«复杂»作者梅拉妮·米歇尔,这是一本系统论述复杂系统的科普书籍。
本书论述复杂系统理论以动力学、混沌和预测,信息,计算,进化四个部分为基础,然后又以复杂系统将这四个主题联系起来。
复杂系统是什么?有两种定义:
复杂系统是由大量组分组成的网络,不存在中央控制,通过简单运作规则产生出复杂的集体行为和复杂的信息处理,并通过学习和进化产生适应性。
复杂系统是具有涌现和自组织的行为系统。
在自然界存在许多复杂性系统范例,比如昆虫群落,免疫系统,大脑和经济。
蚂蚁群落由成千上万的蚂蚁组成,完成复杂的工作,建筑巢穴,寻找食物,抵抗入侵者。但单只蚂蚁却极其简单,群体数量不多的蚁群也无法生存。蚂蚁依靠释放化学信号,对其它蚂蚁传递信号,当信号的总强度达到一定程度时,会导致其它蚂蚁采取行动,并同样释放化学信号。没有中央控制,依靠发送信号和信号指导行动的规则,简单的蚂蚁组成智能群体。
大脑是复杂的系统,由简单的神经元组成。神经元由细胞体,接收信号的树突,发送信号的轴突组成。当树突收到足够多的信号就会激发神经元,并通过轴突传出电信号。和蚁群一样,简单的神经元以简单的规则组成了复杂的大脑。
免疫系统,由不同的细胞组成,在没有中央控制的情况下,依靠信号传递和控制,产生复杂的行为,并不段地自适应。免疫细胞中的白细胞可以识别入侵者,如细菌,并发出警报,激发淋巴细胞;被激发的淋巴细胞会产生抗体,抗体会识别入侵者,并在全身搜寻和猎杀入侵者。另外与入侵者匹配越高的免疫细胞,会产生越多的后代,使身体对入侵者产生免疫力。免系统也是由简单的免疫细胞组成,没有中央控制,依靠信号传递和处理,以及自适应,产生复杂的系统。
以上的现象的共性作为对复杂系统做了总结的依据,由此产生了对复杂性的第一种定义。
那么对第一种定义更高度的总结,产生第二个定义:具有涌现和自组织的行为。复杂系统具有有组织的行为而没有中央控制,称之为自组织。由简单规则产生难以预测的复杂行为,称之为涌现。复杂性科学的核心问题就是“涌现和自组织行为是如何产生的?" 接下来将在动力学、混沌和预测,信息,计算,进化这四个科学主题中寻找答案。
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