复杂适应系统理论ppt课件

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。

第八章复杂适应系统理论及其应用一、复杂适应系统理论及其应用在微观方面，CSA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（Agent）。

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。

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。

1、复杂适应系统的核心思想复杂适应系统的核心思想是适应性造就复杂性。

系统适应性是产生复杂性的机制之一，但不是复杂性的唯一来源。

CAS理论认为系统具有适应性，就是指它能够与环境以及其他主体进行交互作用。

主体在这种持续不断的交互作用的过程中，不断的“学习”或“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。

整个宏观系统的演化或进化，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等，都是在这个基础上逐步派生出来的。

第九章开放的复杂巨系统按照钱学森对系统的分类，系统可分成简单系统和巨系统。

巨系统又可分成简单巨系统和复杂巨系统，复杂巨系统又可分成一般复杂巨系统介绍分类的根据和相关的几个概念。

一、概念介绍1、巨系统在实际研究中，人们发现系统的性质与系统的规模有关。

所以，在早期系统科学的研究对象主要是少数环节组成的小系统，随之推广到经济、生态环境等系统，这类系统称之为大系统，70年代钱学森在研究社会系统工程时，提出巨系统的概念，认为社会系统所涉及的范围之大、复杂程度之高是一般系统所没有的。

对于小系统、大系统、巨系统之分，没有精确的范围，也不存在截然分明的界限。

一般来说，由几个、几十个元素或子系统组成的是小系统，由上百个、上个元素或子系统组成的是大系统；如果元素或子系统的数量极大，成万上亿、甚至更大那就是巨系统。

2、复杂巨系统在巨系统这个概念层次上，不能再按照系统规模进行分类，如：贝纳尔流，这个物理系统微观组分的数量级为1023，中国微观祖分是13亿，即1.3*109，但后者所包含的关系要复杂的多，描述起来要困难的多。

复杂适应性理论复杂适应性理论是开发出来用来描述复杂系统如何在未知条件下自主学习并适应环境，从而改善与之相关的事务的一种理论。

复杂适应性理论包括多种解释，它们涉及到个体系统、集体系统、文化系统及其他系统之间的结构和动态关系。

复杂适应性理论是根据经典的科学理论开发的，它的关键理念是被称为“适应性”的概念。

它的基本思想是，系统可以在不确定环境中自主学习，并且能够调整自身来适应新的环境。

复杂适应性理论主要应用于解决现代非线性系统，如复杂网络、公共政策、动态组织和其他复杂系统。

适应性是一种能力，可以帮助人们在变化的环境中调整自身，以找到最适合自己的解决方案。

这意味着，适应性可以帮助人们面对多变的环境条件，并有效地处理解决问题。

这就是复杂适应性理论的核心内容。

复杂适应性理论已被广泛运用，以改善复杂经济系统、政治系统、公共政策、环境保护、健康社会服务、城市和地区规划、组织发展和既有制度等复杂领域。

复杂适应性理论丰富了现有的模式和理论，有助于解释系统的变化和复杂关系。

在复杂适应性理论的框架下，针对不同的复杂系统提出了几种模型：系统视角模型、实践视角模型、文化视角模型、行为视角模型和结构视角模型。

这些模型能够更好地理解复杂系统的内部动态和外部环境之间的关系。

此外，复杂适应性理论还可以帮助理解复杂系统如何与其他系统相连接，从而更好地发挥作用。

通过分析实践视角，可以发现一个系统会与其他系统产生不同的行为和结果。

在实践视角下，可以研究一个系统如何改变自身以适应发生的变化，并了解它与其他系统的互动是如何影响其自身的发展的。

复杂适应性理论是一种用来解释复杂系统的行为的理论，也是一种研究复杂系统变化的理论。

它提供了一种有效的框架，用来研究系统之间的关系，以及系统如何适应复杂的环境。

它的应用已被证明是有效的，用来解决复杂的社会问题，改善现有的模式和理论，更好地解释社会现象，并帮助设计出有效的解决方案。