Как дефинирате комплексните системи?
Моята кратка дефиниция е,
че системите не подлежат на
компактна форма на представяне
или описание. Трябва да обясня това.
В системите, които физиците изучават
вие често можете да напишете една страница
с няколко много елегантни уравнения: първия
закон на Нютон или уравнениеята на Максуел
за електромагнитните полета и т.н.
С тяхна помощ ще можете да обясните огромно количество от емпирични данни.
Когато става дума за човешкия геном, за мозъка, или свойства
на обществото или на литературната история, доколкото знаем
няма такива красиви, елегантни, компактни описания.
И това за мен е свидетелство,
че ние имаме работа с комплексна система.
Защо е така? Мисля, че причината за тази трудност е,
че тези системи кодират "дълги истории".
За мен една от характеристиките
на една комплексна система е, че намира стредства
или механизъм за извличане от нейната среда
на известна информация, за да я използва,
за адаптивно поведение. Да предсказва и контролира.
Впоследствие, тя трябва да се опише като се използват модели,
които имат по-различен характер от онези, с които
традиционно сме свикнали в областта на математическите природни науки.
И основно тези модели включват изчислителните методи.
Сега ще ви попитам
същия въпрос, който задавам на всеки.
Каква е вашата дефиниция за комплексна система? О-о не
Това всеки го казва.
В теорията на компютърните науки, ние не казваме, че
системите са сами по себе си комплексни или прости.
По-често се питаме дали въпросите са
комплексни, ако тези въпроси изискват големи изчислителни
ресурси, за да се решат: много време голяма памет,
много общуване между хората.
Имат ограничен ресурс.
Въпросите могат имат различна изчислителна сложност.
Например,ако искате да знаете дали как една система
изглежда след t стъпки напред във времето
Вие можете да отговорите на въпроса с пропорционално t стъпки
симулиране напред на системата. Но един интересен
въпрос може да бъде, че не съществува алгоритъм, който да работи много
по-бързо от обичайния. Може би няма начин да се прескочи
историята. Може би като една хаотична динамична система, която
няма кратко формално решение и няма пряк път освен този на
трудното и продължително стъпка по стъпка симулиране.
За мен работещата дефиниция по-скоро не е
питането дали една система е проста или сложна. Не отричам, че
ние често имаме определени идеи за това. Но намирам полезно
да променим малко въпроса. Дайте ми
положително или отрицателно мнение как за тази система да ви отговори,
или за количеството изчислителния, необходими за решението.
Тогава ще отговоря на този въпрос от изчислителна гледна точка
или на необходимото количеството изчислителни ресурси.
Добре, това е сложна
концепция. Не казвам комплексна, само вид
усложнена.
Всъщност, това се връзва с дискусията, за която аз съм сигурен ние
нямаме информация. По-скоро аз имам прецизно понятие
когато говоря за една природна или изкуствена
система да бъде комплексна. Разбирането ми е, че тя има много сложна
вътрешна каузална архитектура, която съхранява и обработва информацията.
Техническите аспекти, се отнасят за
това как ние можем да измерим съхранената информация и размера на структурата.
Така, че информацията играе ключова роля при опита ни да опишем
колко сложна е една сложна система и как различните
начини на обработка и съхраняване на информацията могат да подскажат
как системата е организирана. Така че това е ключово понятие.
Първоначалното понятие за информация на Шанон като
степента на непредсказуемост или колко една система е рандомизирана
се нуждае от изясняване. Със сигурност фокусът на много
от моите работи е опита да очертая различните видове информация
не само тази на Шанон.
Моята дефиниция за комплексните системи
е система, която има
взаимодействия и съдържа нелинейни елементи.
Повечето от моята работа е свързана с многомерни системи.
Аз предпочитам да работя с методите на стаситическата механика.
от физиката, за да разбера проблемите в тези системи.
През повечето време интересните характеристики на тези системи имат
свойства на мащабна инвариантност и се подчиняват на степенните закони
или на фракталните обекти в тях, които се съдържат някъде в тях
или в тяхната физическа организация,
или от гледна точка на статистиката, която вие виждате.
Моята дефиниция е, че комплексните системи се състоят от много елементи.
Те може да не са многообразни в началото, но завършват така.
Свързват се посредством мрежова структура или някаква пространствена
структура и получават информация и сигнали посредством тази мрежа,
или локална структура. Понякога получават глобални сигнали или информация,
които могат да бъдат пазарни цени или температура в системата, така че
в допълнение на разнообразието и взаимосвързаността, те също са
взаимозависимил Действията на един агент в системата ще въздейства
по някакъв начин на друг агент. Така че в контекста на една
социална система, както в икономиката. Ако отида в магазина
и дали ще купя черен или бял хляб, това няма значение за някой друг.
Няма реална силна взаимозависимост, освен тази
на цените. Но ако реша да карам колата си по пътя
или да карам колата си много бързо, това действие ще ви засегне
значително. Те за взаимозависими. И последното нещо
е да имаме тези
взаимозависими действия и мрежи и различни агенти; агентите се адаптират
и отговарят на средата, в която са. Те не следват прости правила
но те се адаптират. Тази последна част
става по-трудна за определяне философски, защото адаптацията е от по-висок ред
така че имаме първо ниво и после мета правило.
Те се основават на правила, но те се основават на мета правила.
Те позволяват поведение, което
може да отговори на сигнали, идващи от локално и от глобално ниво.
Ще спомена за друг парадокс в комплексните адаптивни системи.
Подобна система може да бъде комплексна, но може и да не бъде.
Една система съдържа подобни компоненти, но може да свърши като създава равновесие.
Ако погледна една система от икономиката или части от икономически системи,
наистина постигат равновесие, но тогава други
постигат сложност. Ако проследите консумацията на петрол глобално,
тя е предсказуема, защото има стабилна характеристика,
но ако я проследите във времето, тя има комплексен характер:
има взаимозависимости, които излизат на сцената.
Така че, Джон Холанд и аз се шегуваме, че трябва да наричаме такива системи
способни да произведат комплексно поведение. Това е забележително.
Това е въпрос, по който хората спорят много.
Предполагам
комплексната система се разбира като имаща много взаимодействащи части
където
системата е повече от сумата на частите и.
Тя показва поведение на възникване, което не е сума от индивидуалните
части. Други хора добавят
допълнителни елементи, но това е подобно на моята дефиниция.
Това е система от взаимодействащи части, които показват поведение на .
възникване. ОК! Това е доста ясно. Нещо като отваряне, което
заема малко повече време.
Аз ще ви дам дефиниция за комплексни системи, но
ще ви напомня, че много важни понятия като
"морална ценност" и "живот" е много трудно да се определят
и аз мисля, че комплексните системи принадлежат на тази категория.
Въпреки това, системите, които наричам комплексни
имат много взаимодействащи активни компоненти
и взаимодействията между компонентите имат
нетривиални и нелинейни взаимодействия
и това води до непредсказуемост на поведението им. Вие може да
сте чували за това преди. По-важното е
всички компоненти да могат да се учат или
да моделират поведението си по някакъв начин
докато системата има обичайното си поведение.
Това води до разнообразие от интересна динамика.
Най-общо това е което мисля, когато мисля за комплексните
системи. Мислите ли, че адаптацията е централен елемент
от поведението на комплексните системи?
Тя е централна за видовете комплексно поведение.
ОК! Достатъчно честно.
Аз мисля, че моята дефиниция е подобна на тези на останалите хора.
Комплексната система има подобие с нещо,
което има много взаимодействащи части
и начинът им на взаимодействие е качествено различно от
поведението на отделните части. Така
че има нещо общо с феномена на възникването. Може да се чудим
какво точно тези думи означават
и аз може да мисля по малко по-друг начин от останалите хора, но аз
не мисля, че имам нещо уникално в моята дефиниция.
Обичайно комплексните системи се разглеждат като
нещо различно от по-простите, обикновено
физични системи, и които се стремят към хетерогенност. Те са направени от части,
които не са еднакви. Например, хората
и компаниите в един град са различни.
Много от тях имат потенциал за развитие, но не всичките.
Така че един град или еко-система могат да се развиват.
Често, това което пречи да се предсказва тяхното поведение
е, че те имат каузални последователности,
които съставят тяхното поведение, което е циклично, така че има обратна връзка
позитивна и негативна и тя прави тяхната еволюция
по-трудна за изучаване, отколкото по-простите физични
системи или инженерни системи, където имаме режими, които са по-прости и
линейни и те отговорят по начин, който да използваме за тяхното характеризиране
Това е само операционна дефиниция за това какво са комплексните системи.
Оттук има дълъг път за разбирането какво е комплексна система:
от екосистемата до организма, града и мозъка.
Комплексната система е такава, която
съдържа огромен брой актьори или агенти,
които взаимодействат по нелинеен начин
и от които произтича
многопластово поведение.
Така че тук са феномените на възникването, но също
най-важната част на комплексната система, която я отграничава
от по-прости системи като движението на планетите около слънцето
от една страна вие не можете
да опишете динамиката и само с няколко
прости уравнения. Това се свързва
с факта, че тези системи се развиват
и са адаптивни. Аз мисля, че това е една от най-важните
разлики между тях и традиционните системи, с които
съм се занимавал в моята кариера като физик.