系统理论/秩序与混沌
系统表现出行为。这些行为是系统元素参数的应用结果 - 规则。随后的行为根据对当前系统的了解以及对各种输入和过程预期结果的解释来解释。当系统按预期方式运行时,它们通常被认为是稳定的,因此是有序的。“秩序”一词并非绝对的。通常,诸如“稳定”、“平衡”和“有序”之类的术语描述了系统的所有已知(考虑的)输入和输出,并且仅根据这些因素,该系统似乎表现出期望的行为。
秩序描述了系统或系统部分的历史。秩序表明系统对一个或多个规则做出了响应,使系统以预期的方式运行。许多系统中存在特定形式的秩序:稳态、自主和混沌。这些形式的秩序描述了系统的固有行为以及系统中如何发生波动。
稳态
当系统通过最终返回到其起点来响应外部力量时,它们被认为是稳态的。这种形式的秩序的一个例子是生物系统。随着时间的推移,由岛屿支撑的动物种群将保持一定数量。外部疾病、捕食者或其他力量可能会减少数量,但最终种群将增加(所有其他力量相同)。如果种群激增,食物短缺最终会导致更少的动物。这些自然规律共同创造了稳态秩序。然而,系统不需要外部力量来创造波动。通常,随着时间的推移保持相同输入和过程的系统会因熵而经历期望输出的减少(参见wikipedia:熵)。
自主
产生持续波动或变化但遵循平均输出的系统产生自主性。自主性最好描述为系统在一段时间内的振荡。尽管这种振荡不一定是简谐运动,但它往往围绕一个一般平均值。稳态秩序输入参数的微小变化可以产生自主秩序。
混沌
如果系统进一步波动,它可能会变得不可预测。虽然这并不意味着系统故障,但这种行为表明“确定性不可预测性” - 同样的输入产生不同的结果的概念。这种不可预测性通常被认为是混乱的。“混沌”一词并不意味着系统正在或将要失败;而是一种描述无法完全确定地预测的系统的方法。通常,当底层规则未知时,系统被认为是混乱的,因此结果是不可知的。然而,这并不意味着不可预测或结构复杂的输出系统是混乱的。当没有底层规则支配不可预测系统时,它被认为是非确定性的。
非确定性系统的一个例子是抛硬币。虽然硬币只有两面,但预测哪一面会正面朝上是相当困难的。没有底层规则支配抛硬币;而是几个输入的交互:翻转的力量、原始位置、指甲的摩擦力、风速和方向、翻转的高度、旋转速度、人站立的物体上的当前重力等。无法考虑所有这些因素会导致不可预测性。虽然我们可能会假设经过多次翻转后,每一面正面朝上的次数将相等,但这不是一个明确的预测。该系统不被认为是自主的,因为它不会自行内部校正,输出的低数量也不会立即使其成为稳态环境。
因此,混沌系统可以被认为具有高度复杂的秩序,有时过于复杂,无法在没有分析工具或复杂数学的帮助下理解。研究复杂和混沌系统的大多数方法都涉及了解分形性质的图形图和分岔图。这些模型说明了直接与输入相关的输出的非常复杂的递归。因此,复杂秩序源于混沌系统。
- Serendip。超越牛顿:从简单规则到稳定性、波动和混沌
http://serendip.brynmawr.edu/complexity/newton
- 控制论:系统和控制论原理:一种演化视角
- 斯特曼,约翰。商业动力学:复杂世界的系统思维和建模。2000 年。