复杂适应系统理论.ppt

移动改变生活 复杂适应系统理论 复杂适应系统理论复杂适应系统理论CAS理论产生的背景 美国的圣塔菲研究所一直是复杂性研究的中心。1994年，约翰·霍兰德在圣菲研究所举办的吴拉姆纪念讲座中做了名为“隐秩序”的著名演进，而后，出版了《隐秩序—适应性造就复杂性》一书，提出了复杂适应系统。复杂适应系统被认为是“二十一世纪的新科学”，属于“第三代系统思想”，所提出的系统理论不仅完全颠覆了传统的研究范式，而且也有别于早期的系统思想。 第一页，共23页。 CAS理论产生的背景 美国的圣塔菲研究所一直是复杂性研究的中心。1994年，约翰·霍兰德在圣菲研究所举办的吴拉姆纪念讲座中做了名为“隐秩序”的著名演进，而后，出版了《隐秩序—适应性造就复杂性》一书，提出了复杂适应系统。复杂适应系统被认为是“二十一世纪的新科学”，属于“第三代系统思想”，所提出的系统理论不仅完全颠覆了传统的研究范式，而且也有别于早期的系统思想。 第二页，共23页。 目 录 涌现 圣塔菲的核心理念之一 CAS理论基本观点和核心思想 CAS建模和回声模型 1 2 4 基于主体的适应性刻画 3 CAS理论总结 5 复杂适应系统理论 第三页，共23页。 系统理论流派不同时期对涌现的研究 一 涌 现 第四页，共23页。 1.1 涌现的特性 什么是涌现，霍兰德观点代表了当时的共识：“像涌现这么复杂的问题，不可能只是服从一种简单的定义，我也无法提供这样的定义。” 按照圣塔菲学着的见解，涌现现象至少具有以下特性： 涌现的普遍性； 涌现的系统性； 涌现的恒新性； 如何研究涌现，CAS理论对你研究涌现由何启示？ 第五页，共23页。 2.1.1 圣塔菲学派对复杂性的研究 2.1 CAS理论核心思想—适应产生复杂性 复杂性从何而来？？ 第六页，共23页。 圣塔菲学派和钱学森关于复杂性阐释的比较 第七页，共23页。 圣塔菲学派把系统分为非适应性和适应性两类，而适应性又分为直接适应性（自动恒温器）和复杂适应性（社会、经济、自然界、地球生态）。 2.1.2 复杂适应系统的共同特征 有大量的不同组分聚集而成，组分之间存在广泛的相互作用，能够在环境中学习，积累经验，通过改进自身行为规则而适应复杂多变的环境，从而在整体上表现出运行的协调性和行为模式的持续性。 2.1.3 适应性产生复杂性的内涵 CAS理论强调子系统具有目的性和主动性，把个体的“适应性”作为系统必不可少的条件，并由此涌现出具有更强适应性的新层次的主体。特别是“主动适应性”，是系统整体涌现的根本原因。这也就是“适应性造就复杂性”的根本含义。 2.1 CAS理论核心思想—适应产生复杂性 第八页，共23页。 2.1.4 复杂适应系统的核心思想 “我们把系统中的成员称为具有适应性的主体(Adaptive Agent)，简称为主体。所谓具有适应性，就是指它能够与环境以及其它主体进行交互作用。主体在这种持续不断的交互作用的过程中，不断地“学习”或“积累经验”，并且根据学到的经验改变自身的结构和行为方式。整个宏观系统的演变或进化，包括新层次的产生，分化和多样性的出现，新的、聚合而成的、更大的主体的出现等等，都是在这个基础上逐步派生出来的。” 复杂适应系统的核心思想 第九页，共23页。 2.2.1 CAS理论的核心概念——适应性主体或行为主体 为何在CAS系统中引入适应性主体的概念？ 2.2 CAS的基本概念 控制理论 系统最小组分是机械的或电磁的元件，属于没有个性和主动性的实体，服从物理规律 系统元素是物质或分子。虽然在不停的运动，但没有个性，没有对环境的适应性 自组织理论 复杂适应系统理论 把元素当作适应性行动者，具有主动性和目的性，能够学习和积累经验，改变自身行为规则，环境适应能力 CAS理论通过引入适应性行动者的概念，以行动者作为系统的元素，找到一条客服上述缺点的道路。 第十页，共23页。 2.2.2 适应性行动者的根本特点 具有主动性，能够感受环境，自我学习，主动的调整、改变自己，以便能动的适应环境。 例如：中枢神经系统的神经元，免疫系统的抗体，经济系统的公司…… 2.2.3 从适应性行动者的角度定义复杂适应系统 大量具有主动性行动者在相互作用中努力地相互适应，寻找和创建能够相互适应并共同适应外部环境所需要的行为规则，由这样的行动者整合而成的系统，就是复杂适应系统。 CAS生成的动力 第十一页，共23页。 从信息运作的角度来看，CAS的行为是一整套发达的信息运作，包括信息的获取、加工、压缩、提炼、传送、利用和消除等。按照盖尔曼的总结，研究CAS主要关注： （1）信息怎样以数据流的形式到达系统； （2）CAS如何寻找数据流中的