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《城市演化的實證與理論的研究》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、寧夏人學壩l:學位論文第一章緒論1.1復雜性研究概述第一章緒論為了弄清楚物質的構成,科學家們在早期的研究中幾乎將所有的東西都拆解成分子、原子和夸克,認為理解了這些就可以解釋整個宇宙,這種思想人們歸結為還原論思想。但是到了20世紀的下半葉,一些新問題的提出使得還原論的思想并不能讓人完全理解整個宇宙。世界是由簡單的粒子所構成的,但是世界卻并不簡單。近年來,一些新出現(xiàn)的研究領域并不是對基本粒子的深入研究,而是在宏觀層次上去研究物質世界的流通、變遷和發(fā)展等問題。例如對神經(jīng)網(wǎng)絡和人工智能等復雜關系的探索研究。對這類問題的研究,科學家們稱之為
2、復雜性科學研究。復雜性研究是--i、]新興的科學,對?。畯碗s性的概念目前還沒有完全統(tǒng)一的定論,因為它涵蓋了科學研究的各個領域。在歐洲復雜系統(tǒng)的興起主要有布魯塞爾學派的耗散結構理論,哈肯學派的協(xié)同學理論以及艾根的超循環(huán)理論。美國對復雜性研究的的學派有交叉學派、系統(tǒng)動力學派、混沌理論、白適應系統(tǒng)理論和基于結構的學派。在中國,研究復雜性的核心則是錢學森,他的“開放的復雜巨系統(tǒng)理論”開創(chuàng)了復雜性研究在中國的先河。錢學森認為:“凡是不能川還原論處理或不宜用還原論方法處理的問題,而要用或宜用新的科學方法處理的問題,都是復雜性問題’’【11。復
3、雜性科學的研究與傳統(tǒng)的科學研究火不相同,其研究的不是一門具體的科學,而是在許多的學科中都有涉及,是一門相互交叉的學科,在各個傳統(tǒng)的!學科如物理、化學、生物、經(jīng)濟、神經(jīng)科學等都有體現(xiàn)。之所以稱之為復雜性科學,是從其研究的方法論角度去考慮的,它不再使用以往還原論的思想,所用的研究方法也不是原來的還原分析方法,在不同的學科領域有不同的研究方法。近年來,以苗東升、吳彤等為代表的復雜性研究試圖從哲學的層面、不同的角度去探索,極大的促進了復雜性研究的發(fā)展。對復雜性的研究主要是在對各種復雜系統(tǒng)的探索研究中體現(xiàn)山來的。雖然現(xiàn)在關于復雜系統(tǒng)的認識各
4、有千秋,但是,復雜系統(tǒng)與周圍的環(huán)境相互依存,一股認為復雜系統(tǒng)都具有開放性、動態(tài)性、非線性、非周期性、初值敏感性、結構白相似性利整體性等特征。復雜系統(tǒng)一定是一個開放的系統(tǒng)。只有對外界開放,并且不斷的與外界進行各種物質、能量和信息的交換,該系統(tǒng)才有存在和發(fā)展的可能性。開放的系統(tǒng)能夠在通過與外界發(fā)生各種相互作用的過程中進行白我反饋調二饑并且自身在自我演化過程中受到各種相應條件的制約。任何一個復雜系統(tǒng)都是在不斷的隨著時間演化之后才能形成具有一定功能的組織或系統(tǒng),才會具有區(qū)別于其他系統(tǒng)的特征。非線性是復雜性行為的最根本的成因??梢哉f沒有非線
5、性就不會形成復雜性。復雜性是由簡單的基本結構單元所構成的,但是復雜性并非這些簡單結構單元的線性疊加,而是通過這些組成部分或結構單元之間復雜的非線性相互關聯(lián)與相互制約而形成的。復雜系統(tǒng)一般都不具有周期性,系統(tǒng)的演化是無序的,沒有固定或者明顯的規(guī)律性可以遵循,并且,復雜系統(tǒng)對初值是非常敏感的。如果初始狀態(tài)一旦變化就會導致復雜系統(tǒng)的演化結果或者復雜系統(tǒng)的整體特征發(fā)生極大的變化。復雜系統(tǒng)的各個組成部分都具有一定的結構,這些結構一般都具有自相似性。即復雜系統(tǒng)寧夏人學碩:仁學位論文第一章緒論的組成部分通過某種性質與系統(tǒng)整體相互關聯(lián):,白相似性
6、不論是在空問結構上還是在時問序列上都有體現(xiàn)。另外,對于一個復雜的非線性系統(tǒng),其行為不能從單個的子系統(tǒng)行為中得山結論,而應該從系統(tǒng)整體去考慮。復雜系統(tǒng)本身所體現(xiàn)出來的特征往往是子系統(tǒng)之問競爭或者是合作的結果,所以我們要研究復雜系統(tǒng)的復雜性就必須考慮其整體特征。復雜性科學的興起與傳統(tǒng)的科學相輔相成對人類更進一步的了解整個世界意義重人。除以上特征之外,還有一些其他的特點如多樣性、:多層次性等。復雜性是世界的本質屬性,對不同的領域如物理、化學、生物、經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境、神經(jīng)科學等具有不同的意義,在各個學科中即具有自己獨特的意義又同時存在相互聯(lián)
7、系??傊?,復雜性科學的研究為人類認識世界開辟了新篇章。1.2復雜網(wǎng)絡研究概述1.2.1復雜網(wǎng)絡研究的進展及現(xiàn)狀網(wǎng)絡是二十世紀最偉大的發(fā)明之一,它的山現(xiàn)改變了我們的生活,讓我們感到無比的驚訝。而復雜網(wǎng)絡則是對白然界中存在的人量復雜系統(tǒng)最為一般的抽象和描述方式,對它的研究不得不讓我們感受到了大自然的神奇。系統(tǒng)都是由各個小單元所構成的,如果把這些小單元抽象成節(jié)點,將單元與單元之間的相互關系利作用抽象為:1y點之間的連線或邊,則任何復雜系統(tǒng)都可以當作是復雜網(wǎng)絡來研究。對某個:仃點而言,跟該:1,點的相互作用的節(jié)點的個數(shù)就叫做該點的度,如果
8、相互作用的:肖點數(shù)越多,則該:1了點的度越火,那么從某種意義上米說,這個點就更“重要,,【21。對復雜網(wǎng)絡的研究越來越多,所涉及到的面也越來越廣。例如,神經(jīng)系統(tǒng)可以看作是大量神經(jīng)細胞通過神經(jīng)纖維相互連接形成的網(wǎng)絡?!?;計算機網(wǎng)絡可以看作是自主工作的