开放复杂巨系统理论

复杂性和自组织理论综述第二次世界大战以后，科学发展出现一个大转折，即从简单性科学向复杂性科学发展。

现代的技术和社会已经变得十分复杂，传统的研究方法和研究手段已经不再满足要求。

这是用系统科学处理复杂性问题研究兴起的背景。

控制学家阿希贝提出研究复杂系统的战略。

信息学家魏沃尔“科学与复杂性”是当时复杂性探索的最高成就，认为未来科学主要研究有组织的复杂性。

自组织理论标志复杂性探索的高潮。

自组织理论认为应该以自组织为基本概念来探索复杂性的本质和根源。

Haken 基于代数复杂性定义一般复杂性，认为复杂性研究的关键是对复杂系统时空特性和功能结构的变化。

Prigogine学派断言现代科学在一切层次上都会遇到复杂性问题，只是在复杂性的类型，程度和层次上有所不同，主张建立复杂性科学。

他们提出的耗散结构理论为探索生物复杂性和社会复杂性奠定了基础。

80年代末以来，圣塔菲研究所致力于建立能够处理一切复杂性问题的一元化理论，研究手段是计算机模拟。

虽然能够处理一切复杂性问题的一元化理论很不现实，因为复杂性科学不是一门学科，而是未来科学的总称。

但他们关于演化经济学，人工生命，复杂自适应系统，免疫系统，Hopfield网络模型，自动机网络，“混沌边缘”的研究成果深化了学术界对复杂性和复杂性科学的认识。

钱学森提出开放的复杂巨系统概念并制定一套研究方法，他把复杂性研究纳入系统科学体系，采用系统概念解释复杂性。

现在还不可能给复杂性下一个精确的，统一的定义。

我认为应该从系统的动力学特性角度出发来定义复杂性，即复杂性是开放的，元素之间关联方式差异显著的，多层次巨系统的动力学特性。

下面介绍自组织理论及用系统论的观点来研究复杂性。

耗散结构理论（1967年Prigogine创建）认为一个远离平衡的开放系统通过不断与外界交换物质和能量，在外界条件变化达到一定阈值时，就可能从原来的无序状态转变为一种在时空上或功能上有序的状态。

一个系统能够实现自组织而形成耗散结构必须满足：（1）系统开放，系统充分开放就有可能驱使系统远离平衡态。

谨以此文缅怀纪念民族魂魄、科学巨擎、我们永远的钱老——人民科学家钱学森先生！钱学森开放复杂巨系统理论视角下的科技创新体系——以城市管理科技创新体系构建为例宋刚北京大学遥感与地理信息系统研究所,北京100871摘要：本文基于钱学森开放复杂巨系统理论，对知识社会环境下的科技创新体系建构进行了研究。

在技术创新双螺旋基础上，进一步从科学研究、技术进步与应用创新的协同互动入手，并以城市管理科技创新体系建设为例，构建了科技创新体系构成图，分析了由以科学研究为先导的知识创新、以标准化为轴心的技术创新和以信息化为载体的现代科技引领的管理创新构成的科技创新体系。

三个体系相互渗透，互为支撑，互为动力，推动着科学研究、技术研发、管理与制度创新的新形态，共同塑造了面向知识社会的创新2.0形态。

现代城市管理作为现代服务业的重要组成部分，其科技创新体系的构建与实践对面向服务的科技创新体系建设具有直接参考价值，对知识社会环境下的科技创新体系的建构具有重要借鉴意义。

关键词：知识社会，科技创新体系，创新2.0，城市管理，复杂性Science & Technology Innovation System in Perspective of Open Complex Giant System Theory of Qian Xuesen - Example from Construction of Urban ManagementScience and Technology Innovation SystemSONG GangInstitute of Remote Sensing and GIS, Peking UniversityAbstract: Science & Technology Innovation System in knowledge-based society is studied in perspective of complexity science. Starting from the double helix structure of technology innovation, science and technology innovation is analyzed as interaction of scientific research, technology development and application innovation. With science and technology innovation system in urban management as an example, three subsystems, namely, knowledge innovation system lead by scientific research, technology innovation system supported by standardization, and management innovation enabled by modern ICT, are constructed and analyzed from the perspective of Open Complex Giant System Theory by Qian Xuesen. The convergence and interaction of the three subsystems triggered the paradigm shift of scientific research, technologyinnovation and management innovation, which lead to innovation 2.0 in a knowledge-based society. This construction can be borrow directly to other modern service-oriented industry, and is also revelatory to construction of science and technology innovation system in a knowledge-based society.Key words: Knowledge Society, Science & Technology Innovation System, Innovation 2.0, Urban Management, Complexity科技进步推动了复杂性科学的发展，让我们以全新的视野审视现代经济社会的发展及其科技创新支撑[1]。

开放复杂巨系统及方法论
开放复杂巨系统(OCS)是一种基于随机过程的非常复杂的系统。

它是目前众多研究和应用领域中一个越来越受到重视的类别。

开放复杂巨系统的主要特点在于其复杂性，即一个系统具有多个构件、不同的功能和多个可能状态，而每个构件都受外部环境影响，因此它往往是无法完全预测，也不可控制的。

OCS包含复杂的功能和表现，这些功能和表现受到局部的影响而不受全局的管制，因此它拥有自动、动态和无序的特性。

开放复杂巨系统的方法论是一个多重的、多元的概念，它将社会科学和计算机科学相结合，从数学和逻辑上关注系统中的动态行为和多层结构，以描述和分析系统的行为和性质。

从多学科的视角出发，OCS方法论主要聚焦于：如何理解OCS中的高维空间结构；如何启动和管理OCS中的非线性变化；以及如何分析系统中的动态交互。

为了研究OCS的行为，需要定义一种统一的模型和方法，以表示其层次结构和复杂性。

在此基础上，OCS方法论建立起了一套复杂系统理论，这套理论将实证研究和技术模型结合起来，从而能有效地分析系统的功能和行为。

通过应用这一理论来研究OCS，不仅能更好的了解系统的运作机制，而且还能开发出更高效的管理技术，有助于更好的利用OCS的优势。

当前，OCS方法学在人工智能、机器学习、信息物理系统、智能算法等领域中得到广泛应用。

它不仅提供了一套运用多学科融合的原理和方法，而且还可以帮助研究者更好的研究和理解复杂系统，从而更深入地了解其内部结构和行为，更有效地应用它。

一个科学新领域开放的复杂巨系统及其方法论一、本文概述随着科技的飞速发展，人类对于自然界的认知不断深化，科学研究的领域也在不断扩展。

在这篇文章中，我们将探讨一个新兴的科学领域——开放的复杂巨系统（Open Complex Giant Systems, OCGS）。

这是一个跨学科的领域，涵盖了物理学、生物学、经济学、社会学等多个学科，其研究对象是那些规模庞大、结构复杂、动态开放的系统。

这些系统通常具有高度的非线性、自组织性和演化性，因此传统的科学研究方法往往难以应对。

本文首先将对开放的复杂巨系统的基本概念进行阐述，包括其定义、特征以及研究的重要性。

接着，我们将介绍该领域的研究现状和发展趋势，包括目前的主要研究方法和取得的成果。

在此基础上，我们将进一步探讨开放的复杂巨系统的方法论问题，包括如何建立有效的数学模型来描述这些系统的行为，如何运用计算机模拟和大数据分析来揭示这些系统的内在规律，以及如何将这些理论和方法应用到实际问题的解决中。

我们将对开放的复杂巨系统未来的研究方向和挑战进行展望，以期能够为该领域的发展提供一些有益的参考和启示。

通过本文的阐述，我们希望能够引起更多学者和研究者对开放的复杂巨系统的关注和兴趣，共同推动这一新兴科学领域的发展。

二、开放的复杂巨系统的特性开放的复杂巨系统（Open Complex Giant Systems, OCGS）是一类具有独特性质的系统，它们显著区别于传统的封闭、简单或小型系统。

OCGS的主要特性可以概括为以下几点：开放性：OCGS不是孤立的，而是与外部环境有着密切的物质、能量和信息交换。

这种开放性使得系统能够持续地从外部环境中吸收新的元素和可能性，从而保持其活力和进化能力。

复杂性：OCGS通常包含大量相互关联、相互作用的组件或子系统。

这些组件之间的相互作用是非线性的，且常常伴随着多种反馈机制和自组织现象。

因此，OCGS的行为往往难以预测和控制，呈现出高度的复杂性和不确定性。

Ξ【科学哲学】开放复杂巨系统理论:科学性、研究现状和存在问题苗东升(中国人民大学哲学系,北京　100872)摘　要:钱学森有关开放复杂巨系统理论的工作可以概括为三个基本点:提出开放复杂巨系统这个核心概念,给出复杂性的一种定义,确立从定性到定量综合集成法这种新的方法论。

兹就这三个议题论证开放复杂巨系统理论的科学性,进而考察它的研究现状和存在问题。

关键词:复杂性;开放复杂巨系统理论;综合集成法中图分类号:N 02 文献标识码:A 文章编号:1000Ο5587(2005)02Ο0018Ο07 建立开放复杂巨系统理论是钱学森晚年学术活动的中心课题。

学界对他的工作有不同评价是正常的,争论和批评都有助于这一理论的发展。

但要么否认它的科学性,动辄给人扣上伪科学的帽子;要么说它已经基本成熟,不允许对钱学森的观点提出商榷或质疑,给人扣上“歪曲钱老”的帽子。

这两种极端意见都背离了科学精神,有必要加以辨析。

开放复杂巨系统概念的科学性一种批评意见断言,把人体、大脑、经济、社会、地理环境等作为开放复杂巨系统,不能真正深化人们对自然界的认识,开放复杂巨系统理论是一种大而无当的空洞体系,甚至可能诱惑人误入伪科学泥沼。

笔者断然不能赞同这种指责。

我们以逻辑和历史相结合的方法来考察开放复杂巨系统这一“整个系统科学的核心概念”[1](P61)的科学性。

(1)组分的数量代表系统的规模,是影响系统行为和性能的一个不可忽视的因素。

一般系统论毕竟太过一般,尚未注意到系统的规模效应。

运筹学和控制论早期亦如此,但经历1950～1960年代的大发展之后,终于发现这个认识盲点,开始按照规模划分系统,提出大系统概念,建立大系统理论,代表系统科学的一个进步。

作为控制论大家的钱学森接受这个概念是很自然的。

但系统科学后来的发展表明,从小系统到大系统的认识进步不够大,大系统理论考察的对象,如区域电力网等,不足以代表后来复杂性研究考察的对象;大系统尚不能涌现出某些精致、深刻的特性,如自组织运动,不足以形成真正的复杂性。

钱学森开放复杂巨系统思想研究钱学森是一位著名的中国科学家，他对我国科技事业做出了卓越的贡献。

其中，钱学森开放复杂巨系统思想是其科学研究中的重要成果。

该思想是一种系统科学的理论框架，旨在研究复杂系统的行为和特征。

在当今世界，随着科技的不断进步，复杂系统的研究越来越受到，钱学森的开放复杂巨系统思想也因此得到了广泛的和应用。

钱学森开放复杂巨系统思想是一种系统科学的理论框架，其核心概念包括：系统、开放、复杂和巨系统。

该思想认为，一个复杂的系统应该被视为一个由许多子系统组成的整体，这些子系统之间相互作用、相互影响。

同时，这个系统也不是孤立的，它与外界环境之间存在着相互作用和影响。

因此，钱学森强调系统的开放性和复杂性，认为这是研究复杂系统的关键。

在钱学森的理论框架中，巨系统是指一个由许多子系统组成的系统，这些子系统之间形成了多层次、多维度的结构。

巨系统的研究需要采用多学科的方法和理论，包括数学、物理学、化学、生物学等，以便更好地理解巨系统的行为和特征。

钱学森开放复杂巨系统思想的发展和创新主要体现在以下几个方面：系统观念的拓展：钱学森认为，一个复杂的系统应该被视为一个整体，这个整体由许多子系统组成，这些子系统之间相互作用、相互影响。

同时，这个系统也不是孤立的，它与外界环境之间存在着相互作用和影响。

这种系统观念的拓展为复杂系统的研究提供了新的思路和方法。

多学科方法的融合：钱学森强调，研究复杂系统需要采用多学科的方法和理论，包括数学、物理学、化学、生物学等。

这种多学科方法的融合使得我们能够更好地理解巨系统的行为和特征，为复杂系统的研究提供了更广阔的视野。

系统工程的创新：钱学森在系统工程方面做出了杰出的贡献。

他提出了“大成智慧”的思想，旨在推动人工智能、大数据、物联网等先进技术的融合和发展。

这种系统工程创新为解决复杂系统的实际问题提供了新的思路和方法。

钱学森开放复杂巨系统思想在科学研究、工程技术等方面有着广泛的应用。