复杂系统理论ppt课件

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开放复杂巨系统理论

和性能的数学关系，即建立系统的数学模型。
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•把人与计算机结合起来，充分利用知识工程、专家系统、智能机器长于逻辑运算、速度高、容量大、不怕疲劳等特点，同时发挥人脑的洞察力、长于形象思维的优点，使两者取长补短，相互激发，产生出更高的智慧。
3
3.定性到定量的综合集成法

综合集成的实质是专家经验、统计数据和
信息资料、计算机技术三者的有机结合，构
2.2复杂巨系统
不同巨系统之间在规模上仍可能有显著区别，但事实表明，在巨系统这个等级上，再按规模大小进行分类已无实际意义。而按结构的复杂程度进行分类，可以更好的把握系统。
系统规模大花色品种多多阶段动态性非线性复杂巨系统
2.2复杂巨系统
总之，复杂巨系统的复杂一词并非泛泛而论，
第13章开放复杂巨系统理论
谢建丽 120720080 管理科学与工程
Contents
1 系统的新分类
2
特殊的开放复杂巨系统
3
从定性到定量综合集成法
4
建立系统学新思路
科学技术体系的层次划分：
开放复杂巨系统
作为基础科学的
技术科学层次的理论成果，亦称
开放复杂巨系统
理论，亦称开放复杂巨系统学
为系统理论
成一个以人为主的高度智能化的人——机结
合系统，发挥这个系统的整体优势，去解决
问题。
4.1建立系统学新思路
信息学运筹学耗散结构论超循环论混沌学
控制学
系统工程与一般系统论
协同学
微分动力系统
形成一门关于一般系统的基础学科，即系统学
4.1建立系统学新思路
得到系统分类后，钱学森意识到系统学的对象是巨系统，也有分支学科，原来设想的只是简单巨系统学，还应有复杂巨系统学，他不可能在现有系统理论的基础上经过综合建立起来，由此而引出关于复杂巨系统学的研究。在概括出“综合集成法”这个概念后，钱学森对于建立系统学有了全新的想法。该方法是先讲大的总观点，然后讲特例，但如何实践这个纲领性德观点，尚无进一步的阐开放复杂巨系统理论开辟了复杂性研究

系统思维能力与应对复杂性ppt课件

46
1）进化结果 2）来自于经验 3）专长性 4）无意识和偏差性

47
二）影响直觉的三种启发性因素：
– 易得性启发因素：“最容易获取的刺激” 对直觉产生启发。
– 代表性启发因素：“普遍性特征”对直觉产生启发。
– 锚定性启发因素：“先入为主”的想法对直觉的启发。
• 善于运用批判性思维…… • 正确推理…… • 知道哪些因素影响你的判断……
边缘系统

55
第二节）推理判断
1. 演绎推理 2. 归纳推理 3. 概率推理

56
第三节）酝酿和顿悟

57
一）酝酿 -----思绪的自组织过程……

38
三）系统思维

39

40

41
第二节）近代科学思维方式的产生

42
第二章人类思维机制分析

43
第一节直觉及其形成机制
两种心理过程：自动过程和控制过程。
“Weltanschauung” ：世界观+人生观
中文语境的“世界观”与“人生观”相分离。
“大同的世界观，独立的人生观。”

23
“对于那些希望管理有目的的系统或进行干预以对其进行改变的人来说，世界观对变革的阻力，或相反为动力，变得至关重要。 ”
一阶学习（单环学习）：在现存心智模式下的学习。
169170吸引子不动点极限环环面平衡态周期态准周期态混沌运动体制171人类自觉的目的性一种主观上强烈吸引人的未来可能状态常常被当成追求的目标而实际上未必具有可达性有时可能仅仅是一种一厢情愿的主观愿自觉的他组织的固有缺陷与此有关他组织活动奉行的理论计划方案等是否具有可达性需要在实践中检查修正补充甚至需要推倒重建

复杂系统与网络科学

网络脆弱性的来源与表现形式
1.网络脆弱性主要来源于网络结构、协议、软件等方面的缺陷。 2.脆弱性的表现形式包括网络瘫痪、数据泄露、服务中断等。 3.针对不同的脆弱性来源，需要采取不同的防范措施。
网络的鲁棒性与脆弱性
▪ 网络鲁棒性与脆弱性的关系
1.网络鲁棒性和脆弱性是相互对立的两个概念。 2.提高网络的鲁棒性可以降低脆弱性带来的风险。 3.在网络设计和运维过程中，需要平衡鲁棒性和其他性能指标的关系。
复杂系统与网络科学
目录页
Contents Page
1. 复杂系统基本概念与特性 2. 网络科学基础与图论简介 3. 复杂系统的建模与分析 4. 网络中心度与结构洞理论 5. 网络动力学与演化机制 6. 网络的鲁棒性与脆弱性 7. 复杂系统与网络的应用 8. 前沿方向与未来挑战
复杂系统与网络科学
复杂系统基本概念与特性
复杂系统与网络科学
网络动力学与演化机制
网络动力学与演化机制
▪ 网络动力学模型
1.网络动力学是研究网络结构和功能随时间变化的行为和规律，对网络的设计、优化和控制具有重要意义。 2.网络动力学模型主要包括网络演化模型、网络传播模型和网络流模型等。 3.通过分析网络动力学模型，可以揭示网络的稳定性、鲁棒性和演化规律等关键指标，为网络科学提供重要的理论基础。
网络科学基础与图论简介
网络科学基础
1.网络科学的定义和研究范畴，包括复杂网络的结构、行为和演化。 2.网络科学在数学、物理学、计算机科学和社会科学等领域的应用。 3.网络科学的基础理论和方法，包括图论、统计物理和信息论等。网络科学是一门研究复杂网络结构、行为和演化的跨学科科学，涉及数学、物理学、计算机科学和社会科学等多个领域。网络科学的研究对象是各种具有复杂结构的系统，如互联网、社交网络、生物网络和大脑网络等。网络科学的基础理论和方法包括图论、统计物理和信息论等，这些理论和方法为网络科学的研究提供了有力的支持。通过对复杂网络的研究，网络科学可以帮助我们更好地理解网络的结构和行为，进而设计和控制网络，为实际应用提供指导。

复杂系统理论讲课讲稿

复杂系统理论（system complexity）
• 复杂系统理论（system complexity）是系统科学中的一个前沿方向，它是复杂性科学的主要研究任务。复杂性科学被称为21 世纪的科学，它的主要目的就是要揭示复杂系统的一些难以用现有科学方法解释的动力学行为。与传统的还原论方法不同，复杂系统理论强调用整体论和还原论相结合的方法去分析系统。
研究方法
• 数学理论与计算机科学的结合 • 非线性分析结构 • 克服对立统一规律下，观察和分析事物简
单的两元结构思维
诺贝尔奖获得者普利高津的观点
• 他认为西方的经典科学更多地强调了还原论,而中国的古典哲学强调的是整体性,现在是到了强调两者结合起来的时候了,也就是说科学研究应当进入由简单化向复杂性转化时代。为此,他提出了耗散结构理论。
沌控制就是一种可能机制,但决不是惟一机制
复杂性理论的启示
• 采用纯确定性或纯随机性观点来研究系统都存在偏面性,对一个系统行为的研究需要把这两种方法有机地统一起来
• 共适应性和突现性取代了传统的因果律
• 语境融合为系统自身的一部分，变化成为自身发展不可或缺的要素
• 静态的横向或共时分析方法转向动态的纵向或历时分析方法。
• 按照这种理论,一个复杂系统应当由大量互相作用的基本单元组成。这个系统应当是开放的,可以与外界环境进行物质、能量和熵的交换,从而使系统在处于远离平衡态时表现出耗散结构,实现由混沌到有序的转化。
美国San涌现出各式各样的斑图 • 无序到有序过程是由混沌边缘来完成，混

开放复杂巨系统理论PPT课件

➢简单环境中的 ➢复杂环境中的 ➢简单环境中的 ➢复杂环境中的
简单巨系统
简单巨系统复杂巨系统
复杂巨系统
开放复杂巨系统
-
18
2.3开放复杂巨系统
❖ 所谓开放复杂巨系统，根据多年来钱学森在不同场合下的论述，指的是具有下列特征的一大类系统：
（1）系统规模巨大，即巨型性；
▪
（2）系统组分彼此差异显著，花色品种多，即异质性；
-
23
4.1建立系统学新思路
信息学
运筹学
耗散结构论
超循环论
混沌学
控制学
系统工程与一般系
统论
协同学
微分动力系统
形成一门关于一般系统的基础学科，即系统学
-
24
4.1建立系统学新思路
▪ 得到系统分类后，钱学森意识到系统学的对象是巨系统，也有分支学科，原来设想的只是简单巨系统学，还应有复杂巨系统学，他不可能在现有系统理论的基础上经过综合建立起来，由此而引出关于复杂巨系统学的研究。
▪ 圣塔菲的主要人物都是在基础科学层次卓有成就的学者，注重对复杂系统运行演化机制和基本规律的研究，不大关心复杂性研究的当前应用问题。他们的长处正是中国从事系统学研究的主力短缺之处，所以，建立开放复杂巨系统学应当
▪ “偏师借重圣塔菲”。
-
26
4.2建立开放复杂巨系统的唯象理论
唯象论：就是从现象出发，光描述现象，把各种复杂现象的数据用数学的关系表达出来。
-
17
2.3开放复杂巨系统
对开放性的深入研究，导致钱学森按照系统与环境关系对巨系统
作出如下完备分类：
如人体系统，
如贝纳德流，激光器
如智能机器人，环境复杂多变，系统却是简单的

系统与复杂理论演示文稿课件

感谢观看
自组织是由系统内部元素之间的相互作用形成的，而他组织则是由外部力量对系统进行的控制和
调节。
在实际应用中，自组织和它组织往往是相互补充的。
05
非线性动力学与混沌理论
CHAPTER
非线性动力学的基本概念
01
02
非线性
动力学
03 非线性动力学
混沌理论的发展历程
19世纪末，学者们开始研究混沌现象。
系统与复杂理论演示文稿课件
目录
• 系统理论概述 • 复杂理论概述 • 系统与复杂理论的关系 • 系统稳定性与自组织 • 非线性动力学与混沌理论 • 系统建模与仿真 • 系统与复杂理论的应用 • 前沿研究方向与展望
contents
01
系统理论概述
CHAPTER
定义与分类
定义分类
系统论的发展与应用
经济系统中的应用
经济系统的组成经济系统的演化经济系统的预测
08
前沿研究方向与展望
CHAPTER
复杂网络及其应用
总结词
详细描述
复杂系统中的优化问题
总结词
挑战性、广泛应用
详细描述
复杂系统中的优化问题是一类具有挑战性的问题，包括寻找最优解、最小化系统能量、最大化系统性能等。优化方法在解决实际问题中具有广泛应用，如电力系统优化、物流优化、交通优化等。
线性模型
离散模型
非线性模型连续模型
系统仿真及其应用领域
系统仿真通过模拟系统运行过程，预测系统的性能和行为。
军事领域模拟战争、战术和武器系统的性能。
工业领域模拟生产、制造和物流系统的性能。
交通领域
模拟交通流量、交通规划和交通管制系统的性能。

第7章复杂适应系统理论及其应用PPT课件

第5页
16.09.2020
管理学院
2、 CAS理论的核心思想
CAS理论研究的重要方面是复杂性的产生机制研究。其核心思想是适应性造就复杂性，但CAS理论不排除复杂性产生的其他机制和渠道。
CAS理论的基本思想：系统是由主体构成的。主体在持续不断的交互作用中，不断地学习或积累经验，从而改变自身的结构和行为方式。整体演化或进化，包括新层次的产生，分化和多样性的出现，新的更大的主体出现等，都是在这个基础上逐步派生出来的。
第6页
16.09.2020
管理学院
按照传统看法，复杂性主要来自系统的外部。认为任何事物发展遵循：从不对称到对称，从有结构到无结构，从有差别到无差别，从复杂到简单。还原观使人们对片面看法视而不见。
现代系统科学打破了这种形而上学的看法，从系统内部寻找系统性的来源。但最初认为系统构成个体是被动的、静止的，难以有效地应用到生物、生态、经济和社会系统。
（4）引进了随机因素的作用，活的主动性个体具有学习功能，使它具有更强的描述和表达能力。
CAS 考虑随机因素的处理方法是特别的，从生物界许多现象中吸取有益启示，其集中表现是遗传算法。
第12页
16.09.2020
二、个体适应和学习
主体的基本行为模型包括三个步骤：（1）建立执行系统的模型；（2）确定信用分派的机制；（3）提供规则发现的手段。
CAS理论在这方面有重大突破，把系统的成员看成具有自身目的与主动性的、积极的“活的”主体。这种主动性以及它与环境的相互作用是系统发展和进化的基本动因。
个体与环境之间这种主动的、反复的交换作用就是“适应性”
。第7页
16.09.2020
管理学院
3、 CAS理论的基本概念

系统的课件ppt

详细描述
物流信息系统包括运输管理系统、仓储管理系统、配送管理系统等，能够提高物流效率和降低运输成本，促进物流行业的快速发展。
医疗信息系统
总结词
医疗信息系统是用于医疗管理和服务的信息化系统，通过信息技术手段实现医疗信息的共享、管理和利用。
详细描述
医疗信息系统包括电子病历系统、医学影像管理系统、实验室信息系统等，能够提高医疗服务的效率和质量，促进医疗行业的现代化发展。
组织专家和用户代表对需求规格说明书进行评审，确保需求的准确性和完整性。
需求分析
对收集到的需求进行整理、分类和归纳，形成系统需求规格说明书，明确系统的功能、性能和安全等方面的要求。
系统设计
架构设计
根据需求规格说明书，设计系统的整体架构，包括系统的组织结构、模块划分、接口定义和数据
流程等。
大数据技术在系统据处理和分析能力，使得系统能够更好地挖掘数据价值，支持
决策和业务优化。
大数据技术提高了系统的数据处理速度和响应速度，优化了用户
体验。
大数据技术使得系统能够更好地支持实时数据处理和流数据处理，提高了系统的实时性和准确性
。
人工智能技术在系统中的应用
05 系统的发展趋势与挑战
云计算技术对系统的影响
云计算技术为系统提供了弹性的资源扩展和灵活的部署方式，使得系统能够更好地应对高并发和大规模数据处理的需求。
云计算技术降低了系统的硬件成本和维护成本，提高了系统的可靠性和可用性。
云计算技术使得系统能够更好地支持移动设备和多终端访问，提高了系统的可访问性和便捷性。
人工智能技术为系统提供了智能化的分析和预测能力，使得系统能够更好地理解用户需求和行为，提供个性化的服务和解决方案。

开放复杂巨系统课件

化的系统。
鲁棒控制
通过设计具有鲁棒性的控制策略，使得系统在面对不确定性和干扰时仍能保持稳定和可靠的性能。这种方法适用于具有强不确定
性和高风险的系统。
05 开放复杂巨系统的应用案例
互联网病毒传播防御
1 2 3
互联网病毒传播的危害
互联网病毒传播具有广泛性、快速性和破坏性，对个人、企业和社会都带来了严重威胁。
03
特点
复杂适应系统具有非线性、自组织、涌现性等特点，其行为和性质不能
简单地由其组成部分的特性和行为的线性叠加来解释。
复杂适应系统的特征
适应性
个体具有学习和适应环境变化的能力，能够根据环境的变化调整自身的行为和特性。
动态性
复杂适应系统是动态的，其行为和结构会随时间而变化，具有历史依赖性和不可预测性。
多尺度问题
开放复杂巨系统涉及的时间和空间尺度非常广泛，从微观粒子到宏观宇宙，如何处理这些不同尺度之间的问题也是一个难点。
THANKS
感谢观看
结合理论分析、计算机模拟和实际数据分析等多种方法来研究复杂适应系统，以全面揭示其特性和行为。
04 开放复杂巨系统的建模与分析
开放复杂巨系统的建模方法
基于力学定律的建模
利用力学定律，如牛顿运动定律、麦克斯韦方程等，对系统进行建模。这种方法适用于具有明确物理意义的系统。
基于统计学的建模
通过分析系统的统计性质，如概率分布、相关函数等，建立数学模型。这种方法适用于具有不确定性和随机性的系统。
01 02
定义
复杂适应系统（Complex Adaptive Systems, CAS）是由具有适应能力的个体组成，且这些个体之间以及与环境之间通过相互作用和影响而产生复杂、动态的系统。

复杂适应系统(CAS)理论

CAS 理论的 7 个基本点
3）流：在个体与环境之间存在有物质资、能量和信息流，这些流的渠道是否通畅、周转迅速到什么程度，都直接影响系统的演化过程。 4 4）多样性：在适应过程中，由于种种原因，个体之间的差别会发展与扩大，最终形成分化，这是 CAS 的一个显著特点。
CAS 理论的 7 个基本点
5）标识：为了相互识别和选择，个体的标识在个体与环境的相互作用中是非常重要的，因而无论在建模中，还是实际系统中，标识的功能与效率是必须认真考虑的因素。 6 6）内部模型：在 CAS 中不同层次的个体都有预期未来的能力，每个个体都是有复杂的内部机制的。对于整个系统来说，这就统称为内部模型。 7）积木块：复杂系统常常是相对简单的一些部分通过改变组合方式而形成的。因此，事实上的复杂性往往不在于块的多少和大小，而在于原有构筑块的重新组合。
CAS理论
复杂适应系统（CAS）理论的提出霍兰J( Holland John) 于1994 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。
CAS理论的概念复杂适应系统（Complex Adaptive systems, 简称CAS），也称复杂性科学（Complexity science）， Holland教授在复杂系统的研究中，发现了一大类系统都是由一系列具有适应性的个体组成的，他把这类系统叫做复杂适应系统。
适应性主体的概念
复杂适应系统的一个重要的概念是适应性主体的概念。CAS 无例外地皆由大量具有主动性的元素（active element）组成。这些元素在形式上和性能上各不相同，但它们具有一些共同的特征，即具有主动适应环境和其它元素的变化而调整自己的行为，能够进行“学习”和“积累经验”。这些元素就叫做适应性主体（agent）。

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美国Santafe研究所对于复杂系统理论的研究
• 复杂系统会涌现出各式各样的斑图 • 无序到有序过程是由混沌边缘来完成，混
沌控制就是一种可能机制,但决不是惟一机制
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复杂性理论的启示
• 采用纯确定性或纯随机性观点来研究系统都存在偏面性,对一个系统行为的研究需要把这两种方法有机地统一起来
• 共适应性和突现性取代了传统的因果律 • 语境融合为系统自身的一部分，变化成为
复杂系统理论
system complexity
——杜文、柴挺赞
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复杂系统理论（system complexity）
• 复杂系统理论（system complexity）是系统科学中的一个前沿方向，它是复杂性科学的主要研究任务。复杂性科学被称为21 世纪的科学，它的主要目的就是要揭示复杂系统的一些难以用现有科学方法解释的动力学行为。与传统的还原论方法不同，复杂系统理论强调用整体论和还原论相结合的方法去分析系统。
2
发展中的“复杂系统理论”
复杂系统理论还处于萌芽阶段，它可能蕴育着一场新的系统学乃至整个传统科学方法的革命。生命系统、社会系统都是复杂系统，复杂系统理论的应用在系统生物学的研究与生物系统计算机数学建模中具有重要的意义。3与传统控制系统的主要区别
• 1．模型：系统的模型通常用主体及其相互作用来描述，或者用演化的变结构描述。
自身发展不可或缺的要素 • 静态的横向或共时分析方法转向动态的纵
向或历时分析方法。
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• 2．目标：以系统的整体行为，如涌现等作为主要研究目标和描述对象。
• 3．规律：以探讨一般的演化动力学规律为目的。例如，遗传规则，自组织临界性等。
4
复杂系统的特点
• 非均匀性 • 非线性 • 自适应性 • 网络性
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研究方法
• 数学理论与计算机科学的结合 • 非线性分析结构 • 克服对立统一规律下，观察和分析事物简
单的两元结构思维
6
诺贝尔奖获得者普利高津的观点
• 他认为西方的经典科学更多地强调了还原论,而中国的古典哲学强调的是整体性,现在是到了强调两者结合起来的时候了,也就是说科学研究应当进入由简单化向复杂性转化时代。为此,他提出了耗散结构理论。
• 按照这种理论,一个复杂系统应当由大量互相作用的基本单元组成。这个系统应当是开放的,可以与外界环境进行物质、能量和熵的交换,从而使系统在处于远离平衡态时表现出耗散结构,实现由混沌到有序的转化。