复杂性研究：现状及其热点
复杂网络理论研究的现状与未来
复杂网络理论研究的现状与未来网络已经成为了人们生活中不可或缺的一部分。
无论是个人的社交网络还是全球的互联网，网络连接了我们的生活，也改变了我们的生活方式。
随着互联网的不断发展，网络已经从简单的连接工具演变成了复杂的系统。
因此，复杂网络理论的研究成为了当前的热点之一。
本文将探讨复杂网络理论的现状和未来发展方向。
一、复杂网络理论的概念和基本特征复杂网络是指由大量节点和边构成，具有复杂结构、多样性、非线性、动力学特征、自组织性、鲁棒性和鲜明的小世界效应、无标度特性等基本特征的网络。
通常情况下，复杂网络分为三类：随机网络、小世界网络和无标度网络。
随机网络是指所有节点的度数都差不多的网络，其中每个节点与其他节点随机连接。
小世界网络是指带有高度聚集性的连通性网络，即绝大部分节点都连接在一起，少数节点之间存在着远距离的联系。
无标度网络是指网络中有少部分节点拥有大量边缘连接的特性，即一小部分节点拥有着绝大部分的节点连接。
二、复杂网络理论的研究现状复杂网络理论的研究已经成为了跨学科研究的重要领域，包括数学、物理、计算机科学、生物学等。
近年来，随着人们对网络数据的深入研究，社交网络、生物网络、交通运输网络等越来越多的网络数据被发现，这些网络的存在和演变规律与我们生活中的许多重要问题相关。
比如，在社交网络中，人们如何形成朋友圈，如何通过朋友圈传播信息；在生物网络中，多种生物体之间的相互作用方式及其对生物群落演化的影响等等。
在复杂网络理论的研究中，目前主要的研究方向包括网络结构的建模和分析、网络中的动态演化过程、网络的鲁棒性和动力学过程。
在网络结构的建模和分析方面，研究者们主要从拓扑结构及其参数、形成机理、应用场景等方面展开探索。
在动态演化过程的研究中，主要探索网络中的复杂动态行为以及动态行为的建模。
在网络鲁棒性的研究中，主要探讨网络的鲁棒性如何改进和优化。
最后，在网络的动力学过程的研究中，主要是探讨网络的动态演化行为如何对网络中的元素产生影响，以及如何对网络整体产生作用。
复杂性科学
4.1 基于复杂性科学思想的团队建模
建模 运作 涌现 影响因素
第一种模型
第二种模型
Salas等人“团队高效模型(TEM)” 输入 个体：知识、技能、能力、内在动 机和态度、 团队：成员同质性、团结程度、权 力分布 目标任务：复杂性、类型 工作：工作结构、沟通、团队规范 转化 团队的培训、沟通和协调过程 输出 团队环节绩效
4.2 团队运作结构的变化方面
建模 运作 涌现 影响因素
复杂性科学认为,团队的运作结构就是团队个体成员为了完成团队目标 任务而相互依赖的行为机制,它决定了团队整体的行为特性和功能表现。
传统观点
复杂性科学观点
人为控制与设计的结果
团队系统(或其局部)与不确定性环境之间互动适应、 不断自发调整的过程,是一种自组织行为。
03
复杂适应系统理论：霍兰提出来的一个 复杂性理论分支。所谓具有适应性，就 是指它能够与环境以及其他主体进行交 互作用。
05
进化计算：一系列搜索技术，它以进化 原理为仿真依据，侧重于算法的研究， 主要有四大流派：遗传算法、进化规划、 进化策略和遗传编程。
02
自组织临界性理论：多种要素相互作用的 大系统能够自发地朝临界状态演化，这种 自组织临界状态，小事件会导致大事件乃 至突变。
1 团队绩效
2 团队文化
3 团队领导
4.4 影响涌现现象产生的因素
建模 运作 涌现 影响因素
有意义的差异性：成员主体间的差异,表现在个人知识、 技能、经验等方面存在多样性,可以形成有价值的非线 性作用关系。
内部沟通学习：理解团队的共同目标,促进团队学习和 合作,增强团队凝聚力和信任。
共同目标：团队存在的理由,为团队运行过程中的决策 提供参照物,判断团队进步的可行标准,为团队成员提供 一个合作和共担责任的焦点。
复杂性、复杂系统与复杂性科学(中科院系统所)
2 . 复杂系统
2. 1 复杂系统及其基本特征
目前关于复杂系统的定义也不统一，至少有30多种，代表性的有如下一些： （1）复杂系统就是浑沌系统（浑沌学派）。 （2）具有自适应能力的演化系统（Santa Fe）。 （3）包含多个行为主体（Agent）具有层次结构的系统。 （4）包含反馈环的系统（Stacey）。 （5）不能用传统理论与方法解释其行为的系统（John Warfield）。 （6）动态非线性系统。 （7）客观事物某种运动或性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、相互连结、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。
3.4 复杂性科学研究方法
（1）理论分析方法
理论分析是研究复杂系统的必不可少的重要途径。主 要包括对复杂系统进行事前、事中和事后的理论分析。对 混沌或复杂系统的判定是事前理论分析的重要内容。 （2）复杂系统的模型分析方法 目前有重要影响的模型方法有： （i）混沌动力学模型法（Chaos Dynamics） （ii）符号动力学方法（Symbolic Dynamics） （iii）结构解释模型法（ISM） （iv）系统动力学方法（System Dynamics） （v）复杂适应系统方法（Complex Adaptive System）
虽然目前关于复杂系统的认识与定义尚未统一， 但是对复杂系统的基本特征的认识却比较一致。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 非线性是产生复杂性的必要条件，没有非线 性就没有复杂性。复杂系统都是非线性的动态系统。 非线性说明了系统的整体大于各组成部分之和，即 每个组成部分不能代替整体，每个层次的局部不能 说明整体，低层次的规律不能说明高层次的规律。 每个子系统具有相对独立的结构、功能与行为。各 组成之间、不同层次的组成之间相互关联、相互制 约，并有复杂的非线性相互作用。 动态性说明系统随着时间而变化，经过系统 内部和系统与环境的相互作用，不断适应、调节， 通过自组织作用，经过不同阶段和不同的过程，向 更高级的有序化发展，涌现出独特的整体行为与特 征。
复杂性研究
管理复杂性研究讲义一、复杂性科学的产生和发展一般认为，复杂性科学理论的源头是一般系统论。
发展至今，复杂性科学理论已经形成了欧洲学派、美国学派和中国学派这三个有代表性的学派。
欧洲学派的研究以普利高津的耗散结构论、哈肯的协同学、艾根的超循环理论为代表。
美国已形成了5个学派，分别是：系统动力学派（组织理论，特别是学习型的组织）、适应性系统学派（经济、生物、认知等系统）、混沌学派（物理、经济等系统）、结构基础学派（管理理论，特别是交互式管理）和暧昧学派（社会、科学、语言等系统）。
中国学派的代表是钱学森，他的贡献主要是提出复杂性研究的独特思路和方法论，可以分为两个层次：一是从方法论层次划分简单性与复杂性，强调解决复杂性问题必须利用整个现代科学技术体系的知识；二是具体方法层次，也就是复杂巨系统工程，建立综合集成研讨厅体系，用于复杂巨系统的预测和决策。
1.一般系统论复杂性科学是研究复杂系统行为与性质的科学，研究重点是探索宏观领域的复杂性及其演化问题。
（1）贝塔朗菲在1937年创建了“一般系统论”，重申“整体大于其各部分之和”的整体论观念，向片面强调还原论、忽视系统整体性的观点挑战。
这被多数学者认为是复杂性科学的源头。
从一般系统论开始，“系统”、“整体”和“整体性”成为科学研究的对象，一般系统论是第一个反对还原论的科学理论，其方法论是非还原论的。
这个时期的复杂性科学主要代表人物除贝塔朗菲外，还有维纳和诺伊曼。
（2）维纳创立的控制论虽然并未明确提出研究复杂性问题，但由于维纳注意的中心是对机器(人工世界)、动物和社会的统一描绘，后两者属于典型的复杂巨系统，与其后出现的以工程系统为对象的工程控制论、现代控制理论显著不同。
评述：以贝塔朗菲为代表的第一代的复杂性科学的探索者们虽然都雄心勃勃，人人都构造了自己的反对简单性、探索复杂性的研究纲领，但他们往往是自己用还原论的手段去追求复杂性的目标。
他们还没有研究系统如何演化，系统如何从无序到有序等问题。
复杂系统研究的最新进展及其应用
复杂系统研究的最新进展及其应用复杂系统是指由大量相互关联、相互作用的个体或组件所构成的非线性系统。
这种系统具有多元复杂性和动态复杂性。
其性质和行为难以通过简单的数学模型来描述和解释。
近年来，随着科学技术的不断进步，复杂系统研究取得了很多新的突破和进展，同时也被广泛应用于许多领域，如社会系统、经济系统、生态系统等。
一、复杂系统的研究进展1. 计算机模拟技术计算机模拟技术是研究复杂系统的重要工具之一。
通过建立计算机模型，可以对复杂系统进行模拟，从而进一步了解其行为和性质。
近年来，计算机模拟技术得到了巨大的发展，不断提高了模型的精度和可靠性，从而为复杂系统研究提供了更多的数据和实验支持。
2. 网络科学网络科学是研究网络结构、性质和行为的一门学科。
在复杂系统研究中，网络科学被广泛运用于描述和分析各种复杂网络的结构和行为，如社交网络、通讯网络、交通网络等。
通过网络科学的研究，可以更深刻地理解复杂系统中各个元素之间的关联和相互作用，从而为复杂系统的建模和仿真提供了更为科学的基础。
3. 超大规模数据分析随着信息技术的迅速发展，现代社会产生了海量的数据。
这些数据中包含着有关复杂系统的丰富信息，但又具有数据量大、复杂性高、时空跨度大等特点，难以直接进行分析和处理。
超大规模数据分析技术的应用，可以有效地挖掘和提取隐藏在数据中的有价值信息，从而更好地理解和研究复杂系统。
二、复杂系统的应用1. 社会系统社会系统是由人类组成的复杂系统，其中包括政治、经济、文化等多元要素。
在社会系统研究中，复杂系统理论被广泛应用于社会结构分析、人群行为预测、社会网络研究等方面。
例如，研究社交网络中人际关系的复杂性和动态性，可以让我们更好地理解社交现象的本质，也有助于政府和企业等做出更为有效的决策。
2. 经济系统经济系统是由商品生产和交换等经济活动组成的复杂系统。
在经济系统研究中，复杂系统理论被广泛应用于市场预测、风险评估、投资策略等方面。
国内近十年复杂动态系统理论研究概览
希望本次演示能为相关领域的研究提供参考和启示，并促进国内复杂动态系 统理论的进一步发展。
参考内容
本次演示旨在对近十年来国内针对评价理论的研究进行综述。自2013年以来， 评价理论在国内得到了广泛的和应用，涵盖了多个学科领域，如语言学、心理学、 经济学等。本次演示主要从以下几个方面对相关研究进行回顾和总结。
结论
本次演示对近十年来国内复杂动态系统理论研究进行了概览和重点剖析，总 结了该领域的研究现状、成果、不足和发展趋势。复杂动态系统理论作为揭示自 然界和社会现象中复杂系统行为和演化规律的重要工具，将在未来得到更广泛的 应用和创新发展。针对现有研究的不足之处，应进一步加强跨学科交叉融合、推 动理论创新和完善以及加强应用领域的拓展等。
国内近十年复杂动态系统理论 研究概览
01 引言
03 重点剖析 05 参考内容
目录
02 概览 04 结论
引言
复杂动态系统理论是当今科学研究的前沿领域之一，对于揭示自然界和社会 现象中的复杂系统的动态行为和演化规律具有重要意义。本次演示旨在概括近十 年来国内复杂动态系统理论的研究现状、成果、不足和发展趋势，以期为相关领 域的研究提供参考和启示。
未来，随着评价理论的不断发展，我们可以期待更多的研究者将这一理论与 不同领域相结合，从而推动国内对于评价理论的深入研究。
感谢观看
2、复杂动态系统理论的仿真实 验
复杂动态系统理论的仿真实验是研究复杂系统的重要手段之一。通过仿真实 验，可以对系统的动态行为和演化规律进行定量分析和验证。例如，在金融领域， 可以通过仿真实验来研究股票市场的波动特性和影响因素；在交通领域，可以通 过仿真实验来模拟交通流的行为和演化过程。
3、复杂动态系统理论的成果和 不足
生物复杂性及其形成机制的研究
生物复杂性及其形成机制的研究生物复杂性是一个非常广泛的研究领域，它关注的是生物的结构和功能，并且探究生命的起源及发展等相关问题。
随着科技的发展，人们越发珍视生物的复杂性，为探究它的形成机制进行各种研究。
一、什么是生物复杂性生物复杂性是指生物体的结构、形态、功能等方面的综合表现。
它是指一个生物体所包含的组织、细胞、器官、系统之间的相互作用的综合。
生命的复杂性是由其多样性、分化、调控和互动等因素共同作用的结果。
二、生物复杂性的形成机制1. 基因变异和自然选择基因变异和自然选择是造成生物复杂性的主要因素之一，基因变异可以导致个体与群体之间的形态、生理和行为的变化。
自然选择是通过筛选有利的适应性基因改进了物种，逐步进化出更为复杂的生命形式。
2. 生态适应生态适应也是造成生物复杂性的因素之一，生物多样性的丰富可能是由于不同群体适应不同的生活条件及环境变化引起的。
不同的生物体在适应不同的生态环境方面都有不同的适应力和能力，因此不同的物种在生命形态和组织结构方面也呈现出极大的多样性。
3. 基因互作和表观遗传基因互作是指一个基因在表达过程中对其他基因的表达产生影响的过程。
表观遗传则是在不改变DNA序列的情况下，通过染色体结构、DNA甲基化、组蛋白修饰等来改变基因的表达方式。
这些机制在生物体内部的互动中起到重要的作用，同时也对生物体的复杂性产生着重要影响。
4. 集群智能和交互作用集群智能是指由一个组织系统中许多个独立个体组成，它是通过相互作用和合作形成的。
在集群智能中，个体之间的信息传递和交互作用非常重要，它们可以共同解决问题，协调协作，并产生比单个个体更强的表现力。
三、生物复杂性研究的现状和展望生物复杂性研究是目前生命科学领域热门的研究方向之一，已经涉及到生命科学的各个领域。
未来的研究方向可能更加侧重于以下两个方面：1. 系统生物学的发展系统生物学可以帮助我们更好的了解生命的复杂性，它将分子生物学、生物化学、生态学和物理学等学科整合在一起，针对生命体系的不同层次进行研究。
生态学中的复杂性研究进展及其应用
生态学中的复杂性研究进展及其应用生态学是一门研究生物与环境相互作用的学科，它成为了人类关注的焦点问题之一。
随着环境破坏和生态系统失衡的逐渐加剧，人们对于生态学的研究日益深入，其中“复杂性”成为了生态学中一个关键的概念。
复杂性指的是生态系统中各种生物与环境之间相互作用的多样性、复杂性和协同性，研究生态系统中的复杂性有助于理解自然界的复杂性，并探索维持生态系统平衡的机制，对于环境保护以及生态系统管理都有着重要的意义。
一、复杂性的概念与研究方法初步认识到生态系统中存在复杂性的概念最早可以追溯到20世纪初的群落生态学。
群落生态学研究生态系统中不同生物种类之间的相互作用，但是该研究方法属性过于单一，无法体现生态系统中各种元素的协同关系。
随着计算机技术、统计方法和模型技术的发展，学者们开展了复杂性研究。
在生态复杂性研究中，学者们采用了许多研究方法。
比如，基于生态系统的互联网分析（IA），可以确定生态系统中各种元素之间的相互作用关系。
熵理论和信息论应用于生态系统中可以测量信息流量，对于研究生态系统中各种元素的协同作用有很大的帮助。
此外，学者们还使用系统动力学方法模拟生态系统的演化过程，以及计算机仿真技术研究生态系统的稳定性和韧性。
二、复杂性研究在生态学中的应用1.生态系统的管理与维护复杂性研究在生态系统的管理与维护方面有着十分广泛的应用。
学者们通过对于生态系统中各种生物间关系的研究，制定了很多生物物种的管理措施，保护了许多受威胁的物种。
比如，在保护环境和生态系统方面，为了减轻土壤侵蚀和提高作物产量，许多研究人员推崇“旋转种植”方法。
在该方法中，研究人员在一块土地上先种植一种作物，然后再轮换到下一种作物。
这种方法不仅有助于水分和营养的更有效的利用，而且可以帮助农民更好地管理土地。
2. 生态系统的综合管理与评估复杂性研究在生态系统的综合管理和评估方面也有着十分广泛的应用。
在土地利用评估方面，研究人员通过分析土地的利用历史和生态资源，建议哪些土地不应该再被开发了。
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黄欣荣在《复杂性研究对整体论的复兴与超越》(复杂性研 究对整体论的复兴与超越.江南大学学报(人文社会科学版)， 2009（2）)一文中强调，有关复杂性的研究在超越还原论的 同时，也同样需要超越整体论，复杂性研究与整体论的关系不 是简单的等同关系。刘鸿翔指出，复杂性科学是在坚持中超越 了还原论和整体论, 实现了还原论和整体论的有机组合, 即形成 和产生了融贯论。(还原论、整体论与融贯论——复杂性科学方 法论之认识.长沙理工大学学报(社会科学版)，2008（2）) 董春雨在《从因果性看还原论与整体论之争》(自然辩证 法研究,2010（10）)一文中，从因果性的内涵及其复杂表现出 发，分析了因果性与还原论和整体论之间的联系：因果观念与 还原相比虽然有相同的方面，但其内涵有更复杂丰富的多的东 西；另外，整体论也并不排斥因果分析，尤其是下向因果与整 体方法的意义是完全一致的。总之，还原论与整体论的根本分 歧并不在于分析方法本身，而在于分析过程当中是否注意到了 层次问题，是否注意到了部分与整体之间的不对等关系，所以 从因果性出发，有助于厘清还原论与整体论之间的理论纠葛。 其他的，金吾伦的生成论。热点
不是专家，不敢妄言。
2、还原论-整体论的关系
A/ 2012-12-6，于景元（钱老弟子、系统讨论班成 员之一，航天科技集团公司710所研究员、原副所长， 科技委主任） 《文集》P196： 系统科学是从事物的整体与部分、局部与全局以 及层次关系的角度来研究客观世界的……钱老指出： 我们所提倡的系统论。既不是整体论，也非还原论， 而是整体论与还原论的辩证统一。钱老关于系统论 的这个思想，后来发展成为他的“综合集成思想”， 充分显示出钱老的辩证唯物主义哲学智慧。 B/ 这种观点也见于国内其他学者的研究：
附录：SCIENCE公布125个科学前沿问题
2 意识的生物学基础是什么? 15 记忆如何存储和恢复? 17 怎样从海量生物数据中产生大的可视图片? 87 信息素影响人类行为吗? 88 一般麻醉剂如何发挥作用? 89 导致精神分裂症的原因是什么? 90 引发孤独症的原因是什么? 91 阿兹海默症患者的生命能够延续多久? 92 致瘾的生物学基础是什么? 93 大脑如何建立道德观念?
英国著名系统科学家P· 切克兰德对贝塔 朗菲的研究表明，他从40年代末直到1972年 逝世，其思想几乎再未有过什么重大发展。 (P.切克兰德：《系统论的思想与实践》，左 晓斯、史然译，北京：华夏出版社，1990， 11－12。) 几十年前发生在贝塔朗菲身上的事情， 也许正是当前系统科学研究的一个可类比的 缩影。
系统科学的停滞表现在许多方面，其中有关整
体性思想的“空泛”的指责更是不绝于耳。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
人们已经意识到，系统论虽然强调整体性是系统 的主要特点，但系统论在具体问题的解决过程中，一 般都着眼于对模型系统的各种关系的分析，即从大体 上讲，它仍以分析方法为主。与过去不同的是，现在 人们考虑的因素首先是量上的增多，但它还未能真正 将各因素的地位从质上区分开来——也许协同学中的 序参量概念及其伺服原理是个例外。 其次由于人们过分沉溺于各种“精妙的”数学 处理方法，而这些数学方法实际上大多最终又归结为 线性方法，这样就使系统的整体性在不知不觉中被庸 俗化甚至被忽略了。
像中医那样相对成熟的系统方法即如将整体联系的形式具体表达为经
络概念并成功应用的尚不多见； 黑箱方法、分形理论虽然提供了一种由部分达到整体的方法，使人们
对部分与整体关系的认识得以深化，但这一研究还有待于进一步成熟。
二、当下研究的的若干重点问题
除了上述不足，许多人对当前系统科学研究的现 状还进行过其他多角度的分析，如三个流派——欧洲、 美国和中国及其特点的比较分析。（顾基发（系统所 原所长）、苗东升（复杂性研究的成就与困惑.系统科 学学报，2009(1) ）
所以金吾伦认为，仅通过分解成部分以了解整体是不充分的，因为部
分与部分之间有关联和作用。一旦整体被不当分解，其间的相互作用和联
系就丧失了，是谓“系统悖论”。 总之，除了一些直观的、描述式的概念以外，一些具体的系统方法的 成功除了考虑的因素比以前“多”了一些之外，它并没有提供新的思路， 一句话“整体论似乎无法使人们从整体知识中推出部分的知识”（金吾伦： “巴姆的整体论”，《自然辩证法研究》，1993－9。） 于是，很多人对系统论目前这种描述式的流于空泛的现状持批评态度， 认为它在哲学上和方法论上都是站不住脚的，仅仅是“术语大战”而已。 （苗东升.系统科学精要[M].北京：中国人民大学出版社，1998：2 ） 可见系统与整体思想实际上并没能落实为一种行之有效的方法，
一、复杂系统科学及其方法的意义
1、思想、方法上的反传统
A、经典科学方法论——分析传统 ： 还原论——原子论； 更深的基础1+1=2。 B、具体处理方法 [ⅰ]隔离法[ⅱ]微积分 C、正面作用：合理与必要性 D、缺陷与不足：拉美特利（La Mettrie）
( 1+1＞2)：沙子与人体系统——“拼装人”？
2、当代显学：
重提与量子力学、相对论的并列 方福康：在2012《钱学森科学和教育思想研讨会》（系统 科学思想专题分会场）——恰逢其时；恰逢其世；恰逢其 势
概况：
系统科学与复杂性研究是近几十年来持续的学术热点 问题之一，由此人们在相关研究的进步中在许多问题的理 解和处理上取得了一些有目共睹的成就。
3、若干明显不足：
还有目前应该关注的一些问题： 1、信息与神经科学研究 2、还原-整体论的关系 3、中国学派的成长
1、信息与神经科学研究
2012-10，《第六届全国科学方法论学术研讨会》，韩济 生院士的基调报告，《针刺研究的方法学问题》即如此。 方福康，科学家的风格：图表，数据、方程。 2012-12-6：主题报告； “神经系统中的复杂性研究”（《上海理工大学学报》， 2011 -2） 脑、神经科学研究的进展 微观研究，进步非常快。 饶毅。3个单位的美国基金资助北大、清华、师大：100 万×10年。 但宏观，跨层次研究明显不足，涌现、突变机制不清楚； 其次，信息与物质，能量交流、转化机制尚不清楚。 记忆研究：行为-巴浦洛夫；细胞-突触生长；分子层次： 蛋白质变化。 这些不同层次的反应，信息都起着积极、主动的作用。