Definicije kompleksnosti
Morda ste opazili, da sem v prejšnjih podpoglavjih
veliko govorila o kompleksnosti, a na neformalen način.
Vendar še vedno nisem opredelila pojma "kompleksnost".
Obstaja razlog za to.
"Kompleksnost" je namreč težko opredeliti.
Ali natančneje:
ima preveč različnih definicij, na različnih področjih.
Kako torej raziskovalci kompleksnih sistemov
merijo kompleksnost sistema?
Seth Lloyd v članku z naslovom
"Mere kompleksnosti: nepopoln seznam"
poda nekje 42 različnih definicij
ali načinov merjenja kompleksnosti,
med drugim Shannonovo teorijo informacij,
kompleksnost algoritmov,
fraktalne razsežnosti,
termodinamično globino, itd...
Ali obstaja ena sama, celovita in uporabna opredelitev kompleksnosti?
To je zelo vprašljivo.
Te različne opredelitve so uporabne
pri merjenju različnih vidikov sistema.
V tečaju si bomo podrobneje ogledali dve od teh:
Shannonovo teorijo informacij in fraktalne razsežnosti-
kako jih uporabljamo in zakaj bi lahko bile koristne.
Razpravljali bomo tudi o splošnem problemu kako
določiti in meriti kompleksnost v resničnem svetu.
Preden nadaljujem, bi rada omenila
ideje o kompleksnosti
v imenitnem, brezčasnem in zelo preroškem članku
z naslovom 'Znanost in kompleksnost',
ki ga je napisal ameriški matematik
Warren Weaver, leta 1948.
Weaver je probleme, za katere se zanimajo različna področja znanosti,
razdelil v tri kategorije.
Prvo kategorijo je poimenoval 'Problemi enostavnosti'.
To so problemi, ki vključujejo le nekaj spremenljivk.
Nekateri primeri se nanašajo na
tlak in temperaturo v termodinamiki,
nekateri na
tok, upornost in napetost v elektrodinamiki,
spet drugi se pa nanašajo na
populacije v odvisnosti od časa v populacijski dinamiki.
Vse to so problemi, ki so se obravnavali v
19. in v začetku 20. stoletja,
v fiziki, kemiji, biologiji in tako naprej.
Nato Weaver preide na drugi sklop, ki ga imenuje
'Problemi neorganizirane kompleksnosti'.
To so problemi, ki vključujejo
več milijard ali bilijonov spremenljivk.
Tak primer je razumevanje zakonov
temperature in tlaka, ki so posledica
bilijonov neorganiziranih zračnih molekul v prostoru ali atmosferi.
Razumevanje pridobimo s pomočjo
računanja povprečij za velike nabore spremenljivk.
Pri razumevanju temperature
ne gledamo posameznega položaja in energije
vsake posamične zračne molekule.
Namesto tega temperaturo razumemo kot
povprečno energijo bilijonov molekul.
In znanost o povprečjih spada pod statistično mehaniko,
ki se ukvarja s tovrstnimi problemi.
Ključna predpostavka tukaj je,
da je med spremenljivkami zelo malo interakcije.
Le pod tem pogojem je povprečenje smiselno.
Pri temperaturi plina,
je celota vsota posameznih delov,
ali povedano drugače-
celota je povprečje sestavnih delov.
Weaverjeva tretja kategorija so
'Problemi organizirane kompleksnosti'.
V teh problemih najdemo tudi prej omenjene primere,
z njimi se ukvarjajo raziskovalci kompleksnih sistemov.
To so problemi, ki vključujejo
zmerno do veliko število spremenljivk.
Ključna razlika tukaj je,
da spremenljivke zelo izrazito
nelinearno vplivajo ena na drugo,
zato jih ni mogoče smiselno povprečiti.
Naj spomnim: o tem, kaj 'nelinearno' pomeni,
bomo podrobneje govorili v naslednji enoti.
Weaver je zapisal, da so to
"problemi, ki vključujejo hkratno obravnavo
zelo velikega števila dejavnikov,
ki so medsebojno povezani v organsko celoto".
Pravzaprav smo se znašli pri 'porajanju' oz. nastanku novega (ang. emergence).
Ta 'organska celota' se nanaša na
porajajoče se vedenje sistema (ang. emergent behaviour of the system).
V članku je Weaver podal
krasen seznam vprašanj, ki predstavljajo
primere problemov organizirane kompleksnosti.
Osupljivo pri tem je, da četudi je bil Weaverjev članek
objavljen že leta 1948,
vsi ti problemi obravnavajo tematike,
ki so še vedno odprta vprašanja
v znanosti o kompleksnih sistemih,
in to skoraj 70 let kasneje.
Naj povzamem nekaj njegovih vprašanj:
- Zaradi česa se svetlinov cvet odpre, ko se?
- Kakšen je opis staranja iz biokemičnega vidika?
- Kaj je gen in kako se izvirna genska sestava živega organizma izrazi v razvitih značilnostih odraslega?
- Od česa je odvisna cena pšenice?
- Kako se da valuto preudarno in učinkovito stabilizirati?
- Kako je moč razložiti vedenjski vzorec
organizirane skupine oseb kot je delavski sindikat,
skupina proizvajalcev ali rasna manjšina?
Weaver je povedal še naslednje:
"Ti problemi … so preveč zapleteni,
da bi jih lahko obravnavali
s starimi tehnikami 19. stoletja,
ki so bile tako zelo uspešne pri reševanju
'problemov enostavnosti' z dvema, tremi ali štirimi spremenljivkami.
Poleg tega pa teh novih problemov tudi
ni moč obravnavati s statističnimi tehnikami,
ki so tako učinkovite
pri opisovanju povprečnega vedenja
v problemih 'neorganizirane kompleksnosti'. "
Weaver gre še dlje: "Ti novi problemi
(in prihodnost sveta je odvisna od mnogih izmed njih)
zahtevajo, da znanost opravi tretji velik napredek,
napredek, ki mora biti še večji od uspehov 19. stoletja
pri obvladovanju 'problemov enostavnosti',
ali zmage 20. stoletja
nad problemi 'neorganizirane kompleksnosti'.
Znanost se mora v naslednjih 50 letih naučiti,
kako se lotiti teh problemov
'organizirane kompleksnosti'. "
No, minilo je skoraj 70 let odkar je Weaver napisal ta članek.
In eden glavnih namenov tega tečaja je,
da izveste, kako daleč smo prišli
pri obravnavi problemov 'organizirane kompleksnosti'
in katera nova orodja je znanost o kompleksnosti razvila
za njihovo obravnavo.
Čeprav v tem tečaju
ne bomo šli pregloboko v formalne opredelitve,
se dajmo še malo pomuditi pri vprašanju
"Kaj je kompleksen sistem?",
na katero obstaja mnoštvo različnih možnih odgovorov.
Pojdimo naravnost k strokovnjakom.
V naslednji pod-enoti boste slišali
primere najrazličnejših odgovorov na to,
s strani nekaterih najbolj znanih strokovnjakov s tega področja.
Bodite pozorni na to, da kljub zelo različnim odgovorom,
obstajajo tudi skupne točke pri definiciji.