1 什么是復(fù)雜性目前無法表述清楚

在漢語中“復(fù)雜”一詞的意思為“事物的種類、頭緒等多而雜”。在《朗文當(dāng)代英語詞典》中，形容詞complex被解釋為：(1)難于理解、解釋或處理，不清楚或不簡(jiǎn)單；  (2)由許多密切相關(guān)的部分所組成的；(3)（詞或句子）由主要部分和其余部分組成的。日常用語的“復(fù)雜”詞義實(shí)際涉及兩個(gè)方面：其一，客觀的本體論方面它指事物的組成雜而多}其二，主體的認(rèn)識(shí)論方面它指難于理解和解釋，不容易處理，不清楚。  據(jù)美國記者約翰?；舾?John Horgan)在其著作《科學(xué)的終結(jié)》中所講，麻省理工學(xué)院的物理學(xué)家塞思·勞埃德(Seth Lloyd)通過電子郵件向他提供了一份關(guān)于復(fù)雜性定義的清單，他統(tǒng)計(jì)了一下有45種：(1)信息，(2)熵，(3)算法復(fù)雜性，(4)算法信息量，(5)費(fèi)希爾信息，(6) 熵，(7)自描述代碼長度，(8)糾錯(cuò)代碼長度，(9) Chernoff信息，(10)最小描述長度，(11)參量個(gè)數(shù)或自由度或維數(shù)，(12)復(fù)雜性，(13)共有信息或通道容量，(14)演算共有信息，(15)相關(guān)性，(16)儲(chǔ)存信息，(17)條件信息，(18)條件演算信息量，(19)計(jì)算熵，(20)分形維，(21)自相似，(22)隨機(jī)復(fù)雜性，(23)混和，  (24)拓?fù)錂C(jī)器容量，  (25)有效或理想的復(fù)雜性，(26)分層復(fù)雜性，(27)樹形多樣性，(28)同源復(fù)雜性，(29)時(shí)間計(jì)算復(fù)雜性，(30)空間計(jì)算復(fù)雜性，(31)基于信息的復(fù)雜性，(32)邏輯深度，(33)熱力學(xué)深度，(34)規(guī)則復(fù)雜性，(35)信息Kullbach-Liebler，(36)區(qū)別性，  (37)費(fèi)希爾距離，  (38)分辨力，  (39)信息距離，(40)演算信息距離，(41) Hamming距離，(42)長幅序，(43)自組織，(44)復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)，(45)混沌邊緣。

復(fù)雜性的定義遠(yuǎn)不止45種。據(jù)筆者2007年在網(wǎng)絡(luò)google上的一次查詢，輸入復(fù)雜性一詞，有3410000項(xiàng)與復(fù)雜性相關(guān)的同頁。其中涉及算法復(fù)雜性、計(jì)算復(fù)雜性、生物復(fù)雜性、生態(tài)復(fù)雜性、演化復(fù)雜性、發(fā)育復(fù)雜性、語法復(fù)雜性，乃至經(jīng)濟(jì)復(fù)雜性、社會(huì)復(fù)雜性等。實(shí)際上幾乎每個(gè)學(xué)科的研究者對(duì)復(fù)雜性都有各自的見解，要想在目前階段搞清復(fù)雜性的含義太難了，幾乎是不可能的事，復(fù)雜性概念的模糊性對(duì)復(fù)雜性科學(xué)概念的形成和復(fù)雜性科學(xué)體系建立有一定負(fù)面影響。復(fù)雜性概念的模糊性、不確定性反映了復(fù)雜性研究的不成熟。

當(dāng)然，復(fù)雜性概念的模糊性和不確定性并不絕對(duì)妨礙人們?nèi)パ芯烤唧w對(duì)象的復(fù)雜性問題，也不影響人們對(duì)復(fù)雜性研究的各種理論和方法的構(gòu)建。人們可以結(jié)合各種具體對(duì)象來討論復(fù)雜性問題，可以在各自的理論中給復(fù)雜性以可操作的定義。我國著名科學(xué)家錢學(xué)森認(rèn)為，所謂“復(fù)雜性”實(shí)際是開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)，或開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)學(xué)。錢學(xué)森在簡(jiǎn)單性與復(fù)雜性問題之間劃了一道界線，他認(rèn)為：“凡是不能用還原論方法處理或不宜用還膘論方法處理的問題，都是復(fù)雜性問題，復(fù)雜巨系統(tǒng)就是這類問題?！盵目  在哲學(xué)領(lǐng)域，復(fù)雜性分為客觀復(fù)雜性和認(rèn)識(shí)論復(fù)雜性：(1)從本體論角度界定的復(fù)雜性。顏澤賢等對(duì)復(fù)雜性進(jìn)行了如下定義：“復(fù)雜性是客觀事物的一種屬性。復(fù)雜性是客觀事物層次之間的一種跨越。復(fù)雜性是客觀事物跨越層次的不能夠用傳統(tǒng)的科學(xué)學(xué)科理論直接還原的相互關(guān)系?！眳峭岢隽丝陀^復(fù)雜性的概念，客觀復(fù)雜性包括三個(gè)方面；結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、邊界復(fù)雜性、運(yùn)動(dòng)復(fù)雜性。其中結(jié)構(gòu)復(fù)雜性又可分為：分形結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和非穩(wěn)定結(jié)構(gòu)復(fù)雜性；運(yùn)動(dòng)復(fù)雜性也可分為：分岔運(yùn)動(dòng)意義的復(fù)雜性、突變運(yùn)動(dòng)復(fù)雜性、混沌運(yùn)動(dòng)意義的復(fù)雜性。(2)認(rèn)識(shí)論角度定義的復(fù)雜性。描述復(fù)雜性，其含義為：在得到關(guān)于某物的組成部分和這些部分之間的相互關(guān)系幾乎全部信息的情況下，用某種語言對(duì)該物的整體行為進(jìn)行精確的形式表述的困難程度。認(rèn)識(shí)論的復(fù)雜性依狡于主體的認(rèn)識(shí)，主體選擇的語言形式和表述的類型，還依賴于認(rèn)識(shí)者的興趣、能力和觀念等。

2．復(fù)雜系統(tǒng)的基本特征廈復(fù)雜性產(chǎn)生機(jī)制說法不一

有的學(xué)者概括了復(fù)雜系統(tǒng)的十大特征：

(1) 多樣性。復(fù)雜系統(tǒng)是由大量不同層次、不同類型的組分及組分之間廣泛而大量的聯(lián)系構(gòu)成的對(duì)象，系統(tǒng)中的每一個(gè)單元的變化都會(huì)受到其他單元的影響，同時(shí)也影響其他單元的變化。

(2) 多層次性。系統(tǒng)具有多層次、多功能的結(jié)構(gòu)，多組成即有多種多樣的子系統(tǒng)和子子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)有獨(dú)立的結(jié)構(gòu)、功能與行為；每一層次均成為構(gòu)筑其上一層次的單元，同時(shí)也有助于系統(tǒng)的某一功能的實(shí)現(xiàn)。

(3) 整體性。復(fù)雜性體現(xiàn)整體性系統(tǒng)性。對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，系統(tǒng)的整體行為并非簡(jiǎn)單地與子系統(tǒng)的行為相聯(lián)系，不能簡(jiǎn)單地從局部的個(gè)別行為的細(xì)節(jié)去判斷整體。系統(tǒng)的整體行為不是胼有局部行為的簡(jiǎn)單相加，即每個(gè)組成不能代替整體，每個(gè)層次的局部不能說明整體。

(4) 開放性。復(fù)雜系統(tǒng)是開放系統(tǒng)，它與環(huán)境有密切關(guān)系，能與環(huán)境相互作用，與外部環(huán)境是統(tǒng)一的，并能不斷向更好地適應(yīng)環(huán)境的方向發(fā)展變化。

(5) 非平衡性。復(fù)雜性只能產(chǎn)生于遠(yuǎn)離平衡態(tài)。系統(tǒng)通過自組織形成耗散結(jié)構(gòu)，復(fù)雜系統(tǒng)大多是非平衡態(tài)的系統(tǒng)。

(6) 非線性。復(fù)雜系統(tǒng)通常都是由許多子系統(tǒng)組成，各組成之間相互關(guān)聯(lián)，相互制約，以某種或多種方式發(fā)生復(fù)雜的非線性相互作用，非線性是系統(tǒng)復(fù)雜性的內(nèi)在機(jī)制。

(7) 動(dòng)態(tài)演化性。復(fù)雜系統(tǒng)是動(dòng)態(tài)的，處于不斷的演化當(dāng)中，具有自適應(yīng)和進(jìn)化能力。系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)演化過程是階段性的，有漸變與突變，整個(gè)過程是非線性的。漸變是突變的基礎(chǔ)，而突變則是從低級(jí)到高級(jí)的變化原因?？梢园淹蛔冏鳛橐粋€(gè)系統(tǒng)由一種階段、一種狀態(tài)向另一種階段、另一種狀態(tài)演化的轉(zhuǎn)折。

(8) 不確定性。不確定性首先是源于隨機(jī)性的復(fù)雜性。它對(duì)初始條件、參數(shù)和環(huán)境的微小擾動(dòng)具有高度的敏感性，即所謂“差之毫厘，失之千里”，系統(tǒng)的狀態(tài)極其不穩(wěn)定。另一種重要的不確定性為模糊性，模糊系統(tǒng)顯示的行為既不是完全有序的和可以預(yù)測(cè)的，也不是完全隨機(jī)的和絕對(duì)不可預(yù)測(cè)的，經(jīng)常處于模糊的邊界，或介于二者之間。因?yàn)橛行驊B(tài)、隨機(jī)態(tài)和混沌態(tài)等多樣性行為可以共同存在于一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)中，它們能夠依系統(tǒng)內(nèi)外不同參數(shù)條件隨時(shí)間和空間而變化，顯示出多姿多態(tài)。模糊性既是復(fù)雜性的來源，又是復(fù)雜性的表現(xiàn)或結(jié)果。

(9) 自組織性。自組織性是開放系統(tǒng)在大量子系統(tǒng)合作下出現(xiàn)的宏觀上的新結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)隨著時(shí)間而變化，經(jīng)過系統(tǒng)內(nèi)部和系統(tǒng)與環(huán)境的相互作用，不斷適應(yīng)、調(diào)節(jié)，通過自組織作用，經(jīng)過不同階段和不同過程，向更高級(jí)的有序化發(fā)展，涌現(xiàn)出獨(dú)特的整體行為與特征。系統(tǒng)有自適應(yīng)、自組織地趨向有序化的功能。

(10) 不可逆性。可逆過程沒有復(fù)雜性，還原論方法足以解決問題。復(fù)雜性只能出現(xiàn)于不可逆過程。在復(fù)雜系統(tǒng)中，時(shí)間反演的不可逆性和不對(duì)稱性，產(chǎn)生r對(duì)稱破缺，從而造成系統(tǒng)演化的復(fù)雜性。

有的研究者將復(fù)雜系統(tǒng)的特征簡(jiǎn)化為六大特征：

(1) 組分?jǐn)?shù)目巨大，復(fù)雜系統(tǒng)擁有數(shù)目巨大的組分，系統(tǒng)因規(guī)模增大而復(fù)雜。(2) 組分間存在著復(fù)雜的相互作用，這種復(fù)雜性表現(xiàn)在，相互作用不一定只是物理性質(zhì)，還可能是信息的交換；相互作用必須達(dá)到一定程度；相互作用是非線性的；組分同作用較為直接、短程性( short range)；相互作用有反饋的環(huán)路。(3)開放性。(4)遠(yuǎn)離平衡態(tài)。(5)歷史（生成性），復(fù)雜系統(tǒng)都是有歷史的，它們不僅是在時(shí)間中演化，而且現(xiàn)在的行為依賴于過去。(6)信息不完全性。任何組分個(gè)體都無法預(yù)知自己的行為會(huì)對(duì)整體產(chǎn)生怎樣的影響，復(fù)雜性是組分個(gè)體間豐富的相互作用的結(jié)果，但這些組分個(gè)體（適應(yīng)性主體）卻只能對(duì)與自身有關(guān)的信息作出反應(yīng)。  還有的研究者用四不來描述復(fù)雜性：(1)不連續(xù)性；(2)不確定性；(3)不可分離性；(4)不可預(yù)測(cè)性。認(rèn)為，未來不是完全可以預(yù)測(cè)的，未來不在過去的延長線上。未來并非過去的繼續(xù)，而是一系列的不連續(xù)事件。只有承認(rèn)這種不連續(xù)性并設(shè)法適應(yīng)它，我們才有機(jī)會(huì)在21世紀(jì)生存下來并獲得成功。有的研究者從定性與定量的角度來界定復(fù)雜性?！皬亩可现v，復(fù)雜系統(tǒng)有高階次、高維度、多回路、多輸人、多輸出和層次性等特點(diǎn)。從定性上講，復(fù)雜系統(tǒng)具有非線性、不確定性、內(nèi)外部擾動(dòng)、多時(shí)空、開放性、自相似性、病態(tài)結(jié)構(gòu)及混沌現(xiàn)象等特征”，“其中，涌現(xiàn)性和非線性是復(fù)雜系統(tǒng)最本質(zhì)的特點(diǎn)”。

3．復(fù)雜性研究的一般性理論比較薄弱 

(1) 缺乏合適的核心范疇、邏輯出發(fā)點(diǎn)和研究路徑。目前的研究主要是以系統(tǒng)和撾程概念為核心范疇，是圍繞系統(tǒng)展開的研究，這種系統(tǒng)范式以組成系統(tǒng)的要素作為研究的邏輯出發(fā)點(diǎn)，通過對(duì)要素之間的關(guān)系即結(jié)構(gòu)的研究達(dá)到對(duì)系統(tǒng)整體性質(zhì)與功能的研究，進(jìn)而描述系統(tǒng)的狀態(tài)與過程。這種范式的缺陷或困惑是，從局部即要素出發(fā)的研究由于系統(tǒng)整體的非線性，從局部推論不出整體，即不能從局部來認(rèn)識(shí)整體，稱為系統(tǒng)的不可分性。而選擇從結(jié)構(gòu)出發(fā)的研究也走不通，根據(jù)關(guān)系的形成規(guī)律，要素的數(shù)量越多關(guān)系形成的可能性就越多，如果要素超過一定數(shù)量又服從全排列，則關(guān)系數(shù)量呈指數(shù)增長變成超計(jì)算問題，即使有算法，用計(jì)算方法也研究不了此類復(fù)雜性問題。如果選擇系統(tǒng)作為研究問題的出發(fā)點(diǎn)也有很大的麻煩，現(xiàn)有的系統(tǒng)概念主要是從局整關(guān)系角度考慮問題的，系統(tǒng)與時(shí)間維度的關(guān)系不確定，這樣一個(gè)時(shí)間邊界不確定的對(duì)象作為復(fù)雜性研究的出發(fā)點(diǎn)也是不合適的。復(fù)雜性研究的邏輯出發(fā)點(diǎn)是立足于動(dòng)靜關(guān)系即狀態(tài)或過程，還是立足于局整關(guān)系即要素和系統(tǒng)，是從相對(duì)靜止的狀態(tài)出發(fā)來建構(gòu)理論體系，還是從要素、結(jié)構(gòu)到整體涌現(xiàn)的系統(tǒng)出發(fā)來建構(gòu)理論體系，其結(jié)果是大不一樣的。所以，目前的系統(tǒng)范式正在經(jīng)歷從系統(tǒng)到復(fù)雜性，從復(fù)雜性到困惑的道路。

(2) 現(xiàn)有的復(fù)雜性研究大多數(shù)是具體科學(xué)層次或工程層次的研究，而屬于一艘性、共性的研究則較少。近幾年來的復(fù)雜性研究主要集中在復(fù)雜系統(tǒng)的演化、涌現(xiàn)、自組織、自適應(yīng)、自相似的機(jī)理研究。在金融避險(xiǎn)與經(jīng)濟(jì)動(dòng)力學(xué)、腦高級(jí)功能的復(fù)雜性、災(zāi)害系統(tǒng)、演化計(jì)算、元胞自動(dòng)機(jī)、多智能體(Multi-Agents)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)等方面，大都是具體科學(xué)或技術(shù)層次的研究。目前，復(fù)雜性研究的一般性理論比較薄弱，從學(xué)科發(fā)展的整體看，復(fù)雜系統(tǒng)理論就是要研究解決復(fù)雜系統(tǒng)中的共性問題即復(fù)雜性問題，具體科學(xué)層次的研究、工程層次的研究不能代替復(fù)雜性共性的一般性研究，襤有共twj-般性理論的指導(dǎo)，具體對(duì)象的復(fù)雜性研究不可能走得太遠(yuǎn)。

4．具體科學(xué)領(lǐng)域?qū)θ说乃季S系統(tǒng)的復(fù)雜性研究難班深入

復(fù)雜系統(tǒng)研究領(lǐng)域中研究得比較多的是“地球物理系統(tǒng)、深太空系統(tǒng)、生物與生態(tài)系統(tǒng)、人工生命系統(tǒng)、自適應(yīng)進(jìn)化系統(tǒng)、人工智能系統(tǒng)、社會(huì)自組織系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)管理系統(tǒng)、軍事作戰(zhàn)系統(tǒng)及復(fù)雜工程系統(tǒng)”。．胡而對(duì)于世界上最復(fù)雜最有挑戰(zhàn)意義的人的思維系統(tǒng)的研究相對(duì)薄弱，有的復(fù)雜性研究幾乎不提思維系統(tǒng)的復(fù)雜性研究問題，急功if利和知難而退的回避策略被不少研究者采用。然而，思維系統(tǒng)的復(fù)雜性研究不可回避，其研究也不可能只讓心理學(xué)研究者來單獨(dú)完成。

5．現(xiàn)在的方法和技術(shù)不能滿足復(fù)雜性研究和應(yīng)用的需要

(1)用簡(jiǎn)單科學(xué)中的概念、方法和技術(shù)來解決復(fù)雜性問題，將復(fù)雜性當(dāng)簡(jiǎn)單性來研究。在技術(shù)方法上過度依賴符號(hào)方法及技術(shù)。簡(jiǎn)單性對(duì)象及過程用符號(hào)方法及技術(shù)可以解決，但復(fù)雜性對(duì)象用符號(hào)方法及技術(shù)失效。一部分研究者習(xí)慣于用計(jì)算等硬方法來解決復(fù)雜性問題，實(shí)際上復(fù)雜性對(duì)象的表達(dá)多數(shù)是超計(jì)算、不可計(jì)算的，符號(hào)方法最終將收效甚微。早期的復(fù)雜性研究主要用定量化、形式化方法描述和解決復(fù)雜性問題。迄今為止，中國和西方的科學(xué)家已經(jīng)創(chuàng)造了一系列的復(fù)雜系統(tǒng)研究方法和技術(shù)，如模型方法，數(shù)值方法，計(jì)算方法，模擬和虛擬方法，綜合集成方法，物理、事理、人理方法，動(dòng)力學(xué)方法，隱喻方法等軟科學(xué)與硬科學(xué)結(jié)合的方法。但僅用這些方法來處理復(fù)雜性對(duì)象還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

(2)在研究中混淆研究對(duì)象的不同層次。部分理論將不同的歷時(shí)態(tài)層次混淆，如將系統(tǒng)、狀態(tài)和過程三個(gè)歷時(shí)態(tài)層次混淆，將系統(tǒng)、狀態(tài)和過程中不同的復(fù)雜性混淆，將非線性與非確定性混淆，將連續(xù)性與非連續(xù)性混淆，將可以用符號(hào)方法解決的（線性）問題與不可以用符號(hào)方法解決的（非線性）問題混在一起，使一些本來可以解決的問題與不可解決的問題混在一起。其主要原因是使用了沒有時(shí)間邊界或時(shí)間邊界不確定的系統(tǒng)概念為研究的邏輯出發(fā)點(diǎn)。

(3)對(duì)復(fù)雜性對(duì)象特征的認(rèn)識(shí)片面，觀控技術(shù)欠缺。有的理論認(rèn)為復(fù)雜性的根本特征只是非絨性，狀態(tài)論認(rèn)為復(fù)雜性對(duì)象的主要特征可以概括為四非：即非線性、非確定性、非連續(xù)性、非預(yù)測(cè)性，相應(yīng)地在認(rèn)識(shí)論和技術(shù)層次表現(xiàn)為四個(gè)失效：線性方法失效，確定性方法失效，連續(xù)方法失效，預(yù)測(cè)方法失效。四個(gè)失效幾乎把人類歷史上已經(jīng)成功把握的，已經(jīng)取得偉大輝煌成就的傳統(tǒng)科學(xué)方法放到了無用武之地的位置上去了。那么，目前人們除了定性的、隱喻的、直覺的、靈感的方法外，還有什么方法來對(duì)付復(fù)雜性對(duì)象呢？復(fù)雜性是否是人的認(rèn)識(shí)的局限？是否是人類不能跨越的門檻？復(fù)雜性研究的危機(jī)和困惑由此產(chǎn)生。筆者以為，復(fù)雜性研究在認(rèn)識(shí)論和技術(shù)層次的四個(gè)失效實(shí)際上反映了人類長期以來使用的符號(hào)方法及技術(shù)的失效，要從整體上解決復(fù)雜性問題，人類還需要新的思路和方法，特別需要發(fā)展處理非符號(hào)信息的技術(shù)和方法。