1、移動改變生活移動改變生活目 錄涌現 圣塔菲的核心理念之一CAS理論基本觀點和核心思想CAS建模和回聲模型基于主體的適應性刻畫CAS理論總結復雜適應系統理論工程系統理工程系統理論（控制論、論（控制論、運籌學）運籌學）自組織理自組織理（耗散、協同學、（耗散、協同學、超循環論）超循環論）突變論、混沌突變論、混沌論、非線性動論、非線性動力學等系統論力學等系統論圣塔菲學派圣塔菲學派復雜適應系統復雜適應系統理論理論一 涌 現1.1 涌現的特性l什么是涌現，霍蘭德觀點代表了當時的共識：“像涌現這么復雜的問題，不可能只是服從一種簡單的定義，我也無法提供這樣的定義。”l按照圣塔菲學著的見解，涌現現象至少具有以下

2、特性：1.涌現的普遍性；2.涌現的系統性；3.涌現的恒新性；l如何研究涌現，CAS理論對你研究涌現由何啟示？2.1.1 圣塔菲學派對復雜性的研究2.1 CAS理論核心思想適應產生復雜性蓋爾曼J.J.卡斯蒂霍蘭復雜性從何而來？ 都與系統的層次結構相聯系； 把系統的復雜性和系統的規模聯系起來； 強調非線性的作用；相同點 （錢理論）系統的動態性； （錢理論）系統的過程性和階段性； （圣塔菲）適應性產生復雜性 （圣塔菲）從演化的角度探尋簡單和復雜的關系不同點圣塔菲學派和錢學森關于復雜性闡釋的比較 圣塔菲學派把系統分為非適應性和適應性兩類，而適應性又分為（自動恒溫器）和（社會、經濟、自然界、地球生態）。

3、2.1.2 2.1.2 復雜適應系統的共同特征復雜適應系統的共同特征 有大量的不同組分聚集而成，組分之間存在廣泛的相互作用，能夠在環境中學習，積累經驗，通過改進自身行為規則而適應復雜多變的環境，從而在整體上表現出運行的協調性和行為模式的持續性。2.1.3 2.1.3 適應性產生復雜性的內涵適應性產生復雜性的內涵 CAS理論強調子系統具有目的性和主動性，把個體的“適應性”作為系統必不可少的條件，并由此涌現出具有更強適應性的新層次的主體。特別是“主動適應性”，是系統整體涌現的根本原因。這也就是“適應性造就復雜性”的根本含義。2.1 CAS理論核心思想適應產生復雜性2.1.42.1.4 復雜適應系統

4、的核心思想復雜適應系統的核心思想“我們把系統中的成員稱為具有適應性的主體(Adaptive Agent)，簡稱為主體。所謂具有適應性，就是指它能夠與環境以及其它主體進行交互作用。主體在這種持續不斷的交互作用的過程中，不斷地“學習”或“積累經驗”，并且根據學到的經驗改變自身的結構和行為方式。整個宏觀系統的演變或進化，包括新層次的產生，分化和多樣性的出現，新的、聚合而成的、更大的主體的出現等等，都是在這個基礎上逐步派生出來的。”復雜適應系統的核心思想2.2.1 CAS理論的核心概念適應性主體或行為主體u為何在CAS系統中引入適應性主體的概念？ 2.2 CAS的基本概念控制理論系統最小組分是機械的或

5、電磁的元件，屬于沒有個性和主動性的實體，服從物理規律系統元素是物質或分子。雖然在不停的運動，但沒有個性，沒有對環境的適應性自組織理論復雜適應系統理論把元素當作適應性行動者，具有主動性和目的性，能夠學習和積累經驗，改變自身行為規則，環境適應能力CAS理論通過引入適應性行動者的概念，以行動者作為系統的元素，找到一條客服上述缺點的道路。2.2.2 適應性行動者的根本特點 具有主動性，能夠感受環境，自我學習，主動的調整、改變自己，以便能動的適應環境。 例如：中樞神經系統的神經元，免疫系統的抗體，經濟系統的公司2.2.3 從適應性行動者的角度定義復雜適應系統 大量具有主動性行動者在相互作用中，尋找和創建

6、能夠相互適應并共同適應外部環境所需要的，由這樣的行動者整合而成的系統，就是復雜適應系統。CAS生成的動力 從信息運作的角度來看，CAS的行為是一整套發達的信息運作，包括信息的獲取、加工、壓縮、提煉、傳送、利用和消除等。按照蓋爾曼的總結，研究CAS主要關注：（1）信息怎樣以數據流的形式到達系統；（2）CAS如何尋找數據流中的規律性，如何把它們從一些偶然的特征中提取出來，并提煉成可調整的圖示；（3）觀察這些圖示如何與附加信息相結合得出適用于現實世界的結果。這一整套操作如下圖所示：2.3 CAS的運作機制結 果（現實世界）描述、預言、行動（現實世界） 現有資料 展 開 概述規律性并能給出預言的圖示（

7、許多競爭者的圖示之一） 規律的辨識與壓縮過去的資料包括行為及其效果處理信息，總結研究，提煉內部模式反饋行動后果的信息，評價、改進內部模式把內部模式與實時信息結合，描述環境，預測未來采取行動，作用與現實世界收集信息，積累經驗 特性機制多 CAS 是由適應性主體相互作用、共同演化并層層涌現出來的系統。霍蘭圍繞適應性主體這個最核心的概念提出了在復雜適應系統模型中應具備的七個基本特性。前四個是CAS 的通用特性, 它們將在適應和進化中發揮作用; 后三個是個體與環境進行交流時的機制和有關概念。2.4 CAS的基本特性A整個組織具有一個鮮明地目標，執行任務并生存下去B由大量相互作用的行為主體構成由大量相互

8、作用的行為主體構成C與包含其他復雜系統的主體環境相互作用與包含其他復雜系統的主體環境相互作用D發現，即通過反饋獲取有關同環境作用的行為信息發現，即通過反饋獲取有關同環境作用的行為信息E從反饋信息中提煉作為處理外部環境關系時的規則從反饋信息中提煉作為處理外部環境關系時的規則F觀察行為帶來的反應信息，調整行為適應環境觀察行為帶來的反應信息，調整行為適應環境G整個組織內部成員有自身的個體模式整個組織內部成員有自身的個體模式供應鏈涉及供應商、制造商、零售商、消費者等各類實體及相關的一系列業務活動，呈復雜的網絡結構，因此供應鏈是一類典型的復雜系統。它具有以下特點：供應鏈復雜適應系統分析 刺激響應模型，適

9、應者行為遵循該模型所確定的規則； 一個探測器、一組規則、一個效應器構成一個執行系統； 引入適應度對規則的有效性做出評價； 經驗基礎上修改適應度的過程就是信用分派； 本質是能夠向系統提供評價和比較規則的機制； 在已有規則的基礎上如何發現新的規則 基于遺傳算法機理，通過交換和突變等手段創立新的規則三 基于主體的適應性刻畫 行動者在獲得經驗時如何改變系統行為方式，即適應者的行動能力，CAS理論通過和生物系統的類比并聯系社會系統的經驗來制定描述框架。具體歸結為三個步驟：從信息運作角度看，就是把前面描述的理論框架轉換為計算機模型，把系統運行轉換為數據的抽取、組織、傳送。由此，建立了回聲模型。這是在系統中

10、主體模型的基礎上，建立整個系統的宏觀模型。一、位置和資源位置：具有一定的環境條件和資源條件。（城市、樹林、湖泊）資源:可以向主體不斷的提供所需要的物質和能量。（人力、銀行、能源）二、回聲模型的基本框架在這個基本模型中，主體具有最簡單的功能尋找交換資源的其他主體，與其他資源進行交流，保存及加工資源。為此，主體要有三個基本部分：回聲模型中的行動者如下圖所以：四 從微觀到宏觀回聲模型 吸取 c b b a a （資源來自位置和相互作用） 繁殖（當倉庫存有生成標識副本的足夠資源時）圖：回聲模型中的行動者圖：回聲模型中的行動者行動者aabaccb進攻標識 Tag防御標識 Tagaabbbbccc倉庫他們

11、的功能包括：主動與其他主體接觸，同時也與其他主體的接觸進行應答，如果匹配成功則進行資源交流，在自己內部加工和存儲資源，如果資源足夠，則繁殖新的主體。在此基礎上，我們整個回聲模型就成為如下情況：整個系統包括若干位置；每個位置中有若干主體；主體之間進行交流，交流資源和信息。：用于主動的與其他主體聯系和接觸；用于其他主體與自己聯系時決定應答與否；用于存儲的加工資源。三、模型的局限層次結構是CAS的普遍特征。但是上述模型還不足以表現各種復雜層次結構的涌現方式，必須加以擴展，使得他能夠模擬從逐漸演變為一個有組織的、復雜的聚集體的過程。這就要增強行動者的適應能力，擴充模型的機制。I.以往研究的系統是基于構成論的，CAS理論最大的特點是把，而非既成的，基于生成論來建立描述復雜性的概念框架；II.提出了概念，給復雜性的涌現建立普適的描述框架；III.從考察復雜適應系統的運作；IV.與分形論相比，CAS理論對