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Komplizierte Systeme

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Komplizierte Systeme werfen Probleme im mathematischen Modellieren auf.

Die Gleichungen, von denen komplizierte Systemmodelle allgemein entwickelt werden, sind auf statistische Physik, Informationstheorie und nichtlineare Dynamik zurückzuführen, und vertreten organisierte, aber unvorhersehbare Handlungsweisen von Systemen der Natur, die im Wesentlichen kompliziert betrachtet werden. Die physischen Manifestationen solcher Systeme können nicht definiert werden, so ist die übliche Wahl, "das System" als das mathematische Informationsmodell zu kennzeichnen, ohne sich auf das unbestimmte physische Thema zu beziehen, vertritt das Modell. Eine einer Vielfalt von Zeitschriften mit dieser Annäherung an die Kompliziertheit ist Komplizierte Systeme.

Solche Systeme sind an Musterprozesse in Informatik, Biologie, Volkswirtschaft, Physik, Chemie und vielen anderen Feldern gewöhnt. Es wird auch komplizierte Systemtheorie, Kompliziertheitswissenschaft, Studie von komplizierten Systemen, Wissenschaften der Kompliziertheit, Nichtgleichgewicht-Physik und historische Physik genannt. Eine Vielfalt von abstrakten theoretischen komplizierten Systemen wird als ein Feld der Mathematik studiert.

Die Schlüsselprobleme von komplizierten Systemen sind Schwierigkeiten mit ihrem formellen Modellieren und Simulation. Von solch einer Perspektive, in verschiedenen Forschungszusammenhang-Komplex-Systemen werden auf der Grundlage von ihren verschiedenen Attributen definiert. Da alle komplizierten Systeme viele miteinander verbundene Bestandteile haben, ist die Wissenschaft von Netzen und Netztheorie wichtige Aspekte der Studie von komplizierten Systemen. Eine Einigkeit bezüglich einer einzelnen universalen Definition des komplizierten Systems besteht noch nicht.

Für Systeme, die mit Gleichungen weniger nützlich vertreten werden, werden verschiedene andere Arten von Berichten und Methoden für das Identifizieren, Erforschen, Entwerfen und mit komplizierten Systemen aufeinander zu wirken, verwendet. Eine breitere Ansicht von Disziplinen und Methodiken mit der komplizierten Systemannäherung wird auf der Enzyklopädie der Erde gefunden.

Übersicht

Die Studie von mathematischen komplizierten Systemmodellen wird für viele wissenschaftliche Fragen verwendet, die schlecht der traditionellen mechanistischen durch die Wissenschaft zur Verfügung gestellten Vorstellung angepasst sind. Komplizierte Systeme werden deshalb häufig als ein breiter Begriff verwendet, der eine Forschungsannäherung an Probleme in vielen verschiedenen Disziplinen einschließlich Anthropologie, künstlicher Intelligenz, künstlichen Lebens, Chemie, Informatik, Volkswirtschaft, Entwicklungsberechnung, Erdbeben-Vorhersage, Meteorologie, molekularer Biologie, neuroscience, Physik, Psychologie und Soziologie umfasst.

In diesen Versuchen suchen Wissenschaftler häufig einfache nichtlineare Kopplungsregeln, die zu komplizierten Phänomenen führen (aber nicht beschreiben Sie; sieh oben), aber das braucht nicht der Fall zu sein. Menschliche Gesellschaften (und wahrscheinlich menschlicher Verstand) sind komplizierte Systeme, in denen weder die Bestandteile noch die Kopplungen einfach sind. Dennoch stellen sie viele der Gütestempel von komplizierten Systemen aus.

Es lohnt sich zu bemerken, dass Nichtlinearität nicht eine notwendige Eigenschaft des komplizierten Systemmodellierens ist: Makroanalysen, die nicht stabiles Gleichgewicht und Evolutionsprozesse von biologischen/sozialen/Wirtschaftssystemen bestimmten betreffen, können auch durch Sätze von geradlinigen Gleichungen nützlich ausgeführt werden, die wirklich dennoch gegenseitige Abhängigkeit zwischen variablen Rahmen zur Folge haben.

Traditionell hat sich Technik gemüht, das nichtlineare Systemproblem zu beheben, während denkend, dass für kleine Unruhen den meisten nichtlinearen Systemen mit geradlinigen Systemen näher gekommen werden kann, die bedeutsam die Analyse vereinfachen. Geradlinige Systeme vertreten die Hauptklasse von Systemen, für die allgemeine Techniken für die Stabilitätskontrolle und Analyse bestehen. Jedoch sind viele physische Systeme (zum Beispiel Laser) von Natur aus "komplizierte Systeme" in Bezug auf die Definition oben, und Technikpraxis muss jetzt Elemente der komplizierten Systemforschung einschließen.

Informationstheorie gilt gut für die komplizierten anpassungsfähigen Systeme, CAS, durch die Konzepte des Gegenstands hat Design, sowie durch formalisierte Konzepte der Organisation und Unordnung orientiert, die mit jedem Systemevolutionsprozess vereinigt werden kann.

Geschichte

Komplizierte Systeme sind eine neue Annäherung an die Wissenschaft, die studiert, wie Beziehungen zwischen Teilen die gesammelten Handlungsweisen eines Systems verursachen, und wie das System aufeinander wirkt und Beziehungen mit seiner Umgebung bildet.

Der frühste Vorgänger zur modernen komplizierten Systemtheorie kann in der klassischen politischen Wirtschaft der schottischen Erläuterung gefunden werden, die später von der österreichischen Schule der Volkswirtschaft entwickelt ist, die sagt, dass die Ordnung in Marktsystemen unwillkürlich (oder auftauchend ist), in dem es das Ergebnis der menschlichen Handlung, aber nicht der Ausführung jedes menschlichen Designs ist.

Darauf hat die österreichische Schule vom 19. bis den Anfang des 20. Jahrhunderts das Wirtschaftsberechnungsproblem zusammen mit dem Konzept von verstreuten Kenntnissen verursacht, die Debatten gegen die dann dominierende Volkswirtschaft von Keynesian Brennstoff liefern sollten. Diese Debatte würde namentlich Wirtschaftswissenschaftler, Politiker und andere Parteien dazu bringen, die Frage der rechenbetonten Kompliziertheit zu erforschen.

Ein Pionier im Feld, und begeistert durch die Arbeiten von Karl Popper und Warren Weavers, Nobelpreis-Wirtschaftswissenschaftler und Philosophen Friedrich Hayek hat viel von seiner Arbeit, von früh bis das Ende des 20. Jahrhunderts zur Studie von komplizierten Phänomenen gewidmet, seine Arbeit zu menschlichen Wirtschaften nicht beschränkend, aber sich in andere Felder wie Psychologie, Biologie und Kybernetik erlaubend. Gregory Bateson hat eine Schlüsselrolle im Herstellen der Verbindung zwischen Anthropologie und Systemtheorie gespielt; er hat anerkannt, dass die interaktiven Teile von Kulturen viel wie Ökosysteme fungieren.

Themen in der komplizierten Systemstudie

Herausforderungen der Betriebskompliziertheit

Da Projekte und Anschaffungen immer komplizierter werden, werden Gesellschaften und Regierungen herausgefordert, wirksame Weisen zu finden, Megaanschaffungen wie die Zukünftigen Armeekampfsysteme zu führen. Anschaffungen wie der FCS verlassen sich in einem Web von in Wechselbeziehung stehenden Teilen, die unvorhersehbar aufeinander wirken. Da Anschaffungen netzzentrischer und kompliziert werden, werden Geschäfte gezwungen, Weisen zu finden, Kompliziertheit zu führen, während Regierungen herausgefordert werden, wirksame Regierungsgewalt zur Verfügung zu stellen, um Flexibilität und Elastizität zu sichern.

Kompliziertheit und das Modellieren

Einer der Hauptbeiträge von Hayek zur frühen Kompliziertheitstheorie ist seine Unterscheidung zwischen der menschlichen Kapazität, das Verhalten von einfachen Systemen und seiner Kapazität vorauszusagen, das Verhalten von komplizierten Systemen durch das Modellieren vorauszusagen. Er hat geglaubt, dass Volkswirtschaft und die Wissenschaften von komplizierten Phänomenen im Allgemeinen, die in seiner Ansicht Biologie, Psychologie und so weiter eingeschlossen haben, nach den Wissenschaften nicht modelliert werden konnten, die sich mit im Wesentlichen einfachen Phänomenen wie Physik befassen. Hayek würde namentlich erklären, dass komplizierte Phänomene, durch das Modellieren, nur Muster-Vorhersagen im Vergleich zu den genauen Vorhersagen erlauben können, die aus nichtkomplizierten Phänomenen gemacht werden können.

Kompliziertheit und Verwirrungstheorie

Kompliziertheitstheorie wird in der Verwirrungstheorie eingewurzelt, die der Reihe nach seine Ursprünge vor mehr als einem Jahrhundert in der Arbeit des französischen Mathematikers Henri Poincaré hat. Verwirrung wird manchmal als äußerst komplizierte Information, aber nicht als eine Abwesenheit der Ordnung angesehen. Es ist nämlich so, dass Verwirrung deterministisch bleibt. Mit vollkommenen Kenntnissen der anfänglichen Bedingungen und des Zusammenhangs einer Handlung kann der Kurs dieser Handlung in der Verwirrungstheorie vorausgesagt werden. Wie diskutiert, durch Ilya Prigogine ist Kompliziertheit nichtdeterministisch, und gibt keinen Weg überhaupt, um die Zukunft genau vorauszusagen (sieh auch).

Das Erscheinen der Kompliziertheitstheorie zeigt ein Gebiet zwischen deterministischer Ordnung und Zufälligkeit, die kompliziert ist. Das wird als der 'Rand der Verwirrung' verwiesen.

Wenn man komplizierte Systeme analysiert, ist die Empfindlichkeit zu anfänglichen Bedingungen zum Beispiel nicht ein Problem so wichtig wie innerhalb der Verwirrungstheorie, in der sie vorherrscht. Wie festgesetzt, durch das Sieb ist die Studie der Kompliziertheit das Gegenteil der Studie der Verwirrung. Kompliziertheit ist darüber, wie eine riesige Zahl äußerst komplizierter und dynamischer Sätze von Beziehungen einige einfache Verhaltensmuster erzeugen kann, wohingegen chaotisches Verhalten, im Sinne der deterministischen Verwirrung, das Ergebnis einer relativ kleinen Anzahl von nichtlinearen Wechselwirkungen ist.

Deshalb ist der Hauptunterschied zwischen Chaotischen Systemen und komplizierten Systemen ihre Geschichte. Chaotische Systeme verlassen sich auf ihre Geschichte nicht, wie komplizierte tun. Chaotisches Verhalten stößt ein System im Gleichgewicht in die chaotische Ordnung, was, mit anderen Worten, daraus bedeutet, was wir traditionell als 'Ordnung' definieren. Andererseits entwickeln sich komplizierte Systeme weit vom Gleichgewicht am Rand der Verwirrung. Sie entwickeln sich an einem kritischen durch eine Geschichte von irreversiblen und unerwarteten Ereignissen aufgebauten Staat. Gewissermaßen können chaotische Systeme als eine Teilmenge von komplizierten Systemen bemerkenswert genau durch diese Abwesenheit der historischen Abhängigkeit betrachtet werden. Viele echte komplizierte Systeme, sind in der Praxis und im Laufe langer, aber Perioden der endlichen Zeit, robust. Jedoch besitzen sie wirklich das Potenzial für die radikale qualitative Änderung der Art, während sie Körperintegrität behalten. Metamorphose dient als vielleicht mehr als eine Metapher für solche Transformationen.