复杂适应系统 (ＣＡＳ)理论及其应用———由来、内容与启示
陈 禹 ①
摘 要 复杂适应系统 (ＣＡＳ)理论是现代系统科学的一个新的研究方向 ,作为第三代系统观 ,突破了把系统元素看成“死”的、被动的对象的观念 ,引进具有适应能力的主体概念 ,从主体和环境的互动作用去认识和描述复杂系统行为 ,开辟了系统研究的新视野。从二十世纪系统观的发展 ,说明ＣＡＳ理论产生的背景和意义 ,简要介绍ＣＡＳ理论的基本观点和主要内容 ,分析ＣＡＳ理论的特点及其在认识论意义上给我们的启示。
关键词 复杂系统 ;适应性 ;系统思维
霍兰Ｊ(ＨｏｌｌａｎｄＪｏｈｎ)于 1 994年提出复杂适应系统 (ＣＡＳ)理论 ,迅速引起学界关注 ,被尝试用于观察和研究各种不同领域的复杂系统 ,成为当代系统科学引人注目的一个热点。笔者于 1 997年和 2 0 0 0年两次访问圣菲研究所 (ＳａｎｔａＦｅＩｎｓｔｉｔｕｔｅ),现作一简要介绍。
1 ＣＡＳ理论是现代系统科学的继续和发展
ＣＡＳ理论是二十世纪几代科学家不断深入研究 ,对于复杂系统的日益全面理解与认识的成果之一。 2 0世纪 30年代 ,当贝塔朗菲重新举起系统论旗帜 ,向片面强调还原论、忽视系统整体性的观点挑战 ,为“整体大于其各部门之和”的正确思想进行申辩时 ,他还缺乏具有说服力的论据 ,给人以空泛的感觉。[1 ]首先给他以实际支持的是维纳。他打破了只注意分割、忽视综合的偏颇 ,以信息、反馈和控制的新观念研究系统行为 ,总结出跨越工程与生物界的一般性规律———控制论。[2 ]
控制论的迅速传播和在实践中的成功 ,使 2 0世纪 50年代成为“控制论的时代” ,系统工程思想广为传播 ,控制论方法被用到自动控制、工程管理以至社会经济等许多领域[3 , 4]。二战中以及战后的一系列重大工程和重大科学进步为系统工程思想提供了有力的支持 ,一时间 ,谈系统、谈控制成为科学界的时尚 ,形成系统科学的第一个高潮。控制论在社会经济领域中则不那么成功 ,以至到了 2 0世纪 70年代 ,有人开始哀叹“控制论时代的终结”。这正是系统科学需要进一步深入的前兆。这一时期所说的“系统” ,是以机器为背景的 ,部分是完全被动的、死的个体 ,其作用仅限于接收中央控制指令 ,完成指定的工作。任何其他动作或行为都被看作只起破坏作用的消极因素 (噪音 ),在应当尽量排除之列。这既保证了它在工程领域的成功应用 ,也决定了它在生物、生态、经济、社会这类以“活的”个体为部分的系统中必然遇到困难。我们把一这阶段的观念称为第一代系统观。
2 0世纪 70年代兴起的耗散结构理论[5]和协同学[6]提出第二代系统观。普利高津和哈肯所说的“系统” ,具有两个新特征 :第一 ,元素数量极大 ,一般都到 1 0 2 0 以上 ,致使“我推你动”的控制和管理方式成为不可能 ;第二 ,元素具有自身的、另一层次的、独立的运动 ,使整个系统不可避免地具有统计性和随机性。从这两点出发 ,第二代系统观拓宽了控制概念 ,引伸了随机性和确定性对立统一的思想 ,讨论了自组织涨落、相变等新的概念 ,对系统的理解深入了一大步。这里说的“系统”所隐含的背景已经不是人造机器 ,而是某种热力学意义下的系统。
然而 ,当人们试图把第二代的系统思想应用于经济、社会等系统时还是不能令人满意的。原因在于 ,虽然个体 (或元素 )可以有“自己的”运动 ,这种运动在一定条件下对整个系统的进化起着积极的、建设性的作用 ,然而这种运动仍然是盲目的、随机的 ,就象布朗运动那样。个体没有自己的目的、取向 ,不会学习和积累经验 ,不会改进自己的行为模式 ,一句话 ,它还是“群氓” ,不是真正的“活的”主体。[7]
2 0世纪 90年代以来 ,中外学者不约而同地把注意力集中到个体与环境的互动作用上。我国学者提出“开放的复杂巨系统”的概念[7];澳大利亚学者通过大量例证 ,研究了生物界的涌现规律[8];许多学者从学习、认知等方面 ,对于知识的表达和获取进行探索 ,提出人工神经网络、基于案例的推理等许多新概念。由此形成第三代系统思想 ,核心是强调个体的主动性 ,承认个体有其自身的目标、取向 ,能够在与环境的交流和互动作用中 ,有目的、有方向地改变自己的行为方式和结构 ,达到适应环境的合理状态。在这方面 ,以圣菲研究所为中心的、关于复杂适应系统的研究 ,是一个十分引人注目的方向。[9]
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