Komplekse stelsel
'n Komplekse stelsel is 'n stelsel wat uit baie komponente bestaan wat met mekaar in wisselwerking kan tree. Voorbeelde van komplekse stelsels is die aarde se globale klimaat, organismes, die menslike brein, infrastruktuur soos kragnetwerk, vervoer- of kommunikasiestelsels, komplekse sagteware en elektroniese stelsels, sosiale en ekonomiese organisasies (soos stede), 'n ekostelsel, 'n lewende sel, en uiteindelik die hele heelal.[1]
Komplekse stelsels is stelsels waarvan die gedrag intrinsiek moeilik is om te modelleer as gevolg van die afhanklikhede, kompetisies, verhoudings of ander tipes interaksies tussen hul dele of tussen 'n gegewe stelsel en sy omgewing. Stelsels wat "kompleks" is, het afsonderlike eienskappe wat voortspruit uit hierdie verhoudings, soos nie-lineariteit, opkoms, spontane orde, komplekse aanpassing en terugvoerlusse, onder andere. Omdat sulke stelsels in 'n wye verskeidenheid velde voorkom, het die gemeenskaplikhede onder hulle die onderwerp van hul onafhanklike navorsingsgebied geword. In baie gevalle is dit nuttig om so 'n stelsel as 'n netwerk voor te stel waar die nodusse die komponente en skakels met hul interaksies verteenwoordig.
Die term komplekse stelsels verwys dikwels na die studie van komplekse stelsels, wat 'n benadering tot die wetenskap is wat ondersoek instel na hoe verhoudings tussen 'n stelsels se dele aanleiding gee tot sy kollektiewe gedrag en hoe die stelsels in wisselwerking tree en verhoudings met sy omgewing vorm.[2] Die studie van komplekse stelsels beskou kollektiewe, of stelselwye, gedrag as die fundamentele onderwerp van studie; om hierdie rede kan komplekse stelsels verstaan word as 'n alternatiewe paradigma tot reduksionisme, wat poog om stelsels te verklaar in terme van hul samestellende dele en die individuele interaksies tussen hulle.
As 'n interdissiplinêre domein neem komplekse stelsels bydraes uit baie verskillende velde, soos die studie van selforganisasie en kritiese verskynsels uit fisika, dié van spontane orde uit die sosiale wetenskappe, chaos uit wiskunde, aanpassing uit biologie, en vele ander. Komplekse stelsels word dus dikwels gebruik as 'n breë term wat 'n navorsingsbenadering tot probleme in baie uiteenlopende dissiplines insluit, insluitend statistiese fisika, inligtingsteorie, nie-lineêre dinamika, antropologie, rekenaarwetenskap, meteorologie, sosiologie, ekonomie, sielkunde en biologie.
Sleutelbegrippe
Aanpassing
Komplekse aanpasbare stelsels is spesiale gevalle van komplekse stelsels wat aanpasbaar is deurdat hulle die vermoë het om te verander en uit ervaring te leer. Voorbeelde van komplekse aanpasbare stelsels sluit in die aandelemark, sosiale insek- en mierkolonies, die biosfeer en die ekosisteem, die brein en die immuunstelsel, die sel en die ontwikkelende embrio, die stede, vervaardigingsondernemings en enige menslike sosiale groep-gebaseerde poging in 'n kulturele en sosiale sisteem soos politieke partye of gemeenskappe.[4]
Kenmerke
Komplekse stelsels kan die volgende kenmerke hê:[5]
- Komplekse stelsels kan oop wees
- Komplekse stelsels is gewoonlik oop stelsels - dit wil sê, hulle bestaan in 'n termodinamiese gradiënt en versprei energie. Met ander woorde, komplekse stelsels is dikwels ver van termodinamiese ewewig: maar ten spyte van hierdie vloei, kan daar patroonstabiliteit wees,[6] sien sinergetika.
- Komplekse stelsels kan kritieke oorgange toon
- Kritiese oorgange is skierlike verskuiwings in die toestand van ekosisteme, die klimaat, finansiële stelsels of ander komplekse stelsels wat kan voorkom wanneer veranderende toestande 'n kritieke punt of splitsingspunt verbygaan.[8][9][10][11] Die 'rigting van kritiese verlangsaming' in 'n stelsel se toestandruimte kan 'n aanduiding wees van 'n stelsel se toekomstige toestand na sulke oorgange wanneer vertraagde negatiewe terugvoering wat lei tot ossillerende of ander komplekse dinamika swak is.[7]