开放复杂巨系统的特征

开放复杂巨系统概念是钱学森在对系统复杂性进行深入研究基础上提出的。按照他的定义，所谓开放复杂巨系统，是指种类（子系统）众多，结构非常复杂且具有层次性，与外界（环境）存在着物质、能量和信息交换，子系统相互作用“花样繁多，各式各样”，^[7]且子系统具有知识习得功能和易变性的一类系统。这类开放复杂巨系统，主要有历史/社会系统、地理系统、人体系统和军事系统、生物体系统、人脑系统、星系系统、宇宙系统、信息网络系统、常温核聚变系统、交通运输系统，等等。开放性和复杂性是开放复杂巨系统的基本属性。

（一）开放复杂巨系统的开放性

系统开放性是指系统与环境发生交换关系的属性，亦即系统具有从环境输入物质、能量与信息的属性，也具有向环境输出物质、能量与信息的属性。^[8]开放性作为系统的主要特征之一（主要表现为物质、能量、信息的输入与输出两个表征），既是划分简单系统与复杂系统的主要标准，又是判别复杂系统中巨系统与复杂巨系统的基本依据。钱学森认为，开放性是指系统与外界有能量、信息和物质的交换，即系统能够同环境进行相互联系、相互作用的属性，包括两个方面：一是子系统种类与数量众多，系统与子系统之间存在各种信息传输与交互；二是知识在系统中的作用至关重要，子系统通过学习获取知识，即“系统学习”。知识在系统中的作用在20世纪90年代兴起的高性能计算机研制以及今天的人工智能研究中得到了充分证实。

（二）开放复杂巨系统的复杂性

复杂性是开放的复杂巨系统的最根本属性。复杂性问题是开放的复杂巨系统的动力学，或开放的复杂巨系统学的问题。^[9]系统复杂性既有横向层次即系统内部局部与整体之间关系的复杂性，也有纵向层次的复杂性，即子系统之间相互作用关系的复杂性，包括不确定性、非线性、模糊性三种次属性。具体而言，包括四种动力学特征：子系统之间存在各种方式的通讯；子系统种类繁多，且各有其定性模型；各子系统知识获取方式及表达方式均不同；子系统结构随系统演变而演变。按照钱学森的说法，此类系统属于开放的特殊复杂巨系统，也就是通常所说的社会系统。(https://www.daowen.com)

（三）开放复杂巨系统的层次性

系统层级原理认为，复杂现象是在层级中被组织起来的，其中每一个层次都是由若干个整合系统建构起来的。因此，层次性是开放复杂巨系统的重要特征和基本规律之一。在钱学森看来，层次“是指从我们已经认识得比较清楚的子系统到我们可以宏观观测的整个系统之间的系统结构的层次”。在开放的复杂巨系统中，能够观测的从整体系统到子系统之间层次非常多，“中间的层次又不认识，甚至连有几个层次也不清楚”。层次是指系统在结构或功能方面的等级秩序，“开放的复杂巨系统有许多层次”，包括“从我们已经认识得比较清楚的子系统到我们可以宏观观测的整个系统之间的系统结构的层次”。^[10]就结构特征而言，系统属于垂直结构，即系统由一定的要素组成。这些要素是由低一级要素组成的子系统，而系统本身又是更高一级系统的组成要素。系统运行是否有效、效率如何，很大程度上取决于是否层次分明、各司其职。

（四）开放复杂巨系统的整体性

所谓整体性，即系统是作为一个由诸多要素结合而成的有机整体存在并发挥作用，系统具有其部分（子系统）在孤立状态下所没有的整体特性。这从钱学森对系统的定义即不难理解。他认为，系统即由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成的具有特定功能的有机整体，而且这个系统本身又是它所从属的一个更大系统的组成部分。^[11]整体性原理要求系统要素之间相互关系及要素与系统之间的关系以整体为主进行协调，局部服从整体，使整体效果为最优。实际上就是从整体着眼、部分着手、统筹考虑、各方协调，达到整体的最优化。可以认为，开放复杂巨系统的复杂性既是系统整体性基础上的复杂性，也是系统复杂性前提下的整体性。