複雜系統研究思路?複雜系統是由許多可能相互影響的組件組成的系統複雜系統的例子有地球的全球氣候、生物體、人腦、電網、交通或通信系統等基礎設施、複雜的軟件和電子系統、社會和經濟組織（如城市）、生态系統、活細胞，最終整個宇宙，我來為大家科普一下關于複雜系統研究思路?以下内容希望對你有幫助!

複雜系統研究思路

複雜系統是由許多可能相互影響的組件組成的系統。複雜系統的例子有地球的全球氣候、生物體、人腦、電網、交通或通信系統等基礎設施、複雜的軟件和電子系統、社會和經濟組織（如城市）、生态系統、活細胞，最終整個宇宙。

複雜系統是由于其部件之間或給定系統與其環境之間的依賴關系、競争、關系或其他類型的相互作用而本質上難以對其行為建模的系統。“複雜”的系統具有由這些關系産生的獨特屬性，例如非線性、湧現、自發秩序、适應和反饋循環，等等。由于這樣的系統出現在各個領域，它們之間的共性成為了它們獨立研究領域的課題。在許多情況下，将這樣的系統表示為網絡是很有用的，其中節點表示組件并鍊接到它們的交互。

作為一個跨學科領域，複雜系統的貢獻來自許多不同領域，例如物理學的自組織和關鍵現象研究，社會科學的自發秩序研究，數學的混沌研究，生物學的适應等等。因此，複雜系統通常被用作一個廣義術語，涵蓋許多不同學科的問題研究方法，包括統計物理學、信息論、非線性動力學、人類學、計算機科學、氣象學、社會學、經濟學、心理學和生物學。

關鍵概念

複雜系統主要關注系統的行為和屬性。廣義上的系統是一組實體，它們通過它們的交互、關系或依賴關系形成一個統一的整體。它總是根據它的邊界來定義，它決定了實體是或不是系統的一部分。位于系統之外的實體則成為系統環境的一部分。

一個系統可以表現出産生與其部分的屬性和行為不同的行為的屬性；這些系統範圍的或全局的屬性和行為是系統如何與環境交互或出現在其環境中的特征，或者它的部分如何通過位于系統内而表現的特征。行為的概念意味着系統的研究還涉及随時間發生的過程。由于其廣泛的跨學科适用性，系統概念在複雜系統中發揮着核心作用。

作為一個研究領域，複雜系統是系統論的一個子集。一般系統理論同樣關注相互作用實體的集體行為，但它研究的系統類别更廣泛，包括傳統還原論方法可能仍然可行的非複雜系統。

一個系統表現出複雜性意味着系統的行為不能輕易地從它的屬性中推斷出來。任何忽略這些困難或将其描述為噪聲的建模方法都必然會産生既不準确也無用的模型。迄今為止，還沒有出現解決這些問題的複雜系統的完全一般理論，因此研究人員必須在特定領域的背景下解決它們。複雜系統的研究人員通過将建模的主要任務視為捕獲而不是降低其各自感興趣系統的複雜性來解決這些問題。

雖然目前還沒有普遍接受的複雜性确切定義，但有許多複雜性的典型例子。系統可能是複雜的，例如，如果它們具有混沌行為（表現出對初始條件極其敏感的行為，以及其他屬性），或者如果它們具有緊急屬性（孤立地從其組件中不明顯但由當它們放在一個系統中時形成的關系和依賴關系），或者如果它們在計算上難以建模（如果它們依賴于相對于系統大小增長過快的一些參數）。

複雜系統的交互組件形成網絡，網絡是離散對象及其之間關系的集合，通常被描述為由邊連接的頂點圖。網絡可以描述組織内個體之間、電路中邏輯門之間、基因調控網絡中基因之間或任何其他相關實體集之間的關系。

網絡經常描述複雜系統中複雜性的來源。因此，将複雜系統作為網絡進行研究，可以實現圖論和網絡科學的許多有用應用。例如，許多複雜系統也是複雜網絡，它們具有相變和幂律度分布等特性，很容易導緻突發或混沌行為。

複雜系統通常具有非線性行為，這意味着它們可能會根據其狀态或上下文以不同的方式響應相同的輸入。在數學和物理學中，非線性描述了輸入大小的變化不會産生輸出大小的成比例變化的系統。對于給定的輸入變化，根據系統的當前狀态或其參數值，此類系統可能産生顯着大于或小于輸出的比例變化，甚至根本沒有輸出。

對複雜系統特别感興趣的是非線性動力系統，它是具有一個或多個非線性項的微分方程系統。一些非線性動力系統，例如洛倫茲系統，會産生一種稱為混沌的數學現象。混沌适用于複雜系統，是指對初始條件的敏感依賴，或“蝴蝶效應””，一個複雜的系統可以表現出來。在這樣的系統中，初始條件的微小變化會導緻截然不同的結果。因此，混沌行為可能極難用數值模拟，因為計算中間階段的小舍入誤差可以導緻模型生成完全不準确的輸出。

複雜系統的另一個共同特征是湧現行為和屬性的存在：這些是系統的特征，它們在孤立的組件中并不明顯，而是由它們在系統中組合在一起時形成的相互作用、依賴關系或關系産生的。湧現廣泛地描述了這些行為和屬性的出現，并應用于社會科學和物理科學中研究的系統。雖然湧現通常僅指在複雜系統中出現無計劃的有組織行為，但湧現也可以指組織的崩潰。它描述了從構成系統的較小實體中難以甚至不可能預測的任何現象。

當湧現描述無計劃秩序的出現時，它是自發秩序（在社會科學中）或自組織（在物理科學中）。自發秩序可以在從衆行為中看到，即一群人在沒有集中計劃的情況下協調他們的行動。自組織可以在某些晶體的全局對稱性中看到，例如雪花的明顯徑向對稱性，這是由水分子與其周圍環境之間 純粹的局部吸引力和排斥力引起的。

複雜自适應系統是具有自适應能力的複雜系統的特例，因為它們具有改變和從經驗中學習的能力。複雜适應系統的例子包括股票市場、社會昆蟲和蟻群、生物圈和生态系統、大腦和免疫系統、細胞和發育中的胚胎、城市、制造企業和任何基于人類社會群體的努力。文化和社會系統，例如社區。

特點

複雜系統可能具有以下特征：

複雜系統可能是開放的複雜系統通常是開放系統——也就是說，它們存在于熱力學梯度中并耗散能量。換句話說，複雜系統通常遠離能量平衡：但盡管有這種變化，但可能存在模式穩定性，見協同效應。

關鍵轉變是生态系統、氣候、金融系統或其他複雜系統狀态的突然變化，當變化的條件通過關鍵或分叉點時可能發生。系統狀态空間中的“臨界減速方向”可能指示系統在此類轉換後的未來狀态，當延遲的負反饋導緻振蕩或其他複雜動力學較弱時。

複雜的系統可能是嵌套的複雜系統的組件本身可能是複雜系統。例如，一個經濟體是由組織組成的，組織是由人組成的，人是由細胞組成的——所有這些都是複雜的系統。複雜的二分網絡内的交互安排也可以嵌套。更具體地說，發現互利互動的雙向生态和組織網絡具有嵌套結構。這種結構促進了間接促進和系統在日益嚴峻的環境下持續存在的能力以及大規模系統性政權轉變的潛力。

多樣性的動态網絡與耦合規則一樣，複雜系統的動态網絡也很重要。通常使用具有許多本地交互和較少數量的區域間連接的小世界或無标度網絡。自然複雜系統經常表現出這樣的拓撲結構。

可能産生突發現象複雜系統可能表現出湧現的行為，也就是說，雖然結果可能充分由系統基本成分的活動決定，但它們可能具有隻能在更高層次上研究的特性。

關系是非線性的實際上，這意味着一個小的擾動可能會導緻大的影響、比例效應，甚至根本沒有影響。在線性系統中，結果總是與原因成正比。見非線性。

關系包含反饋循環負（阻尼）和正（放大）反饋總是存在于複雜系統中。元素行為的影響以元素本身被改變的方式反饋。

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