複雜適應系統思維模型-人生需要不斷的適應、學習和進化

一、    複雜適應系統的由來

複雜適應系統(Complex Adaptive System，以下簡稱CAS)理論是美國霍蘭(John Holland)教授於1994年，在Santa fe研究所成立十周年時正式提出的。複雜適應系統(CAS)理論的提出對於人們認識、理解、控制、管理複雜系統提供了新的思路。

CAS理論包括微觀和宏觀兩個方面：

在微觀方面，CAS理論的最基本的概念是具有適應能力的、主動的個體，簡稱主體。這種主體在與環境的交互作用中遵循一般的刺激—反應模型，所謂適應能力表現在它能夠根據行為的效果修改自己的行為規則，以便更好地在客觀環境中生存。

在宏觀方面，由這樣的主體組成的系統，將在主體之間以及主體與環境的相互作用中發展，表現出宏觀系統中的分化、湧現等種種複雜的演化過程。CAS理論雖然提出不久，但是由於其思想的新穎和富有啟發，它已經在許多領域得到了應用，推動著人們對於複雜系統的行為規律進行深入研究。

二、    複雜適應系統的概述

複雜適應系統(Complex Adaptive System CAS)理論認為系統演化的動力本質上來源於系統內部，微觀主體的相互作用生成宏觀的複雜性現象，其研究思路著眼於系統內在要素的相互作用，所以它採取「自下而上」 的研究路線；其研究深度不限於對客觀事物的描述，而是更著重於揭示客觀事物構成的原因及其演化的歷程 。

與複雜適應系統思考問題的獨特思路相對應，其研究問題的方法與傳統方法也有不同之處，是定性判斷與定量計算相結合，微觀分析與宏觀綜合相結合，還原論與整體論相結合，科學推理與哲學思辨相結合。

複雜適應系統建模方法的核心是通過在局部細節模型與全局模型間的循環反饋和校正，來研究局部細節變化如何突現出整體的全局行為，其模型組成一般是基於大量參數的適應性主體，其主要手段和思路是正反饋和適應，其認為環境是演化的，主體應主動從環境中學習。正是由於以上這些特點，CAS理論具有了其它理論所沒有的、更具特色的新功能，提供了模擬生態、社會、經濟、管理、軍事等複雜系統的巨大潛力。

我們把系統中的成員稱為具有適應性的主體(Adaptive Agent)，簡稱為主體。所謂具有適應性，就是指它能夠與環境以及其它主體進行交互作用。主體在這種持續不斷的交互作用的過程中，不斷地「學習」或「積累經驗」，並且根據學到的經驗改變自身的結構和行為方式。整個宏觀系統的演變或進化，包括新層次的產生，分化和多樣性的出現，新的、聚合而成的、更大的主體的出現等等，都是在這個基礎上逐步派生出來的。

複雜適應系統(CAS)理論把系統的成員看作是具有自身目的與主動性的、積極的主體。更重要的是，CAS理論認為，正是這種主動性以及它與環境的反覆的、相互的作用，才是系統發展和進化的基本動因。宏觀的變化和個體分化都可以從個體的行為規律中找到根源。霍蘭把個體與環境之間這種主動的、反覆的交互作用用「適應」一詞加以概括。這就是CAS理論的基本思想：適應產生複雜性。

複雜適應系統理論的主要特點是：1、主體是主動的、活的實體。2、個體與環境相互影響、相互作用，是系統演變和進化 主要動力。3、把宏觀和微觀有機地聯繫起來。4、引進了隨機因素的作用，使它具有更強的描述和表達能力。

三、    複雜適應系統的主要特徵

人們每時每刻都處在並能看到許許多多的複雜系統, 如蟻群、生態、胚胎、神經網絡、人體免疫系統、計算機網絡和全球經濟系統。所有這些系統中, 眾多獨立的要素在許多方面進行著相互作用。在每種情況下, 這些無窮無盡的相互作用使每個複雜系統作為一個整體產生了自發性的自組織。霍蘭把這類複雜系統稱為複雜適應系統。

儘管在不同領域中存在著眾多的複雜適應系統, 並且每一個複雜適應系統都表現出各自獨有的特徵, 但隨著人們對 複雜適應系統認識的不斷深化, 可以發現它們都有四個方面的主要特徵：

1)  基於適應性主體

適應性主體具有感知和效應的能力, 自身有目的性、主動性和積極的「活性」, 能夠與環境及其他主體隨機進行交互作用, 自動調整自身狀態以適應環境, 或與其他主體進行合作或競爭, 爭取最大的生存和延續自身的利益。但它不是全知全能的或是永遠不會犯錯失敗的, 錯誤的預期和判斷將導致它趨向消亡。因此, 也正是主體的適應性造就了紛繁複雜的系統複雜性。

2)  共同演化

適應性主體從所得到的正反饋中加強它的存在, 也給其延續帶來了變化自己的機會, 它可以從一種多樣性統一形式轉變為另一種多樣性統一形式, 這個具體過程就是主體的演化 。但適應性主體不只是演化, 而且是共同演化。共同演化產生了無數能夠完美地相互適應並能夠適應於其生存環境的適應性主體, 就像花朵靠蜜蜂的幫助來受精繁殖、蜜蜂靠花蜜來維持生命; 共同演化是任何複雜適應系統突變和自組織的強大力量, 並且共同演化都永遠導向混沌的邊緣。

3)  趨向混沌的邊緣

複雜適應系統具有將秩序和混沌融入某種特殊的平衡的能力, 它的平衡點就是混沌的邊緣, 也即一個系統中的各種要素從來沒有靜止在某一個狀態中, 但也沒有動蕩到會解體的地步。一方面, 每個適應性主體為了有利於自己的存在和連續,都會稍稍加強一些與對手的相互配合, 這樣就能很好地根據其他主體的行動來調整自己, 從而使整個系統在共同演化中向著混沌的邊緣發展; 另一方面, 混沌的邊緣遠遠不止是簡單地介於完全有秩序的系統與完全無序的系統之間的區界, 而是自我發展地進入特殊區界。在這個區界中, 系統會產生湧現現象 。

4)  產生湧現現象

湧現現象最為本質的特徵是由小到大、由簡入繁 。沃爾德羅普認為: 「複雜的行為並非出自複雜的基本結構, 極為有趣的複雜行為是從極為簡單的元素群中湧現出來的。生物體在共同進化過程中既合作又競爭, 從而形成了協調精密的生態系統; 原子通過形成相互間的化學鍵而尋找最小的能量形式, 從而形成分子這個眾所周知的湧現結構; 人類通過相互間的買賣和貿易來滿足自己的物質需要, 從而創建了市場這個無處不見的湧現結構。」

湧現現象產生的根源是適應性主體在某種或多種毫不相關的簡單規則的支配下的相互作用。主體間的相互作用是主體適應規則的表現, 這種相互作用具有耦合性的前後關聯, 而且更多地充滿了非線性作用, 使得湧現的整體行為比各部分行為的總和更為複雜。在湧現生成過程中, 儘管規律本身不會改變, 然而規律所決定的事物卻會變化, 因而會存在大量的不斷生成的結構和模式。這些永恆新奇的結構和模式, 不僅具有動態性還具有層次性, 湧現能夠在所生成的既有結構的基礎上再生成具有更多組織層次的生成結構。也就是說, 一種相對簡單的湧現可以生成更高層次的湧現, 湧現是複雜適應系統層級結構間整體宏觀的動態現象。

四、    複雜適應系統的模型特徵

複雜適應系統是由適應性主體相互作用、共同演化並層層湧現出來的系統。霍蘭圍繞適應性主體這個最核心的概念提出了在複雜適應系統模型中應具備的七個基本特性, 分別是：聚集、非線性、流、多樣性、標誌、內部模型以及積木。

1)  聚集，有兩個含義, 第一個含義是指簡化複雜系統的一種標準方法, 即是把相似的主體聚集成類, 相互作用, 這是指主體聚集的條件。第二個含義是指較為簡單的主體的聚集相互作用, 必然會湧現出複雜的大尺度行為。

例如：股票市場中，有散戶聚集形成的散戶群，有大戶聚集的大戶群，有代表國家意志的主權基金，有代表不同群體的各種基金，在交易中象單獨的個體行動。

2)  非線性，指主體以及它們的屬性在發生變化時, 並非遵從簡單的線性關係。特別在主體與系統或環境反覆的交互作用中, 這一點更為明顯。複雜適應系統理論認為個體之間相互影響不是簡單的、被動的、單向的因果關係, 而是主動的適應關係。

例如：股市是非線性發展，充滿了不確定性、混沌性、突變性和隨機性。

3)  流，可以看成是有著眾多節點與連接者的某個網絡上的某種資源的流動。在複雜適應系統中, 網絡上的流動因時而異, 節點和連接會隨著主體的適應和不適應而出現或消失。

例如：股市中信息流、資金流的高效程度決定了股市的演化進程

4)  多樣性，複雜適應系統的多樣性是一種動態模式, 其多樣性是複雜適應系統不斷適應的結果。每一次新的適應都為進一步的相互作用和新的生態位開闢了可能性。

例如：股市裡面充滿了多樣性，有老韭菜和新韭菜，還有割韭菜的，有韭菜培訓班，還有忽悠韭菜的大師。

5)  標誌，在聚集體形成的過程中, 始終有一種機制在起作用, 這種機制就是標誌。在複雜適應系統理論中, 標誌是為了聚集和邊界生成而普遍存在的一個機制。

例如：在股市裡面，每個個體或群體都要標籤，有大戶、散戶和機構投資者，便於相互作用中的識別。

6)  內部模型，在複雜適應系統中, 當適應性主體接收到大量湧入的輸入時, 就會選擇相應的模式去響應這些輸入, 而這些模式最終會凝固成具有某項功能的結構，即內部模型。

例如：股市中每個投資者都有自己的分析模型，都有自己對股市預測的方法論。比如查理芒格的多元思維模型就是幫助巴菲特進行投資分析的內部模型。

7)  積木，複雜系統常常是在一些相對簡單的部件的基礎上, 通過改變它們的組合方式而形成的。因此, 事實上的複雜性往往不在於塊的多少和大小, 而在於原有積木的重新組合。內部模型和積木的作用在於加強層次的概念。　　

例如：從散戶到大戶，再從大戶到機構投資者，每一個層級需要的內部模型不同，所以升級需要不斷的學習新的模型，象積木一樣，建構自己的知識大廈。

通過上述七個基本特性的刻畫, 複雜適應系統模型可以看做是以內部模型為積木, 通過標誌進行聚集等相互作用並層層湧現出來的動態系統。其中前四個是複雜適應系統的通用特性, 它們將在適應和進化中發揮作用； 後三個則是個體與環境進行交流時的機制和有關概念。

五、    複雜適應系統的應用

複雜適應系統理論應用範圍很廣，可用在工程、生物、經濟、管理、軍事、政治、社會等各個方面,其中又在軍事和經濟上的應用為主要方向

應用分析一：在證券股票市場的應用

股票市場的複雜性主要表現在：

1．宏觀經濟與股市走勢之間存在複雜的非同步相關性；

2．企業價值及其市場估值之間存在複雜的不確定性；

3．股票交易者行為存在複雜的易變性和多變性；

4．公司業績與股價波動之間存在複雜的非線性關係；

5．多空消息與股價漲跌之間存在複雜的非邏輯關係。

……

股票市場的多面性主要表現在：

1．從生物學角度分析，股票交易是對人類本性的博弈；

2．從行為學角度分析，股票交易是對未來預期的博弈；

3．從數學的角度分析，股票交易是對漲跌概率的博弈；

4．從投資的角度分析，股票交易是對企業價值的博弈；

5．從投機的角度分析，股票交易是對股價趨勢的博弈。

……

作為介於生物學和證券學之間的邊緣學科，演化證券學的理論精髓，在於它摒棄了機械論的思維方式和理想化假設，揭示股市運作背後的生物進化邏輯，指出股市波動在本質上是一種複雜多變的「生命運動」，而不是傳統經濟學認為的鐘擺式的「機械運動」。

其典型特徵包括：代謝性、趨利性、適應性、可塑性、應激性、變異性和節律性等。這就是為什麼股市波動既有一定規律可循，又無法被定量描述和準確預測的最根本原因。

應用分析二：在企業管理中的應用

在當前的經濟環境下，企業的生存與發展不僅取決於企業自身制定的戰略，更取決於與其它企業和組織之間的作用關係以及相應的應變能力。因而，適應性成為企業生存與發展的一個重要能力，企業如何增強其適應性能力已成為當前管理領域研究的熱點。

複雜性科學的發展，尤其是CAS理論的提出，正好滿足了管理科學對這些問題研究的需要。現在管理科學發展的一個趨勢，就是將企業管理作為一個複雜系統的管理來研究，利用複雜性科學尤其是CAS理論的成果，探討複雜環境條件下企業管理的原理與方法。

對於企業系統來說，首先企業是有層次性的，企業員工主要是在所屬部門形成團隊並相互作用，同時企業內部可劃分為兩個層次：企業中的每一位員工和以員工為基本個體組成的部門，這兩個層次上的個體均具有智能性、適應性、主動 等特徵；其次企業發展過程中，個體的性能參數在變，個體的功能、屬性也在變，整個企業系統的結構、功能隨之產生變化；最後企業系統中個體並行地對環境中的各種刺激做出反應、進行演化，而且存在大量隨機複雜性因素。

企業系統的特徵和CAS理論有很好的契合性，用CAS理論對企業更具有描述性和表達能力，這也使 CAS理論在管理領域的應用具有廣闊的前景。

六、    複雜適應系統的啟示

複雜系統可謂無處不在，比如我們常說的：生態鏈、蜂群、蟻群、人際關係網、神經網絡、人體免疫系統、計算機網絡和全球經濟貿易等等。所有這些系統中，眾多獨立的智能體在許多方面進行著相互作用。

每一個人作為一個獨立的個體，如何才能更好的適應這個社會是我們必須思考的問題。有時候不是你需要強大，而是對手強大了，你必須強大，不然就要被淘汰。就如同我們前面講到的紅皇后效應一樣，你必須不停的奔跑，才能維持原來的位置，你想要超越，必須拿出兩倍甚至多倍的速度才行。我們每一個人都必須不斷的學習和進化來適應這個複雜的系統，才能更好的在這個社會中立足。

雖然我們經常喊公平、自由、平等，但是我們不得面對現實，人類社會是分層的，聚集的，多樣性、標籤化、非線性發展的，這就意味著，我們不可能實現絕對意義公平。每個人都擁有適應這個世界的內部模型，每個人的模型又都不一樣，每個人又與他人相互作用。智慧的積累是積木式的，通過不同的簡單部件的逐漸堆積起來，但是每個人的拼接形狀和高度又不一樣。我們只有通過跨學科的學習，學習重要學科的重要思維模型，才能更好的適應複雜性系統。