复杂适应系统理论共17页
复杂自适应系统理论综述
复杂自适应系统理论综述1 复杂自适应系统理论简介复杂自适应系统（Complex Adaptive System，CAS）理论是现代复杂性科学研究中的一种重要理论，是由美国密歇根大学教授、遗传算法创始人约翰·霍兰（John Holland）于1994年圣塔菲研究所成立10周年时正式提出的。
其后霍兰又在《隐秩序——适应性造就复杂性》以及《涌现：从混沌到有序》两本著作中对该理论进行了完善。
CAS理论的主要思想是：复杂自适应系统是一种“用规则描述的，由相互作用的适应性主体（Active Agent）所构成的系统，这些主体随着经验的积累，靠不断变换规则来适应”（霍兰，2000：10-11）；复杂自适应系统理论的核心是适应性创造复杂性，与以往传统的机械论、还原论不同，复杂自适应系统（CAS）中的个体是具有主观能动性、适应性的智能体，可以在适应外界环境与对外交流中不断学习与积累经验，并能根据自己所学不断调整自己的行为方式以求与系统规则相匹配。
另外，还能通过修改系统规则来达到自身行为与外界环境的匹配。
在该系统中，所有个体都处于一个主要由其他个体所构成的大环境之中，而复杂自适应系统也始终处于一种“混沌的边缘”的环境之中，因而任何主体在适应上所作的努力都是努力适应别的适应性主体，即CAS中的每一个个体都依靠与环境以及与其他个体间的相互作用不断改变着它们的自身，同时也改变着环境。
此外，与自上而下、中心控制的复杂性科学早期研究的贝塔朗菲的一般系统理论不同，复杂自适应系统是一种层次结构分明的自下而上的分散系统，系统中的每个个体在共处一个大环境的同时又分别根据它周围的小环境并行、独立地进行着适应与学习，不同层次间的个体一般没有交集，从而“把对涌现的繁杂的观测还原为简单机制的相互作用”，而相同层级的个体通过一定的竞合行为，又可以在系统的更高层次上突现出新的结构、现象及更复杂的行为。
一般认为像社会系统、股票市场、虚拟社区、蚁群、人体免疫系统、组织中的单位或不同组织所形成的联盟都可看作复杂自适应系统。
复杂适应系统(CAS)理论
CAS 理论的 7 个基本点
适应性主体和 CAS 理论涉及到 7 个基本点，它们包
括 4 个特性和 3 个机制。 1）聚集：主要用于个体通过“粘合”形成较大的多 个体的聚集体。由于个体具有聚集的特性，它们可以 在一定条件下，在双方彼此接受时，组成一个新的个 体——聚集体，在系统中象一个单独的个体那样行动。 2）非线性：指个体以及它们的属性在发生变化时， 并非遵从简单的线性关系。特别是在与系统的反复交 互作用中，这一点更为明显。
复杂适应系统研究方法
与复杂适应系统思考问题的独特思路相对应，复杂适应系统
研究问题的方法与传统的方法也有不同之处。复杂适应系统 建模方法的核心是通过在局部细节模型与全局模型（整体行
为、突现现象）间的循环反馈和校正，来研究局部细节变化
如何突现出整体的全局行为。它体现了一种自底向上的建模 思想，与传统的从系统分析与描述、建立系统的数学模型、 建立系统仿真模型到模型的验证、确认这样一种从顶向下的 建模思路是不同的。
简称CAS），也称复杂性科学（Complexity science）， Holland教授在复杂系统的研究 中，发现了一大类系统都是由一系列具有适 应性的个体组成的，他把这类系统叫做复杂 适应系统。
CAS理论的概念
它的基本思想是：系统中的个体（元素）被称为主体（Agent），主体是 具有自身目的性与主动性，有活力（Active）和适应性的个体。主体可 以在持续不断地与环境以及其他主体的交互作用中“学习”和“积累经 验”，并且根据学到的“经验”改变自身的结构和行为方式，正是这种 主动性及主体与环境的、其他主体的相互作用，不断改变着它们自身， 同时也改变着环境，才是系统发展和进化的基本动因。整个系统的演变 或进化，包括新层次的产生、分化和多样性的出现，新的聚合而成的、 更大的主体的出现等，都是在这个基础上派生出来的。CAS 理论的基本 思想认为 CAS 的复杂性起源于其中的个体（Agent）的适应性。
系统思维能力与应对复杂性ppt课件
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1）进化结果 2）来自于经验 3）专长性 4）无意识和偏差性
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二）影响直觉的三种启发性因素：
– 易得性启发因素：“最容易获取的刺激” 对直觉产生启发。
– 代表性启发因素：“普遍性特征”对直 觉产生启发。
– 锚定性启发因素：“先入为主”的想法 对直觉的启发。
• 善于运用批判性思维…… • 正确推理…… • 知道哪些因素影响你的判断……
边缘系统
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第二节）推理判断
1. 演绎推理 2. 归纳推理 3. 概率推理
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第三节）酝酿和顿悟
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一）酝酿 -----思绪的自组织过程……
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三）系统思维
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第二节）近代科学思维方式的产生
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第二章 人类思维机制分析
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第一节 直觉及其形成机制
两种心理过程：自动过程和控制过程。
“Weltanschauung” ：世界观+人生观
中文语境的“世界观”与“人生观”相分 离。
“大同的世界观，独立的人生观。”
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“对于那些希望管理有目的的系统 或进行干预以对其进行改变的人 来说，世界观对变革的阻力，或 相反为动力，变得至关重要。 ”
一阶学习（单环学习）：在现存心智模式下的学习。
169170吸引子不动点极限环环面平衡态周期态准周期态混沌运动体制171人类自觉的目的性一种主观上强烈吸引人的未来可能状态常常被当成追求的目标而实际上未必具有可达性有时可能仅仅是一种一厢情愿的主观愿自觉的他组织的固有缺陷与此有关他组织活动奉行的理论计划方案等是否具有可达性需要在实践中检查修正补充甚至需要推倒重建
复杂适应性系统
复杂适应性系统本世纪80年代，不同国家不同学科的研究人员不约而同地开始从新的角度来看待自然界和人类社会中一些复杂的现象，并由此产生了一门新的21世纪交叉学科--复杂性科学（Complexity Science）。
它要探讨的是复杂系统中，各组成部分之间相互作用所突现（emergence）出的特性。
复杂性科学研究的前沿阵地是美国新墨西哥的圣菲研究所（Santa Fe Institute, SFI）。
这里汇集了一批不同领域的科学家，他们通过对不同学科之间的深入探讨，试图找出各种不同的系统之间的一些共性，并称之为"Complxity"。
其早期的主要学术观点认为复杂系统是由大量相互作用的单元构成的系统，基本思路是复杂适应性系统理论与基于多主体的计算机仿真与模拟。
复杂性的研究内容则是研究复杂系统如何在一定的规则下产生有组织的行为以及系统的进化所突现出来的行为。
近年来，SFI 的一些科学家如Holland, Arthur, Kauffman等，拓宽了复杂系统的研究内容，把兴趣逐步转移到对经济作为复杂自适应系统（Economy as an Evolving Complex System）、混沌边缘（edge of chaos）、人工生命（artificial life）和系统进化（evolution of system）的研究。
圣菲研究所的工作对传统的经济学、社会学、生物学造成了巨大的影响。
在欧洲，复杂性的研究则以普利高津的远离平衡态的自组织理论、艾肯的超循环理论、哈肯的协同学理论为代表。
尽管这些理论诞生在六七十年代，至今仍对复杂性的研究产生不可忽视的影响。
以著名科学家钱学森为首的我国学者则在九十年代初期提出了开放的复杂巨系统理论，其基本观点是对于自然界和人类社会中一些极其复杂的事物，从系统学的观点来看，可以用开放的复杂巨系统来描述，解决这类问题的方法是从定性到定量综合集成研讨厅体系。
迄今为止，综合集成的方法论已取得了许多卓有成效的成果。
复杂性科学一文讲透复杂性科学及其复杂适应系统模型
复杂性科学⼀⽂讲透复杂性科学及其复杂适应系统模型任何⼀个门学科在创⽴初期，都会有不同的声⾳，或⽀持，或反对，或提出⾃⼰的主张。
复杂性科学（姑且叫复杂性研究吧，免得引来⼝⾆之争），⼀个刚刚初具雏形的理论却能在⽣物界、免疫系统、社会、经济、产业、城市等给予共性⽅⾯的⼤尺度解释，可想⽽知⼀些⼈会对之充满热情，⽽⼀些⼈则极⼒反对。
什么是复杂性?这个问题看似简单，其实是最复杂、最难以回答的问题。
复杂性研究之所以产⽣，是因为⼀些研究和⼀些⾼度复杂的⾃然现象、社会发展、经济系统之间具有深刻的相似性。
这个实例包括我们⼤众所熟知的⼤脑、免疫系统、细胞、经济等，说它们相似，并不是说必然存在掌控这些不同系统的唯⼀原理，⽽是说这些系统都表现出“适应性”“类⽣命”“智能性”“⾃发涌现性”的⾏为。
复杂性科学复杂性科学是在现有的学科体系下继续追究终极的⼀个产物，所以它天然的是跨学科的、更是跨尺度的，哪怕是在复杂性科学的圣地：圣塔菲研究所，也⽆法准确的给出复杂性科学的定义；所以，学习复杂性科学，⾸先要“掌握⼀些基础学科的重要道理”，尤其是底层的、决定性的原理，然后再尝试着去从“交叉学科”中的“普遍规律”着⼿，去找到这个普遍规律与重要学科的重要道理之间的联系，才能逐渐打开视野并深⼊实践下去。
然⽽，这种研究⽅式最终⼀定会让我们在研究的过程中“脱实向虚”，最后看起来越来越像⼀个哲学家。
理解复杂性为什么要研究复杂性呢?主要原因是⽜顿机械论时代之后，⼤家已经习惯了“观察--抽象—建⽴范式--分析和预测”的循环。
但领域越来越来细分、范式越来越不稳定，这个时间⼤家惊讶的发现单⼀理论体系下衍⽣出来的范式经常受到跨学科的要素的影响，因此⼤家才⽇益重视“跨学科的底层逻辑”，期待着⼀个更基础、更稳定的底层逻辑的出现，为⼤家建⽴⼀个更稳定的认知范式。
就像互联⽹刚兴起的时候，⼤家最经常提到的⼀个词是“跨界打动”和“能消灭你的对⼿都是你平时看不见的”，其中⼀层意思就是：你现在的⾏业中的商业范式会因为另⼀个⾏业与你所在的⾏业产⽣和交集⽽被推毁。
复杂适应系统理论.doc
第六章复杂适应系统理论复杂适应系统（Complex Adaptive System，简称CAS）理论的提出对于人们认识、理解、控制、管理复杂系统提供了新的思路。
CAS理论包括微观和宏观两个方面。
在微观方面，CAS理论的最基本的概念是具有适应能力的、主动的个体，简称主体。
这种主体在与环境的交互作用中遵循一般的刺激——反应模型，主体的适应能力表现在它能够根据行为的效果修改自己的行为规则，以便更好地在客观环境中生存。
在宏观方面，由这样的主体组成的系统，将在主体之间以及主体与环境的相互作用中发展，表现出宏观系统中的分化、涌现等种种复杂的演化过程。
1994年霍兰提出复杂适应系统理论，在桑塔费研究所成立10周年时正式提出的。
作为CAS理论的产生背景，有必要对该研究所简单介绍。
1. 圣菲（桑塔费）研究所CAS理论的诞生地——桑塔费研究所成立于1984年。
它是一个独立的非盈利的研究所，靠申请各种基金来支持跨学科的研究工作。
聚集在这里的研究人员虽然来自不同的阶层和背景，包括从梳着马尾巴发型的研究生到像物理学家盖尔曼、安德森和经济学家阿罗这样的诺贝尔桂冠得主，由年迈的学术巨子（头顶诺贝尔桂冠、地位特殊、声名显赫）创建的机构，但他们都达到了一个基本的共识，都坚信一个将普照自然和人类的新科学——复杂性理论，他们正在凌厉地冲破自牛顿时代以来一直统治着科学的线性的还原论的思维方式，但起步非常艰难。
1.1 还原论三百多年来，科学家们热爱的线性系统，在这个系统中，整体正好等于所有部分之和。
还原论把世界分解得尽可能小，尽可能简单。
为一系列或多或少理想化了的问题寻找解题的方案（通往诺贝尔奖的辉煌殿堂通常是由还原论的思维取道的），但却因此背离了真实世界，把问题限制到你能发现解决办法的地步，这就造成了科学上越来越多的碎裂片。
而真实的世界却要求我们用更加整体的眼光去看问题，任何事情都会影响到其它事情，你必须了解事情的整体关联网。
事实上，除了非常简单的物理系统，世界上几乎所有的事情、所有的人都被裹罩在一张充满刺激、限制和相互关系的巨大非线性网络之中，一个地方小小的变化会导致其它地方的震荡（一呼百应、千应，蝴蝶力量），整体几乎永远是远远大于部分的总和（气体整体属性有压强、温度、相变——凝固与蒸发，而单个气体分子只有动能、速度；一台安装好的机器具有它的零部件总和所没有的功能）。
复杂系统理论讲课讲稿
复杂系统理论（system complexity）
• 复杂系统理论（system complexity）是系统 科学中的一个前沿方向，它是复杂性科学 的主要研究任务。复杂性科学被称为21 世 纪的科学，它的主要目的就是要揭示复杂 系统的一些难以用现有科学方法解释的动 力学行为。与传统的还原论方法不同，复 杂系统理论强调用整体论和还原论相结合 的方法去分析系统。
研究方法
• 数学理论与计算机科学的结合 • 非线性分析结构 • 克服对立统一规律下，观察和分析事物简
单的两元结构思维
诺贝尔奖获得者普利高津的观点
• 他认为西方的经典科学更多地强调了还原论,而中 国的古典哲学强调的是整体性,现在是到了强调两 者结合起来的时候了,也就是说科学研究应当进入 由简单化向复杂性转化时代。为此,他提出了耗散 结构理论。
沌控制就是一种可能机制,但决不是惟一机 制
复杂性理论的启示
• 采用纯确定性或纯随机性观点来研究系统 都存在偏面性,对一个系统行为的研究需要 把这两种方法有机地统一起来
• 共适应性和突现性取代了传统的因果律
• 语境融合为系统自身的一部分，变化成为 自身发展不可或缺的要素
• 静态的横向或共时分析方法转向动态的纵 向或历时分析方法。
• 按照这种理论,一个复杂系统应当由大量互相作用 的基本单元组成。这个系统应当是开放的,可以与 外界环境进行物质、能量和熵的交换,从而使系统 在处于远离平衡态时表现出耗散结构,实现 由混 沌到有序的转化。
美国San涌现出各式各样的斑图 • 无序到有序过程是由混沌边缘来完成，混
复杂系统理论
复杂适应系统(CAS)理论复杂适应系统理论的概述复杂适应系统(Complex Adaptive System CAS)理论认为系统演化的动力本质上来源于系统内部，微观主体的相互作用生成宏观的复杂性现象，其研究思路着眼于系统内在要素的相互作用，所以它采取“自下而上”的研究路线；其研究深度不限于对客观事物的描述，而是更着重于揭示客观事物构成的原因及其演化的历程。
与复杂适应系统思考问题的独特思路相对应，其研究问题的方法与传统方法也有不同之处，是定性判断与定量计算相结合，微观分析与宏观综合相结合，还原论与整体论相结合，科学推理与哲学思辨相结合。
复杂适应系统建模方法的核心是通过在局部细节模型与全局模型间的循环反馈和校正，来研究局部细节变化如何突现出整体的全局行为，其模型组成一般是基于大量参数的适应性主体，其主要手段和思路是正反馈和适应，其认为环境是演化的，主体应主动从环境中学习。
正是由于以上这些特点，CAS理论具有了其它理论所没有的、更具特色的新功能，提供了模拟生态、社会、经济、管理、军事等复杂系统的巨大潜力。
复杂适应系统理论的产生复杂适应系统(Complex Adaptive System，以下简称CAS)理论是美国霍兰(John Holland)教授于1994年，在Santa fe研究所成立十周年时正式提出的。
复杂适应系统(CAS)理论的提出对于人们认识、理解、控制、管理复杂系统提供了新的思路。
CAS理论包括微观和宏观两个方面。
在微观方面，CAS理论的最基本的概念是具有适应能力的、主动的个体，简称主体。
这种主体在与环境的交互作用中遵循一般的刺激——反应模型，所谓适应能力表现在它能够根据行为的效果修改自己的行为规则，以便更好地在客观环境中生存。
在宏观方面，由这样的主体组成的系统，将在主体之间以及主体与环境的相互作用中发展，表现出宏观系统中的分化、涌现等种种复杂的演化过程。
CAS理论虽然提出不久，但是由于其思想的新颖和富有启发，它已经在许多领域得到了应用，推动着人们对于复杂系统的行为规律进行深入研究。