复杂性科学中从简单到复杂的自然法则的研究及其结果

一、引　言　　复杂性科学已经成为最受关注的新兴交叉学科之一 .许多杰出的科学家为发展复杂性科学进行了不懈的努力 .特别是 ,在中国 ,钱学森、戴汝为、于景元等著名科学家、学者积极倡导和开展复杂巨系统科学的研究 ,提出了从定性到定量综合集成研讨厅体系 ;在美国 ,闻名于世的罗斯阿乐莫斯国家实验室 (ＬｏｓＡｌａｍｏｕｓＮａｔｉｏｎａｌＬａｂ .)的几位元老 ,联合一些不同学科领域的科学家 ,包括几位诺贝尔奖获得者 ,一起创立了圣塔菲研究院 (ＳａｎｔａＦｅＩｎｓｔｉｔｕｔｅ) ,旨在创立和发展复杂性科学 .然而 ,迄今为止 ,复杂性…     

洪水灾害研究的复杂性理论

作为一种高度复杂的自然现象,洪水灾害表现了不均匀性、多样性、差异性、随机性、突发性、迟缓性、重现性以及无序性等复杂性的特点,使经典的理论和手段已不适于伴随着人类经济活动的开展而日趋复杂化的洪水灾害系统的研究.由于复杂系统和复杂性理论的引入,为洪水灾害的研究注入了新的生机.复杂性理论在洪水灾害的研究中将扮演重要的角色,为解释洪水灾害中的复杂现象提供了崭新的方法论.本文提出从复杂大系统理论出发,借助于复杂性理论的基本数学工具(分形、混沌、神经网络等非线性动力学方法),研究和分析洪水灾害中的复杂现象,建立洪水灾害分析与模拟、反演与预测的综合集成方法,构造洪水灾害研究的复杂性理论框架.     

复杂、复杂性和混沌边缘

本文讨论了复杂、复杂性和混沌边缘三个概念.就作者理解而言,复杂是指动力系统所表现的至今缺乏深刻理解或基本上还不甚理解的动力学行为;复杂性是指试图从科学观点统一理解上述复杂动力学行为的定性或定量的描述;动力系统复杂行为来源是混沌边缘,这是一个尚待深刻理解的概念.     

生物系统的复杂性与简单性

"复杂性"是当今科学界尤其是生命科学界最时髦的词汇之一.它的出现和流行,体现了21世纪科学家思考自然界的角度转换.上世纪是还原论占主导地位的时代,自然界被视为一部根据物理和化学规律用各种分子组装的自动机.因此,认识了分子层面上个别的基因或蛋白质的物理和化学特性,就能够解释生物个体的活动.随着研究的深入,人们已逐渐意识到了这种"简单性"思维的局限,意识到了生命的复杂性.目前,对复杂性的研究已成为生命科学的热点.在有关复杂性的众多研究问题中,也许最值得我们关注的是生物系统的复杂性与简单性之关系.     

食物链网络的复杂性

据英国Nature，2006，442：259和265报道，蒙托亚（J．M．Montoya）和鲁尼（N．Rooney）等分别论述了涉及食物链复杂性的问题。     

现代科学意义下的复杂性概念

本文简扼地介绍了非线性动力学、计算机科学、生物学、社会经济和精神世界中的复杂现象。从本体论和认识论，质和量，绝对性和相对性，存在和演化，空间和时间等方面对复杂性进行了多角度描述，并加以整合概括。     

复杂性问题研究综述：概念及研究方法

复杂性问题研究是近年来的科研热点之一。然而由于研究背景的不同,有关概念和研究方法既存在着一定的联系,又有着千差万别和不相统一之处。本文试图概括总结国内外有关复杂性研究的工作,从而在学术思想方面有一条清晰的线索。我们认为,我国著名科学家钱学森提出的复杂性是开放复杂巨系统的动力学特性这一观点,较全面地概括了国内外关子混沌理论、反混沌理论等与复杂性研究相关的工作。并提出,从定性到定量的综合集成技术是分析开放复杂巨系统的有效工具,从而开辟了探索复杂性的一条可行之路。     

复杂巨系统科学——一门21世纪的科学

开放的复杂巨系统(简称复杂巨系统)及其方法论是我国著名科学家钱学森对系统科学加以开拓。于80年代末总结和提炼出来的。对于自然界和人类社会中一些极其复杂的事物,从系统学的观点来看,可以用开放的复杂巨系统来描述。处理这种复杂巨系统,在目前只能用从定性到定量的综合集成法(metasynthesis)。以此方法为基础,开创了复杂巨系统科学。80年代初,在美国新墨西哥州圣塔菲研究院(Santa Fe lnstitute．SFI),以三位诺贝尔奖获得者为代表的一批科学家,致力于发展他们称之为“复杂性科学(science of complexity)”的一场科学革命。复杂巨系统科学与复杂性科学都是当前国内外关注的、以多学科交叉与整合为特点的前沿科学。本文对它们之间的共同之处与区别作扼要的比较与讨论。     

同宿现象与复杂性

本文论述动力系统同宿轨道的非线性性和其分枝的非局部性，概要地讨论同宿背景下的马蹄映射和不变集，沿着同宿的产生和分枝的线索，阐明同宿是产生复杂性的一个基本原因。     

金融物理学:一个简单的综述

金融物理学是用统计物理、理论物理、复杂系统理论、非线性科学、应用数学等的概念、方法和理论研究金融市场通过自组织而涌现的宏观规律及其复杂性的一门新兴交叉学科。简言之，金融物理学家将金融市场看作一个复杂系统，把其中的各种数据如个股价格、指数、房价等看作是物理实验数据，力图寻找和阐释其中的“物理”规律。[编者按]     

人类语言的复杂性

语言是人类的精华所在,有关人类语言的复杂性研究需要若干学科的交叉合作.本文旨在从语言演化、语言学习和获取等方面介绍语言的复杂性,并简单介绍一些著名学者从进化动力学的观点应用动力系统方法研究这些复杂问题所得到的一系列重要结果.最后对一些问题给出了一定的展望.     

未来的经济组织形态:多智能体组织

随着信息通讯技术的发达和经济全球化、一体化程度的提高,多智能体组织将成为经济活动的重要组织形式,人们也正在为特定的目的而设计出各种多智能体组织.那么,多智能体组织具有哪些特征,与传统组织相比有何不同以及如何运作,对这些问题的回答将有助于发展出相应的管理理论与方法,从而指导实际组织的变革.该文根据国内外相关研究成果-总结归纳了智能体的一般特征,阐述了多个智能体构成的组织特点并与传统组织进行比较,指出其产生涌现行为和作为复杂适应系统的主要特征.     

复杂性研究中的典型信息模型

1970年代,吴文俊继承与发展中国传统数学机械化思想与方法,致力于数学与人工智能交叉研究,其几何定理机械证明研究成果被公认为世界领先.这一典型实例表明,被西方视为"种族科学",沦于边缘地位的中国传统科学,只要充分汲取现代科学技术精华,发挥自身整体观察和辩证思维优势,中西互补,以我为主,在继承中开拓创新,就可能在21世纪复杂性研究中为人类作出较大贡献.刘长林等提出"自然国学"研究的时代背景与现实意义,实在于此.     

生命的复杂性和复杂的生命科学

复杂性(complexity)是最近几年学术界比较流行的术语,但什么是复杂性却没有几个人能够说清楚.郝柏林先生曾统计过,对复杂性的定义已不下30种之多,但仍很不完备.     

圣菲研究所与复杂性研究

美国新墨西哥州的"沙漠"并非不毛之地.在两条南北走向的山脉之间,广袤起伏的缓坡上错落有致地生长着孤单的树木.新墨西哥州首府圣菲城(Santa Fe)更像一座没有高层建筑的乡镇,周围常青树和灌木覆盖的丘陵伸向更高更远的滑雪胜地.在西北郊外一座散布着松杉的小丘顶部,有一处比多数住宅显得更大的平房.这里原是曾经以罗斯福总统私人代表身份在1944年访问过延安的赫尔利(P.J.Hurley,1883-1963年)特使的别墅.它被1984年建立的圣菲研究所买下后,又顺山势往稍低处延建了三层.     

探索多组分体系高分子相变复杂性的真谛

笔者首先介绍了单组分物质在气液固三态之间的转变,然后介绍了在二元溶液体系中如何采用类比移植的方法进行科学研究,接着介绍基于这一方法对多组分体系高分子的相分离和结晶所展开的研究,两种相变的相互作用揭示了高分子相变复杂性的真谛。