复杂系统理论基础课件.ppt

1、复杂系统理论基础欧阳莹之 著田宝国 周亚 樊瑛 译上海科技教育出版社导论w复杂组合系统的综合微观分析w论题、理论、范畴w进化生物学、统计物理学第一篇 平衡w组合系统理论w个体：组分和系统w局境个体和局势w交互个体和集体现象w组合个体和涌现特征第二篇 动力学w动力学系统的时间性w时间维中的复杂性w随机过程及其解释w方向性、历史、期望混沌理论及其管理应用复杂性科学w专门从事复杂性、复杂系统或非线性系统研究的机构：w圣菲研究所（Santa Fe Institute）w新英格兰复杂系统研究所（New England Complex Systems Institute）w与复杂性研究相关的刊物：w Co

2、mplex Systemw Complexity International Journal w Complexity 混沌理论w什么是混沌w什么是混沌理论w混沌理论的创造性表现w“蝴蝶效应”现象w常见的混沌现象w混沌理论的地位及研究对象w混沌理论的应用什麼是混沌什麼是混沌w“混沌”(chaos)一词在古老的时候表示完全缺乏具体形态或系统排列，而今则常用来表示某种应该有的秩序却没有出现，这一术语多年来已被众多科学家用来表示这样或那样的随机性，有时会用这个单词的复数形式，来强调说明诸如一群随机分布的气体分子或云中杂乱无章的水滴群这样的系统。什么是混沌理论w混沌理论，亦称混沌学，是非线式动力学的俗

3、称。它是研究介于随机系统与周期系统之间一种复杂动态系统规律的科学，也是探索“无序”与“有序”的一门新兴学科。w混沌理论认为，事物在发展变化中存在一种模糊的、动态的、不稳定的，但又可能用文字、数学和图形描述的状态，即混沌状态。w混沌理论，向我们展示了一个有序与无序、确定性与不确定性、稳定性与不稳定性、完全性与不完全性、自相似性与非自相似性诸范畴辩证统一的世界。混沌理论的创造性表现w经典动力学的传统观点认为：系统的长期行为对初始条件是不敏感的，即初始条件的微小变化对未来状态所造成的差别也是很微小的。w混沌理论认为在混沌系统中，初始条件的十分微小的变化经过不断放大，对其未来状态会造成极其巨大的差别。

4、w 丢失一个钉子，坏了一只蹄铁；w 坏了一只蹄铁，折了一匹战马；w 折了一匹战马，伤了一位骑士；w 伤了一位骑士，输了一场战斗；w 输了一场战斗，亡了一个帝国。w马蹄铁上一个钉子是否会丢失，本是初始条件的十分微小的变化，但其“长期”效应却是一个帝国或存或亡这样根本性的差别。“蝴蝶效应”现象w混沌理论研究中得到的一个重要结果是所谓“蝴蝶效应”。1979年12月，气象学家洛伦兹（Edward Lorenz）在华盛顿的美国科学促进会的一次讲演中提出：一只蝴蝶在巴西扇动翅膀，有可能会在美国的德克萨斯引起一场龙卷风，即“蝴蝶效应”。w“蝴蝶效应”现象，是指事物发展的结果对初始条件具有极为敏感的依赖性.初

5、始条件极小的偏差将会引起结果的巨大差异。w“蝴蝶效应”反映了混沌运动的一个重要特征即系统的长期（何谓“长期”，对不同系统而言可能有很大差别）行为对初始条件的敏感依赖性。常见的混沌现象w点燃一支香烟，一缕轻烟冉冉升起的时候，总是变幻着它的姿态，然而即使抽烟技术再高明也无法使两次吐出的烟圈一模一样。w和飘烟类似的潺潺流水，当它遇到某个障碍物，如一块石头时，会激起层层浪花或形成许多不规则的旋涡，没有人能预先说出浪花或旋涡在什么时刻向什么方向以什么样的方式运动，当水的流速很高时，即使没有障碍物，各点处的流速和流向也是随时发生着没有确定规律的变化。w如玩纸牌，当你洗牌的时候，不管你洗牌手段怎么高明，怎么

6、变幻，也不可能将每次洗出来的牌牌序一样。w金融炒家索洛斯引发的东亚金融危机w白宫实习生莱温斯基引发的克林顿绯闻案 混沌理论的地位及研究对象w混沌系统的确立，消除了决定论与概率论两大对立系统的鸿沟，丰富了辩证法、认识论和实践观，被誉为继相对论和量子论科学之后，波及一切研究领域的第三次科学革命。w相对论否定了牛顿对绝对空间与时间的描述；量子理论否定了牛顿对于控制下测量过程的梦想；而混沌理论则粉碎了拉普拉斯（Laplace）对因果决定论可预测度所存的幻影。w在相对论、量子力学、混沌这本世纪的三大物理学革命中，相对论涉及的时空尺度太大了，大得使“普通人”难以想象；量子力学涉及的时空尺度太小了，小得也使

7、“普通人”难以想象；而混沌革命却适用于“普通人”看得见、摸得到的世界。w研究对象：如何把复杂的非稳定事件控制到稳定状态的方法；世界如何在不稳定的环境中稳定发展的问题。混沌理论的应用w国际政治w经济生活w军事领域w信息技术w组织管理w其它混沌理论与经济管理 w经济系统的混沌理论 w经济混沌的管理方法 w混沌理论与宏观经济管理 w混沌理论与企业管理w混沌的管理塑造 经济系统的混沌理论 w经济系统除了可以产生稳定平衡的、周期性波动的、不稳定发散的动态行为之外，也能产生貌似随机的混沌行为；w经济系统混沌的动因可以由系统内在结构决定，也可以由外在环境诱发；w经济系统在动态演化过程中具有相关性、整体性、非

8、线性、不可逆性、不平衡性和内在随机性，经济系统可以自组织、优化进化，具有内在吸引子并呈现为结构分形、状态分形和变化过程分形；w混沌理论有着不同于传统预测的范式，混沌经济系统的未来是可以定性预测和短期定量预测的；w经济混沌可以是有益的、有害的或中性的；w经济混沌是可利用、可控制、可防范和可适应的。经济混沌的管理方法 w经济混沌诊断的主要方法有关联维计算法和最大李雅普洛夫指数计算法等；w对于小样本、有噪声经济数据的混沌性诊断，可以用接近返回点测试法进行定性分析；w经济混沌预测的方法有混沌动力学预测法、混沌唯象预测法和混沌情景预测法等；w混沌经济系统的计划、组织、控制等管理活动需要一些基于混沌理论的

9、原则来指导，也需要建立经济混沌管理的计算机辅助决策支持系统。混沌理论与宏观经济管理 w应用混沌理论研究宏观经济的计量经济学模型,为宏观经济的管理提供了新的思想与方法;w研究自然增长的分形规律,并用来对我国的国民经济发展作了长期预测；w根据经济混沌理论提出宏观经济调控的整体优化观。混沌理论与企业管理 w从描述企业系统的模型中揭示混沌现象和对生产过程中混沌现象的模拟，向传统的企业管理理论提出了质疑；w混沌理论为分析企业的战略管理提供了有用的理论框架；w提出了企业适应经营环境混沌的一种模式；指出建立学习组织和实行企业内部市场，可以提高企业在不断变化的环境中生存与发展的能力。混沌的管理塑造w传统的管理

10、范式常常把管理者带入简单的因果推论，例如，人们相信成功的决策建立在预测能力之上，以及在此基础上制定的实施计划。但是如果事实与期望相违背，那么就是预测或计划不正确。因此，改进管理的方法就是增强预测和计划的技巧，于是出现了越来越复杂的信息系统和数学算法。如果实际效果依然不佳，追问下去就是一个死循环。w传统的管理范式相信在一个简化的宇宙模型支配下，相信存在着一个有秩序的、可以预测的世界。企业可以按照决定了的或者预测到的方式，在主导模式的支配下运行。w在这样的哲学支配之下，大多数管理者都使用了一种静态的模型。管理者需要发现这些存在的自然律，指导企业在某种秩序的规范下运行，否则就是管理的失误。w在经典物

11、理宇宙观下，传统理性决策模型假定：管理者只要获得完美的信息就可以做出准确的预测。而没有意识到，在复杂的商业活动中完全而准确的信息是得不到的，而过去的信息也不可能准确地预计未来。w同时也没有意识到，理性而对未来的预测是有限的，因为未来充满了风险和不确定性。w混沌并不像传统意义上摸不着边的混乱。它是在无序中隐含着有序，存在着潜在的不同模式。w混沌也许是不规则的，无法预测的，但在对极之间却存在着动态的张力。w但是许多管理者遇到矛盾的选择时，往往不习惯模糊的状态，试图消除不舒服的一极而削足适履到另一极里。他们追求稳定、秩序和可预测性，从而躲避不稳定性、混乱和不可预测性，也许永远达不到“远离平衡态”的状

12、态。追求静态而非动态，这是许多企业夭折的一个重要原因。结语w混沌与管理相结合的研究与应用，虽然已经取得了一定的成果，产生了一些新的管理观（或范式观点）。然而，管理问题和管理研究的对象与自然科学问题和自然科学研究的对象有着许多本质上的不同，管理中所谈论的混沌既与数学、物理中的混沌有相同的内涵，有时又有不同的方面，有一些问题需要澄清，有待研究的问题很多。混沌管理的研究，也还需要结合复杂性科学的其它理论与方法，对诸如适应性组织、突现组织设计、组织内部协同等问题加以深入研究。w总之，随着我们所面对管理对象越复杂，环境条件越不确定，讨论的问题越长远，我们就会越加欣赏混沌的魅力。混沌管理理论作为系统管理理论的发展，将成为下个世纪重要的管理理论之一。