人工复杂系统可计算管理概念模型

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1、人工复杂系统可计算管理概念模型李卓君武汉商学院信息工程学院针对人工复杂系统复杂性的定量测度和管理问题，回顾了复杂性的定义、特征，不同学科领域对复杂性度量的研宄现状，提出了复杂性可计算管理的概念模型，在此基础上，对复杂性可计算管理的一般实施步骤给出丫具体操作建议，为人工复杂系统复杂性的量化分析和优化控制提供了一般指导原则和实现途径，同时，对我们加深对复杂性的理解，促进复杂性科学从理论向实践的应用转化也具有积极的参考价值。关键词：人工复杂系统;复杂系统;复杂性;复杂性度量;可计算管理;基金：国家自然科学基金/Nationa

2、lNaturalScienceFoundationofChina（71471084）1引言人类正面临着政治、经济、社会、技术、工程、环境、文化等诸多领域的复杂性问题的挑战，复杂性是我们这个真实世界的一个基木特征，复杂性往往和复杂系统联系在一起，通常认为复杂系统具有组分多样化、相互关联和作用复杂等基本特征，一个小小的事故（如2009年10月29日杭州的世纪大堵车，一个自来水管的错位故障，造成交通瘫痪2天）可能引发极为严重的、不可预知的灾难性后果。复杂性是复杂性科学的一个基木概念，试图给出一个一般的普遍接受的定义是非常困难

3、的，目前并没有一个得到公认的定义。MTT的物理学家诺德（Lloyd）初略统计Y—下有45种之多，文献详细分析了复杂性在口常语言、哲学和科学三种语境中的语义，阐述了复杂性概念的多义性和模糊性，指出造成这种现象的原因是没有人们共同接受的度量复杂性的标尺和框架。雷舍尔（Richer）从哲学层面，对复杂性模型进行了较为全面的总结，他认为复杂性模型应由认识论和本体论构成，认识论模型大体上包含描述复杂性、生成复杂性和计算复杂性三类;本体论模型由组分复杂性、结构复杂性、功能复杂性三部分构成，我W的学者吴彤也是从哲学层面探讨了各个复杂

4、性概念之间的关系，强调国内学者对于复杂性的概念往往突出其客观属性（本体论）的一面，而真正意义上的复杂性认知研宂，还应从认识及认识代价的大小和价值（认识论）的层而来度量。从科学层而来讲，复杂性很容易同“涌现”、“混沌”等概念混淆。谢惠民从数学（非线性科学）的角度较为完整地综述了若干刻划动力系统复杂性的度量;金士尧等人等从计算机科学的角度，着重对算法复杂性和统计复杂性的内涵进行了阐述;Marczyk指出，一提到复杂性和复杂系统，许多研宄人员倾向于描述复杂性从何种路径得到展现，倾向于采用数学方法对各种复杂行为进行分类研究，对

5、于如何量化复杂性并跟踪其随时间的演化，学术界并没有展开太多深入的研宄。他建议应该将复杂性视为一个类似于质量、能量或者频率那样的物理量，而不是如同“涌现”、“混沌”等这样的现象来达到跟踪和测量它的目的。现有的复杂性度量大多是针对物理系统（如自由气体模型、多晶体结构、量子多体系统等）的，诺德（Lloyd）和佩格斯（Pagels）在1988年提出丫“热力学深度”的复杂性定义，可以应用于所有物理系统。有的研究人员从热力学熵的概念出发，提出了所谓的复杂性的统计度量，L6pez-RUiz在1995年给出了复杂性的一种统计度量方法;

6、其后，许多学者针对他们方法的不足（如，复杂性应该是强度量而不应该是广延量），进行了进一步的扩展。对于工程技术系统、运作过程系统等这类有人参与的社会经济系统，比起上述的相对简单的物理系统，系统包含的耍素以及耍素之间的相互作用和关系更加复杂，系统的动态性、层次性、开放性、非线性等特征也表现得更加突出，对于这类系统复杂性的定量化研宄往往更加网难。对于这类系统复杂性的度量，大体上可以分为定性方法和定量方法两大类，就定量方法而言，其基本思路是:首先从复杂性的概念出发，然后以这个概念为棊础，采用相应的研究路线（理论分析、实证研宄或

7、者计算机模拟）来建立度量方法。很多度量方法以香农信息论中信息熵表示描述一个系统状态所需耍的平均信息的思想为基础，来给出某些特定系统的复杂性度量。Sivadasan等人提出了测度供应商-顾客系统运营复杂性的方法;文献以熵作为新颖设计大规模定制化项目中多样性解决方案复杂性测度的基础，说明可以将复杂性测度用来评估设计系统屮产生新解决方案的潜力大小;宋华岭等人基于管理嫡理论的基本原理，建立了企业管理系统复杂性评价的新尺度和评价方法;何天祥基于系统等级结构理论和结构熵理论，从企业组织内部活动方式和信息流动的状态出发，提出评价企业

8、管理结构复杂度的综合计量方法;Tatikonda等人针对产品开发项目，将这类项0的复杂性定义为项0中有组织的子任务和子任务相互作用的类型、数量和大小，在对120种新产品开发项目进行问卷调查的基础上，使用统计学方法对数据进行相关性分析、假设检验来研允产品开发项目特征和项目产出之间的关系；文献将建设项目的复杂性定义为与达到一个或者若干