復(fù)雜性、復(fù)雜系統(tǒng)與復(fù)雜性科學(xué)

1、復(fù)雜性科學(xué)研究現(xiàn)狀與展望,宋學(xué)鋒中國礦業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理復(fù)雜性研究所,提 綱,復(fù)雜性復(fù)雜系統(tǒng)復(fù)雜性科學(xué)復(fù)雜性科學(xué)研究現(xiàn)狀對復(fù)雜性科學(xué)研究的展望,1 . 復(fù)雜性,1.1 復(fù)雜性（Complexity）的基本概念目前，關(guān)于復(fù)雜性的概念尚沒有統(tǒng)一的說法。 因?yàn)閺?fù)雜性涉及面很寬，在美國國會(huì)圖書館1975年至1999年2月15日的入藏書目中，標(biāo)題里含復(fù)雜性(Complexity)一詞的就有489種。其中涉及

2、算法復(fù)雜性、計(jì)算復(fù)雜性、生物復(fù)雜性、生態(tài)復(fù)雜性、演化復(fù)雜性、發(fā)育復(fù)雜性、語法復(fù)雜性，乃至經(jīng)濟(jì)復(fù)雜性、社會(huì)復(fù)雜性，凡此種種，不一而足。需要說明的是：社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域中相當(dāng)多數(shù)量的“復(fù)雜性”指的是混亂、雜多、反復(fù)等意思，而并非科學(xué)研究領(lǐng)域中與混沌、分形和非線性相關(guān)聯(lián)的“復(fù)雜性”?？傊?，由于復(fù)雜性概念在不同的學(xué)科領(lǐng)域，研究對象和采用的分析方法不同，因而對復(fù)雜性概念的定義也不相同，所以，到目前為止，對復(fù)雜性還沒有一個(gè)嚴(yán)格定義。,1．2 與復(fù)雜性

3、相關(guān)的幾個(gè)概念及其相互關(guān)系 （1）隨機(jī)性：隨機(jī)現(xiàn)象是系統(tǒng)內(nèi)涵不確定而外延確定的表象。 近年復(fù)雜性研究的一條重要成果是：隨機(jī)性并不復(fù)雜（雖然也有人說隨機(jī)性是最大的復(fù)雜性），歷史上不少復(fù)雜性的定義其實(shí)針對的是隨機(jī)性，復(fù)雜性介于隨機(jī)和有序之間，是隨機(jī)背景上無規(guī)則地組合起來的某種結(jié)構(gòu)和序。 有文獻(xiàn)證明，一個(gè)同時(shí)包含混沌與隨機(jī)現(xiàn)象的系統(tǒng)，隨著時(shí)間的演化，對系統(tǒng)起支配作用的將是非線性機(jī)制，而非隨機(jī)因素。 （2

4、）模糊性：模糊現(xiàn)象是系統(tǒng)內(nèi)涵確定而外延不確定的表象，可以運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)的方法減少外延的不確定性。顯然，這與復(fù)雜性科學(xué)的研究有本質(zhì)區(qū)別。,（3）簡單性和復(fù)雜性 簡單性一向是現(xiàn)代自然科學(xué)、特別是物理學(xué)的一條指導(dǎo)原則。許多科學(xué)家相信自然界的基本規(guī)律是簡單的。愛因斯坦曾是這種觀點(diǎn)的突出代表者。雖然復(fù)雜現(xiàn)象比比皆是，但人們還是努力要把它們還原成更簡單的組分或過程。當(dāng)然的確有不少復(fù)雜的事物或現(xiàn)象，其背后確實(shí)存在簡單的規(guī)律或過程。但是，另一方

5、面也存在大量的事物和現(xiàn)象不能用簡單的還原論方法進(jìn)行處理。 另外，客觀地定義和量度復(fù)雜性，與人們對自然界描述體系的復(fù)雜性是兩回事。這很像是“美”和“美感”的關(guān)系。前者應(yīng)有客觀定義，而后者涉及接受者的主觀條件。,2 . 復(fù)雜系統(tǒng) 2. 1 復(fù)雜系統(tǒng)及其基本特征 目前關(guān)于復(fù)雜系統(tǒng)的定義也不統(tǒng)一，至少有30多種，代表性的有如下一些： （1）復(fù)雜系統(tǒng)就是渾沌系統(tǒng)（渾沌學(xué)派）。

6、 （2）具有自適應(yīng)能力的演化系統(tǒng)（Santa Fe）。 （3）包含多個(gè)行為主體（Agent）具有層次結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)。 （4）包含反饋環(huán)的系統(tǒng)（Stacey）。 （5）不能用傳統(tǒng)理論與方法解釋其行為的系統(tǒng)（John Warfield）。 （6）動(dòng)態(tài)非線性系統(tǒng)。 （7）客觀事物某種運(yùn)動(dòng)或性態(tài)跨越層次后整合的不可還原的新性態(tài)和相互關(guān)系（本體論的復(fù)雜性定義）。本體論復(fù)雜性還可以分為

7、：（突變論和混沌的兩種）運(yùn)動(dòng)復(fù)雜性和（分形的和非穩(wěn)定性的兩種）結(jié)構(gòu)復(fù)雜性。它們都具有跨越層次的特征。表現(xiàn)為嵌套、相互連結(jié)、相互影響和作用等。 （8）對客觀復(fù)雜性的有效理解及其表達(dá)（認(rèn)識論的復(fù)雜性定義）。認(rèn)識論意義的復(fù)雜性概念也概括了自然科學(xué)和技術(shù)科學(xué)領(lǐng)域關(guān)于用描述長度定義復(fù)雜性的各種概念和涵義，特別是關(guān)于“有效復(fù)雜性”的涵義。,雖然目前關(guān)于復(fù)雜系統(tǒng)的認(rèn)識與定義尚未統(tǒng)一，但是對復(fù)雜系統(tǒng)的基本特征的認(rèn)識卻比較一致。一般認(rèn)為復(fù)雜系

8、統(tǒng)具有以下特征： （1）非線性（不可疊加性）與動(dòng)態(tài)性 非線性是產(chǎn)生復(fù)雜性的必要條件，沒有非線性就沒有復(fù)雜性。復(fù)雜系統(tǒng)都是非線性的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。非線性說明了系統(tǒng)的整體大于各組成部分之和，即每個(gè)組成部分不能代替整體，每個(gè)層次的局部不能說明整體，低層次的規(guī)律不能說明高層次的規(guī)律。每個(gè)子系統(tǒng)具有相對獨(dú)立的結(jié)構(gòu)、功能與行為。各組成之間、不同層次的組成之間相互關(guān)聯(lián)、相互制約，并有復(fù)雜的非線性相互作用。

9、 動(dòng)態(tài)性說明系統(tǒng)隨著時(shí)間而變化，經(jīng)過系統(tǒng)內(nèi)部和系統(tǒng)與環(huán)境的相互作用，不斷適應(yīng)、調(diào)節(jié)，通過自組織作用，經(jīng)過不同階段和不同的過程，向更高級的有序化發(fā)展，涌現(xiàn)出獨(dú)特的整體行為與特征。,（2）非周期性與開放性 復(fù)雜系統(tǒng)的行為一般是沒有周期的。非周期性展現(xiàn)了系統(tǒng)演變的不規(guī)則性，系統(tǒng)的演變不具有明顯的規(guī)律。系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過程中不會(huì)重復(fù)原來的軌跡，時(shí)間路徑也不可能回歸到它們以前所經(jīng)歷的任何一點(diǎn)，它們總是在一個(gè)有界的區(qū)域內(nèi)展示

10、出一種通常是極其“無序”的振蕩行為。 系統(tǒng)是開放的，與外部是相互關(guān)聯(lián)、相互作用的，系統(tǒng)與外部環(huán)境是統(tǒng)一的。開放系統(tǒng)不斷的與外界進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息的交換，沒有這種交換，系統(tǒng)的生存和發(fā)展是不可能的。任何一種復(fù)雜系統(tǒng)，只有在開放的條件下才能形成，也只有在開放的條件下才能維持和生存。開放系統(tǒng)還具有自組織能力，能通過反饋進(jìn)行自控和自調(diào)，已達(dá)到適應(yīng)外界變化的目的；具有穩(wěn)定性能力，保證系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和功能穩(wěn)定，具有一定的抗干擾性；

11、在同環(huán)境的相互作用中，具有不斷的演化能力；受到自身結(jié)構(gòu)功能和環(huán)境的種種參數(shù)的約束。,（3）積累效應(yīng)（初值敏感性） 初值敏感性，即所謂的“蝴蝶效應(yīng)”或積累效應(yīng)，是指在渾沌系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)過程中，如果起始狀態(tài)稍微有一點(diǎn)改變，那么隨著系統(tǒng)的演化，這種變化就會(huì)被迅速積累和放大，最終導(dǎo)致系統(tǒng)行為發(fā)生巨大的變化。這種敏感性使得我們不可能對系統(tǒng)做出精確的長期預(yù)測。 （4）結(jié)構(gòu)自相似性（分形性） 所謂自相似是指系統(tǒng)部

12、分以某種方式與整體相關(guān)。分形的兩個(gè)基本特征是沒有特征尺度和具有自相似性。對于經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，這種自相似性不僅體現(xiàn)在空間結(jié)構(gòu)上（結(jié)構(gòu)自相似性），而且體現(xiàn)在時(shí)間序列的自相似性中。一般來說，復(fù)雜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)往往具有自相似性，或其幾何表征具有分?jǐn)?shù)維。,2.2 復(fù)雜系統(tǒng)的分類 復(fù)雜性的種類很多，從不同的角度可以進(jìn)行不同的分類。以下是兩種分類： （1）物理（自然系統(tǒng)）復(fù)雜性、生物復(fù)雜性、社會(huì)復(fù)雜性（成思危）；

13、 （2）主觀復(fù)雜性與客觀復(fù)雜性。,3 . 復(fù)雜性科學(xué)3 .1 復(fù)雜性科學(xué)的定義 復(fù)雜性科學(xué)就是運(yùn)用非還原論方法研究復(fù)雜系統(tǒng)產(chǎn)生復(fù)雜性的機(jī)理及其演化規(guī)律的科學(xué)。3 .2 復(fù)雜性科學(xué)的研究對象 安德森指出，復(fù)雜性研究不應(yīng)像一般語義學(xué)或一般系統(tǒng)論那樣是“早熟和輕率地”企圖建立包羅萬象的構(gòu)架；而應(yīng)當(dāng)注重特定的、可以檢驗(yàn)的機(jī)制和概念。 圣達(dá)菲（Santa Fe）研究所，把諸如對稱破缺、局域化、

14、分形和奇怪吸引子等“各種新性質(zhì)怎樣冒出來”的種種思想貫穿起來，作為復(fù)雜性科學(xué)的研究對象。 而幾本90年代初出版的標(biāo)題類似的通俗讀物，都把復(fù)雜性研究作為介于有序和混沌邊緣的科學(xué)。 復(fù)雜系統(tǒng)是復(fù)雜性科學(xué)研究的對象。,3.3 復(fù)雜性科學(xué)的基本原理,(1) 整體性原理。由于復(fù)雜性科學(xué)的研究對象是非線性經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，傳統(tǒng)的疊加原理失效，因此，不能采用把研究對象分成若干個(gè)小系統(tǒng)分別進(jìn)行研究，然后進(jìn)行疊加

15、的辦法，而只能從總體上把握整個(gè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)。這一點(diǎn)也很符合系統(tǒng)科學(xué)的思想。 (2) 動(dòng)態(tài)性原理。復(fù)雜系統(tǒng)必然是動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，即與時(shí)間變量有關(guān)的系統(tǒng)。沒有時(shí)間的變化，就沒有系統(tǒng)的演化，也就談不上復(fù)雜性規(guī)律。因?yàn)椤笆挛锟偸前l(fā)展變化的”。,(3) 宏觀與微觀相統(tǒng)一的原理。復(fù)雜性科學(xué)認(rèn)為，系統(tǒng)的宏觀變量大的波動(dòng)可能來自于組成系統(tǒng)的一些元素的小變化。因此，為了探討復(fù)雜系統(tǒng)宏觀變量的變化規(guī)律，必須研究它的微觀機(jī)制。但由于

16、非線性機(jī)制的作用，又不能將系統(tǒng)進(jìn)行分解，所以說必須將宏觀與微觀相統(tǒng)一。 (4) 確定性與隨機(jī)性相統(tǒng)一原理。復(fù)雜性科學(xué)理論表明：一個(gè)確定性的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中可以出現(xiàn)類似于隨機(jī)的行為過程，它是系統(tǒng)“內(nèi)在”隨機(jī)性的一種表現(xiàn)，它與具有外在隨機(jī)項(xiàng)的非線性系統(tǒng)的不規(guī)則結(jié)果有著本質(zhì)差別。對于復(fù)雜系統(tǒng)而言，結(jié)構(gòu)是確定的，短期行為可以比較精確地預(yù)測，而長期行為卻變得不規(guī)則，初始條件的微小變化會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的運(yùn)行軌跡出現(xiàn)巨大的偏差。而對于具有外

17、在隨機(jī)項(xiàng)的非線性經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，系統(tǒng)的演化規(guī)則每時(shí)每刻都不確定，因此，無論是長期行為還是短期行為都無法界定。,3.4 復(fù)雜性科學(xué)研究方法（1）理論分析方法 理論分析是研究復(fù)雜系統(tǒng)的必不可少的重要途徑。主要包括對復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行事前、事中和事后的理論分析。對混沌或復(fù)雜系統(tǒng)的判定是事前理論分析的重要內(nèi)容。（2）復(fù)雜系統(tǒng)的模型分析方法 目前有重要影響的模型方法有：（i）混沌動(dòng)力學(xué)模型法（Chaos Dynami

18、cs）（ii）符號動(dòng)力學(xué)方法（Symbolic Dynamics）（iii）結(jié)構(gòu)解釋模型法（ISM）（iv）系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法（System Dynamics）（v）復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)方法（Complex Adaptive System）,（3）復(fù)雜系統(tǒng)的數(shù)值計(jì)算與模擬方法 有關(guān)的數(shù)值計(jì)算方法主要有： （i）遺傳算法； （ii）演化計(jì)算方法； （iii）胞映射方法等。 模擬方

19、法主要有： （i）系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)（System Dynamics）方法； （ii）元胞自動(dòng)機(jī)方法； （iii）SWARM方法等。,4.復(fù)雜性科學(xué)研究現(xiàn)狀,4.1復(fù)雜性科學(xué)的起源與分類 國外比較規(guī)?；挠嘘P(guān)復(fù)雜性科學(xué)方面的研究一般認(rèn)為是在20世紀(jì)70年代末或80年代中期開始的。 經(jīng)過20多年的發(fā)展，復(fù)雜性科學(xué)取得了長足的進(jìn)步，目前已經(jīng)初步形成了以下幾個(gè)學(xué)派：,4.2 混沌學(xué)派,混沌理

20、論的起源： 1913年P(guān)oincare對微分方程解的靈敏性問題的研究； 1963年Lorenz的實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤導(dǎo)致初值敏感性的發(fā)現(xiàn)； 1975年李天巖（Li）與約克（York）給出了著名的Li-York定理，正式定義了混沌的概念。 之后，混沌研究掀起了高潮：R. M. May(生物), Ruelle和Takens, R. Day等等。,4.3 結(jié)構(gòu)復(fù)雜性學(xué)派,（1）起源與發(fā)展：美國Warfiel

21、d教授1975年開始研究，1990年出版了A Science of Generic Design: Managing Complexity Through Systems Design，1994年出版了：A Handbook of Interactive Management。 （2）復(fù)雜性科學(xué)的定義：復(fù)雜性是指當(dāng)人們在處理系統(tǒng)問題由于對所研究問題缺乏足夠了解而受挫時(shí)，在人腦中所產(chǎn)生的一種的感覺。 那些認(rèn)為復(fù)雜性只是所研究

22、系統(tǒng)的一種特性的人們將會(huì)面臨找出眾多不同待研系統(tǒng)的共同特性的挑戰(zhàn)。即使能找到這種特性，也還會(huì)遇到諸如他們?nèi)绾稳ヌ幚磉@些系統(tǒng)而不是僅僅考慮一下，比如：所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)或模型沒有任何可觀測的特性，那么，他們將不得不解釋為什么對有些系統(tǒng)有的人能夠搞明白而有些人卻一籌莫展。,（3）結(jié)構(gòu)復(fù)雜性科學(xué)由以下幾部分構(gòu)成： （i）結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的20條定律：復(fù)雜性定律能幫助我們鑒別那些為了避免無用勞動(dòng)而必須克服的障礙，并指出提高效率的途徑； （i

23、i）復(fù)雜性的度量方法（Metrics）：可以將待研問題的境況（problematic situations）賦予數(shù)值，以便比較不同的境況； （iii）解釋結(jié)構(gòu)模型（ISM）。 換句話說，SBSC是具體描述復(fù)雜的組織行為的基本性質(zhì)、揭示復(fù)雜性的規(guī)律、提供可以在復(fù)雜境況下進(jìn)行決策的實(shí)用方法、和指導(dǎo)解決復(fù)雜性問題的科學(xué)。,4.4 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)派,（1）起源： 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)(System Dynamics，簡稱SD)

24、是系統(tǒng)仿真模擬階段研究系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為的一種計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)。它是福雷斯特于20世紀(jì)70年代初期創(chuàng)立的。之后，得到了廣泛應(yīng)用。 （2）新發(fā)展： 在系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)上，皮特·圣吉于1995年出版了著作：《第五項(xiàng)修煉》（The Fifth Discipline），開啟了系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)發(fā)展的新階段。,4.5 復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)學(xué)派,（1）CAS理論的產(chǎn)生 復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論是在1994年圣塔費(fèi)研究所成立十周年時(shí)，由享有盛名的

25、J·霍蘭德教授，在題為“隱藏的秩序”（Hidden Order）報(bào)告中提出的。在這個(gè)報(bào)告中，霍蘭德在多年研究復(fù)雜系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，提出了關(guān)于復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)的比較完整的理論。 復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)(CAS)理論是系統(tǒng)科學(xué)中引人注目的一個(gè)新領(lǐng)域?，F(xiàn)代系統(tǒng)科學(xué)經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段：以控制為主要考慮的“老三論”階段，以自組織現(xiàn)象為主要研究對象的“新三論”階段，以復(fù)雜性研究為主流的當(dāng)前的新的發(fā)展階段。 對于復(fù)雜性的研究包括許多

26、方面，其中一個(gè)重要的方面是對于復(fù)雜性的產(chǎn)生機(jī)制的研究。CAS理論就是對于這個(gè)問題的一種回答。這當(dāng)然是產(chǎn)生復(fù)雜性的機(jī)制之一。而不是復(fù)雜性的唯一的來源，完全不排斥還可能會(huì)有其他的機(jī)制與渠道。所以，我們認(rèn)為，復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)是一類重要的，常見的復(fù)雜系統(tǒng)，它從一個(gè)方面概括與抽象出了生物，生態(tài)，經(jīng)濟(jì)，社會(huì)等一大批復(fù)雜系統(tǒng)的共同特點(diǎn)。,（圣塔菲Santa Fe研究所簡介） 圣塔菲研究所地處美國新墨西哥州首府

27、圣菲， 1984年由蓋爾曼、安德森，以及阿羅(K. Arrow，1972年諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)獲得者)等人倡議建立。它是一個(gè)專門研究復(fù)雜性的機(jī)構(gòu)，只有少數(shù)固定編制、多數(shù)人員是流動(dòng)的，目前的年度預(yù)算約為500萬美元（由私人基金和美國科學(xué)基金會(huì)支持）。其研究課題涉及地球上出現(xiàn)生命之前的化學(xué)演化和之后的生物演化、哺乳動(dòng)物的免疫系統(tǒng)理論、人類與動(dòng)物個(gè)體的學(xué)習(xí)和思維、人類文化和語言的演變、全球經(jīng)濟(jì)作為復(fù)雜的演化系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)和程序設(shè)計(jì)的全新戰(zhàn)略，等等。該

28、所的計(jì)算機(jī)條件很好，從核酸大分子、人工生命，到社會(huì)組織、股票市場，似乎模擬什么像什么。然而，在那里，透過海量的數(shù)據(jù)和圖像，洞察所得的概念卻相對貧乏；在一定意義上,還是回到了霍蘭德早就提出的自適應(yīng)系統(tǒng)的概念。 1994年，該所召開了建所十年的評估會(huì)，人們在會(huì)上講了許多好話，會(huì)下卻不乏微辭。有人甚至寫了題為“從復(fù)雜性到困惑性”的文章。,（2）基本思想——適應(yīng)性產(chǎn)生復(fù)雜性 CAS理論的最基本的思想可以概

29、述如下： 我們把系統(tǒng)中的成員稱為具有適應(yīng)性的行為主體(Adaptive Agent)，簡稱為主體。所謂具有適應(yīng)性，就是指它能夠與環(huán)境以及其它主體進(jìn)行交流，在這種交流的過程中“學(xué)習(xí)”或“積累經(jīng)驗(yàn)”，并且根據(jù)學(xué)到的經(jīng)驗(yàn)改變自身的結(jié)構(gòu)和行為方式。整個(gè)系統(tǒng)的演變或進(jìn)化，包括新層次的產(chǎn)生，分化和多樣性的出現(xiàn)，新的、聚合而成的、更大的主體的出現(xiàn)等等，都是在這個(gè)基礎(chǔ)上出現(xiàn)的。 CAS理論把系統(tǒng)的成員看作是具有自身目的與主動(dòng)

30、性的、積極的“活的”主體。更重要的是，CAS理論認(rèn)為，正是這種主動(dòng)性以及它與環(huán)境的反復(fù)的、相互的作用，才是系統(tǒng)發(fā)展和進(jìn)化的基本動(dòng)因。宏觀的變化和個(gè)體分化都可以從個(gè)體的行為規(guī)律中找到根源?；籼m把個(gè)體與環(huán)境之間這種主動(dòng)的、反復(fù)的交互作用用“適應(yīng)性”一詞加以概括。這就是CA5理論的基本思想——適應(yīng)性造就復(fù)雜性。,(2)CAS理論的主要特點(diǎn) CAS理論的核心思想——“適應(yīng)性造就復(fù)雜性”，具有十分重要的認(rèn)識論意義?？梢哉f，這是人們在

31、系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)和演化規(guī)律的認(rèn)識方面的一個(gè)飛躍。這一點(diǎn)可以從以下三個(gè)方面來加以說明。 (i)主體是主動(dòng)的、活的實(shí)體。 CAS理論正把系統(tǒng)的成員看作是具有自身目的與主動(dòng)性的、積極的“活的”主體。更重要的是，CAS理論認(rèn)為，正是這種主動(dòng)性以及它與環(huán)境的反復(fù)的、相互的作用，才是系統(tǒng)發(fā)展和進(jìn)化的基本動(dòng)因。 (ii)個(gè)體與環(huán)境的交互。個(gè)體與環(huán)境(包括個(gè)體之間)的相互影響和相互作用，是系統(tǒng)演變和進(jìn)化的主要?jiǎng)恿Α?個(gè)體的相

32、互作用才是整體的基礎(chǔ)。當(dāng)我們說“整體大于部分之和”的時(shí)候，指的正是這種相互作用帶來的“增值”。復(fù)雜系統(tǒng)的豐富多彩行為正是來源于這種“增值”。這種相互作用越強(qiáng)，系統(tǒng)的進(jìn)化過程就越加復(fù)雜多變。,(iii) 把宏觀和微觀有機(jī)地聯(lián)系起來 極端的還原論觀點(diǎn)把宏觀現(xiàn)象的原因簡單地歸結(jié)為微觀，否認(rèn)從微觀到宏觀存在著質(zhì)的增加。另一種比較普遍的觀念是：把統(tǒng)計(jì)方法當(dāng)作從微觀向宏觀跨越的唯一途徑或唯一手段。 事實(shí)上，除了統(tǒng)計(jì)規(guī)律之

33、外，一定還存在著其他的機(jī)制或渠道，它們同樣也建立起微觀與宏觀之間的聯(lián)系。CAS理論在這方面給我們提供了一條新的思路。 如果個(gè)體沒有主動(dòng)性(比如氣體中的分子)，那么，它們的運(yùn)動(dòng)和相互關(guān)系的確只要用統(tǒng)計(jì)方法加以處理就行了。支配這樣的系統(tǒng)的，確實(shí)主要就是統(tǒng)計(jì)規(guī)律。然而，如果個(gè)體是“活的”，有主動(dòng)性和適應(yīng)性，以前的經(jīng)歷會(huì)“固化”到它的內(nèi)部。那么，它的運(yùn)動(dòng)和變化，就不再是一般的統(tǒng)計(jì)方法所能描述的。例如前面講到的分化過程，顯然就不是只

34、靠統(tǒng)計(jì)方法所能加以說明的。 所以，在微觀和宏觀的相互關(guān)系問題上，CAS理論提供了區(qū)別于單純的統(tǒng)計(jì)方法的新的理解。如果把這種想法加以推廣，把宏觀和微觀看作是相對的層次的話，那么，它為我們認(rèn)識、理解、跨越層次提供了十分有益的思路。,(3) CAS的基本原理與方法 （i）刺激-反應(yīng)模型、適應(yīng)度的確認(rèn)與修改、新規(guī)則的產(chǎn)生機(jī)制。 （ii）SWARM平臺：1995年Beta版，1998年For Windows，1999

35、年Java版。,4.6國外研究現(xiàn)狀：國外比較規(guī)?；挠嘘P(guān)復(fù)雜性科學(xué)方面的研究一般認(rèn)為是在20世紀(jì)70年代末或80年代中期開始的。首先是對渾沌系統(tǒng)的研究，我們知道羅倫茲的實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤導(dǎo)致了渾沌現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)。但是，當(dāng)時(shí)學(xué)術(shù)界的主流仍然只注意到強(qiáng)調(diào)因果關(guān)系的確定性系統(tǒng)，直到1975年，美國數(shù)學(xué)家李天巖（Li）和約克（York）將羅倫茲的發(fā)現(xiàn)一般化，提出了著名的李—約克定理[6]，從而正式定義了“渾沌（Chaos）”的概念。渾沌一詞的提出引起了

36、學(xué)術(shù)界極大的興趣。1976年，美國生物學(xué)家梅依（R. M. May）將李—約克理論應(yīng)用于生物群種的研究，采用形象的分枝理論描述李—約克定理及渾沌現(xiàn)象[7]。物理學(xué)家瑞勒（Ruelle）和塔肯斯（Takens）也用渾沌理論去闡述流體力學(xué)中的百年難題——湍流機(jī)理問題。許多經(jīng)濟(jì)學(xué)家，如：斯徒澤（Stutzer）、德依（Day）、貝哈鮑比（Benhabib）、謝菲（Shafer）、沃爾夫（Wolff）、伍德菲德（Woodford）、丹克瑞（De

37、neckere）和普里曼（Peliman）等在20世紀(jì)80年代也從不同的角度成功地將渾沌理論應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)管理的研究之中。1990年美國馬里蘭大學(xué)的物理學(xué)家奧特(Ott)、格里博士(Greebogi)及約克( Yorke)三人首先從理論上提出的渾沌控制方法，后來簡稱為OGY方法。這些成果拉開了運(yùn)用渾沌理論與方法研究復(fù)雜性的序幕，為人類認(rèn)識和控制復(fù)雜系統(tǒng)開辟了新的途徑。,阿瑟（Brain Arther）的報(bào)酬遞增率將經(jīng)濟(jì)學(xué)建立在生物學(xué)理論上，

38、它強(qiáng)調(diào)個(gè)體生命，人們是分散和不同的，歷史上的偶然事件、干擾和差異經(jīng)非線性作用的放大成為驅(qū)動(dòng)力量，因而認(rèn)為經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)沒有絕對的均衡，永遠(yuǎn)處在重組、退化和發(fā)展之中。蓋爾曼（Murray Gell-mann）、考溫（George Cowan）、安德遜（Philip Anderson）等杰出的科學(xué)家，提出學(xué)科整合和科學(xué)應(yīng)從還原論向整體論方向發(fā)展，并提出了Agent和Emergence（突現(xiàn)）等的概念。荷蘭德（Holland）開創(chuàng)了基因算法、分類器

39、系統(tǒng)，推動(dòng)了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的發(fā)展，歸納出復(fù)雜自適應(yīng)系統(tǒng)的特征。郎頓（Chris Longton）開創(chuàng)了人工生命理論，推動(dòng)了元胞自動(dòng)機(jī)理論的發(fā)展，提出了復(fù)雜吸引子的概念。他認(rèn)為在不動(dòng)點(diǎn)吸引子、周期吸引子和奇怪吸引子之外還有一類吸引子為復(fù)雜吸引子，及所謂的渾沌邊緣狀態(tài)，在這種狀態(tài)下系統(tǒng)表現(xiàn)出永恒的新奇性。,4.6.1 管理復(fù)雜性科學(xué)研究進(jìn)展（1）國外管理復(fù)雜性科學(xué)研究進(jìn)展 （i）在管理思想方面：對組織管理系統(tǒng)非線性認(rèn)識的突破對組織

40、與變革演化模式的認(rèn)識 對機(jī)械的組織和確定性變化模式的反省 組織系統(tǒng)行為的初值敏感性-雙環(huán)學(xué)習(xí)理論混沌的邊緣-有界穩(wěn)定性理論 （ii）在管理方法方面：交互式管理方法管理復(fù)雜系統(tǒng)分析與仿真方法： 主要有：系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)、自適應(yīng)系統(tǒng)理論（Adaptive System Theory）、元胞自動(dòng)機(jī)（Cellular Automata）和自適應(yīng)行為個(gè)體仿真（Adaptive Agent Simulation）等方法。,（2）國

41、內(nèi)研究情況綜述： 陳平（1988）研究了國外金融市場的混沌問題，首次證實(shí)了經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)也存在混沌現(xiàn)象； 宋學(xué)鋒（1992-1998）系統(tǒng)研究了渾沌經(jīng)濟(jì)學(xué)的一些基本理論問題，給出了渾沌經(jīng)濟(jì)學(xué)的定義、界定了渾沌經(jīng)濟(jì)學(xué)的研究內(nèi)容與范疇、系統(tǒng)總結(jié)了渾沌的定量特征及其判別方法，以離散渾沌經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)為對象，研究其渾沌規(guī)律，提出了“區(qū)間分析法”，以便確定渾沌發(fā)生的臨界區(qū)間。研究了經(jīng)濟(jì)管理系統(tǒng)的復(fù)雜性度量問題，提出了渾沌度的概念和計(jì)算

42、方法。比較了渾沌經(jīng)濟(jì)學(xué)與經(jīng)典經(jīng)濟(jì)學(xué)的關(guān)系、總結(jié)出了渾沌經(jīng)濟(jì)學(xué)的基本原理和研究方法，形成了渾沌經(jīng)濟(jì)學(xué)基本的理論框架，在國內(nèi)率先出版了《渾沌經(jīng)濟(jì)學(xué)理論及其應(yīng)用研究》的專著。 黃登仕、李后強(qiáng)（1993）系統(tǒng)總結(jié)了非線性經(jīng)濟(jì)模型和研究方法，并出版了《非線性經(jīng)濟(jì)學(xué)的理論與方法》。,1992年錢學(xué)森提出了“綜合集成研討廳”方法構(gòu)想，用于分析復(fù)雜巨系統(tǒng)；戴汝為研究了認(rèn)知復(fù)雜性問題并與于景元、王浣塵等合作承擔(dān)綜合集成研討廳的理論、方法及應(yīng)用

43、研究的重點(diǎn)課題，有望創(chuàng)立有我國獨(dú)立知識產(chǎn)權(quán)的成果； 1999年在成思危先生積極推動(dòng)下，召開了以復(fù)雜性科學(xué)為主題的香山論壇，并主編出版了《復(fù)雜性科學(xué)探索》。組織專家翻譯出版了復(fù)雜科學(xué)研究叢書：《智能優(yōu)勢：組織的復(fù)雜性》（王浣塵等譯，2000）和《組織中的復(fù)雜性與創(chuàng)造性》（宋學(xué)鋒等譯，2000）； 劉洪（2001）出版了《經(jīng)濟(jì)混沌管理》；馬軍海、盛昭翰發(fā)表了“混沌時(shí)序的系統(tǒng)重構(gòu)與預(yù)測技術(shù)”；曹慶仁、宋學(xué)鋒（2001）

44、發(fā)表了“基于復(fù)雜性科學(xué)的企業(yè)創(chuàng)新與管理”， 2001年6月在中國礦業(yè)大學(xué)召開了第一屆全國復(fù)雜性學(xué)術(shù)研討會(huì),標(biāo)志著我國管理復(fù)雜性研究進(jìn)入了重要的發(fā)展階段。2002年8月在上海召開了第二屆全國復(fù)雜性研討會(huì)。,（3）存在的主要問題,有關(guān)復(fù)雜性理論的研究和應(yīng)用主要局限在物理、生物和經(jīng)濟(jì)管理領(lǐng)域，在其它領(lǐng)域，如社會(huì)科學(xué)和藝術(shù)領(lǐng)域的研究還相對比較滯后；許多復(fù)雜性問題的研究，尤其是社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域，目前還主要停留在定性的層面，定量分析和模型

45、的建立仍需要加強(qiáng)。數(shù)據(jù)的來源不充足，難以滿足復(fù)雜性分析的需要；大多數(shù)研究集中體現(xiàn)在理論方面，可操作性不強(qiáng)。 從當(dāng)前的復(fù)雜性科學(xué)研究狀況我們可以看出，復(fù)雜性科學(xué)的研究方興未艾，復(fù)雜性學(xué)科尚在初創(chuàng)階段，各國的研究水平相差不大。當(dāng)前的學(xué)科交叉性日益顯現(xiàn)，科研成果也在向可操作的方向發(fā)展，所有這些都給復(fù)雜性科學(xué)注入了新的活力，復(fù)雜性科學(xué)的應(yīng)用前景將更加廣闊。,5.對復(fù)雜性科學(xué)研究的幾點(diǎn)看法與展望 5.1.幾點(diǎn)看法

46、: （1）科學(xué)研究不能從定義而要從對事實(shí)的分析出發(fā)。 （2）從本質(zhì)上講，復(fù)雜性是一種關(guān)于過程的科學(xué)而不是關(guān)于狀態(tài)的科學(xué)，是關(guān)于演化的科學(xué)而不是關(guān)于存在的科學(xué)。 （3）復(fù)雜性科學(xué)研究不能過于寬泛而包羅萬象。 （4）復(fù)雜性科學(xué)研究應(yīng)該建立相應(yīng)的科學(xué)規(guī)范，使復(fù)雜性研究能健康地“演化”。 總之，作為一門新興的交叉邊緣學(xué)科，復(fù)雜性科學(xué)才剛剛誕生，其研究內(nèi)容、研究方法和手段都在不斷探索與發(fā)展之中，復(fù)雜性科學(xué)方興未艾，我們?nèi)沃?/p>

47、而道遠(yuǎn)。,5.2.我國復(fù)雜性科學(xué)的研究重點(diǎn)領(lǐng)域與問題,（1）復(fù)雜性科學(xué)的基本理論與方法,主要包括：復(fù)雜性科學(xué)的基本內(nèi)涵與基本概念；復(fù)雜性的度量方法、復(fù)雜系統(tǒng)的辯識與評價(jià)方法；復(fù)雜系統(tǒng)的控制理論與方法；復(fù)雜系統(tǒng)的演化與涌現(xiàn)的機(jī)理；復(fù)雜系統(tǒng)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)；復(fù)雜系統(tǒng)的演化計(jì)算方法；元胞自動(dòng)機(jī)、復(fù)雜系統(tǒng)的模擬技術(shù)與平臺；復(fù)雜系統(tǒng)綜合集成研討廳方法等。,（2）物理（自然）系統(tǒng)復(fù)雜性,主要包括：材料損傷、破碎及突變復(fù)雜性；成礦演

48、化動(dòng)力系統(tǒng)復(fù)雜性；湍流的復(fù)雜性機(jī)理；空氣動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的復(fù)雜性與天氣預(yù)報(bào)復(fù)雜性；物理混沌系統(tǒng)的控制方法；災(zāi)害復(fù)雜性。 以上方面，我國已有較好的研究基礎(chǔ)，應(yīng)進(jìn)行重點(diǎn)研究。,（3）生命系統(tǒng)復(fù)雜性,主要包括：基于中醫(yī)理論的人體經(jīng)絡(luò)復(fù)雜性；腦的認(rèn)知復(fù)雜性；人體心腦病變復(fù)雜性及其診斷；生態(tài)系統(tǒng)演化復(fù)雜性等方面都值得進(jìn)行重點(diǎn)研究。,（4）社會(huì)和經(jīng)濟(jì)管理系統(tǒng)復(fù)雜性,主要包括：金融系統(tǒng)復(fù)雜性；混沌經(jīng)濟(jì)學(xué)理論與方法；基于復(fù)

49、雜性科學(xué)的管理理論與方法；經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)演化復(fù)雜性；災(zāi)害復(fù)雜性的控制與管理方法；基于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的管理復(fù)雜性；復(fù)雜社會(huì)系統(tǒng)的建模、控制與管理。,結(jié)束語,總之，近十幾年來，復(fù)雜性科學(xué)與其它科學(xué)相互滲透。無論在生物學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、電子學(xué)、信息科學(xué)，還是在天文學(xué)、氣象學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)，甚至在音樂等藝術(shù)領(lǐng)域，都得到了廣泛的應(yīng)用?！跋鄬φ撓岁P(guān)于絕對空間與時(shí)間的幻想；量子力學(xué)則打破了關(guān)于可控測量過程的牛頓范式的夢想；而復(fù)雜性則