الأنظمة المعقدة

الأنظمةالمعقدة تشرح المشاكل الحالية في جميع من النمذجة الرياضية والأسس الفلسفية .إن دراسة النظم المعقدة تمثل نهجا جديدا لفهم يتحرى كيفية العلاقات بين أجزاء تؤدي إلى السلوكيات الجماعية للنظام ككل وكيف يمكن لنظام حتى يتفاعل ويشكل علاقات مع بيئته.

المعادلات التي يتم تطويرها من النماذج من الأنظمة المعقدة تشتق عموما من الفيزياء الإحصائية، نظرية المعلومات والديناميكيات غير الخطية ، وتمثل سلوكا منظما ولكن لا يمكن التنبؤ به من النظم الطبيعية التي تعتبر أساسا معقدة. المظاهر المادية لهذه النظم من الصعب تحديدها, كخيار رائج هوكيفية التعهد "على النظام" مع نموذج المعلومات الرياضية بدلا من الإشارة إلى موضوع مادي غير معروف النموذج الذى يمثله . واحدة من مجموعة متنوعة من المجلات التى تستخدم هذا النهج الدال إلى التعقيد هو الأنظمةالمعقدة (مجلة).

وتستخدم هذه النظم في عمليات نموذجية في فهم الحاسوب، فهم الأحياء، الاقتصاد، الفيزياء، كيمياء, والكثير من المجالات الأخرى. ويسمى أيضا نظرية النظم المعقدة، فهم التعقيد، دراسة النظم المعقدة، العلوم من التعقيد، فيزياء عدم التوازن،الفيزياء التاريخية . مجموعة متنوعة من ملخص الأنظمة المعقدة النظرية وهو يفهم كحقل من الرياضيات.

المشاكل الأساسية للنظم المعقدة , هى الصعوبات التى تتناول هيكليتها من حيث النمذجة والمحاكاة. من هذا المنظور، في سياقات بحثية مختلفة يتم تعريف النظم المعقدة على أساس صفاتهم المتنوعة. لأن جميع الأنظمة المعقدة لديها الكثير من المكونات المترابطة، و فهم الشبكات ونظرية الشبكة هي جوانب هامة من دراسة النظم المعقدة.إن توافقا في الآراء بشأن تعريف عالمي واحد ل الأنظمة المعقدة لا وجود له حتى الآن.

للأنظمة التي هي أقل فائدة ممثلة مع المعادلات أنواع مختلفة أخرى من السرد والأساليب لتحديد واستكشاف وتصميم والتفاعل مع تستخدم الأنظمة المعقدة.

نظرة عامة

برايتنبرج المحاكاة، المبرمجة في بريف، وهومحاكاة حياة اصطناعية

واستخدمت الدراسة نماذج من نظام معقد الرياضي لكثير من الأسئلة الفهمية تتناسب مع مفهوم الآلية التقليدية التي تقدمها العلوم. الأنظمة ولذا غالبا ما تستخدم الأنظمة المعقدة وهومصطلح واسع يضم نهج البحوث للمشاكل في الكثير من المجالات المتنوعة بما في ذلك فهم الإنسان، الذكاء الاصطناعي، حياة اصطناعية، كيمياء، الكمبيوتر العلوم، الاقتصاد، الإحتساب التطوري، زلزال التنبؤ، الأرصاد الجوية، البيولوجيا الجزيئية، فهم الأعصاب، الفيزياء، فهم النفس وفهم الاجتماع

في هذه المساعي، والفهماء غالبا ما تسعى إلى قواعد اقتران غير خطي سهل الذي يؤدي إلىالظواهر المعقدة (بدلا من وصف، انظر أعلاه)، ولكن هذه الحاجة لاقد يكون الأمر كذلك. المجتمعات البشرية (وربما الدماغ البشري) والنظم المعقدة حيث لا مكونات ولا وصلات تكون بسيطة. ومع ذلك، فإنها تظهر الكثير من السمات المميزة للنظم المعقدة. ومن الجدير بالملاحظة حتى الصفة غير الخطية ليست سمة ضرورية من نمذجة النظم المعقدة: التحليلات الكبرى التي تهتم بالتوازنات غير المستقرة وعمليات تطور بعض النظم البيولوجية / الاجتماعية / الاقتصادية يمكن حتى تكون مفيدة نفذت أيضا من قبل مجموعات من المعادلات الخطية، التي لا تنطوي على الرغم من ذلك من الاعتماد المتبادل بين القيم الرياضية المتغيرة.

نظرية المعلومات تنطبق تماما على الأنظمة التكيفية المعقدة CAS ، من خلال مفاهيم التصميم الموجه لكائن ، وكذلك من خلال مفاهيم ذات طابع رسمي من التنظيم والفوضى التي يمكن حتى تترافق مع أي عملية تطور النظم.

التاريخ

تاريخ الفهم المعقد

الأنظمة المعقدة هونهج حديث إلى الفهم الذي يفهم كيفية العلاقات بين أجزاء تؤدي إلى السلوكيات الجماعية من نظام ، وكيف يتفاعل النظام وتشكل العلاقات مع بيئته.

أقرب مقدمة لنظرية النظم المعقدة الحديثة يمكن العثور عليها في الاقتصاد السياسي الكلاسيكي من التنوير الاسكتلندي ، وضعت في وقت لاحق من قبل المدرسة النمساوية للاقتصاد، والذي يقول حتى النظام في أنظمة السوق هوعفوية (أو طارئة) لأنه هونتيجة عمل الإنسان، ولكن ليس تطبيق أي تصميم من قبل الإنسان.

وفيما يختص بالمدرسة النمساوية المتقدمة من الفرن 19 إلى القرن 20 في وقت مبكر من معضلة الحساب الاقتصادي ، وجنبا إلى جنب مع مفهوم الفهم المشتتة ، والتي كانت سببا لتأجيج المناقشات ضد الاقتصاد الكينزي المهيمن. وهذا من شأنه حتى يؤدي إلى إثارة النقاش ولا سيما بين الاقتصاديين والسياسيين والأطراف الأخرى لاستكشاف مسألة التعقيد الحسابي.

الرواد في هذا المجال ، مستوحى من أعمال كارل بوبر ووارين ويفر ،الحائز لجائزة نوبل الاقتصادي والفيلسوف فريدريك هايك حيث قد كرسوا الكثير من أعمالهم، من أوائل إلى أواخر القرن العشرون، لدراسة الظواهر المعقدة, ليس تقييدا لعمله بخصوث إقتصادات الإنسان، ولكن الخوض في مجالات أخرى مثل فهم النفس,فهم الأحياء وفهم التحكم الآلي. جريجوري باتيسون لعبت دورا رئيسيا في تأسيس الاتصال بين الأنثروبولوجيا ونظرية النظم، وأنه اعترف بأن الأجزاء التفاعلية من الثقافات تعمل مثل الكثير من النظم الإيكولوجية.

مواضيع في دراسة الأنظمة المعقدة

تحديات إدارة التعقيد

كما حتى المشاريع والاستحواذات تزداد تعقيدا، فقد ثارت تحدىات للشركات والحكومات لإيجاد طرق فعالة لادارة عمليات الاستحواذ الضخمة مثل جيش أنظمة القتال المستقبلية. عمليات الاستحواذ مثل FCS تعتمد على شبكة من أجزاء مترابطة التي تتفاعل بطريقة لا يمكن التنبؤ بها. كما أصبحت عمليات الاستحواذ أكثر مركزية شبكيا وتعقيدا، ستضطر الشركات لإيجاد طرق لإدارة التعقيد بينما سيتم الطعن لدى الحكومات لتوفير الإدارة الفعالة لضمان المرونة والقدرة على التكيف.

اقتصاديات التعقيد

على مدى العقود الماضية، ضمن المجال الناشئ من الاقتصاد تعقيد وقد وضعت أدوات التنبؤ جديدة لشرح النموالاقتصادي. هذا هوالحال مع النماذج التي بناها معهد سانتافي في عام 1989 وأكثر الزائريمؤشر التعقيد الاقتصادية (ECI)، الذي عرضه الاقتصادى من هارفارد ريكاردوهوسمان والفيزيائي من MIT سيزار هيدالجو. استنادا إلى ECI، هوسمان، هيدالغووفريقهم من مرصد التعقيدات الاقتصادية ديك تسقطات الناتج المحلي الإجمالي المنتجة لعام 2020.

التعقيد والنمذجة

طريقة لنمذجة نظام التكيف المعقد

واحدة من المساهمات الرئيسية حايك لنظرية التعقيد في وقت مبكر هوتمييز له بين القدرات البشرية للتنبؤ بسلوك من أنظمة بسيطة وقدرتها على التنبؤ بسلوك الأنظمة المعقدة من خلال النمذجة. وأعرب عن اعتقاده حتى الاقتصاد والعلوم من الظواهر المعقدة بشكل عام، والتي تضمنت في رأيه البيولوجيا، وفهم النفس، وهلم جرا، لا يمكن حتى تكون على غرار العلوم التي تتعامل مع الظواهر بسيطة أساسا مثل الفيزياء. يفترض أن يقوم حايك بالشرح ولا سيما حتى الظواهر المعقدة، من خلال النمذجة، يمكن حتى تسمح فقط بالتنبؤات نمطية، مقارنة مع تنبؤات دقيقة التي يمكن حتى تكون مصنوعة من ظواهر غير معقدة.

التعقيد ونظرية الفوضى

تقع جذور نظرية التعقيد في نظرية الفوضى ، والذي بدوره تعود جذوره قبل أكثر من قرن من الزمان في أعمال عالم الرياضيات الفرنسي هنري بوانكاريه. وينظر إلى الفوضى في بعض الأحيان إلى معلومات معقدة للغاية، وبدلا من حتى غياب النظام. Hayles تظل نظم الفوضى البترية، على الرغم من سلوك على المدى الطويل يمكن حتىقد يكون من الصعب التنبؤ بأي قدر من الدقة. مع الفهم الكاملة للشروط الأولية والمعادلات ذات الصلة واصفا سلوك النظام الفوضوي، يمكن للمرء جعل نظريا التنبؤات دقيقة تماما حول مستقبل النظام، وإن كان في الواقع هذا هوالمحال ان تعمله مع دقة تعسفية. إيليا بريغوجين جادل هذا التعقيد هوغير بترى، ويعطي أي شكل من الأشكال التى تساعد على التنبؤ بدقة في المستقبل (انظر أيضا).

ظهور نظرية التعقيد يظهر المجال بين النظام البترية والعشوائية التي هي معقدة. ويشار إلى حتى هذا هو'حافة الفوضى.

A plot of the Lorenz attractor

عند يقوم إنسان بتحليل الأنظمة المعقدة،ذات حساسية للظروف الأولية، على سبيل المثال، ليست قضية هامة مثل داخل نظرية الفوضى . وكما ذكر من قبل كولاندر, دراسة التعقيد هوعكس الدراسة حول الفوضى. التعقيد هوحول كيف من الممكن أن يمكن لعدد كبير من مجموعات معقدة للغاية وديناميكية من العلاقات يمكن حتى تولد بين بعض الأنماط السلوكية البسيطة، في حين حتى السلوك الفوضوي، بمعنى من الفوضى البترية، هونتيجة لعدد صغير نسبيا من التفاعلات غير الخطية.

ولذلك، فإن الفرق الرئيسي بين نظم الفوضى والأنظمة المعقدة هوتاريخهم. نظم الفوضى لا تعتمد على تاريخهم كما تعمل المعقدة. السلوك الفوضوي يدفع النظام في حالة توازن في النظام من الفوضى، وهوما يعني، بعبارة أخرى، من أصل ما نحدد تقليديا باسم 'النظام' .^[] .من ناحية أخرى، نظم معقدة تتطور بعيدا عن التوازن على حافة الفوضى. أنها تتطور في حالة حرجة بنتها تواريخ الأحداث التى لا رجعة فيه وغير متسقطة، والتي الفيزيائي موراي جيل مان تسمى "تراكم الحوادث المجمدة." بمعنى من المعاني يمكن اعتبار نظم الفوضى كمجموعة فرعية من الأنظمة المعقدة تتميز بدقة من قبل هذا الغياب من الاعتماد التاريخية. الكثير من الأنظمة المعقدة الحقيقية هي، في الممارسة وعلى مدى فترات زمنية طويلة ولكنه محدودا وقويا. ومع ذلك، فإنها لا تملك القدرة على تغيير نوعي جذري من نوعها مع الإبقاء سلامة النظامية. التحول بمثابة من الممكن أكثر من كناية عن مثل هذه التحولات.

مراكز البحوث ، والمؤتمرات ، والمجلات

معاهد ومراكز البحوث

معهد النظم المعقدة وفهم الأحياء الحسابي في جامعة أبردين
مركز بريستول لعلوم التعقيد (بطاقات اجتياز الحدود) في جامعة بريستول
المركز الدولي لبحوث الرياضيات والميكانيكا النظم المعقدة (M & MOCS) في جامعة لاكويلا، إيطاليا
[1] مركز الظواهر اللاخطية والأنظمة المعقدةفي الجامعة الحرة في بروكسل، بلجيكا
معهد نيوإنجلند للأنظمة المعقدة
[ http://cosnet.bifi.es/ معهدالفيزياء من الأنظمة المعقدة (BIFI)، جامعة سرقسطة، إسبانيا ]
معهد سانتا في Biocomputation
معهد نورث وسترن للأنظمة المعقدة (نيكو)
[2] مركز لدراسة النظم المعقدة والإدراكفي مدرسة الاساتذه العليا، فرنسا
برنامج الماجستير في الأنظمة التكيفية المعقدةفي جامعة غوتنبرغ، السويد
[3]معهد ماكس بلانك للفيزياء لنظم مجمع، ألمانيا
[ / http://www.uvm.edu/ ]~ مركز نظم مجمع فيرمونت
[4]سنترودي Ciencias دي لا Complejidad، في UNAM، المكسيك
مجمع التعقيد في جامعة وارويك، المملكة المتحدة
مركز البحوث متعددة المجالات بشأن النظم المعقدة في جامعة نورث
[ http://www.barabasilab.com/ مركز البحوث للشبكات المعقدة ] في جامعة نورث
[5]مركز الديناميات الاجتماعية والتعقيد (CSDC) في جامعة ولاية أريزونا
[6]مركز البحوث EN Complejidad الاجتماعية (CICS)
[7] مركز لشبكات معقدة وبحوث النظمفي جامعة إنديانا
[ http://www.icss.soton.ac.uk ]معهد ساوثامبتون لمحاكاة الأنظمة المعقدة
[8]مركز التعقيد في الأعمال في جامعة روبرت مدرسة ماريلاند سميث لإدارة الأعمال
[9] مركز لدراسة الأنظمة المعقدة في جامعة ميشيغان
[10]التعقيد في مجموعة الصحة
[11]مركز للنظم المعقدة وعلوم الدماغ في جامعة فلوريدا أتلانتيك
مركز ARC للنظم المعقدة، أستراليا
[ MIT/http://atlas.media.mit.edu/explore/tree_map/export/usa/all/show/2009 ]مرصد جامعة هارفارد من تعقيدات اقتصادية
[12]مركز للتعقيد الاجتماعي في جامعة جورج ماسون
[13]يورك مركز تحليل النظم المعقدة في جامعة نيويورك
[14] الفهم المجموعة التعقيد في جامعة كالجاري
[15] معهد الضفيرة لدراسة تغير مجمع والابتكار
[16]مركز بحوث النظم المعقدة، جامعة. إلينوي في أوربانا شامبين
معهد الأنظمة الديناميكية العالمية، كانبيرا، أستراليا
مركز سيبا مجمع بحوث النظم، بوغوتا، كولومبيا
[17]حيوية الجماعية من الأنظمة المعقدة مجموعة بحوث في جامعة بينغهامتون، جامعة ولاية نيويورك
[18]معهد CASL (نظم مجمع والتكيف مختبر) في جامعة كلية دبلن، أيرلندا
GRIFE (مجمع البحوث مجموعة الأنظمة)، خريج برنامج الماجستير في جامعة ساوباولو، البرازيل
IFISC (معهد الفيزياء متعددة المجالات والأنظمة المعقدة)، [برنامج [ نظم مجمع،الماجستير في الفيزياء بالما دي مايوركا، إسبانيا.
WICI (معهد واترلولتعقيد والابتكار)، جامعة واترلو، كندا

'المجلات

التقدم في الأنظمة المعقدة
التعقيد
نظم مجمع
المجالات وصف النظم المعقدة

Other resources

Complexity Digest

أنظر أيضا

فهم التحكم الآلي
النمذجة المعهدي
العلوم المعهدية
نظام التكيف مجمع
التعقيد
اقتصاديات التعقيد
الهندسة المقرر
نظام الديناميكية
نظرية النظم الديناميكية
ظهور
مؤسسة هندسة النظم
علوم توليدي

واقع مختلط
نظام متعدد الوكيل
غير خطية
نمذجة المنحى نمط
عملية العمارة
نظرية النظم
نظرية النظم في الأنثروبولوجيا
التنظيم الذاتي
اليد الخفية
فهم الاجتماع والعلوم تعقيد
تقلب، وعدم اليقين والتعقيد والغموض

الهامش

^ Chapouthier, G, Mosaic structures – a working hypothesis for the complexity of living organisms, E-Logos (Electronic Journal for Philosophy), 2009, 17, http://nb.vse.cz/kfil/elogos/biocosmology/chapouthier09.pdf
^ J. M. Zayed, N. Nouvel, U. Rauwald, O. A. Scherman, Chemical Complexity – supramolecular self-assembly of synthetic and biological building blocks in water, Chemical Society Reviews, 2010, 39, 2806–2816 http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2010/CS/b922348g
^ http://www.narberthpa.com/Bale/lsbale_dop/cybernet.htm Bale, L.S. 1995, Gregory Bateson, Cybernetics and the Social/Behavioral Sciences
^ Ferguson, Adam (1767). . London: T. Cadell. art Third, Section II, p. 205.
^ Friedrich Hayek, The Results of Human Action but Not of Human Design, in New Studies in Philosophy, Politics, Economics, Chicago: University of Chicago Press, (1978), pp. 96–105.
^ Bruce J. Caldwell, Popper and Hayek: Who influenced whom?, Karl Popper 2002 Centenary Congress, 2002.
^ فريدريش فون هايك، التحقيق الحسي: التحقيق في أسس النظرية فهم النفس، ومطبعة جامعة شيكاغو، 1952.
^ CSIS paper: "Organizing for a Complex World: The Way Ahead
^ Reason Magazine - The Road from Serfdom
^ Friedrich August von Hayek - Prize Lecture
^ ، NK (1991). الفوضى منضم: اضطراب منظم في الأدب المعاصر والعلوم. مطبعة جامعة كورنيل، إيثاكا، نيويورك.
^ بريغوجين، I. (1997). نهاية اليقين، والصحافة الحرة، نيويورك.
^ D. Carfì (2008). "Superpositions in Prigogine approach to irreversibility". AAPP - Physical, Mathematical and Natural Sciences. 86 (1): 1–13.
^ ب. سيلليرز، (1998). التعقيد وما بعد الحداثة: فهم الأنظمة المعقدة، روتليدج، لندن.
^ لكل باك (1996). كيف من الممكن أن تعمل الطبيعة: فهم التنظيم الذاتي الحرجية، كوبرنيكوس، نيويورك، الولايات المتحدة.
^ كولاندر. د، (2000). الرؤية المعقدة وتدريس الاقتصاد، E. إلجار، نورثهامبتون، ماساشوستس.
^ بوكانان، M. (2000). الوجود المطلق: لما يحدث كوارث،الصحافة الأنهار الثلاثة ، نيويورك.
^ جيلمان، إم. (1995). ما التعقيد،يا ترى؟ تعقيد 1/1، 16-19

وصلات خارجية

The Open Agent-Based Modeling Consortium
Complexity Science Focus
INDECS (Interdisciplinary Description of Complex Systems)
Center for Complex Systems Research, Univ. of Illinois
Introduction to complex systems - Short course by Shlomo Havlin

[1] Chapouthier, G, Mosaic structures – a working hypothesis for the complexity of living organisms, E-Logos (Electronic Journal for Philosophy), 2009, 17, http://nb.vse.cz/kfil/elogos/biocosmology/chapouthier09.pdf

[2] J. M. Zayed, N. Nouvel, U. Rauwald, O. A. Scherman, Chemical Complexity – supramolecular self-assembly of synthetic and biological building blocks in water, Chemical Society Reviews, 2010, 39, 2806–2816 http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2010/CS/b922348g

[3] ttp://www.narberthpa.com/Bale/lsbale_dop/cybernet.htm Bale, L.S. 1995, Gregory Bateson, Cybernetics and the Social/Behavioral Sciences

[4] Ferguson, Adam (1767). . London: T. Cadell. art Third, Section II, p. 205.

[5] Friedrich Hayek, The Results of Human Action but Not of Human Design, in New Studies in Philosophy, Politics, Economics, Chicago: University of Chicago Press, (1978), pp. 96–105.

[6] Bruce J. Caldwell, Popper and Hayek: Who influenced whom?, Karl Popper 2002 Centenary Congress, 2002.

[7] فريدريش فون هايك، التحقيق الحسي: التحقيق في أسس النظرية فهم النفس، ومطبعة جامعة شيكاغو، 1952.

[8] CSIS paper: "Organizing for a Complex World: The Way Ahead

[9] Reason Magazine - The Road from Serfdom

[10] Friedrich August von Hayek - Prize Lecture

[11] ، NK (1991). الفوضى منضم: اضطراب منظم في الأدب المعاصر والعلوم. مطبعة جامعة كورنيل، إيثاكا، نيويورك.

[12] بريغوجين، I. (1997). نهاية اليقين، والصحافة الحرة، نيويورك.

[13] D. Carfì (2008). "Superpositions in Prigogine approach to irreversibility". AAPP - Physical, Mathematical and Natural Sciences. 86 (1): 1–13.

[PC98-14] ب. سيلليرز، (1998). التعقيد وما بعد الحداثة: فهم الأنظمة المعقدة، روتليدج، لندن.

[15] لكل باك (1996). كيف من الممكن أن تعمل الطبيعة: فهم التنظيم الذاتي الحرجية، كوبرنيكوس، نيويورك، الولايات المتحدة.

[16] كولاندر. د، (2000). الرؤية المعقدة وتدريس الاقتصاد، E. إلجار، نورثهامبتون، ماساشوستس.

[17] بوكانان، M. (2000). الوجود المطلق: لما يحدث كوارث،الصحافة الأنهار الثلاثة ، نيويورك.

[18] جيلمان، إم. (1995). ما التعقيد،يا ترى؟ تعقيد 1/1، 16-19

الأنظمة المعقدة

المواضيع
Emergence Emergence
Self-Organization Collective consciousness
Collective Behaviour Social dynamics Collective intelligence Collective action Self-organized criticality Herd mentality Phase transition Agent-based modelling Synchronization Ant colony optimization Particle swarm optimization Swarm behaviour
Networks Scale-free networks Social network analysis Small-world networks Community identification Centrality Motifs Graph Theory Scaling Robustness Systems biology Dynamic networks Adaptive networks
Evolution & Adaptation Artificial neural networks Evolutionary computation Genetic algorithms Genetic programming Artificial life Machine learning Evolutionary developmental biology Artificial intelligence Evolutionary robotics Evolvability
Pattern Formation Spatial fractals Reaction-diffusion systems Partial differential equations Dissipative structures Percolation Cellular automata Spatial ecology Self-replication Spatial evolutionary biology Geomorphology
Systems Theory Homeostasis Operationalization Feedback Self-reference Goal-oriented System dynamics Sensemaking Entropy Cybernetics Autopoiesis Information theory Computation theory Complexity measurement
Nonlinear Dynamics Time series analysis Ordinary differential equations Iterative maps Phase space Attractors Stability analysis Population dynamics Chaos Multistability Bifurcation Coupled map lattices
Game Theory Prisoner's dilemma Rational choice theory Bounded rationality Irrational behaviour Evolutionary game theory