复杂系统理论在管理科学中的应用

1、复杂系统理论及其在管理中的应用主讲人：张丹松 教授 问题简单的蚂蚁如何形成复杂的王国？思维是如何产生的？生命是如何起源的？为什么自私的人类仅仅追求个人利益，而经济系统却能蓬勃发展？为什么冷战结束，世界反而硝烟四起？一切的答案归结为：复杂系统什么是复杂系统？简单系统无组织的随机系统复杂系统圣塔菲研究所与跨学科研究早期的复杂系统思想：哈肯的协同学、普里高津的耗散结构论、混沌学80年代中期，美国的一批科学家意识到了问题的严重性，创建了SFI(Santa Fe Institute) : 早期圣塔菲成员构成：物理学家：Gellman； 经济学家：Arrow；计算机高手：Holland；生物学家：Kauf

2、fman等等Arthur与新经济学Arthur主张新经济学思想，却遭到了传统经济学界广泛的攻击。新经济学：为什么钟表转动要顺时针？为什么高科技企业都扎堆到中关村？经济系统更像是一个能够进化学习的生物系统而不是静止均衡的力学系统运用计算机模拟来研究复杂的经济系统Holland与复杂适应系统“游戏高手”：John Holland对计算机系统的理解：数学的、逻辑的死系统有生命的、活的系统遗传算法与“分类器”系统无处不在的适应与进化：复杂适应系统Langton与人工生命美国嬉皮 人工生命之父“生命游戏”的顿悟“自我繁殖”的圈与Langton的求学生涯混沌边缘的生命涌现复杂系统核心思想什么是涌现？若干个

3、体遵循简单的规则，作为整体就会有异常复杂的现象自发的产生出来，这种现象就是涌现，英文：Emergence实例：霓虹灯涌现实例：霓虹灯方格宇宙-Game of Life方格世界每个窗户都有8个邻居，根据这8个邻居的开、关灯状态以及自身的状态决定开灯还是关灯规则：1、如果自己开着灯，则邻居中有2个或3个是开灯的，则仍然开灯，否则就关掉2、如果自己是关着的，则邻居中有3个是开灯的就把灯打开，否则仍然关着。人工生命：Floy模拟真实苍蝇飞舞的程序：Floy每只Floy仅仅遵循异常简单的规则：尽量靠近其它的Floy如果与其它Floy靠得太近就会碰撞，因此Floy应该尽量避免碰撞Floy在决策的时候以小概

4、率犯错误复杂系统思想：进化个体-群体进化的过程：个体内部产生突变-个体的行为产生变化-该个体作用到环境，环境进行自然选择，优胜劣汰个体组成的群体就会逐渐变得聪明进化是涌现的动态表现机器中的进化：愚蠢的上帝与聪明的上帝环境虚拟世界-Tierra内存：空间CPU运算：时间程序段：生命体程序段可以在内存中繁殖自己，在繁殖中可以产生错误，这就是变异。于是由一段祖先程序就可以逐渐生成各式各样的内存中的虚拟生命计算机病毒蚂蚁觅食每只蚂蚁遵循简单的规则四处寻找食物如果某只蚂蚁找到了食物就开始返回，并往环境释放信息素当另外一只蚂蚁过来后会根据信息素的大小选择路径，信息素越大，选择该路径的可能性越大蚂蚁因为会犯

5、错误，所以总会产生创新性作为整体涌现的结果，最短的道路会自发出现秩序与混沌的边缘什么情况下才能产生复杂的现象？进化的动力是什么？自然界有两种力量：凝固的秩序与扩散的混沌复杂类型是介于秩序与混沌之间的一切事物只有介于秩序与混沌的边缘时候才可能逐渐变得复杂简单的物理系统-细胞自动机细胞自动机 演示1 演示2变换规则：运行方格宇宙：四类细胞自动机：固定和周期全白斜线混沌类型复杂类型复杂性管理的涵义把复杂理论引入管理，我们称之为“复杂性管理”。一是把管理对象看作是一个复杂适应系统；二是把复杂性理论和方法应用于管理实践。 “以复杂性为基础的管理方法(Complexity-based approaches

6、 to management)。 进一步导引范式变革。 英国学者Wood Robn在他的架驭复杂性(Managing Complexity)将复杂性管理应用于管理的全过程，即从物理过程到虚拟过程，从思考到行动的整个人类活动过程。毫无疑问，也同样包含着创新过程。复杂性理论在管理中的应用群体决策 技术创新 企业组织 经济发展虚拟经济与金融危机 复杂性与复杂系统被列入管理科学“十一五 优先资助领域 应用举例人工股市模拟合作的进化社会网络人工股市模拟ASM用一群智能的程序Agent当作交易者进行股市交易每个Agent都具有若干if then规则，并不断对股票的价格进行预测，从而进行买入或者卖出的决策A

7、gent的ifthen规则会用遗传算法来进化并产生学习虚拟股市的运行规律与真实股市相仿ASM运行结果合作的进化Axlord的程序竞赛让一群程序在计算机中进行“囚徒困境”的比赛，并根据博弈规则对程序实行奖惩。合作背叛合作6,60,10背叛10,02,2程序2：程序1：结果最短小精悍的程序获胜：针锋相对如果让程序能够进化，则程序群体能自发的达到协作无尺度网络其它经济、社会系统的应用虚拟经济系统：ASPEN虚拟交通系统：Transims社会网络：无尺度网络、小世界网络、六度分离觅米的概念（meme）：文化的基因环境、生态系统模拟人流的模拟新的科技革命几百年来，人们一直在不停的对物质世界进行分解21世

8、纪是合成的世纪，人们可以运用复杂系统的理论、思想重新合成创造世界人们可以利用“纳米”硬件重新创造物质，用AL的思想搭建物质的软件适应性、智能性产品将随处可见21世纪的科学“克隆技术”、“纳米技术”、“人类基因组计划”、“DNA计算”、“量子计算机”这些都意味着什么？用“信息”和“计算”的观点重新审视所有的自然界过程：到处都是计算从自上而下的还原分解方法到自下而上的综合创造方法复杂性研究的科学启示复杂性研究需要新的科学方法 体现了现代科学技术发展的综合性、整体化的趋势 启示(1)复杂性研究需要新的科学方法 方法与方法论 还原论 钱学森 在20世纪80年代曾明确提出，“凡现在不能用还原论方法处理的

9、，或不宜用还原论方法处理的问题，而要用或宜用新的科学方法处理的问题，都是复杂性问题，复杂巨系统就是这类问题。”启示(2)体现了现代科学技术发展的综合性、整体化的趋势 既高度分化 学科越分越细，新学科、新领域不断产生 又高度综合 不同学科、不同领域之间的相互交叉、综合与融合，向综合和整体化方向发展两者是相互促进、相辅相成的 管理科学综合集成方法 软科学、管理科学，都将涉及到物理、事理、人理这样三个层次的知识复杂性研究，不能从概念到概念，还应结合具体复杂性问题进行研究自然科学、社会科学、人文科学 如何将这些知识综合集成，需要综合集成方法 综合集成方法 总体设计部由专家体系和机器体系(研讨厅和研讨厅体系）两大部分组成结 论机器体系专家体系执行体系评估与反馈决策部门提出问题、形成经验性假设和判断系统描述、建模 仿真、试验反复比较逐次逼近复杂系统与道家思想易经八卦是模型 计算机模型“三生万物” 简单规则创造复杂系统“无为而施” 重视系统的自组织、自然的发展，尽量减少人为的干预 努力学习和创新，发展复杂科学 中国人研