开放的复杂巨系统优秀课件

突破平衡态物理学观点的束缚，把远离平衡态当作远离平衡态 处理，创立了耗散结构论，给自组织现象以深刻的理论说明。
(4)把分形当作分形处理。
分形有两个基本特征，一是粗糙性(不规则性)，二是自相似性( 部分与整体相似)。
按照经典科学的方法处理，就是选定一个适当的尺度，把小于 这个尺度的一切曲折性、不规则性忽略掉，化复杂的分形图形为至 少是分段光滑的规整图形。这样做固然大大简化了问题，同时也就 人为地消除了它固有的粗糙性和自相似性。
把复杂性当作复杂性处理，是复杂性研究的方法论原则。这并 非否定复杂性研究也需要简化，而是强调存在不同的简化路线或指 导思想。复杂性问题要求性质不同的简化路线，即必须在保留系统 产生复杂性之根源的前提下进行简化。
普利高津提出“结束现实世界简单性”的命题，圣菲研究所要 建立复杂性科学，目的都是强调把复杂性当作复杂性处理这个新的 科学方法论原则。
复杂性是自组织的产物，在远离平衡、非线性、不可逆的条件 下，通过自发形成耗散结构这种自组织而产生出物理层次的复杂性 ，在此基础上才可能通过更高形式的自组织产生出生命、社会等层 次的复杂性。
认为“物理学正处于结束‘现实世界简单性’信念的阶段”’ ，用复杂性科学表述正在兴起的新型科学。
(3)有效复杂性概念
芒德布罗反其道而行之，把粗糙性和白相似性当作这类对象的 本质特征对待，即把分形当作分形来描述，创立了全新的分形几何 学及其方法论。
(5)把模糊性当作模糊性处理。
开放的复杂巨系统
介绍钱学森等提出的复杂巨系统理论。
•关于复杂性 •把复杂性当作复杂性处理 •开放的复杂巨系统 •从定性到定量综合集成方法 •综合集成研讨厅体系
一、关于复杂性
1、定量方法的缺陷
传统的理解，简单与复杂是相对的，一旦被认识就变得简单。 现代科学技术的发展表明，不能把复杂性全部归结为认识过程 的不充分性，必须承认存在客观的复杂性，即使已被人们认识并找 到解决办法，它仍然是复杂的。 复杂性研究必须注重各种特定的可以检验的机理，分门别类进 行研究。但单纯用定量化、形式化方法描述和解决复杂性问题只是 对传统还原论方法的修正，不可能使科学方法论实现革命性变革。 反映出复杂性研究的不成熟，尚未找到真正克服现有科学方法论局 限性的有效途径。
1990年代，盖尔曼提出有效复杂性概念，把它“定义为用来描 述其(指复杂适应系统)规律性的图式的长度”，仍然属于西方学术 界用定量化、形式化方式刻划复杂性的传统方法，决定了这个概念 只能应用于较窄的范围。
原始复杂性和算法复杂性不能表示通常理解的复杂性(并批评它 们与“复杂性”所指的意思没有多大关系)，反对就复杂性概念来研 究复杂性，主张把复杂性研究同复杂适应系统的研究联系起来。
二、把复杂性当作复杂性处理
科学研究对象从简单性和简单系统转向复杂性和复杂系统，要 求在方法论上实现根本的转变。
经典科学相信客观世界本质上是简单的，复杂性是披在简单性 之上的面纱。因此，在面对复杂的问题时，总是设法把复杂性简化 掉，即把复杂性当作简单性处理，这样处理必然把产生复杂性的根 源简化掉，得到的结果不再能够反映对象的固有特性。
这些思想对其后的复杂性研究起了积极的推动作用。
(2) 自组织观点
普利高津、哈肯等人用演化的、自组织的观点解释复杂性。
普利高津提出，复杂性存在于一切层次，不同层次的复杂性既 有差别，又有同一性，物理层次已经具备“最低限度的复杂性”。
平衡态、线性关系、可逆过程只能产生简单性，远离平衡态、 非线性关系、不可逆过程是产生复杂性的根源。
盖尔曼围绕有效复杂性讨论所提出的种种议论，包含深刻的系 统思想。
上述工作都有助于从某个侧面理解复杂性，但总的来看，复杂 性还不能算作一个严格的科学概念，人们也没有给出一个公认的复 杂性定义。
2、复杂性研究的方法论
1990年代，钱学森在建立系统学的过程中，逐步认识到复杂性 研究的重要理论和实践意义。
(4)复杂性研究不能从严格界定复杂性概念开始，应从研究各种 具体的复杂系统入手，寻找解决这些复杂系统的有效方法，不断积 累经验和知识，待条件成熟后再作概括性研究，建立理论体系。
(5) 提出“所谓‘复杂性’实际是开放的复杂巨系统的动力学， 或开放的复杂巨系统学” 。从一开始就把复杂性研究明确纳入系统 科学范围，这是钱学森有别于国外学者的一大特点。
(1)要跳出从几个世纪以前开始的一些科学研究方法的局限性。
(2)凡是不能用还原论方法处理的或不宜用还原论方法处理的问 题，而要用或宜用新的科学方法处理的问题，都是复杂性问题。从 研究方法上区分简单性与复杂性，是一个很有价值的新观点。
(3) 主张把复杂性作为一类系统属性来对待。他对系统的分类就 是基于复杂性的不同层次而给出的。
非线性科学就是把非线性当作非线性来研究的科学，也必须在 把非线性当作非线性的前提下进行必要的简化处理。
(2)把远离平衡态当作远离平衡态处理。
经典科学视平衡态为系统的唯一正常状态，把非平衡态理解为 干扰因素造成的非正常状态，力求将平衡态下获得的结论线性地推 广于非平衡态。
普利高津发现，系统在平衡态及其附近只能表现出简单的平庸 行为，在远离平衡态时才能够表现出各种非平庸的复杂行为。
但有几项试图超越传统的思路，在复杂性探索中有重要启迪作 用，值得稍加讨论。
(1) 分层复杂性概念
西蒙的分层复杂性概念是1962年提出来的。
1)把等级层次结构与复ຫໍສະໝຸດ 性明确联系起来，从4个方面给复杂性 以系统阐述。
2)从系统演化的角度讨论复杂性，论证复杂系统的结构是在演 化过程中“涌现”出来的。
3)按照层次结构组织起来的系统的动态性质，把复杂性与系统 动力学特性联系起来。
鉴于复杂性尚无统一定义，我们先就几类特殊的复杂性来分别 说明这个原则。
(1)把非线性当作非线性处理。
经典的简单性科学包含许多非线性问题，基本的处理办法是把 问题线性化。
线性化无疑把问题大大简化了，但同时也就把非线性产生的许 多非平庸特性(如自激振荡、分岔、突变、混沌等)给简化掉了。
必须采取全新的简化方法，在保留非线性的前提下寻找描述非 线性的简化方法。