей, отражающих процессы самоорганизации. Представлены обобщенная модель распределенной многоуровневой системы и ее конкретизация, модели систем с химическими реакциями, а также модели флуктуаций и критического поведения, которые можно считать типовыми моделями самоорганизации.