Войти
A сложная адаптивная система - это система, в которой безупречное понимание отдельных частей не дает автоматически идеального понимания всей системы. поведение. В сложных адаптивных системах целое сложнее, чем его части, и более сложное и значимое, чем совокупность его частей. Изучение сложных адаптивных систем, подмножества нелинейных динамических систем, является в высшей степени междисциплинарным и сочетает в себе идеи естественных и социальных наук для разработки моделей и идей системного уровня, которые позволяют разнородных агентов, фазовый переход и эмерджентное поведение.
Они сложны в том смысле, что представляют собой динамические сети взаимодействий, и их отношения не являются агрегатами. отдельных статических объектов, т. е. поведение ансамбля не предсказывается поведением компонентов. Они являются адаптивными в том смысле, что индивидуальное и коллективное поведение мутируют и самоорганизуются в соответствии с инициирующим изменение микро-событием или совокупностью событий. Они представляют собой «сложную макроскопическую коллекцию» относительно «похожих и частично связанных микроструктур», сформированных для адаптации к изменяющейся среде и повышения их живучести в качестве макроструктуры. Подход сложных адаптивных систем основан на динамике репликатора.
Термин комплексная адаптивная система был введен в 1968 году социологом Уолтером Ф. Бакли, который предложил модель культурной эволюции, которая считает психологические и социокультурные системы аналогичными биологическим видам. В современном контексте сложная адаптивная система либо напрямую связана с меметикой, либо предлагается в качестве более жизнеспособной переформулировки для замены меметической концепции.
Термин сложные адаптивные системы или наука о сложности часто используется для описания слабо организованной академической области, которая выросла вокруг изучения таких систем. Наука о сложности - это не единая теория - она охватывает более одной теоретической основы и является в высшей степени междисциплинарной, ища ответы на некоторые фундаментальные вопросы о живых, адаптируемых, изменчивых системах. Сложные адаптивные системы могут использовать жесткий или более мягкий подход. Жесткие теории используют точный формальный язык, склонны рассматривать агентов как обладающие осязаемыми свойствами и обычно видят объекты в поведенческой системе, которыми можно каким-либо образом манипулировать. Более мягкие теории используют естественный язык и повествования, которые могут быть неточными, а агенты - это субъекты, обладающие как материальными, так и нематериальными свойствами. Примеры жестких теорий сложности включают сложные адаптивные системы (CAS) и теорию жизнеспособности, а класс более мягкой теории - теория жизнеспособных систем. Многие предположения, сделанные в твердой теории, имеют отношение и к более мягкой теории. С этого момента интерес теперь будет сосредоточен на CAS.
Изучение CAS фокусируется на сложных, возникающих и макроскопических свойствах системы. Джон Х. Холланд сказал, что CAS «представляют собой системы, которые имеют большое количество компонентов, часто называемых агентами, которые взаимодействуют и адаптируются или учатся ".
Типичные примеры сложных адаптивных систем включают: климат; города; фирмы; рынки; правительства; отрасли; экосистемы; социальные сети; электрические сети; стаи животных; транспортные потоки; колонии социальных насекомых (например, муравьев ); мозг и иммунная система ; и ячейка и развивающийся эмбрион. Человеческие усилия, основанные на социальных группах, такие как политические партии, сообщества, геополитические организации, войны и террористические сети также считаются CAS. Интернет и киберпространство - составленные, совместные и управляемые сложной смесью взаимодействия человека и компьютера, также считается сложной адаптивной системой. CAS может быть иерархической, но чаще проявлять аспекты «самоорганизации».
Что отличает CAS от чистой многоагентной системы (MAS) фокусируется на свойствах и функциях верхнего уровня, таких как самоподобие, сложность, возникновение и самоорганизация. MAS определяется как система, состоящая из нескольких взаимодействующих агентов; тогда как в CAS агенты, а также система являются адаптивными, и система самоподобна. CAS - это сложная самоподобная совокупность взаимодействующих адаптивных агентов. Сложные адаптивные системы характеризуются высокой степенью адаптивной способности, что придает им устойчивость перед возмущением.
Другими важными свойствами являются адаптация (или гомеостаз ), коммуникация., сотрудничество, специализация, пространственно-временная организация и воспроизводство. Их можно найти на всех уровнях: клетки специализируются, адаптируются и воспроизводят себя, как это делают более крупные организмы. Общение и сотрудничество происходят на всех уровнях, от уровня агента до уровня системы. Силы, управляющие взаимодействием между агентами в такой системе, в некоторых случаях можно проанализировать с помощью теории игр.
Некоторые из наиболее важных характеристик сложных системы:
Роберт Аксельрод Майкл Д. Коэн определяет ряд ключевых терминов с точки зрения моделирования:
Тернер и Бейкер синтезировали характеристики сложных адаптивных систем из литературы и протестировали эти характеристики в контексте творчества и инноваций. Было показано, что каждая из этих восьми характеристик присутствует в творческих и инновационных процессах:
CAS иногда моделируются с помощью агентных моделей и сложных сетевых моделей. Агентно-ориентированные модели разрабатываются с помощью различных методов и инструментов, в первую очередь путем идентификации различных агентов внутри модели. Другой метод разработки моделей для CAS включает разработку сложных сетевых моделей посредством использования данных взаимодействия различных компонентов CAS.
В 2013 году SpringerOpen / BioMed Central запустил онлайн-журнал открытого доступа на тема моделирования сложных адаптивных систем (CASM).
Пассивные и активные тенденции в эволюции сложности. CAS в начале процессов окрашены в красный цвет. Изменения в количестве систем показаны высотой столбцов, при этом каждый набор графиков перемещается вверх во временном ряду. Живые организмы представляют собой сложные адаптивные системы. Хотя сложность биологии трудно определить количественно, эволюция произвела несколько удивительно сложных организмов. Это наблюдение привело к распространенному заблуждению о том, что эволюция прогрессивна и ведет к тому, что рассматривается как «высшие организмы».
Если бы это было в целом правдой, эволюция имела бы активную тенденцию к усложнению. Как показано ниже, в этом типе процесса значение наиболее распространенной сложности со временем будет увеличиваться. Действительно, некоторые модели искусственной жизни предполагают, что генерация CAS является неизбежным признаком эволюции.
Однако идея общей тенденции к сложности эволюции также может быть объяснена через пассивный процесс. Это предполагает увеличение дисперсии, но наиболее распространенное значение, режим, не изменяется. Таким образом, максимальный уровень сложности со временем увеличивается, но только как косвенный результат того, что организмов в целом становится больше. Этот тип случайного процесса также называется ограниченным случайным блужданием.
. В этой гипотезе очевидная тенденция к более сложным организмам является иллюзией, возникающей из-за концентрации на небольшом количестве больших, очень сложных организмов, которые населяют правый хвост распределения сложности и игнорирование более простых и гораздо более распространенных организмов. Эта пассивная модель подчеркивает, что подавляющее большинство видов - это микроскопические прокариоты, которые составляют около половины биомассы мира и составляют подавляющее большинство биоразнообразия Земли. Таким образом, простая жизнь остается доминирующей на Земле, а сложная жизнь кажется более разнообразной только из-за систематической ошибки выборки.
Если нет общей тенденции к усложнению биологии, это не исключает наличия сил, движущих системы к сложности в подмножестве случаев. Эти второстепенные тенденции будут уравновешены другими эволюционными факторами, толкающими системы к менее сложным состояниям.
Портал системной науки  | На Викискладе есть материалы, связанные с Сложными адаптивными systems. |
