第1期 曹征，等：复杂系统研究方法的讨论 ·79。 单、便捷，更易于掌握和使用.Swam本身的开发语 系统进行把握，然而使用的方法是完全不一样的.目 言是Objective-C,即使是计算机专业的人员，也需要 前，大部分复杂性科学研究复杂系统的时候都用的是 花大量的时间来熟悉这种语言并书写仿真代码.虽 涌现的方法.而对于控制的方法实际上在人工 然Svam现在己经支持Java编程，但在技术上依然 智能学科诞生的时候就己经开始使用了，例如专家系 不够成熟，而且Swam的仿真代码在跨平台移植时 统的实践、各种逻辑系统的仿真等都是使用这种方法 比较困难.StaLogo最新版本的核心是用Java编写 完成的，而在复杂系统的研究中则比较少提及」 的，可以不加修改地运行在任何平台上.它拥有良好 4结束语 的用户界面，用户可以非常容易地写出系统的仿真 程序，从而分析和验证复杂系统的运行机制，加深对 复杂性科学要发展到近现代还原论科学那样的 复杂系统的理解 成熟程度仍需要经历很长的历程.因此，想要全面地 尽管各有优劣，但这两个工具在对经济系统、社 归纳总结出其方法和方法论，在目前还是十分困难 会系统和生态系统等复杂系统的研究中都得到广泛 的.通过讨论，归纳出了自下而上的涌现”方法和 的应用8 自上而下的“控制”方法这两条对复杂系统的研究 路线，其中包含了6种具体的研究方法.限于个人学 3复杂系统理论的应用举例 识，这里所做的也仅仅是一些初步的探讨.尽管对复 复杂系统理论的应用领域是极其广泛的2).下 杂性以及复杂系统的定义还不严格，研究方法也不 面用经济系统举例简单说明前面所提及的两条路线 够系统和全面，但这些都不能阻碍人们对它进行研 的差异 究在实际研究与应用过程中人们已取得很多富有 我们知道，经济系统是一个复杂系统，每一个人 意义的成果 就构成了系统的元素，他们根据自己的决策规则选 参考文献： 择合适的时机进行买卖经济活动.按照涌现的方 法来研究这样的系统，就是要在计算机上实现一个 【1黄欣荣.复杂性科学的方法论研究[M]重庆：重庆大 学出版社，2006 模拟的交易市场，并且创造若干相互买卖的虚拟 [2误志伟，袁德成.关于复杂系统研究的发展情况[J “人”，每个“人都用计算机编好的规则进行买卖的 控制工程，2005,12增刊1)：10-13 决策.虽然现实中的人用到的决策规则远远比计算 WU Zhiwei,YUAN Decheng Study of the devebpment in 机模型中的“人的模型复杂的多，但是这样的近似 complex system s[J ]Control Engineering of China,2005, 还是有意义的.因为当若干这样的个体组合在一起 12(S1):10-13 构成系统的时候，宏观经济系统的一些现象就会自 [3门八一，王龙，革明鸣.近二十年复杂系统研究回顾 下而上地“涌现出来，而这些涌现出来的现象在很 [J]系统科学学报，2007,15(3)：83-87 多方面是客观反映真实经济系统的 YAN Bayi,WANG Long,GE Ming ing The review of 按照“控制的观点，可以通过找到几个宏观经 study on complexity 20 years[J ]Chinese Joumal of Sys- 济系统的指标量，比如GDP、价格指数、失业率等 tems Science,2007,15(3):83-87 [4保罗·西得亚斯.复杂性与后现代主义—理解复杂系 等，然后根据这些经济指标累计学习系统运作的规 统M]曾国屏，译.上海：上海世纪出版集团，2006 律，通过一段时间内系统的运作，不难积累一些经 [5丁浩，杨小平.SWARM- 一一个支持人工生命建模 验，这些经验就可以构成描述经济系统运作的规则， 的面向对象模拟平台[J]系统仿真学报，2002,14 然后，就可以按照找寻出来的经济系统的规则对经 (5):560-572 济系统进行控制，例如通过政府的政策来改变经济 D NG Hao,YANG Xiaop ing SWARM-An objectoriented 系统中每个个体的决策环境和制度环境来改变个体 platom to construct artificial life model[J ]Acta Smulata 的行为规则，从而改变整个宏观经济系统的运行状 Systematica Sinica,2002,14(5):560-572 况.在这里需要指出的是，宏观经济规律的把握并不 [6冯迪砂，吴斌.两种数字生命的Svam仿真研究[J] 系统仿真学报，2007,19(4)：928933 破坏复杂系统中局部信息的性质，因为对于经济系 FENG Disha,WU Bin Research on Swam-based smula- 统的规律把握是在高于经济系统个体层次的基础上 tion for to digital lives[J ]Acta Smulata Systematica Sin- 进行的.可以认为政府具有这种高层次的性质，也就 ca,2007,19(4):928-933 是说它不是严格意义上的经济系统中的主体 [7游文霞，王先甲.Stadog在基于agent复杂系统建模与 从上面可以看到2种方法都可以有效地对复杂 仿真中的应用[J].武汉大学学报：工学版，2006,39 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net单、便捷 ,更易于掌握和使用. Swarm本身的开发语 言是 Objective2C,即使是计算机专业的人员 ,也需要 花大量的时间来熟悉这种语言并书写仿真代码. 虽 然 Swarm现在已经支持 Java编程 ,但在技术上依然 不够成熟 ,而且 Swarm的仿真代码在跨平台移植时 比较困难. StarLogo最新版本的核心是用 Java编写 的 ,可以不加修改地运行在任何平台上. 它拥有良好 的用户界面 ,用户可以非常容易地写出系统的仿真 程序 ,从而分析和验证复杂系统的运行机制 ,加深对 复杂系统的理解. 尽管各有优劣 ,但这两个工具在对经济系统、社 会系统和生态系统等复杂系统的研究中都得到广泛 的应用 [ 8211 ] . 3 复杂系统理论的应用举例 复杂系统理论的应用领域是极其广泛的 [ 12 ] . 下 面用经济系统举例简单说明前面所提及的两条路线 的差异. 我们知道 ,经济系统是一个复杂系统 ,每一个人 就构成了系统的元素 ,他们根据自己的决策规则选 择合适的时机进行买卖经济活动. 按照“涌现 ”的方 法来研究这样的系统 ,就是要在计算机上实现一个 模拟的交易市场 ,并且创造若干相互买卖的虚拟 “人 ”,每个“人 ”都用计算机编好的规则进行买卖的 决策. 虽然现实中的人用到的决策规则远远比计算 机模型中的“人 ”的模型复杂的多 ,但是这样的近似 还是有意义的. 因为当若干这样的个体组合在一起 构成系统的时候 ,宏观经济系统的一些现象就会自 下而上地“涌现 ”出来 ,而这些涌现出来的现象在很 多方面是客观反映真实经济系统的. 按照“控制 ”的观点 ,可以通过找到几个宏观经 济系统的指标量 ,比如 GDP、价格指数、失业率等 等 ,然后根据这些经济指标累计学习系统运作的规 律 ,通过一段时间内系统的运作 ,不难积累一些经 验 ,这些经验就可以构成描述经济系统运作的规则. 然后 ,就可以按照找寻出来的经济系统的规则对经 济系统进行控制 ,例如通过政府的政策来改变经济 系统中每个个体的决策环境和制度环境来改变个体 的行为规则 ,从而改变整个宏观经济系统的运行状 况. 在这里需要指出的是 ,宏观经济规律的把握并不 破坏复杂系统中局部信息的性质 ,因为对于经济系 统的规律把握是在高于经济系统个体层次的基础上 进行的. 可以认为政府具有这种高层次的性质 ,也就 是说它不是严格意义上的经济系统中的主体. 从上面可以看到 2种方法都可以有效地对复杂 系统进行把握 ,然而使用的方法是完全不一样的. 目 前 ,大部分复杂性科学研究复杂系统的时候都用的是 “涌现 ”的方法. 而对于“控制 ”的方法实际上在人工 智能学科诞生的时候就已经开始使用了 ,例如专家系 统的实践、各种逻辑系统的仿真等都是使用这种方法 完成的 ,而在复杂系统的研究中则比较少提及. 4 结束语 复杂性科学要发展到近现代还原论科学那样的 成熟程度仍需要经历很长的历程. 因此 ,想要全面地 归纳总结出其方法和方法论 ,在目前还是十分困难 的. 通过讨论 ,归纳出了自下而上的“涌现 ”方法和 自上而下的“控制 ”方法这两条对复杂系统的研究 路线 ,其中包含了 6种具体的研究方法. 限于个人学 识 ,这里所做的也仅仅是一些初步的探讨. 尽管对复 杂性以及复杂系统的定义还不严格 ,研究方法也不 够系统和全面 ,但这些都不能阻碍人们对它进行研 究 ,在实际研究与应用过程中人们已取得很多富有 意义的成果. 参考文献 : [ 1 ]黄欣荣. 复杂性科学的方法论研究 [M ]. 重庆 :重庆大 学出版社 , 2006. [ 2 ]吴志伟 , 袁德成. 关于复杂系统研究的发展情况 [J ]. 控制工程 , 2005, 12 (增刊 1) : 10213. WU Zhiwei, YUAN Decheng. Study of the development in comp lex system s[J ]. Control Engineering of China, 2005, 12 ( S1) : 10213. [ 3 ]闫八一 ,王 龙 , 革明鸣. 近二十年复杂系统研究回顾 [J ]. 系统科学学报 , 2007, 15 (3) : 83287. YAN Bayi, WANG Long, GE M ingm ing. The review of study on comp lexity 20 years[ J ]. Chinese Journal of Sys2 tem s Science, 2007, 15 (3) : 83287. [ 4 ]保罗 ·西得亚斯. 复杂性与后现代主义 ———理解复杂系 统 [M ]. 曾国屏 ,译. 上海 :上海世纪出版集团 , 2006. [ 5 ]丁 浩 , 杨小平. SWARM———一个支持人工生命建模 的面向对象模拟平台 [ J ]. 系统仿真学报 , 2002, 14 (5) : 5602572. D ING Hao, YANG Xiaop ing. SWARM—An object2oriented p latform to construct artificial life model[J ]. Acta Simulata Systematica Sinica, 2002, 14 (5) : 5602572. [ 6 ]冯迪砂 , 吴 斌. 两种数字生命的 Swarm仿真研究 [J ]. 系统仿真学报 , 2007, 19 (4) : 9282933. FENG D isha, WU Bin. Research on Swarm2based simula2 tion for two digital lives[J ]. Acta Simulata Systematica Sin2 ica, 2007, 19 (4) : 9282933. [ 7 ]游文霞 , 王先甲. StarLogo在基于 agent复杂系统建模与 仿真中的应用 [ J ]. 武汉大学学报 :工学版 , 2006, 39 第 1期 曹 征 ,等 :复杂系统研究方法的讨论 ·79·