復(fù)雜性科學(xué)

非常主體 2006-10-23

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復(fù)雜性科學(xué)

　　1.復(fù)雜性科學(xué)研究的現(xiàn)狀與問題

　　復(fù)雜性科學(xué)是用以研究復(fù)雜系統(tǒng)和復(fù)雜性的一門方興未艾的交叉學(xué)科。雖然它還處于萌芽時(shí)期，但已被有些科學(xué)家譽(yù)為是“21世紀(jì)的科學(xué)”。

　　復(fù)雜性科學(xué)研究的復(fù)雜系統(tǒng)涉及的范圍很廣，包括自然、工程、生物、經(jīng)濟(jì)、管理、政治與社會(huì)等各個(gè)方面；它探索的復(fù)雜現(xiàn)象從一個(gè)細(xì)胞呈現(xiàn)出來的生命現(xiàn)象，到股票市場(chǎng)的漲落、城市交通的管理、自然災(zāi)害的預(yù)測(cè)，乃至社會(huì)的興衰等等，目前，關(guān)于復(fù)雜性的研究受到了世界各國科學(xué)家們的廣泛關(guān)注。1999年，美國《科學(xué)》雜志出版了一期以“復(fù)雜系統(tǒng)”為主題的專輯，這個(gè)專輯分別就化學(xué)、生物學(xué)、神經(jīng)學(xué)、動(dòng)物學(xué)、自然地理、氣候?qū)W、經(jīng)濟(jì)學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域中的復(fù)雜性研究進(jìn)行了報(bào)道。由于各學(xué)科對(duì)復(fù)雜性的認(rèn)識(shí)和理解都不一樣，所以該專輯避開術(shù)語上的爭論，采用了“復(fù)雜系統(tǒng)”這個(gè)名詞。概括起來，復(fù)雜系統(tǒng)都有一些共同的特點(diǎn)，就是在變化無常的活動(dòng)背后，呈現(xiàn)出某種捉摸不定的秩序，其中演化、涌現(xiàn)、自組織、自適應(yīng)、自相似被認(rèn)為是復(fù)雜系統(tǒng)的共同特征。

　　涌現(xiàn)機(jī)制是復(fù)雜系統(tǒng)出現(xiàn)各種激動(dòng)人心現(xiàn)象、圖案和模式的共同表征，這里既包括災(zāi)難式的突現(xiàn)，也包括創(chuàng)新式的涌現(xiàn)。涌現(xiàn)的數(shù)學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)和社會(huì)學(xué)表征及其臨界點(diǎn)將成為認(rèn)識(shí)復(fù)雜系統(tǒng)的重要標(biāo)志。復(fù)雜系統(tǒng)中宏觀結(jié)構(gòu)的涌現(xiàn)往往孕育于其自組織的機(jī)制，這在生物學(xué)和社會(huì)學(xué)中均不乏例證。自組織還是復(fù)雜系統(tǒng)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生自適應(yīng)性的一個(gè)重要的調(diào)整機(jī)制。自適應(yīng)性表征了復(fù)雜系統(tǒng)在系統(tǒng)層次上的自身調(diào)控能力。復(fù)雜系統(tǒng)與各層次子系統(tǒng)之間往往具有一定的自相似性，可以利用分形來加以描述。

　　目前國內(nèi)許多研究計(jì)劃中都在支持或關(guān)注著它們的發(fā)展，如國家自然科學(xué)基金委員會(huì)自1999年起，專門設(shè)立了復(fù)雜性科學(xué)研究的專項(xiàng)基金，并已有大量的科研人員，特別是青年科技人員從事這方面的研究工作。

　　2.經(jīng)濟(jì)、金融復(fù)雜系統(tǒng)模擬技術(shù)

　　社會(huì)層次的復(fù)雜系統(tǒng)因?yàn)榫哂兴季S能力的人的介入而變得更為復(fù)雜。典型的如社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、金融系統(tǒng)、企業(yè)組織管理系統(tǒng)等，在這類系統(tǒng)中，因人的參與所產(chǎn)生的不確定性、投機(jī)性及主客體易位等特征賦予了額外的復(fù)雜性。如何將描述復(fù)雜系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)理論引入經(jīng)濟(jì)學(xué)，探討在危機(jī)涌現(xiàn)時(shí)的行為是管理科學(xué)的重要問題。

　　經(jīng)濟(jì)、金融系統(tǒng)復(fù)雜性研究是復(fù)雜性科學(xué)研究的非常活躍的領(lǐng)域。本次論壇重點(diǎn)討論的是近年來在經(jīng)濟(jì)、金融系統(tǒng)復(fù)雜性研究中的一些最新的成果，例如：

　?、}元胞自動(dòng)機(jī)在股票市場(chǎng)投資行為模擬研究

　?、}非線性動(dòng)力學(xué)與社會(huì)心理學(xué)對(duì)復(fù)雜性科學(xué)及其研究內(nèi)容的思考

　　復(fù)雜自適應(yīng)系統(tǒng)的策略觀―――被動(dòng)元件產(chǎn)業(yè)案例

　?、}經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中的優(yōu)化和演化經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的密度周期性研究

　　3.自然系統(tǒng)、人體系統(tǒng)復(fù)雜性模擬技術(shù)

　　人體系統(tǒng)中以腦、心臟的復(fù)雜性為標(biāo)志，尤以腦的高級(jí)功能活動(dòng)為典型。腦的思維意識(shí)可視為自組織神經(jīng)集群的整體動(dòng)態(tài)功能，需要探討動(dòng)態(tài)神經(jīng)功能的群體涌現(xiàn)過程和意識(shí)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)。自然復(fù)雜系統(tǒng)研究的一個(gè)重要方面是災(zāi)害系統(tǒng)的相互作用的演化復(fù)雜性研究。它們都是復(fù)雜性科學(xué)與自然系統(tǒng)、人體系統(tǒng)相結(jié)合的范例。在本次論壇中與會(huì)代表介紹了他們?cè)谟嘘P(guān)研究計(jì)劃支持下所取得的一些研究成果，例如：

　?、}基于 S WARM的洪水災(zāi)害時(shí)空演化研究

　?、}地理信息系統(tǒng)中的復(fù)雜性分析基于遺傳算法的水資源系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)全球碳循環(huán)模擬研究水資源系統(tǒng)中的復(fù)雜性研究心臟中的動(dòng)力學(xué)

　　4.軟技術(shù)與軟方法

　　軟技術(shù)與軟方法專題是針對(duì)各類不同的復(fù)雜系統(tǒng)的復(fù)雜性研究存在的共性―――研究方法問題開展研討。包括：復(fù)雜系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)與建模的研究；復(fù)雜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能與行為的研究；復(fù)雜系統(tǒng)的度量、辨識(shí)、預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)；復(fù)雜系統(tǒng)的演化、涌現(xiàn)、自組織、自適應(yīng)、自相似的機(jī)理；復(fù)雜系統(tǒng)中的策劃與調(diào)控；人―機(jī)結(jié)合的綜合集成復(fù)雜系統(tǒng)與復(fù)雜性研究的典型方法，如：演化計(jì)算、元胞自動(dòng)機(jī)、多智能體等。

　中國科學(xué)院科技政策與管理科學(xué)研究所魏一鳴

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