複雜系統理論

複雜系統理論（system complexity）是系統科學中的一個前沿方向，它是複雜性科學的主要研究任務。複雜性科學被稱為21 世紀的科學，它的主要目的就是要揭示複雜系統的一些難以用現有科學方法解釋的動力學行為。與傳統的還原論方法不同，複雜系統理論強調用整體論和還原論相結合的方法去分析系統。目前，複雜系統理論還處於萌芽階段，它可能蘊育著一場新的系統學乃至整個傳統科學方法的革命。生命系統、社會系統都是複雜系統，複雜系統理論的套用在系統生物學的研究與生物系統計算機數學建模中具有重要的意義。

基本介紹

• 中文名：複雜系統理論
• 外文名：system complexity
• 類型：複雜性科學的主要研究任務
• 學科：系統科學

主要區別

1． 模型：系統的模型通常用主體（agent）及其相互作用來描述，或者用演化的變結構描述。

2． 目標：以系統的整體行為，如湧現（emergence）等作為主要研究目標和描述對象。

3． 規律：以探討一般的演化動力學規律為目的。例如，冪律(power low），遺傳規則，自組織臨界性（Self-Organized Criticality）等。

它強調數學理論與計算機科學的結合。元胞自動機，人工生命，人工神經元網路，遺傳算法等都可看作它的虛擬實驗手段。

特徵

非線性理論觀察和分析事物的複雜系統，要求克服對立統一規律觀察和分析事物簡單的兩元結構思 維。在複雜系統理論看來，世界所有事物，都自成系統又歸屬於一個高於其結構的更大系統。每個系 統，相對於高於其結構層次的大系統而言，它只是構成這個大系統的一個或幾個要素，或作為大系統的 某一結構層次的事物而存在。事物因其歸屬不同，因其所處關係或結構不同，而成其為不同的存在，成 其為不同性質的事物。與此同時，分處不同的系統或系統不同層次中的事物，當其組織的外延超出了一 定的格局或一定的物質、能量、信息場域時，那外面的更大系統或系統的更大層次則既可能是統屬該系 統的更宏大系統，又可以是該系統賴以存在和發展的外部環境。比如地球是一個自成系統的宏大事物，但它歸屬於太陽系，太陽系是統屬地球的一個更宏大的系統，地球僅作為它的一個成分、一個要素而存 在，，但若把地球當作一個系統看待，太陽系則成為地球生存和發展的環境。自然，太陽系歸屬於更大於 它的銀河系。當我們把太陽系作為一個相對獨立的系統看待時，銀河系則成為太陽系生存和發展的外部 環境。這個外部環境，不僅影響和規定著太陽系的整體運演，還大量間接地影響和規定著太陽系內各星 球的生存和發展。相對地，它又是太陽系每個場域要素——星球更宏遠的外部環境。事物複雜系統的這 種層層相屬、環環相扣的互規定關係，是事物的真實存在，遠非是一種矛盾雙方的對立統一關係定在： 複雜系統理論要求對事物存在、運動、發展的機理，作出超越矛盾二元結構簡單思維的立體理解。