系统科学概论第6章 复杂性的研究.ppt

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6.3 复杂性科学   6.3.2 从有机界到无机界 不单单是宏观上的物理和化学系统可以具备复杂性,对于微观世界而言,复杂性同样广泛地存在。从古希腊的原子论者开始,到近代的一些理论物理学家,很多人认为原子、分子这些粒子只是简单的物体,可以由简单的规律加以解释。 不过,现在我们认识到:微观粒子的结构实际上并不简单,拥有复杂的产生和衰变过程。如果说研究某些宏观对象还可以建立某种简单模型的话,那么用这种模型来描述非常大和非常小的系统则是行不通的。在微观世界中,人们需要建立更为复杂的模型,来研究微观粒子的产生、湮灭以及相互转化等演化问题。 6.3 复杂性科学   6.3.2 从有机界到无机界 如今,相关性、复杂性等概念不再只属于生物系统范畴,描述无机世界的一些自组织行为已经离不开这些概念。复杂性从有机界到无机界的渗入绝非偶然,物理和化学现象同生物现象之间的距离也没有人们想象中的那么大,普通的物理、化学系统同样可以表现出类似于生物系统的复杂性。当然,这并非说无机界的复杂程度可以等同于生物界,只是说我们在研究物理、化学系统时,应避免传统的简单化思维方式,并可借鉴生物现象中所表现出来的一些复杂事物的共同特点。 6.3 复杂性科学   6.3.2 从有机界到无机界 普利高津在《探索复杂性》一书中说道:“复杂性不再仅 仅属于生物学了。它正在进入物理学领域,似乎已经植根 于自然法则之中。”正是普利高津等学者提出的自组织理 论向人们揭示了无机界的复杂性,从而把复杂性的理念从 有机界引入到了无机界。 6.3 复杂性科学   6.3.3 复杂性研究的方法、意义和基本原理 自20世纪80年代开始,复杂性研究或称复杂性科学在国际科学界兴起,以圣塔菲研究所开展的跨学科、跨领域的关于复杂适应性系统的研究为代表,至今已经在经济系统的发展、免疫系统的形成、人工生命的诞生、人工神经网络的计算等方向取得了一定的成果。 6.3 复杂性科学   6.3.3 复杂性研究的方法、意义和基本原理 在科学发展方向上,圣塔菲研究所的复杂性研究体现了现代科学技术发展的综合趋势。在科学研究的方法论方面,圣塔菲研究所的科学家们意识到:将事物分解为部分进行研究的还原论方法,无法处理复杂系统的诸多问题,他们转而大量地依靠计算机技术。时至今日,计算机技术的发展已经非常迅速,在逻辑思维方面,计算机的确可以胜人一筹,不过,在形象思维方面计算机仍然无能为力。所以,我们在复杂性研究的道路上并不能完全依靠计算机,而需要人脑和计算机进行优势互补,拓展基于整体的创造性思维。 6.3 复杂性科学   6.3.3 复杂性研究的方法、意义和基本原理 就现有理论和技术水平来看,在上一节提及的钱学森的从定性到定量的综合集成法,是研究复杂系统的一个普遍性方法,其主要特点有如下四个方面: (1) 定性分析与定量计算相结合; (2) 分析与综合相结合; (3) 专家个人分析与多位不同领域专家的知识集成相结合; (4) 专家直觉经验判断与计算机逻辑运算相结合。 6.3 复杂性科学   6.3.3 复杂性研究的方法、意义和基本原理 就现有理论和技术水平来看,在上一节提及的钱学森的从定性到定量的综合集成法,是研究复杂系统的一个普遍性方法,其主要特点有如下四个方面: (1) 定性分析与定量计算相结合; (2) 分析与综合相结合; (3) 专家个人分析与多位不同领域专家的知识集成相结合; (4) 专家直觉经验判断与计算机逻辑运算相结合。 这个方法的实质是将专家体系、数据和信息体系,以及计算机体系相互有机地结合起来,从而构成一个高度智能化的人机结合系统。它能把人的知识和经验与各种情报和资料集成起来,由多方面的定性认识逐步上升为科学的定量认识。 6.3 复杂性科学   6.3.3 复杂性研究的方法、意义和基本原理 为了完善从定性到定量的综合集成法,还需要在某些关键技术上获得突破。例如开放的复杂巨系统的总体表征技术、价值体系的建立以及表达技术、群决策中的妥协技术等。近年来,由于信息技术的发展,特别是电子计算机和互联网的发展,产生了多媒体、虚拟现实技术、数据库中的知识发现、数据挖掘等先进技术,为我们运用人机结合的综合集成法创造了良好条件。 6.3.3 复杂性研究的方法、意义和基本原理 复杂性科学研究方法: (1)理论分析方法 理论分析是研究复杂系统的必不可少的重要途径。主要包括对复杂系统进行事前、事中和事后的理论分析。对混沌或复杂系统的判定是事前理论分析的重要内容。 (2)复杂系统的模型分析方法 目前有重要影响的模型方法有:

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