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什麽是復雜適應系統理論

復雜適應系統(CAS),又稱復雜性科學,是20世紀末興起的壹個前沿科學陣地。復雜適應系統的定義也是“復雜”,至今沒有壹個統壹的、公認的定義。然而,對復雜適應系統的研究越深入,我們越能感受到它對現有科學理論乃至哲學思想的巨大沖擊。相對於復雜適應系統的不確定性、不可預測性和非線性,長期占據主導地位的經典科學方法過於確定和簡單化。可以說,復雜適應系統的研究將在認識自然和自身的過程中實現壹次認知的飛躍。

歷史背景

法國哲學家埃德加·莫蘭是當代第壹個系統地提出復雜性方法的人。他的復雜適應系統方法主要是用“多樣性統壹”的概念模型來修正經典科學中還原論的認知方法,用世界的基本性質是有序與無序的統壹這壹概念來批判機械決定論。他提出把知識對象的背景也作為研究的壹部分,不應該剝離,以反對在封閉系統中追求完美理解的原則,主張用* * *同壹決策系統的整體和部分來修正傳統的系統觀。莫蘭的復雜性思想可以從他出版的《失落的範式:人性研究》中得到印證。

比利時著名科學家Pligaozin首先提出了“復雜性科學”的概念。從本質上說,普裏戈金提出“復雜性科學”是對經典科學的對立和超越。他指出:“在經典物理學中,基本過程被認為是確定性的和可逆的。”[1]今天,“物理科學正從決定論的可逆過程走向隨機的不可逆過程。”Prigogine牢牢抓住的核心問題是,經典物理學在其靜態化、簡單化的研究方法中,從不考慮參數“時間”的作用,忽視了自然變化的“歷史性”。他的復雜性理論是不可逆過程的物理學理論,主要是揭示物質演化機制的耗散結構理論。Prigogine說,這個理論研究的是物理學和化學中“導致復雜過程的自組織現象”。因此,我們可以認為,普裏戈金所說的“復雜性”是指不可逆演化的物理過程中所包含的那些現象的總和:熱力學分叉點上的各種發展可能性和不確定性,動態有序結構的不斷增長和多樣化等等。

美國聖達菲學院成立於1984。它接過了“復雜性科學”的口號。由於其強大的實力,它現在被視為世界復雜性研究的中心。聖達菲研究所的學術帶頭人、諾貝爾物理學獎獲得者蓋爾曼提到了聖達菲研究所的研究目的:“現代科學的壹大挑戰是沿著從基本粒子物理和宇宙到復雜系統的階梯,探索簡單與復雜、規則與隨機、有序與無序的混合事件。”(蓋爾曼著《誇克與美洲虎》,湖南科學技術出版社,1999,第119頁)聖達菲研究所的研究對象是復雜適應系統,它提出“適應性造就復雜性”,說明它主要研究的是學習系統在適應環境的過程中,結構和行為從簡單到復雜的演變。復雜適應系統的共同特點是,能夠通過處理信息,從經驗中提煉出壹些關於客觀世界規律性的東西,作為自己行為的參考,並通過實踐活動中的反饋,提高自己對世界規律性的認識,從而改善自己的行為。這反映了生物、社會等高級系統的動態自組織機制。有人認為復雜性理論仍然是系統論範疇內的方法,因為它研究的是復雜系統。事實上,莫蘭認為系統論超越了還原論,復雜性理論超越了系統論,這依次代表了科學方法論的三個步驟。從批判的還原論出發,貝塔蘭菲在20世紀40年代提出的系統論思想過分強調整體性原則,以至於忽略了系統組成部分的積極作用,提出系統通過中心化形成了“日益統壹”的個體(貝塔蘭菲《壹般系統論》,清華大學出版社,1987,第66頁)。與此相關,他認為系統越強大,就必須越有秩序。但現在聖達菲研究所提出了“混沌邊緣”原理,指出“復雜適應系統在有序和無序之間的中間狀態下工作得最好”(蓋爾曼的《誇克和美洲虎》,第364頁)。復雜適應系統是多元素或多智能體系統,其中大量活躍的個體積極地相互競爭和合作。在沒有中樞指揮的情況下,它們也可以通過相互作用和適應,形成整體有序的狀態。聖達菲研究所采用的研究思路是“多智能體建模”和“去中心化思維”。因為它主要從個體出發,采用自下而上的研究策略,所以也被稱為“基於個體的思維範式”。比如,計劃經濟體現的是自上而下的“中央控制思維模式”,而市場經濟是基於“個體本位的思維範式”,商品生產者可以按照價值規律的指令,通過互動自發形成宏觀經濟秩序。從這個角度看,類Bertrand系統只是壹個簡單系統,復雜性觀在其視野中改造了經典系統理論,成就了復雜系統理論。復雜性理論將經典科學的簡化理性所排斥的多樣性、無序性和個體性因素引入科學視野,從而研究動態系統的復雜自組織問題。當然,我們認為應該有某種宏觀調控機制來控制市場經濟的自我流動。莫蘭還提到,生物組織和社會組織“高度復雜,因為它們都是非中心的(即它們以無政府的方式通過自發的相互作用來運作),多中心的(即它們有幾個控制和組織中心)和中心化的(即它們也有壹個最高決策中心)。”[3]

編輯這壹段的關鍵是1,CAS理論的核心思想——適應性造就復雜性。霍蘭德在《隱藏的秩序》壹書的序言中明確指出:“本書討論的中心話題是最近備受關註的壹個領域:復雜性。.....在寫這本書的過程中,我專註於復雜性的壹個方面——圍繞‘復雜適應系統’的研究。”正因如此,霍蘭德將“適應性造就復雜性”作為隱藏秩序的副標題,凸顯了他的CAS理論的核心思想。當然,促成復雜性的因素可能有很多,所以霍蘭德強調適應性只是復雜性的壹個“側面”,即適應性只是產生復雜性的機制之壹,不排除還會有其他機制產生復雜性。然而,適應性導致的復雜性,即CAS確實是壹個無處不在且非常重要的復雜系統,對它們研究的缺乏“極大地阻礙了我們解決當今世界的壹些重大問題。”基於此,CAS理論無疑是研究復雜系統的重要理論。

2.CAS理論的核心概念-適應性主體或行為主體。

既然適應性創造了復雜性,“適應性”自然是復雜適應系統中的核心概念。霍蘭德擴大了生物學中適應性術語的範圍,使之包括學習和相關過程。雖然不同的CAS流程有不同的時間尺度,但適應的概念可以應用於所有CAS實體。所謂適應,就是個體與環境之間主動的、反復的相互作用。

包括CAS在內的任何系統都是由大量元素組成的。霍蘭德認為他們應該是積極因素,所以他借用了經濟學中的“代理人”壹詞,而斯泰西則使用了“行為主體”的概念。從元素到主體,不僅僅是簡單的更名,而是觀念上的明顯突破。主體概念和適應性概念成為“適應性主體”或“行為主體”,把作為CAS單元的個體的能動性提高到復雜性生成機制的重要地位,成為復雜系統演化的基本動力。“在CAS中,任何特定適應主體所處環境的主體部分都是由其他適應主體構成的,因此任何主體在適應中所做的努力都是為了適應其他適應主體”。因此,主體間的相互作用和相互適應成為復雜適應系統產生復雜動態模式的主要來源。

復雜適應系統的基本思想:復雜適應系統理論的核心是適應產生復雜性。復雜系統中的成員被稱為適應性主體。適應性是指能與環境和其他主體互動。在這個不斷互動的過程中,主體不斷地“學習”或“積累經驗”,並根據學習到的經驗改變自己的結構和行為。整個宏觀系統的演化,包括新的層次、分化和多樣性的出現,以及新的、聚合的、更大的主體的出現,都是在這個基礎上逐漸衍生出來的。

復雜適應系統理論的主要特征是:1,主體是壹個主動的、有生命的實體。2.個體與環境的相互作用是系統進化的主要驅動力。3.把宏觀和微觀有機地聯系起來。4.隨機因素的引入使其更具描述性和表現力。