• 1.摘要
  • 2.基本信息
  • 3.简介
  • 4.定义
  • 4.1.分类
  • 4.2.特征
  • 5.研究特点
  • 5.1.秩序特点
  • 5.2.混沌特点
  • 5.3.超出混沌
  • 6.参考资料

复杂系统

复杂系统是具有中等数目基于局部信息做出行动的智能性、自适应性主体的系统。复杂系统是相对牛顿时代以来构成科学事业焦点的简单系统相比而言的,具有根本性的不同。简单系统它们之间的相互作用比较弱,比如封闭的气体或遥远的星系,以至于我们能够应用简单的统计平均的方法来研究它们的行为。而复杂并不一定与系统的规模成正比,复杂系统要有一定的规模,复杂系统中的个体一般来讲具有一定的智能性,例如组织中的细胞、股市中的股民、城市交通系统中的司机,这些个体都可以根据自身所处的部分环境通过自己的规则进行智能的判断或决策。

基本信息

  • 中文名

    复杂系统

  • 外文名

    Complex System

  • 性质

    系统

  • 程度

    复杂

  • 世纪

    21世纪

简介

随着新世纪的钟声响起,人类已经步入一个崭新的千年。在这新千年来临之际,人类的科学技术不断进步,一方面科技取得了瞩目的成绩,并以前所未有的速度改变人们的生活;然而另一方面这也让更多的人迷惘了,未来的科技究竟何去何从,科学本身将如何发展?我们为什么要努力的发展科技?我们要朝哪个方向发展?

所有的问题都指向了新科学:复杂系统。有人预测,复杂性科学将成为21世纪的科学,因为它不仅仅从科学技术上指明了21世纪的发展方向,而且它给我们提供了一种崭新的世界观。完美的、均衡的世界不存在了,取而代之的是复杂性的增长和混沌边缘的繁荣。自上而下的分解分析方法曾经在几千年的科学发展中发挥了威力,然而复杂性科学却提出了一种自下而上的自然涌现方法。数学无疑是人类理性认识自然的有力武器,然而面对庞大的非线性系统,简单的数学推理不能胜任,复杂性科学开始运用计算机模拟来分析科学对象。1

定义

根据以上的描述,我们可以得到复杂性科学中对复杂系统的描述性定义:复杂系统(complex system)是具有中等数目基于局部信息做出行动的智能性、自适应性主体的系统。复杂系统是一个很难定义的系统,它存在于这个世界各个角落。如此,我们也可以这样定义它:

1. 不是简单系统,也不是随机系统。

2. 是一个复合的系统,而不是纷繁的系统(It's complex system, not complicated.)

3. 复杂系统是一个非线性系统。

4. 复杂系统内部有很多子系统(subsystem), 这些子系统之间又是相互依赖的(interdependence),子系统之间有许多协同作用,可以共同进化(coevolving)。在复杂系统中,子系统会分为很多层次,大小也各不相同(multi-level & multi-scale)。

分类

通俗的讲系统可以分为三类:

a)简单系统(simple system)

b)随机系统(random system)

c)复杂系统(complex system)

说明:

a)简单系统,特点是元素数目特别少,因此可以用较少的变数来描述,这种系统可以用牛顿力学去加以解析。简单系统又是可以控制的,可以预见的,可以组成的。在管理学中,这种组织一般是出现在组织的初期,比如一个班级,抱着同样的目的,有同样的背景,组成了一个简单系统。又如,排成一列的长队买票,也是一个简单系统。

b)随机系统:其特征是元素和变量数很多,但其间的耦合是微弱的,或随机的,即只能用统计的方法去分析。热力学研究的对象一般就是这样的系统。这样的系统在社会中不多见,但是彩票就是随机系统的一个很好的例子。

c)复杂系统:特征是元素数目很多,且其间存在着强烈的耦合作用。复杂系统由各种小的系统组成,例如在生态系统中,是由各个种群,各种生物组成的。生态系统是复杂系统的一个最好的例子。当然,管理学中,经常把一个公司看做是复杂系统,它兼有简单系统和随机系统的各种特征。

复杂性科学所感兴趣的正是最后一种有组织的复杂系统。因为对于第一种系统来说,传统的牛顿力学范式的分析方法已经给出了这类系统行为的很好的解释。而对于第二类系统,由于其元素数目太多,必然是元素间的耦合“失去”个性,从而能够用统计方法去研究,成为一种简单的系统。所以,复杂系统的元素并不是多数就复杂,只用具有中等数目大小的系统才是一个有趣的系统,也才是一个复杂的系统。

特征

1. 智能性和自适应性