科學(xué)技術(shù)復(fù)雜性研究論文

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摘要科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新過程是復(fù)雜的。運用復(fù)雜性系統(tǒng)理論，轉(zhuǎn)變思維模式，關(guān)注關(guān)鍵環(huán)節(jié)，與環(huán)境共同演化，進行整體思考是有效的科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新管理模式。

主題詞科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新復(fù)雜性系統(tǒng)整體思維

科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新是復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，而復(fù)雜性來自混沌與秩序的邊緣。在圣塔菲研究所成立的時候，原來“混沌理論”一詞已被宏大的“復(fù)雜性理論”所取代了。混沌理論對其范圍有嚴格限制，僅限于對自然界系統(tǒng)的非線性動態(tài)行為的數(shù)學(xué)研究。相反，復(fù)雜性理論則被認為可以用于復(fù)雜自然系統(tǒng)和社會系統(tǒng)中隨時間變化的行為層面。社會系統(tǒng)并不僅僅是由它們的組成部分之間相互作用的固定規(guī)律所限定的“復(fù)雜適應(yīng)性系統(tǒng)”（complexadaptivesystems）。相反，它們是可能隨時間演化而改變其自身發(fā)展規(guī)律的“復(fù)雜演化系統(tǒng)”（complexevolvingsystems）。

科學(xué)技術(shù)系統(tǒng)創(chuàng)新運動是一個貌似無規(guī)則運動的有序性演化過程，具有典型的復(fù)雜系統(tǒng)特征。第一，多因素性。技術(shù)本身是各因素非線性相互作用的結(jié)果，技術(shù)不等于各因素簡單相加。各技術(shù)要素在技術(shù)系統(tǒng)中也不再是原來的因素，因素自身在技術(shù)系統(tǒng)動力下也發(fā)生了相變，或者說，技術(shù)性因素、實體性因素與知識性因素都具有了技術(shù)所擁有的整體性。技術(shù)因素的作用方式要受技術(shù)系統(tǒng)運行模式和運行狀態(tài)的制約。第二，多層次性。盡管技術(shù)的各因素受技術(shù)系統(tǒng)動力的作用發(fā)生了相變，但技術(shù)本身卻生成了一種穩(wěn)定模式。技術(shù)的穩(wěn)定模式是由技術(shù)本身決定的，是由科學(xué)的技術(shù)應(yīng)用與技術(shù)理論的層次性決定的。科學(xué)技術(shù)系統(tǒng)內(nèi)有穩(wěn)定的周期解，周期解內(nèi)還有混沌區(qū)，這種結(jié)構(gòu)無窮次重復(fù)著，具有各態(tài)歷程和層次分明的特征，即存在有界性。第三，多變性。復(fù)雜非線性科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新過程本質(zhì)就是經(jīng)歷混沌走向有序，因此具有混沌伸長和折疊的特性，這是形成敏感依賴于初始條件的主要機制。伸長是指系統(tǒng)內(nèi)部局部不穩(wěn)定所引起的點之間距離的擴大；折疊是指系統(tǒng)整體穩(wěn)定所形成的點之間距離的限制。經(jīng)過多次的伸長和折疊，軌道被攪亂了，形成了新對稱結(jié)構(gòu)或混沌。

由于科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新系統(tǒng)具有典型的復(fù)雜非線性系統(tǒng)特征，因此，可對其運用復(fù)雜性理論進行管理。

1轉(zhuǎn)變思考方式

牛頓力學(xué)是近代科學(xué)的典范，是近代科學(xué)建立的基礎(chǔ)，牛頓力學(xué)是典型的決定性理論，是可測量和可預(yù)測的。20世紀初物理學(xué)的兩次重大變革所創(chuàng)立的相對論和量子力學(xué)，分別排除了牛頓的絕對時空觀和測量過程的完全可控性。混沌理論的誕生打破了拉普拉斯決定論，被視為20世紀繼相對論和量子力學(xué)的第三次革命。混沌理論認為，非線性系統(tǒng)運動具有無窮大周期且始終限于有限區(qū)域、軌道永不重復(fù)的、性態(tài)復(fù)雜的運動，不可能無限精確和無限長時間地測量和計算連續(xù)變量。混沌理論解決了困擾牛頓（Newton）力學(xué)的三體問題，創(chuàng)立了研究n維相空間的不確定解的理論，混沌理論使人們認識到非線性系統(tǒng)演化既是決定論的又是隨機論的。決定論的可預(yù)測性，只適用于那些宏觀的緩慢的周期或準周期的穩(wěn)定運動，然而，這樣的運動實在是太少了。

科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新復(fù)雜系統(tǒng)倡導(dǎo)最重要的事情是改變固有的思考方式，放棄機械論和宿命論，學(xué)會欣賞并應(yīng)付聯(lián)系、物力論（Dynamism）和不可預(yù)測性。因為科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新過程是多因素復(fù)雜非線性相互作用的結(jié)果，所以對確實存在的運行模式（即現(xiàn)實存在）進行領(lǐng)會，即正視多元化存在，并對不可預(yù)測的事件進行反應(yīng)。為了使科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新過程自我發(fā)展為“復(fù)雜演化系統(tǒng)”，有必要對學(xué)習(xí)、多樣性和影子系統(tǒng)（Shadowsystem）觀點的多元化進行鼓勵。

2并不是對每件事都需要進行控制

科學(xué)技術(shù)對客觀事物既進行決定論描述又進行概率統(tǒng)計論描述，這兩種描述方法已經(jīng)共存了幾百年。決定論認為，任何一個力學(xué)系統(tǒng)只要知道現(xiàn)在的行為就可預(yù)測系統(tǒng)的未來行為。概率統(tǒng)計論認為，受許多偶然因素的影響，系統(tǒng)的未來狀態(tài)并不完全確定，需要用概率統(tǒng)計方法來描述。

KAM定理很好地解決了決定論和概率論這對貌似矛盾的問題。KAM定理指出，保守系統(tǒng)有可積和不可積之分，可積系統(tǒng)的運動是規(guī)則的，遵循決定性規(guī)律，不可積系統(tǒng)表現(xiàn)出隨機性，成為統(tǒng)計物理學(xué)的基礎(chǔ)。對不可積系統(tǒng)，KAM環(huán)面包圍著隨機層，當(dāng)不可積系統(tǒng)的自由度少和擾動不大時，KAM環(huán)面包圍的隨機層測度極小而可忽略不計，統(tǒng)計物理學(xué)就不適用了，而應(yīng)該應(yīng)用牛頓定律。當(dāng)不可積系統(tǒng)的自由度和擾動很大時，根據(jù)“阿諾德擴散”，KAM環(huán)面逐漸減少而隨機層迅速擴大，系統(tǒng)只具有極少數(shù)的規(guī)則運動，規(guī)則運動變?yōu)榇我模到y(tǒng)出現(xiàn)了大量的混沌運動，這時才能用統(tǒng)計物理學(xué)來研究該系統(tǒng)。

科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新過程是一個近可積哈密頓系統(tǒng)，隨機成分有限，導(dǎo)致不可積性的擾動項很小。在科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新知識系統(tǒng)處于混沌性態(tài)時，確定論和概率論隨機交替作用，但確定論占據(jù)主流位置，基本能朝向希望的途徑發(fā)展。隨機成分確實存在但有限，因此，在復(fù)雜的非線性技術(shù)創(chuàng)新過程中，不可能對每件事都進行控制。應(yīng)該相信混沌性態(tài)是貌似不規(guī)則的有序，科學(xué)技術(shù)復(fù)雜演化系統(tǒng)不僅反作用于環(huán)境，還會反作用于自身，隨著時間的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)總會不斷出現(xiàn)新的有序狀態(tài)。

3與環(huán)境共同演化

復(fù)雜性理論借鑒湍流研究思路和方法，認為科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新系統(tǒng)同時存在混沌子空間和對稱子空間，兩種性態(tài)此消彼長，不斷和外界環(huán)境互動而發(fā)生轉(zhuǎn)換。在湍流中規(guī)則運動包含有小尺度的混沌運動，在混沌運動中又包含著更小尺度的規(guī)則運動。這說明，科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新系統(tǒng)是與外界環(huán)境緊密聯(lián)系，并不斷互動發(fā)展的耗散系統(tǒng)。

科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新系統(tǒng)與環(huán)境相互影響、共同演化，這就需要時刻準備好對環(huán)境進行反應(yīng)，憑直覺領(lǐng)會那些驅(qū)動科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新變遷的環(huán)境模式，根據(jù)需要進行適應(yīng)，而且隨時準備抓住各種出現(xiàn)的機遇。科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新系統(tǒng)的三種性態(tài)，穩(wěn)定區(qū)域（墨守陳規(guī)）、不穩(wěn)定區(qū)域（瓦解崩潰）和混沌邊緣（變革棲息地）中，混沌邊緣最適宜與環(huán)境共同演化。

在混沌邊緣，在一種“有限不穩(wěn)定狀態(tài)”下，正統(tǒng)系統(tǒng)（主流文化、結(jié)構(gòu)權(quán)力等級體制）和影子系統(tǒng)（蘊藏矛盾、變化潛力的非正式組織）能維持一種具有創(chuàng)造性的張力。正統(tǒng)系統(tǒng)可以提供清楚的指導(dǎo)，對適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)和程序進行授權(quán)，以及抑制人員中的不安情緒。同時，影子系統(tǒng)可以激發(fā)觀點的多樣性，并且削弱正統(tǒng)系統(tǒng)的力量迫使它進行不斷變革。這樣，組織行為表征為耗散結(jié)構(gòu)，組織在不斷變化的現(xiàn)實面前能以新的方式執(zhí)行基本任務(wù)或者追求嶄新的基本任務(wù)，組織的創(chuàng)造性和創(chuàng)新方面的潛能都展現(xiàn)了出來。

4整體思考

技術(shù)創(chuàng)新系統(tǒng)的復(fù)雜非線性要求尋找整體模式來思考問題，并用整體的方式來控制創(chuàng)新過程，而不是試圖控制每一個細節(jié)。整體思考是探索那些在不利的模式下能夠產(chǎn)生最大影響的微小變化，并施加微擾改變系統(tǒng)運行軌道，避免蝴蝶效應(yīng)。

4.1建立連接

在經(jīng)典物理學(xué)中，時間是可逆的，事物的發(fā)展不存在演化；空間是平滑的、線性的；時間和空間不相關(guān)聯(lián)，各自獨立存在。復(fù)雜性理論認為，由于非線性的作用，時間的變化是單向的、不可逆的，既可以實現(xiàn)從有序到無序的變化，也可以通過自組織實現(xiàn)從無序到有序的演化；空間也不是平滑的，不僅存在整數(shù)維也存在分數(shù)維，整數(shù)維是分數(shù)維的近似和抽象。此外，通過考察系統(tǒng)中某一物理量隨時間的變化序列，可以重構(gòu)相空間，得出奇怪吸引子的維數(shù)。這表明復(fù)雜性空間的形成也反映了事物發(fā)展在時間上的積累。因此，在復(fù)雜非線性系統(tǒng)運動中，時間和空間是相互關(guān)聯(lián)的，應(yīng)該將時間和空間看成一個統(tǒng)一體，系統(tǒng)地把握事物發(fā)展過程中時間和空間的關(guān)系。

科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新過程從本質(zhì)上來說是一個時空整體性的，任何因素在時間維度或者空間維度的變異都可能影響到其他因素的正常功能，進而影響整個進程。而整個系統(tǒng)的各個組成部分在復(fù)雜系統(tǒng)的動力機制下，似乎只能通過彼此之間以及與整體的關(guān)聯(lián)來得到了解。因此，科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新過程關(guān)注的焦點應(yīng)該是各種因素的時空關(guān)聯(lián)，正是時空關(guān)聯(lián)的模式?jīng)Q定了一個系統(tǒng)的表現(xiàn)。整個系統(tǒng)處于密切關(guān)聯(lián)之中，并與他們的環(huán)境不斷進行交換，與之共同演化。

4.2適應(yīng)復(fù)雜性

混沌理論是關(guān)于非線性的科學(xué)，它認為世界的本質(zhì)是非線性的，線性只是非線性的特例。經(jīng)典物理學(xué)的線性觀，導(dǎo)致了事物發(fā)展的簡單性、確定性和還原性。復(fù)雜理論的非線性觀，是線性與非線性、簡單性與復(fù)雜性、確定性與隨機性、局部與整體的辯證統(tǒng)一，它們之間是可以互相轉(zhuǎn)化、對立而統(tǒng)一的，前者是事物發(fā)展的暫態(tài)，后者是事物發(fā)展的更基本的更普遍的本質(zhì)特征。因此，研究問題時應(yīng)把握事物發(fā)展的本質(zhì)特點，具體問題具體分析。在研究復(fù)雜性現(xiàn)象時，用復(fù)雜性方法來處理將會顯得簡潔而有效，反之，采用簡單性的方法來研究將會顯得繁雜而無效并且得不到事物發(fā)展的本質(zhì)特點。例如，奇怪吸引子是很復(fù)雜的，它可以采用自相似和分數(shù)維來簡單表示，但如果采用探究軌道的簡單方法來研究將是得不到一條確定軌跡的。同樣，在研究簡單性事物時，如果采用復(fù)雜性的方法來研究也將是無效的。

將多元高階方程化簡以便求解，即將復(fù)雜現(xiàn)象簡單化是我們的思維定勢。然而在科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新過程中，過于關(guān)注細節(jié)往往不能產(chǎn)生創(chuàng)新成果，在創(chuàng)造性思考時，復(fù)雜性思維是必要的。雖然復(fù)雜性思維可能不符合常規(guī)，甚至?xí)齺砘靵y和困惑，那是不可避免的，甚至是受歡迎的。很多創(chuàng)新團隊刻意追求工作環(huán)境、工作方式的不可思議，目的是激發(fā)人的創(chuàng)造性，而不是被慣常的生活習(xí)慣所泯滅。最好的想法不總是來自高層，而且組織內(nèi)的人都想事業(yè)有成，控制只是一種幻想，如果給予適當(dāng)?shù)姆龀郑總€人都有可能做作出一番自己的事業(yè)。

4.3讓過程成為進行時

物理學(xué)中的經(jīng)典力學(xué)、相對論和量子力學(xué)，它們所揭示的是關(guān)于簡單性事物的基本規(guī)律，事物的發(fā)展是線性的、可逆的，必然也是前因后果的。而關(guān)于非線性現(xiàn)象的復(fù)雜理論，由于存在奇怪吸引子，事物的發(fā)展結(jié)果必然會導(dǎo)入吸引子，呈現(xiàn)出目的性。由于生物學(xué)、社會學(xué)等是關(guān)于復(fù)雜性現(xiàn)象的科學(xué)，因而也就是目的性的科學(xué)。事物發(fā)展的因果性是基本的、暫態(tài)的，而事物發(fā)展的目的性是事物的最終結(jié)果，兩者是不可分離的。事物發(fā)展的目的性要通過事物發(fā)展的因果性來保證，而事物的因果發(fā)展必將會導(dǎo)致一定的目的性。

物理系統(tǒng)，如天氣預(yù)報是由有限的確定性定律來支配的，有可能觀察到奇怪吸引子是怎樣產(chǎn)生的。然而，科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新是人類一項復(fù)雜的創(chuàng)造過程，受到無窮多個因素及大量隨機因素的影響，奇怪吸引子似乎說明不了什么。由于人類表現(xiàn)出來的自我意識和自由意志，科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新的行為不可能用相同的方式進行解釋。人類可以思考和學(xué)習(xí)，根據(jù)自身目的進行行動，而且能夠反對及駁斥假定適用于他們行為的任何規(guī)則。因此，在方法論上要求我們做每一件事情時必須要制定所要達到的目的，而對于實際工作中的每一步則要實事求是地遵循事物發(fā)展的基本規(guī)律，只有這樣才能最終取得成功。

4.4復(fù)雜演化管理

邏輯思維是從事科學(xué)研究的強大思維武器，科學(xué)研究中所揭示的規(guī)律性是通過嚴密的邏輯推理來保證其正確性的。當(dāng)然，知覺、靈感等非邏輯思維也是很重要的，它往往能導(dǎo)致科學(xué)研究的重大突破。在研究科學(xué)問題的過程中，往往會陷入混沌迷蒙的境地。根據(jù)混沌現(xiàn)象的長期不可預(yù)測性和遍歷性，我們將無法通過邏輯思維一步步地走出混沌。因此，這時就應(yīng)該不拘泥于傳統(tǒng)理論，而要大膽地猜測、冒險和創(chuàng)新，進行直接的下意識思維，然后再把中間過程聯(lián)系起來進行邏輯思維來判斷這種猜測的正確與否。所以說，邏輯思維是很重要的，知覺、靈感等非邏輯思維也是不可缺少的。

復(fù)雜性理論不是系統(tǒng)的，而是整體觀的方法，它所強調(diào)的不是穩(wěn)定性而是重視創(chuàng)造性與變革，追求的是“成為學(xué)習(xí)型組織”。當(dāng)創(chuàng)新思維被非邏輯思維推向遠離平衡態(tài)的時候，自組織過程會自然而然發(fā)生，它們可以產(chǎn)生更多的變異體并且對周圍環(huán)境進行更加靈活反應(yīng)。

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