科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新復(fù)雜性系統(tǒng)研究

　摘 要 技術(shù)創(chuàng)新過程是復(fù)雜的。運(yùn)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(jìn)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(shí)候，原來“混沌理論”一詞已被宏大的“復(fù)雜性理論”所取代了�；煦缋碚搶�(duì)其范圍有嚴(yán)格限制，僅限于對(duì)界系統(tǒng)的非線性動(dòng)態(tài)行為的數(shù)學(xué)研究。相反，復(fù)雜性理論則被認(rèn)為可以用于復(fù)雜自然系統(tǒng)和社會(huì)系統(tǒng)中隨時(shí)間變化的行為層面。社會(huì)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所限定的“復(fù)雜適應(yīng)性系統(tǒng)”（complex adaptive systems）。相反，它們是可能隨時(shí)間演化而改變其自身規(guī)律的“復(fù)雜演化系統(tǒng)”（complex evolving systems）。
　　科學(xué)技術(shù)系統(tǒng)創(chuàng)新運(yùn)動(dòng)是一個(gè)貌似無規(guī)則運(yùn)動(dòng)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(jiǎn)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(dòng)力下也發(fā)生了相變，或者說，技術(shù)性因素、實(shí)體性因素與知識(shí)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(yùn)行模式和運(yùn)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(dòng)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�？茖W(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(zhǎng)和折疊的特性，這是形成敏感依賴于初始條件的主要機(jī)制。伸長(zhǎng)是指系統(tǒng)內(nèi)部局部不穩(wěn)定所引起的點(diǎn)之間距離的擴(kuò)大；折疊是指系統(tǒng)整體穩(wěn)定所形成的點(diǎn)之間距離的限制。經(jīng)過多次的伸長(zhǎng)和折疊，軌道被攪亂了，形成了新對(duì)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(duì)其運(yùn)用復(fù)雜性理論進(jìn)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(cè)量和可預(yù)測(cè)的。20世紀(jì)初物的兩次重大變革所創(chuàng)立的相對(duì)論和量子力學(xué)，分別排除了牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀和測(cè)量過程的完全可控性�；煦缋碚摰恼Q生打破了拉普拉斯決定論，被視為20世紀(jì)繼相對(duì)論和量子力學(xué)的第三次革命�；煦缋碚撜J(rèn)為，非線性系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)，不可能無限精確和無限長(zhǎng)時(shí)間地測(cè)量和連續(xù)變量�；煦缋碚摻鉀Q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(rèn)識(shí)到非線性系統(tǒng)演化既是決定論的又是隨機(jī)論的。決定論的可預(yù)測(cè)性，只適用于那些宏觀的緩慢的周期或準(zhǔn)周期的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)，然而，這樣的運(yùn)動(dòng)實(shí)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(jī)械論和宿命論，學(xué)會(huì)欣賞并應(yīng)付聯(lián)系、物力論（Dynamism）和不可預(yù)測(cè)性。因?yàn)榭茖W(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(duì)確實(shí)存在的運(yùn)行模式（即現(xiàn)實(shí)存在）進(jìn)行領(lǐng)會(huì)，即正視多元化存在，并對(duì)不可預(yù)測(cè)的事件進(jìn)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(duì)學(xué)習(xí)、多樣性和影子系統(tǒng)（Shadow system）觀點(diǎn)的多元化進(jìn)行鼓勵(lì)。
2 并不是對(duì)每件事都需要進(jìn)行控制
　　科學(xué)技術(shù)對(duì)客觀事物既進(jìn)行決定論描述又進(jìn)行概率統(tǒng)計(jì)論描述，這兩種描述方法已經(jīng)共存了幾百年。決定論認(rèn)為，任何一個(gè)力學(xué)系統(tǒng)只要知道現(xiàn)在的行為就可預(yù)測(cè)系統(tǒng)的未來行為。概率統(tǒng)計(jì)論認(rèn)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(jì)方法來描述。
　　KAM定理很好地解決了決定論和概率論這對(duì)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(yùn)動(dòng)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(jī)性，成為統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的基礎(chǔ)。對(duì)不可積系統(tǒng)，KAM環(huán)面包圍著隨機(jī)層，當(dāng)不可積系統(tǒng)的自由度少和擾動(dòng)不大時(shí)，KAM環(huán)面包圍的隨機(jī)層測(cè)度極小而可忽略不計(jì)，統(tǒng)計(jì)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(dòng)很大時(shí)，根據(jù)“阿諾德擴(kuò)散”，KAM環(huán)面逐漸減少而隨機(jī)層迅速擴(kuò)大，系統(tǒng)只具有極少數(shù)的規(guī)則運(yùn)動(dòng)，規(guī)則運(yùn)動(dòng)變?yōu)榇我�的，系統(tǒng)出現(xiàn)了大量的混沌運(yùn)動(dòng)，這時(shí)才能用統(tǒng)計(jì)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(gè)近可積哈密頓系統(tǒng)，隨機(jī)成分有限，導(dǎo)致不可積性的擾動(dòng)項(xiàng)很小。在科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新知識(shí)系統(tǒng)處于混沌性態(tài)時(shí)，確定論和概率論隨機(jī)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(jī)成分確實(shí)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(duì)每件事都進(jìn)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(huì)反作用于自身，隨著時(shí)間的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)總會(huì)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(rèn)為科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新系統(tǒng)同時(shí)存在混沌子空間和對(duì)稱子空間，兩種性態(tài)此消彼長(zhǎng)，不斷和外界環(huán)境互動(dòng)而發(fā)生轉(zhuǎn)換。在湍流中規(guī)則運(yùn)動(dòng)包含有小尺度的混沌運(yùn)動(dòng)，在混沌運(yùn)動(dòng)中又包含著更小尺度的規(guī)則運(yùn)動(dòng)。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(dòng)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(shí)刻準(zhǔn)備好對(duì)環(huán)境進(jìn)行反應(yīng)，憑直覺領(lǐng)會(huì)那些驅(qū)動(dòng)科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新變遷的環(huán)境模式，根據(jù)需要進(jìn)行適應(yīng)，而且隨時(shí)準(zhǔn)備抓住各種出現(xiàn)的機(jī)遇�？茖W(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(jí)體制）和影子系統(tǒng)（蘊(yùn)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(duì)適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)和程序進(jìn)行授權(quán)，以及抑制人員中的不安情緒。同時(shí)，影子系統(tǒng)可以激發(fā)觀點(diǎn)的多樣性，并且削弱正統(tǒng)系統(tǒng)的力量迫使它進(jìn)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(shí)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(gè)細(xì)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(yùn)行軌道，避免蝴蝶效應(yīng)。
4.1 建立連接
　　在經(jīng)典物中，時(shí)間是可逆的，事物的不存在演化；空間是平滑的、線性的；時(shí)間和空間不相關(guān)聯(lián)，各自獨(dú)立存在。復(fù)雜性理論認(rèn)為，由于非線性的作用，時(shí)間的變化是單向的、不可逆的，既可以實(shí)現(xiàn)從有序到無序的變化，也可以通過自組織實(shí)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?jǐn)?shù)維，整數(shù)維是分?jǐn)?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(shí)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(shí)間上的積累。因此，在復(fù)雜非線性系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)中，時(shí)間和空間是相互關(guān)聯(lián)的，應(yīng)該將時(shí)間和空間看成一個(gè)統(tǒng)一體，系統(tǒng)地把握事物發(fā)展過程中時(shí)間和空間的關(guān)系。
　　技術(shù)創(chuàng)新過程從本質(zhì)上來說是一個(gè)時(shí)空整體性的，任何因素在時(shí)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(jìn)而影響整個(gè)進(jìn)程。而整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)組成部分在復(fù)雜系統(tǒng)的動(dòng)力機(jī)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(diǎn)應(yīng)該是各種因素的時(shí)空關(guān)聯(lián)，正是時(shí)空關(guān)聯(lián)的模式?jīng)Q定了一個(gè)系統(tǒng)的表現(xiàn)。整個(gè)系統(tǒng)處于密切關(guān)聯(lián)之中，并與他們的環(huán)境不斷進(jìn)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(rèn)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(jiǎn)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(jiǎn)單性與復(fù)雜性、確定性與隨機(jī)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(duì)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(shí)應(yīng)把握事物發(fā)展的本質(zhì)特點(diǎn)，具體問題具體分析。在研究復(fù)雜性現(xiàn)象時(shí)，用復(fù)雜性方法來處理將會(huì)顯得簡(jiǎn)潔而有效，反之，采用簡(jiǎn)單性的方法來研究將會(huì)顯得繁雜而無效并且得不到事物發(fā)展的本質(zhì)特點(diǎn)。例如，奇怪吸引子是很復(fù)雜的，它可以采用自相似和分?jǐn)?shù)維來簡(jiǎn)單表示，但如果采用探究軌道的簡(jiǎn)單方法來研究將是得不到一條確定軌跡的。同樣，在研究簡(jiǎn)單性事物時(shí)，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(jiǎn)以便求解，即將復(fù)雜現(xiàn)象簡(jiǎn)單化是我們的思維定勢(shì)。然而在科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新過程中，過于關(guān)注細(xì)節(jié)往往不能產(chǎn)生創(chuàng)新成果，在創(chuàng)造性思考時(shí)，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)�引來混亂和困惑，那是不可避免的，甚至是受歡迎的。很多創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)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�每個(gè)人都有可能做作出一番自己的事業(yè)。
4.3 讓過程成為進(jìn)行時(shí)
　　物理學(xué)中的經(jīng)典力學(xué)、相對(duì)論和量子力學(xué)，它們所揭示的是關(guān)于簡(jiǎn)單性事物的基本，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(huì)導(dǎo)入吸引子，呈現(xiàn)出目的性。由于生物學(xué)、社會(huì)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(huì)導(dǎo)致一定的目的性。
　　物理系統(tǒng)，如天氣預(yù)報(bào)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(xiàng)復(fù)雜的創(chuàng)造過程，受到無窮多個(gè)因素及大量隨機(jī)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(shí)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(jìn)行解釋。人類可以思考和學(xué)習(xí)，根據(jù)自身目的進(jìn)行行動(dòng)，而且能夠反對(duì)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(shí)必須要制定所要達(dá)到的目的，而對(duì)于實(shí)際工作中的每一步則要實(shí)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(qiáng)大思維武器，科學(xué)研究中所揭示的規(guī)律性是通過嚴(yán)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(huì)陷入混沌迷蒙的境地。根據(jù)混沌現(xiàn)象的長(zhǎng)期不可預(yù)測(cè)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(shí)就應(yīng)該不拘泥于傳統(tǒng)理論，而要大膽地猜測(cè)、冒險(xiǎn)和創(chuàng)新，進(jìn)行直接的下意識(shí)思維，然后再把中間過程聯(lián)系起來進(jìn)行邏輯思維來判斷這種猜測(cè)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(qiáng)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(yuǎn)離平衡態(tài)的時(shí)候，自組織過程會(huì)而然發(fā)生，它們可以產(chǎn)生更多的變異體并且對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行更加靈活反應(yīng)。

1 Ali Okasaoglu，Tayfun Akgul.Chaotic Masking Scheme with a Linear Inverse System[J].Physical Review Letters，1997（4）
2 H-J Stockmann， Quantum Chaos：An Introduction[M].北京：世界圖書出版公司，2003
3 邁克爾·C·杰克遜著.高飛，李萌譯.系統(tǒng)思考——適于管理者的創(chuàng)造性整體論[M].北京：人民大學(xué)出版社，2005
4 黃潤(rùn)生，黃浩.混沌及其應(yīng)用[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2005
5 王興元.復(fù)雜非線性系統(tǒng)中的混沌[M].北京：出版社，2003
6 周守仁.復(fù)雜性研究與混沌控制及其闡析[M].成都：四川出版社，2001
7 弗朗索瓦·呂爾薩著.馬金章譯.混沌[M].北京：科學(xué)出版社，2005
8 劉宗華.混沌動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)及其應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社，2006
9 郝柏林.混沌與分形——郝柏林科普文集[M].上海：上�？茖W(xué)技術(shù)出版社，2004

【科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新復(fù)雜性系統(tǒng)研究】相關(guān)文章：

基于復(fù)雜性科學(xué)的企業(yè)分形治理研究03-22

論信息存在的復(fù)雜性03-25

認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域腦電復(fù)雜性測(cè)度方法的新進(jìn)展03-18

制度構(gòu)建與技術(shù)創(chuàng)新11-17

淺析集體間信任的復(fù)雜性03-20

論技術(shù)創(chuàng)新的產(chǎn)權(quán)激勵(lì)03-24

有著技術(shù)創(chuàng)新哲學(xué)論文12-02

生物復(fù)雜性廣義互動(dòng)教學(xué)淺談03-19

射頻波形生成和測(cè)量的復(fù)雜性03-19