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案例 复杂系统的基本分析 一 复杂性研究1 复杂性科学理论的兴起20世纪60年代至70年代后期 随着复杂系统研究的深入 人们逐渐认识到看似杂乱无序的复杂系统也有规律可循 从而产生了混沌论 Chaos 和分形论 Fractal 混沌和分形密不可分 分形几何学也称为混沌几何学 系统混沌运动的高度混乱无序性反映了分形几何学的高度无穷复杂性 因此 常把两者放在一起称为混沌 分形 论 其英文缩写为C F 这两种理论形成于20世纪60年代和70年代 但自70年代后期才开始受到人们的普遍关注 被认为是当今揭示世界复杂性的最有生命力的理论之一 复杂性科学是用以研究复杂系统和复杂性的一门交叉学科 是从传统分析程序的局限中突破性发展出来的一种新的世界观和方法论 虽然它还处于萌芽时期 但已被有些科学家誉为是 21世纪的科学 我国著名科学家钱学森就曾指出 对于自然界和人类社会中一些极其复杂的事物 可以用开放的复杂巨系统来描述 克劳斯 迈因策尔在其 复杂性中的思维 著作中指出 复杂系统原理主张物理的 社会的和精神的世界都是非线性的 复杂的 这个基本的认识论结论对于我们现在的行为和未来的行为 都有重要的影响 在自然科学中 从激光物理学 量子混沌和气象学直到化学中的分子建模和生物学中对细胞生长的计算机辅助模拟 非线性复杂系统已经成为一种成功的求解问题方式 另一方面 社会科学也认识到 人类面临的主要问题也是全球性的 复杂的和非线性的 生态 经济或政治系统中的局部性变化 都可能引起一场全球性危机 线性的思维方式以及把整体仅仅看作其部分之和的观点 显然已经过时了 认为甚至我们的意识也受到复杂系统非线性动力学所支配这种思想 已成为当代科学和公众兴趣中最激动人心的课题之一 复杂性科学对复杂系统的研究将有助于人们了解自然界 社会领域复杂的现象 揭示其规律及动因 以便人们更好地适应与进行调控 复杂性科学属于基础科学层次 它包括非线性科学 混沌理论 分形学 模糊学 信息论 控制论 相变论 自组织理论 系统论 耗散结构论等许多分支学科 复杂性科学研究的复杂系统涉及的范围很广 包括自然 工程 生物 经济 管理 政治与社会等各个方面 它探索的复杂现象从一个细胞呈现出来的生命现象 到股票市场的涨落 城市交通的管理 自然灾害的预测 乃至社会的兴衰等 概括起来 复杂系统都有一些共同的特点 就是在变化无常的活动背后 呈现出某种捉摸不定的秩序 其中演化 涌现 自组织 自适应 自相似被认为是复杂系统的共同特征 目前 复杂性科学研究的基本工具有系统仿真 细胞自动机 神经网络 布尔网络 开关网络模型 遗传算法 计算机模拟 数学模型 常用的是由状态变量和结构变量构成的状态方程 等 随着混沌理论和分形理论的发展 国际学术界在80年代形成了研究非线性科学的热潮 因为人们意识到非线性科学取得的成就昭示了对世界本质的认识又跃进了一大步 客观世界的一切事物 从根本上说都是相互作用体和相互作用过程 非线性是数学概念 是相互作用的数学表达 一个系统不仅是其部分的总和 这意味着叠加原理失效 在数学上说就是非线性 非线性科学研究各门科学中有关非线性的共性问题 一切事物作为系统 无论是系统内部结构和外显的系统功能 以及系统演化过程都是相互作用的显示 因而也都是非线性的 特殊地说 系统科学 尤其是基础理论层次 特别关心一个系统的性能怎样随着时间变化 有没有稳定的终态 相应于贝塔朗菲的用语 这在非线性动力学中就是有没有稳定的定常状态 stablesteadstate 稳定定态 稳态 和分岔问题 任何系统都是一种稳态 非线性动力学中讨论的稳态大体有平衡 不动点 振荡 极限环 和混沌 拟周期解可认为是振荡的组合 比过去只讨论平衡有了根本性的拓展 这就为研究系统的复杂形态提供了科学依据和方法 因此 非线性科学的成果极大地丰富和深化了系统科学和系统工程定量化的发展 可以说 耗散结构理论和协同学正是在80年代吸收了非线性科学的成果 在理论上提高到一个新的高度 也可以说 非线性科学的进展推动了80年代后期复杂性研究的兴起 80年代中期 国际科学界兴起了对复杂性的研究 一个突出的标志是1984年在美国新墨西哥州成立了以研究复杂性为宗旨的圣菲研究所 SantaFeInstitute 简称SFI 这是由3位诺贝尔奖获得者盖尔曼 M Gell Mann 阿罗 K J Arrow 安德森 P W Anderson 为首的一批不同学科领域的著名科学家组织和建立的 其宗旨是开展跨学科 跨领域的研究 他们称作复杂性研究 他们认为事物的复杂性是从简单性发展来的 是在适应环境的过程中产生的 他们把经济 生态 免疫系统 胚胎 神经系统及计算机网络等称为复杂适应系统 complexadaptiveSystem 认为存在某些一般性的规律控制着这些复杂适应系统的行为 他们的这种认识体现了现代科学技术发展的综合趋势 反映了不同科学领域的共识 尽管对复杂性的看法还众说纷坛 但从方法论来看 对许多复杂事物的深人研究 长期来卓有成效的还原论是处理不了的 这点已基本趋于一致 当前 物理领域 生物领域 社会经济领域差不多发出了共同的呼声 突破还原论 美国 科学 Science 杂志于1999年4月2日发表了一个题为 复杂系统 的专辑 邀请了物理 化学 生物 经济 生态环境 神经科学等方面的8位科学家 撰写了他们所从事的领域中关于复杂系统的研究进展 但两位编者在前言中却以 超越还原论 为标题 就说明了这个形势 当今 复杂性研究和系统科学 虽然在研究的范围 侧重面以及总体框架上有所不同 但无论就具体内容或大的方向来说 相当程度上是一致的 会形成相辅相成的新局面 复杂性理论有以下三个主要特点 第一 研究对象是复杂系统 这门新兴学科探索的对象 涉及到自然现象 工程 经济 管理 军事 政治和社会等领域 从一个细胞呈现出来的生命现象到大脑的结构及心智 股票市场的涨落 社会的兴衰及人体的免疫系统等 第二 研究方法是突破还原论 采用还原论与整体论相结合 定性判断和定量计算相结合 微观分析与宏观综合相结合 科学推理与哲学思辨相结合的方法 研究方法是定性判断与定量计算 其所用的工具包括数学 计算机模拟 形式逻辑 语义学 符号学 等等 第三 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 并力图尽可能准确地预测其未来的发展 2 复杂性的基本概念 复杂性是非线性 不可逆性 不确定性 标度无关性 自相似性 模糊性等复杂属性的总称 复杂性是现代科学中最复杂的概念之一 至今无法给出统一的定义是正常的 也许根本就不存在统一的复杂性定义 据约翰 霍甘提供的信息 塞思 劳埃德共收集了45种复杂性定义 如分层复杂性 算法复杂性 随机复杂性 有效复杂性 同源复杂性 基于信息的复杂性 时间计算复杂性 空间计算复杂性等 今天 我们认识到 不仅在有机生命世界 人类社会系统具有十分突出的复杂性 就是自然界本身也是不可逆的复杂世界 复杂性科学揭示出来的大量材料说明 复杂性不仅仅客观地存在 而且同简单性一样是客观事实的一个属性 复杂性不再仅仅属于生物学了 它正在进入物理学 似乎已经植根于自然法则之中了 现代自组织理论的建立和发展 使人们认识到 复杂性并不等同与组成一个系统的要素在数量上的 多 复杂性性的根源在于系统内部存在非线性相互作用 普利高津 哈肯 艾根等人都认为 复杂性是物质世界自组织运动的产物 坚持以自组织为概念揭示复杂性的本质和来源 复杂性的基本属性有 非线性 混沌性 突变性 分形 分叉 随机性和偶然性以及时间之矢或不可逆性等等 非线性是客观事物发展演化的复杂性产生的 是其演化的动力学机制的表现 是连接简单性与复杂性的桥梁 混沌和分形是复杂性在空间和时间上的性态 涨落和突变是复杂性演化的内在特性 随机性和偶然性是其在复杂性演化道路上的表现 我们可以从以下几个方面来理解复杂性 1 表现出复杂性的复杂系统一般是有大量的 不同的 相互作用的单元构成的网络 每一单元都会受到其他单元变化的影响 并会引起其他单元的变化 2 各单元之间的相互作用是非线性的 系统的整体不再为部分之和 部分与整体之间不只是现象上的因果关系 而是 一只活鸡被分成两半就不再是活鸡的两半 的关系 复杂系统的过程具有不可逆性 系统对初值具有很强的敏感性 3 复杂性是系统的某种动态行为 往往伴随涨落 复杂性表现在系统是动态的 开放的 远离平衡的 系统是自组织的 具有一定的自组织核心 而且复杂性也意味着系统处于发展变化之中并能在发展过程中不断地学习并对其层次结构与功能结构进行重组与完善 系统与环境有着密切的联系 能与环境相互作用 不断地适应环境的方向发展变化 4 复杂蕴涵着复杂多样和层次结构 系统具有多层次 多功能的结构 每一层次均构筑其上一层次的单元 同时也有助于系统某 功能的实现 在系统变化无常的活动背后 呈现出某种捉摸不定的秩序 应当承认区分不同层次上的复杂性 复杂性科学试图探索掌握不同层次的复杂系统活动背后的东西 5 复杂性是系统 组织的内在属性而不是个体 单元固有的属性 它来自复杂系统内各个部分之间的非线性相互作用产生的自组织和适应能力 复杂性表现在系统的状态能被 看到 也可以理解 但却无法把各要素或单元间的复杂而非简单的相互作用进行一一的还原 在经济系统中尤其如此 经济组织在更多情况下表现为一种自我构造 如从企业的行为 我们推不出它的成员的行为 了解企业每一个成员的行为也推不出企业的表现 复杂性的本质 内涵要求我们不能把复杂性全部归结为认识过程的不充分性 我们必须承认存在客观的复杂性 真正的复杂性应当是具备自身特有的规定性 即使一个复杂问题已被人们认识 找到了解决方法 但它依然是复杂的 也就是说 复杂性是客观世界固有的 不以人的主观意志为转移的属性 不会因为科学的发达而消失 这就要求我们在对复杂性问题进行简化的时候必须遵循这样的路线 必须在保留系统产生复杂性之根源前提下进行简化 这同经典科学在面对复杂现象时总是设法把复杂性简化掉 即把复杂性当作简单性处理是明显不同的 复杂性研究的方法论原则是把复杂性当作复杂性进行处理 3 复杂性的根源 我国著名哲学家苗东升教授认为 复杂性是现代科学中最复杂的概念之一 至今无法给出统一的定义是正常的 也许根本就不存在统一的复杂性定义 但物理 生物 社会 意识这些现实世界的不同层次各有性质不同的复杂性 既不可以拿低层次的复杂性代替高层次的复杂性 也不可以拿高层次的复杂性否定低层的复杂性 不可混淆不同层次的复杂性 人们可以从不同的角度 不同的层次认识复杂性 源于系统规模的复杂性 系统组分的数目代表系统的规模 在一定范围内 规模增大不足以造成现有方法无法处理的复杂性 复杂性的形成需要足够的系统规模 规模巨大就会带来描述和处理的困难 小系统或大系统的方法无济于事 简单系统不存在源于规模的复杂性 具有足够规模 圣塔菲要求系统有中等规模 钱学森要求达到巨系统规模 是产生复杂性的必要条件 但不是充分条件 即使巨系统也不一定是复杂系统 源于系统结构的复杂性 组成成分的多样性和差异性造成组分之间相互关系的多样性和差异性 是系统复杂性的根本源泉 对于产生复杂性 结构效应比规模效应要紧得多 因为组分的差异越大 把它们整合起来的难度就越大 特别地 等级层次结构是复杂性的主要根源之一 复杂性研究者几乎都强调这一点 只有元素和整体两个层次的系统必定是简单的 被当作非等级层次结构 在元素层次上不能完成全部整合任务 需要经过不同层次逐级整合才能最终形成系统整体 因而在元素与系统整体之间还有中间层次的系统 才是等级层次结构 复杂性只可能出现于等级层次结构的系统中 层次越多 越容易产生复杂性 按照盖尔曼对简单性和复杂性的词源学考察 英文 简单性 的原意是 只包含了一层 复杂性一词来源于 束在一起 作为简单性的反概念 复杂性应有 非止一层 即多层次的含义 把多样性或多个层次束缚在一起就是系统 它的词义隐含了复杂性来源于层次结构的观念 源于开放性即环境的复杂性 封闭系统没有复杂性 复杂性必定出现于开放系统 家务机器人被当作复杂系统 其复杂性并非来自系统规模或结构 而是来自环境 家务劳动的多样性和极不规则性 但对外部环境开放也不是产生复杂性的充分条件 即使外部环境对系统的影响不能忽略 只要和以近似地当作对系统的干扰 摄动因素看待 或者系统行为可以归结为输出对输入的响应关系 就还是简单系统 用传统的封闭系统模型加摄动的方法 或者黑箱方法 足以有效地处理 只有当外部环境对系统的作用不再允许当作干扰 摄动 而是系统自身特性的有机构成成分 封闭系统加摄动方法或者黑箱方法都失效 这种系统必然呈现某种复杂性 开放性也是复杂性的重要根源 系统与环境相互关系的复杂性是系统复杂性的重要表现 源于动力学特性的复杂性 动力学因素可以忽略不计的系统 或者动力学因素可以作为静态模型的干扰因素来对待的系统 一定是简单系统 动力学过程可能产生无穷的多样性 差异性 丰富性 奇异性 包括分叉 突变 混饨等 创新性 是产生复杂性的重要机制 复杂性只能出现于动力学系统 复杂性一定是某种动力学特性 动力学因素是产生复杂性最重要的物理学根源 但动力学因素也不是产生复杂性的充分条件 许多动力学系统 如经典控制论和运筹学处理的系统 还是简单系统 源于非平衡态的复杂性 平衡态不可能产生复杂性 处于平衡态的系统都是简单的 非平衡态也不一定产生复杂性 所谓近平衡态的系统特性原则上可以使用平衡态的处理方法 或加以小的修正 复杂性只能出现于远离平衡态 在这种条件下系统通过自组织形成耗散结构 即自组织地产生出复杂性 复杂系统必定是处于平衡态的系统 耗散结构才具有最小的复杂性 物理化学层次的耗散结构还不可能具有生物复杂性 但只有具备了这种最小复杂性 才可能进化出更高级的生物复杂性 源于不可积性的复杂性 保守的可积系统没有复杂性 复杂性只能出现于不可积系统 但弱不可积系统 即近可积系统 与可积系统没有定性区别 用可积系统加不可积性扰动的办法即可处理 这里也不可能出现复杂性 远不可积系统才是复杂性的来源 如果不可积性扰动达到使KAM环面基本破坏时 系统轨道就复杂得难以预测了 源于不可逆过程的复杂性 可逆过程没有复杂性 还原论方法足以解决问题 复杂性只能出现于不可逆过程 但不可逆性也有差别 须加以区分 逻辑上说 应当存在近可逆过程 它的不可逆性微弱 可以作为扰动因素片即以可逆过程为模型 加上不可逆扰动 就能够获得真实过程的近似描述 真正的复杂性只能来源于远不可逆过程 物理学似乎尚未提出这种概念 是系统在不可逆过程中的动力学行为 源于非线性的复杂性 哲学家早已指出 事物发展变化的终极原因是相互作用 但相互作用有线性性和非线性之分 线性意味着单一 均匀 不变 不具备产生复杂性的根源 线性系统都是简单系统 线性相互作用产生的是简单性 无法造就复杂性 非线性意味着无穷的多样性 差异性 可变性 非均匀性 奇异性 创新性 元素之间 子系统之间的非线性相互作用是系统产生复杂性的根本内在机制 复杂性只能出现于非线性系统 但非线性自身包含极大的差异性 弱非线性 或非本质非线性 仍然不可能产生复杂性 可以作为扰动因素处理 特别是系统的局部性质 用线性模型加微扰的方法往往可以有效描述 只有强非线性 特别是本质非线性 才可能产生复杂性 源于不确定性的复杂性 确定性连通简单性不确定性连通复杂性 首先是源于随机性的复杂性 但随机性也不是产生复杂性的充分条件 平稳随机过程属于简单系统 非平稳过程才可能出现复杂性 简单地宣布随机性是最大的复杂性 并无事实依据 物理系统随机性的规律一般只服从大数定律 仍属于简单性范围 可以用统计方法处理 生命系统 社会系统 意识系统的组分具有智能 组分之间有复杂的相互作用 只靠大数定律不能揭示其本质特征 宏观整体特性不能仅仅看作大量微观组分相互碰撞的结果 现在的概率统计方法不足以处理理这类系统中的随机过程 例如 不可能从细胞特性出发通过统计综合获得人体系统的整体运动特性 不可能从个人特性出发通过统计综合获得社会系统的整体特性 另一种重要的不确定性为模糊性 它既是复杂性的来源 又是复杂性的表现或结果果 札德的模糊集理论就是为处理复杂性而提出来的 他的不相容性原理认为 系统的复杂性超过一定阈值 描述的精确同描述的有意义互不相容 二者不可兼得 但目前的复杂性科学尚未涉足模糊性问题 源于主动性 能动性的复杂性 作用者与被作用者 原因与结果界限分明的是简单系统 不同组分之间 系统与环境之间互为因果 互动互应 所有组分都既是被作用者 又是主动作用者 一连串的 相互交叉的 网络式的因果联系 才能产生复杂性 特别是当组分有一定的自适应能力时 在不断适应环境的行为过程中必然产生出整体的复杂性 圣塔菲的一个基本信念是适应性产生复杂性 所谓复杂适应系统 CAS 就是在不断适应环境的过程中产生出复杂性的系统 源于系统组分智能的复杂性 由非智能组分构成的系统 如耗散结构论和协同学研究的贝纳德流 固体激光器等 即使通过自组织这种主动过程产生出复杂性 一般也是较为初步的 低级的 总有办法对付 属于初级复杂性 由具有智能的组分构成的系统 如圣塔菲研究的CAS 能够辨识环境 预测未来 在经验中学习 以形成好的行为规则 使自身发生适应性变化 因而必定是复杂的 组分的智能愈高级 系统的复杂性也愈高级 组分智能是复杂性的重要根源之一 如地缘政治系统一般包含为数不多的组分 属于小系统 至多算作大系统 但由于组分是具有高级智能的主体 使得系统整体行为异常复杂多变 往往难以预测 一般属于开放的复杂巨系统 源于人类理性的复杂性 以人作为构成要素的系统 其行为必须考虑人的理性因素的作用 尤其在竞争性系统中 博奕者的理性 智慧 谋略等 是产生复杂性的重要来源 但在完全理性 无限理性 假设下 复杂性的根源被抛弃了 博弈方都采取最大一最小策略 这种系统仍然是简单的 可按照运筹学处理 不完全理性即有限理性才可能产生复杂性 源于人类非理性的复杂性 非理性 如人的感情 意志 偏好等 必然带来至少现在的科学还无法描述的行为特征 包括顾基发等人所说的人理 这也是复杂性的重要根源 目前的科学发展还极少涉及这类复杂性来源 H 西蒙所谓 人工性和复杂性这两个论题不可解脱地交织在一起 其中的人工性同时包含人的理性和非理性因素 4 复杂性科学研究的基本原理 根据沃菲尔德 Warfield 和成思危等人的总结 复杂性科学研究目前已经形成了混沌学派 结构学派 系统动力学派 自适应系统学派和暧昧学派等几大学派 各学派都有自己相应的研究工具和研究方向 虽然各个学派的研究对象和研究方法各不相同 但是其开展复杂性科学研究所遵循的原理基本相同 许多观点也基本一致 l 整体性原理 人们从事复杂系统研究采用的是系统分解的方法 即将一个复杂系统分解成若干个相对简单的子系统 只系研究清楚各个子系统的性质就可以获得整个系统的性质 其理论基础是数学上的还原论和物理上的叠加原理 整体等干部分之和 然而 复杂性科学认为 系统分解的研究方法只适应于简单系统研究 不适应于复杂系统研究 因为真正的复杂系统都是非线性系统 叠加原理可能失效 复杂性科学研究将复杂系统看作是一个整体 虽然为了分析的方便 有时也将一个复杂系统分解成若干个功能子系统分别进行分析和研究 但是 它并不将系统整体看作是其各子系统性质的简单相加 而将整体看作是各功能子系统之间相互作用突现的结果 系统整体的性质与各子系统的性质并不存在必然的因果关系 2 动态性原理 复杂性科学认为 复杂系统总是在不断运动变化的 动态性是产生系统复杂性的主要原因之一 复杂系统总是从一种状态变化到另一种状态 其中稳定与平衡是运动的一种趋势 而波动 不平衡 矛盾等才是运动的常态 系统在矛盾运动中表现出十分复杂的现象 坚持动态性原理就是要坚持动态地看问题 要将复杂系统看作是不断演化的 要将不平衡看作是系统运动的常态 要将矛盾与斗争看作是贯穿于事物发展变化的全过程 3 时间与空间相统一原理 复杂性科学不但研究复杂系统的时间演化轨迹 而且还研究其空间运动模式 即研究复杂系统的时空运动变化规律 一般来说 相图等描述的是复杂系统的时间演化轨道 分形等描述的是复杂系统的空间运动模式 而这两者又通过奇怪吸引子的分维和李雅普诺夫指数等概念相关联 4 宏观与微观相统一的原理 复杂性科学将系统的宏观变化看作是微观变化导致的结果 即宏观变化是微观变量相互作用突现的结果 正是因为复杂系统的这种非线性作用才使得复杂系统的研究不能采用系统分解的方法 不能将宏观与微观割裂开来研究 也就是要遵循宏观与微观相统一的原理 5 确定性与随机性相结合的原理 复杂性系统研究不只是将复杂现象看作是系统外部随机因素作用的结果 而更主要地将它看作是系统内部各因素相互作用的结果 即系统的复杂性来自系统内部而不是其外部 混沌系统就是这样一种复杂系统 混沌系统可能只是由一些简单的确定的法则组成 但是它却能够产生近似随机行为的复杂现象 具有复杂的系统行为和特征 这种复杂来自系统本身的运动变化而不是系统外部 混沌系统所具有的如混沌吸引子 分数维 自相似性 初值敏感性等系统性质 广泛存在于其他复杂系统之中 因此 复杂性科学研究要坚持确定性与随机性相结合的原理 二 社会系统的复杂性1 社会系统是一个复杂系统 社会系统同其它系统一样也是一个具有各种正负反馈结构和非线性作用相互 耦合 交织在一起的复杂系统 它除了具有一般系统所具有的特征外 还体现为结构复杂 关系复杂 行为复杂和经营环境复杂等特征 是一个有人参与 开放的 具有自组织能力 由自然 经济 社会 政治复合而成的系统 因此 社会系统的复杂特征研究需要引入复杂科学 用复杂科学及复杂系统理论来分析和指导对社会系统认识与管理活动 社会物质系统 社会系统的复杂性 社会思想系统 国家 社区 家庭 个人 社会系统的特征首先表现为其作为开放系统的复杂性 社会系统是开放的系统 作为与其相伴而生的社会系统也是开放的 它会受到政治环境 经济环境 文化环境等社会因素的影响和制约 社会组织系统从这些环境中获取信息 吸收能量 经过系统内部处理后再向环境系统输出新的信息 释放能量 以维持其有序结构 在由各种层次所构成的制度系统中存在着不同内容的制度可选集 这个制度集合也是开放的 可以随时补充进来新的对象 淘汰失去存在价值的对象 此外 在制度的供给与需求中存在着来自外部环境力量的冲击与挑战 这种力量是制度系统与外界交换物质 能量 信息而产生的 如我国放弃计划经济制度而实行社会主义市场经济制度 以及在市场经济中推行股份制 产权制度 政府采取制度 制订证券法等都是制度系统开放 逐步演化的结果 开放性即环境的复杂性是复杂性的重要根源 制度系统与外部环境相互关系的复杂性是社会组织系统复杂性的重要表现 其次是社会组系统演变的复杂性 除了来自外部环境的力量 在社会组织系统内部中也存在着度不断变迁的力量 这种力量来自制度安排中成本和效益的比较 由于技术创新 产品和生产要素相对价格的变动 市场规模的变化而不断产生出新的盈利机会 导致成本和效益关系处于不断的变动之中 远离彼此间平衡的态势 从而不断产生出制度创新和变迁的力量 使制度供需远离平衡态 整个制度系统处于远离平衡态的不断变动之中 在这种条件下制度系统通过自组织形成耗散结构 自组织地产生出复杂性 在社会组织系统内 外部力量的作用下 使得该系统成为了一个动态变化的动力学系统 能够产生出分岔 突变 混沌等奇异性及多样性 创新性等系统行为 而动力学系统也是产生复杂性最重要的物理学根源 第三 社会系统非线性作用的复杂性 非线性意味着无穷的多样性 差异性 可变性 非均匀性 奇异性 创新性 在社会组织变迁中 一方面存在着自我强化和自我稳定的作用机制 存在着所谓的 路径依赖特征 另一方面也存在着不断适应环境的行为过程和功能机制 还存在着制度变迁中的学习效应 协调效应 同时在社会组织系统中存在着各种随机的涨落 这些涨落不断地通过各种非线性作用机制形成巨涨落 最终产生新的制度安排 导致突变的发生 这些作用机制和作用过程都不是线性的 不满足叠加原理 而是呈现出复杂的非线性作用过程 非线性 对环境的适应过程以及涨落 突变都是产出生复杂性的必要因素 第四 社会系统组元特征的复杂性 同一般的自然系统相比 社会组织系统最大的不同在于其人的参与性 社会组织和制度从根本上讲是由人选择 比较 通过博奕最终制订的 取决于人的有限理性与非理性的能力 如人的意志 思想 智慧 意愿 偏好 心理 价值观等 由于人的理性 有限理性及非理性都是极其复杂的 非线性的 尤其是有限理性与非理性是复杂性产生的重要源泉 使得也呈现出复杂性 人的参与是社会组织系统复杂性的最根本的来源 它也使得社会的制度变动具有了确定性与随机性的双重特征 第五 社会组织系统建模的复杂性 由于社会组织系统内部各层次 各组元之间关系及行为的复杂性 以及系统受环境影响的复杂性 通过数学模型来对社会组织系统进行定量的研究也存在着复杂性 难以对社会组织系统中的各因素及各种关系用准确的数理和计量方法加以描述和度量 层次 简单系统 复杂系统 层次 社会组织系统中的混沌迈克尔 拉齐斯基 1990 美国 曾在 制度动力学 决定论的混沌及自组织系统 一文中详细论述了制度动力系统的混沌特性 前面我们在阐述社会组织系统的复杂性时 也曾说到过这一系统可以产生分岔 突变及混沌等奇异性特征 为了更深入地揭示社会组织系统的复杂性问题 我们在这里以一个社会组织系统的动力学模型来展示其存在的混沌特征 然后阐述混沌在制度创新和制度的非均衡变动中的作用 3 社会系统的分形特征 根据分形理论 我们发现社会组织系统也是一个分形体 在社会组织系统内也存在着自相似 精细结构 尺度不变性等分形特征 制度系统作为一个分形体 其分形体现在系统的结构上 状态上和变化过程上以及功能上 分别体现为制度的结构分形 过程分形和功能分形 社会系统的分形特征表现在 首先 社会系统作为分形体首先体现为具有复杂精细结构的制度结构分形 社会组织结构是由社会设计因而支配社会特定行为模型和关系 规定经济单位或个人之间可能合作与竞争的方式的一套行为规则或制度安排 它受到外界宏观经济环境 技术环境 道德环境 文化环境 政治环境的影响 由于社会特定行为模式和关系以及合作与竞争内容的多样性 复杂性 使得社会的制度安排必然呈现出复杂精细的结构 设计出不同类型 不同内容 彼此呼应 相互协调的制度内容 以规制社会在时间上 空间上各种行为 社会在结构层次上的多样性和复杂性 这些制度包括 界定个人或社会组织在分工中的 责任 的规则 界定每个人或组织可以做什么 不可以做什么的规则 关于惩罚与激励的机制 关于生产 控制 计划 财税 成本 物流的规则等等 同时 由于社会在结构层次上的多样性和复杂性 使得社会的制度结构在实现上也层现出丰富的多样性和层次性 以用规范不同层次的社会行为 而且就是社会组织结构的每一个具体制度安排 也表现出层次性和严谨精细的结构 譬如奖励制度 整个社会组织制定了一套原则性极强的奖励条件 社会中的各级部门 经营单位 或者事业部也会依据社会的奖励原则 再根据本单位的具体情况 制度出可行的奖励办法 整个社会组织系统从上至下 以下至上都呈现出良好的结构性和自相似性 表现出结构分形 在社会的制度结构中 不仅存在着正式的制约安排 也存在着非正式的制度约束 包括价值信念 伦理规范 道德观念 意识形态等 非正式的制度约束是对正式制度安排约束的扩展 细化和限制 减少了衡量和实施成本 使正式制度安排约束得以实现 同正式制度安排一样 非正式制度约束也呈现出结构分形 社会内部各层次之间都存在着非正式制度的结构安排 表现为层次间的自相似性 其次 社会系统作为分形体还表现为复杂的运行 过程 分形 在社会组织系统中不仅存在着反映制度设计安排的结构分形 而且还存在着健全 有效的制度实施机制 离开了实施机制 任何制度就会形同虚设 实施机制的建立之所以成为必要 一是因为社会行为及交换的复杂性 行为和交换越复杂 建立实施机制就越必要 二是人的有限理性和非理性以及机会主义行为动机也促使制度实施机制的建立成为必要 三是社会行为及所面对环境信息的非对称 使得社会及人的行为选择容易导致对契约 制度 的偏离 因此有必要建立实施机制 制度安排的实施 表现为一个多层次 非线性动态的过程 这一过程展示出的内容就是制度结构在社会不同层次部分的具体运行和执行 制度实施机制是社会组织运行 得以贯彻的根本保证 制度实施过程也就是制度的运行过程 由于社会组织结构表现为复杂精细的层次结构 因此制度的实施及运行过程也同样表现出层次结构的相似性 这种相似性使得社会组织呈现为复杂的运行分形 对于非正式的制度安排 不存在这样严格的运行分形 因为不存在正式制度的实施机制 它完全靠个人的内省能力去执行 但这并不影响我们从分形的角度去分析和认识它 第三 社会系统作为分形体还表现为功能分形 所谓系统的功能是指系统与外部环境相互关系和相互作用中表现出来的性质 能力和功效 是系统内部相对稳定的联系方式 组织次序及时空形式的外在表现形式 伴随着精细的制度结构与合理的运行机制 制度系统运行的结果就是实现制度安排的目的 即正常地发挥每一项制度设计的功能 这种功能体现在社会组织的每一个层次 制度实施所涉及到的社会每一个方面 每一项制度所展示的功能呈现出相似性 规定社会内部各经济单位或个人之间可能的合作与竞争方式 对于非正式的制度安排也存在功能分形 这样 社会组织系统同时具有结构分形 运行 过程 分形 功能分形 以上我们较为详细地阐述了社会组织系统作为一个分形体所具有的分形特征 现代系统理论将系统的组织化状态笼统地概括为 结构 并由此认为系统的结构决定系统的功能 这个命题对于自然系统 或者组元简单 有着确定功能的系统来说可能是正确的 但对于非自然系统 指有人参与的系统 所谓人在回路中 特别对社会经济系统来说 可能就是不正确的 至少是不够完善的 社会系统是一个演化着的复杂系统 社会组织的结构分形并不一定能决定社会组织的功能分形 必须同时具有运行分形 结构分形与运行分形相互联系 相互协同 制度结构决定着制度运行的方式 对运行实施调控 运行结构在保障制度结构功能的同时 向制度结构系统反馈信息 并不断促进制度结构的完善和优化 在满足制度结构分形与运行分形的条件下 才能最终决定功能分形 而功能分形才是社会组织安排的真正目的 也就是说结构分形决定运行分形 结构分形与运行分形一起最终决定功能分形 这三种分形一起构成我们统称的社会组织分形 分析结论一定程度上揭示了 社会系统是一个演化着的复杂系统 的内涵 第四 制度弹性及其分形 为了进一步揭示出社会组织的分形特征 这里我们借助经济学中的弹性概念 引入制度弹性 通过给出制度弹性公式来揭示出其蕴含的分形这一复杂性特征 弹性是经济学中最基本的概念之一 由多重分形理论可知 弹性除了表示两个变量相对变化率的比率以外 实际上它还是一种奇异性强度指标 表示两个变量之间的自相似性 以及参数之间的不规则性和复杂性 5 社会分形的意义 社会分形的这一特征 对于我们进行社会组织设计和制度安排 以及开展社会组织创新具有相当重要的指导意义 首先 社会要设计出精细 严谨 周全 且互相支撑的制度安排和制度结构 建立起以明确的产权制度为核心 各种管理制度为实体的制度体系 这是社会得以正常运行 降低交易成本 规范行为主体的根本保证 其次 社会要做好不同层次的社会组织创新和优化工作 既包括社会生产 控制 计划 成本方面的管理制度 也包括市场 奖惩方面的制度 还包括技术创新 产品研发方面的制度创新和优化 再次 社会要做好制度运行机制的设计与安排 实施对制度结构系统运行中的良好控制 确保每一项制度都能真正落实到位 真正发挥每一项社会组织的功能 这一环节是目前我国社会改革 发展 进行制度设计和制度创新中非常薄弱的方面 许多人以为有了好的制度结构 就一定会产生满意的制度实施效果 殊不知在国有社会转换经营机制的今天 许多社会在建立现代社会组织方面也做了大量的工作 初步建立起了以法人治理结构为中心的现代社会组织 但是由于没有建立起有效的制度实施机制 没有从系统的运行机制上解决问题 社会这个系统的功能仍然没有根本的改观 前几年在我国社会生活中存在的 有法不依 上有政策 下有对策 现象就是没有解决好制度系统的运行问题所产生的恶劣后果 此外 社会要建立起制度运行过程中的监督机制 监督行为还是属于制度的运行问题 监督机制是否健全 监督是否得力 赏罚是否分明直接关系到制度功能的发挥 比如近年来中国证监会为规范证券市场 出台了一系列规制 监管措施 中国证监会首席顾问梁定邦用制规 核准 监控 审核 执法这 五部曲 来概括对当前及以后一段时间内我国证券市场的监管 其目的就在于通过不断调整的制度结构 完善制度运行及其监管机制 最终达到规范市场 提升证券市场功能 促进经济发展的目的 最后 社会要注重制度创新工作的复杂性 制度设计与制度创新 新制度的安排都是极其审慎 复杂的工作 不能早令夕改 更不能简单从事 甚至不同的制度间相互矛盾 彼此抵消制度创新与制度安排的价值和功能 要把社会组织系统的复杂性当作复杂性问题来对待 从制度的结构这个源头上解决好制度系统的功能和实施效率问题 制度系统是复杂的 复杂的制度系统具有混沌与分形特征 社会组织系统的复杂性要求我们在进行社会组织系统的创新 制度创新内容的安排上认真思考 谨慎从事 既不能忽视其混沌特征 也不能忽视其分形特征 相反还要按照混沌分形的思想来安排好我们各项制度创新工作 用科学的方法和科学的理论来指导我国社会改革的实践 材料4 6 人类社会系统的复杂特性 英 拉尔夫 D 斯泰西 组织中的复杂性与创造性 复杂性科学为人类提供的一种内容丰富的新思维框架 这个框架把一些现有的关于人类系统的观点融合起来 构成了一个统一的组织演化理论 这个理论和现今指导我们思想的理论有天壤之别 复杂性科学研究由大量相互作用导致自身及所在系统的部分或整体产生适应性生存策略的行为主体所组成的系统 同时 系统依次再和其他系统相互作用 构成更大系统的共同演化的行为主体 这样 行为主体不断通过相互作用改造整体 整体反过来又影响行为主体的作用方式 从而使得整个系统具有了全息或分形特征 分形是一种能通过自相似方式在各个不同层次重复的模式 这种模式以不规则方式重复 虽然在各个层次上总有相似点 但却并不雷同 总之 行为主体和系统之间以一种非线形方式相互作用 从复杂性观点理解人类社会组织生活 1 组织是由大量行为主体 人 组成的网络 行为主体根据一套我们称为模式的行为规则相互作用 这种模式的显性部分主要执行组织中正式的任务 敦促执行现时生存策略 但模式的隐性部分并不总支持系统 它在非正式系统中执行着游戏和破坏行为 组织模式不闭变化 也就是说 组织是通过复杂途径学习的系统 团体 思维甚至大脑也可以用类似方式描述 2 复杂科学探究了确定性网络和自适应网络的性质 后者 复杂自适应系统 是由大量行为主体构成的网络 在这个网络中 行为主体根据由显性模式和隐性模式共同构成的总模式进行相互作用 科学家们对复杂自适应系统的主要发现是 系统只有运行在可以被称作新奇空间的状态中才具有创新能力 新奇空间是一种处在混沌边界的相交状态 新奇空间是一种处在混沌边界的相交状态 也就是系统分化的边界 这是一个同时既稳定又不稳定的矛盾出态 受竞争和合作 放大和抑制 接受创新张力和拒绝创新张力这些互相矛盾的力量所驱使 这种系统发展的方式是辩证 其结果本质上是不可预测的 这个共同进化的过程就是隐性模式破坏显性模式以产生突现结果的自组织创新破坏和重构过程 这些系统都具有复杂的学习方式 而且在自然界普遍存在 3 组织是复杂的自适应系统 当他们占有在混沌和系统瓦解边缘的创新空间时 他们也是创造性的 这是一个状态 在其中人们在组织的非正式系统中用观念和映 是一个自组织过程 产生激进地不可预测的新出现的结果 它在紧张状态中运作 伴随着正式系统 即正常管理有目的的过程 4 一个了解组织生活的复杂的自适应性结构体系 解释了为什么没有单一的行为主体或行为主体群有可能为长远时间的组织或远距离的空间设计 计划创造性结果 5 一个复杂的自适应性的结构体系与我们的经验相吻合 并使我们看到我们能够接受预测和控制能力的缺乏 因为在全部复杂的自适应系统中固有的自组织过程在混沌的边界开始起作用 6 管理研究日程应集中在识别和理解突现的本质和自组织 以及合并焦虑和遏制作用的学习模式 自我反映的重要性 控制焦虑和使用权利的方式成为管理实践的焦点 7 新的结构体系让我们摒弃了我们能预知未来并能实施控制的幻想 8 通过对行为结果的反馈来建立产生行为规则或者规范的模型 这些规则根据后续行为进行相应变动 近而导致更加适应环境的行为 组织是复杂的自适应系统 任何人类组织都是由人组成的网络 在这个网络中 单个的行为主体相互作用 并与构成其环境的其他组织中的行为主体相互作用 人类社会系统网络的非线性特征组织行为主体间的联系和作用可分为两种 即正式组织关系和非正式组织关系 正式组织网络的相互作用主要由下列情况之一的链接构成 l 组织中的最有权力者有意识正式建立的联系 2 通过组织成员广为接受的隐含规则 即共同文化或共同意识形态建立起来的联系 这些联系在采取措施之前早已存在 一般情况下 组织通过设计加强这些联系 以保证当权者或大多数组织成员心目中组织的最主要任务得以实现 这是组织成员为了在既定时间保持组织外部支持必须采取的措施 事先按共同目的正式确立网络联系是为了在整个系统中形成与首要任务一致的行为模式 这些由当权者确立的联系 划定了每个行为主体参照他人和组织首要任务所具有的权利 义务的内容和方向 从而使联系上升为由一定层次 机构及既定意识形态构成的显性网络系统 最终形成一套规定系统中行为主体间相互性质的正式规则和已被接受的非正式规则 模式 这些规则虽然对于行为主体来说是外在的 但对他们有广泛的适用性 可以说 行为主体是对照这个外在共同规则来决定自己的行动的 这套规则规范组织成员共同完成当前首要任务时所采取的方式 这样说来 这套规则其实就是显性模式 显性模式导致的行为主体相互作用实际上就是能量和信息流的交换 以及表现为同一 服从与重复的行为 从理想化的角度来说 正式组织系统中的联系如果满足以下三个条件即为线形联系 l 对于给定的外部刺激有而且只有一个反应 2 任何输出和输入之间都有一定比例关系 3 系统不多不少恰好是各部分的总和 如果上述条件得不到满足 发生任何部分总和不等于系统整体的情况 或行为主体产生违反显性规则的特殊行为时 都会使得正式组织系统努力保持的可预测性受到损害 然而在实践中 共同规则一般并不总能得到遵守 系统对特定输入刺激可能作出各种不成比例的输出反应 换言之 这时系统就处于非线性状态 只有在理想状态下 系统全部行为主体根据显性模式 而不是各自规范行动 并且显性模式中的规则保持长时间稳定时 这种正式组织系统才能决定整个系统 这种正式组织系统界限分明 即特定行为主体是否属于系统一目了然 并且系统目的也相对明白清晰 即完成组织当前任务 保持组织的生存 非正式组织联系只是组织行为主体在正式组织系统中相互作用时 暂时通过非正式渠道建立的另一种网络 作为正式组织系统的非正式 这种网络包含非正式社会 政治联系 在这个网络中行为主体相互作用产生各自的作用规则 这些作用规则有些为系统中的小团体甚至系统整体接受 换句话说 这些规则可以是任何未作明文规定的团体或组织文化 有时却只适用于组织行为主体 在非正式组织系统中 行为主体决定自我行为 有时他们遵照小团体或整个组织未作明文规定的外部文化规则 有时却自发遵循各种行为主体的行为规则 这套被部分行为主体或者仅仅单个行为主体遵从的思维和行为规则从实质上说并下执行组织现今的主要任务 因而称做隐性模式 这些非正式规则组成了思想 意识 和对组织现时没用却有潜在巨大作用的行为宝库 非正式组织系统很明显是非线性的 对于一个特定的刺激输入 系统有可能作出各种不同的反应输出 而且反应输出和刺激输入并不总成比例 因为行为主体有可能从诸如行为主体规则 团体规则 系统文化规则之类的各种源泉中寻求自我的行为规则 而且最终选中哪个规则也得因情况而定 因而行为主体行动常出人意料之外 并且团体作用过程不能完全用其中行为主体的行为进行解释 这一现象本身也说明非正式的社会和政治系统并不等于其各部分之和 这更是非正式组织系统是非线性的明证 在非正式组织系统中 行为主体的相互作用通常比正式组织系统中更现多样化 例如 除了信息流 能量流和行为流之外 还有情感流 友谊流 信任流和其他品德流 非正式组织系统的特点就是程度各异的同一性和差异性 一致性和行为主体性的统一 非正式组织系统的界限模糊 并且一般情况下并不与正式组织系统的明确边界重合 它扩展进人其他组织系统并与之部分重合 如果仅从其广泛的渗透边界来讲 非正式网络应该算得上组织之间相互作用的最主要渠道了 然而这种界限的模糊性也导致部分人怀疑我们能否把非正式看做系统 总之 组织作为网络由两个子系统组成 其中一个在理想情况下呈线性但在实践中或多或少地呈非线性 另一个是彻头彻尾的非线性 虽然 能从概念上区分这两个子系统 但是在实际操作中它们彼此交织 应该被当作整体看待 整体中非正式成分始终处于非线性状态 正式成分也不时处于非线性状态 因而这个整体始终处于非线性状态 下面讨论非线性网络系统中的反馈问题 二 反馈 网络系统的运行方式 组织通过反馈过程发展自身 而在反馈过程中组织行为主体进行下列活动 1 发现 即了解所在组织或所出环境中各个组成部分的状态 2 选择 从一般或特殊或两者兼有的行为规则中选择针对这些状态的反应行为 3 行动 这些行为对本组织和其他组织中行为主体产生影响 有可能导致本组织内部状态变更 促使所处环境的组成行为主体作出反应或两种现象同时出现 这时 每个行为主体寻找变化的含义 在必要的情况下改变发现和选择的控制规则 然后选择另一行为 最后作出行动 换言之 组织行为主体 行为主体组成的群体 乃至整个组织都在由发现 选择 行动组成的无限反馈循环中运行 下面讨论循环中各个步骤的具体含义 1 发现 发现过程作为选择过程的基础 包括信息收集和加工过程 系统行为主体考察本系统中其他相关行为主体的状态和组成系统环境的其他系统的状态 然后从考察所得的信息中得出结论 在本过程中 重点环节是行为主体选择考察内容 并根据以往社会和心理方面的经历 选择对考察所得的信息应该做出何种解释 对于系统运行来说 这种选择至关重要 2 选择 组织行为主体的选择决定去发现的目标 发现内容的解释方法以及所应采取的行动 为了作成上述选择 行为主体通常运用模式 组织中的模式由两个部分组成 一是组织行为主体的特殊部分 二是和数个行为主体共享的部分 3 组织行为主体独有的模式 一般认为 行为主体独有的整个模式就是其行为指令集 评估和决策的运行规则或思维模型 行为指令集是行为主体一般遵守的行为模式 这些基于行为主体人生经历的行为指令集中有相当多的部分已经变成行为主体的潜意识甚至无意识的行为 不过我们仍然认为有些行为主体无意识的行为规则可以通过观察其行动推断出来 如果连这种推断都做不到的话 那么人类系统运行就像神话般不可思议了 例如 相互作用分析就提出了几种可供行为主体选择的行为指令集 有