4.5.1 概述
复杂系统是由众多组分(或子系统)组成的,系统的整体行为或特性(特征)不能由其组分的行为或特性来解释。自然界和人类社会中复杂系统的多样性以及复杂现象的难于理解性,使得人们至今仍无法给出“复杂性”和“复杂系统”的确切定义。目前关于复杂系统的定义至少有30多种,代表性的定义有如下一些:
1)混沌系统。
2)具有自适应能力的演化系统。
3)包含多个行为主体(Agent)具有层次结构的系统。
4)包含反馈环节的系统。
5)不能用传统理论与方法解释其行为的系统。
6)动态非线性系统。
7)客观事物某种运动或形态跨越层次后整合的不可还原的新性态和相互关系(本体论的复杂性定义)。本体论复杂性还可以分为:(突变论和混沌的两种)运动复杂性和(分形的和非稳定性的两种)结构复杂性。它们都具有跨越层次的特征。表现为嵌套、相互联结、相互影响和作用等。
8)对客观复杂性的有效理解及其表达(认识论的复杂性定义)。认识论意义的复杂性概念也概括了自然科学和技术科学领域关于用描述长度定义复杂性的各种概念和涵义,特别是关于“有效复杂性”的涵义。
一般认为复杂系统具有以下特征:
1)非线性(不可叠加性)与动态性。
2)非周期性与开放性。
3)积累效应。积累效应或称初值敏感性,即所谓的“蝴蝶效应”,是指在混沌系统的运动过程中,如果起始状态稍微有一点改变,那么随着系统的演化,这种变化就会被迅速积累和放大,最终导致系统行为发生巨大的变化。这种敏感性使得我们不可能对系统做出精确的长期预测。
4)结构自相似性(分形性)。所谓自相似是指系统部分以某种方式与整体相关。分形的两个基本特征是没有特征尺度和具有自相似性。对于经济系统,这种自相似性不仅体现在空间结构上(结构自相似性),而巨体现在时间序列的自相似性中。一般来说,复杂系统的结构往往具有自相似性,或其几何表征具有分数维。