1、科學技術創(chuàng)新復雜性系統(tǒng)研究摘要科學技術創(chuàng)新過程是復雜的。運用復雜性系統(tǒng)理論，轉變思維形式，關注關鍵環(huán)節(jié)，與環(huán)境共同演化，進展整體考慮是有效的科學技術創(chuàng)新管理形式。主題詞科學技術創(chuàng)新復雜性系統(tǒng)整體思維科學技術創(chuàng)新是復雜的非線性系統(tǒng)，而復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)學研究。相反，復雜性理論那么被認為可以用于復雜自然系統(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互相作用的固定規(guī)律所限定的“復雜適應性系統(tǒng)plexadaptivesys

2、tes。相反，它們是可能隨時間演化而改變其自身開展規(guī)律的“復雜演化系統(tǒng)plexevlvingsystes?？茖W技術系統(tǒng)創(chuàng)新運動是一個貌似無規(guī)那么運動的有序性演化過程，具有典型的復雜系統(tǒng)特征。第一，多因素性。技術本身是各因素非線性互相作用的結果，技術不等于各因素簡單相加。各技術要素在技術系統(tǒng)中也不再是原來的因素，因素自身在技術系統(tǒng)動力下也發(fā)生了相變，或者說，技術性因素、實體性因素與知識性因素都具有了技術所擁有的整體性。技術因素的作用方式要受技術系統(tǒng)運行形式和運行狀態(tài)的制約。第二，多層次性。盡管技術的各因素受技術系統(tǒng)動力的作用發(fā)生了相變，但技術本身卻生成了一種穩(wěn)定形式。技術的穩(wěn)定形式是由技術本身決

3、定的，是由科學的技術應用與技術理論的層次性決定的?？茖W技術系統(tǒng)內有穩(wěn)定的周期解，周期解內還有混沌區(qū)，這種構造無窮次重復著，具有各態(tài)歷程和層次清楚的特征，即存在有界性。第三，多變性。復雜非線性科學技術的創(chuàng)新過程本質就是經歷混沌走向有序，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)內部部分不穩(wěn)定所引起的點之間間隔 的擴大；折疊是指系統(tǒng)整體穩(wěn)定所形成的點之間間隔 的限制。經過屢次的伸長和折疊，軌道被攪亂了，形成了新對稱構造或混沌。由于科學技術創(chuàng)新系統(tǒng)具有典型的復雜非線性系統(tǒng)特征，因此，可對其運用復雜性理論進展管理。1轉變考慮方式牛頓力學是近代科學的典范，是近代科學

4、建立的根底，牛頓力學是典型的決定性理論，是可測量和可預測的。20世紀初物理學的兩次重大變革所創(chuàng)立的相對論和量子力學，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、軌道永不重復的、性態(tài)復雜的運動，不可能無限準確和無限長時間地測量和計算連續(xù)變量?；煦缋碚摻鉀Q了困擾牛頓netn力學的三體問題，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，

5、然而，這樣的運動實在是太少了?？茖W技術創(chuàng)新復雜系統(tǒng)倡導最重要的事情是改變固有的考慮方式，放棄機械論和宿命論，學會欣賞并應付聯(lián)絡、物力論dynais和不可預測性。因為科學技術創(chuàng)新過程是多因素復雜非線性互相作用的結果，所以對確實存在的運行形式即現(xiàn)實存在進展領會，即正視多元化存在，并對不可預測的事件進展反響。為了使科學技術創(chuàng)新過程自我開展為“復雜演化系統(tǒng)，有必要對學習、多樣性和影子系統(tǒng)shadsyste觀點的多元化進展鼓勵。2并不是對每件事都需要進展控制科學技術對客觀事物既進展決定論描繪又進展概率統(tǒng)計論描繪，這兩種描繪方法已經共存了幾百年。決定論認為，任何一個力學系統(tǒng)只要知道如今的行為就可預測系統(tǒng)的

6、將來行為。概率統(tǒng)計論認為，受許多偶爾因素的影響，系統(tǒng)的將來狀態(tài)并不完全確定，需要用概率統(tǒng)計方法來描繪。ka定理很好地解決了決定論和概率論這對貌似矛盾的問題。ka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)那么的，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)計物理學的基矗對不可積系統(tǒng)，ka環(huán)面包圍著隨機層，當不可積系統(tǒng)的自由度少和擾動不大時，ka環(huán)面包圍的隨機層測度極小而可忽略不計，統(tǒng)計物理學就不適用了，而應該應用牛頓定律。當不可積系統(tǒng)的自由度和擾動很大時，根據(jù)“阿諾德擴散，ka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)那么運動，規(guī)那么運動變?yōu)榇我?，系統(tǒng)出現(xiàn)了大量的混沌運

7、動，這時才能用統(tǒng)計物理學來研究該系統(tǒng)?？茖W技術創(chuàng)新過程是一個近可積哈密頓系統(tǒng)，隨機成分有限，導致不可積性的擾動項很校在科學技術創(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，根本能朝向希望的途徑開展。隨機成分確實存在但有限，因此，在復雜的非線性技術創(chuàng)新過程中，不可能對每件事都進展控制。應該相信混沌性態(tài)是貌似不規(guī)那么的有序，科學技術復雜演化系統(tǒng)不僅反作用于環(huán)境，還會反作用于自身，隨著時間的開展，科學技術總會不斷出現(xiàn)新的有序狀態(tài)。3與環(huán)境共同演化復雜性理論借鑒湍流研究思路和方法，認為科學技術創(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

8、發(fā)生轉換。在湍流中規(guī)那么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)那么運動。這說明，科學技術創(chuàng)新系統(tǒng)是與外界環(huán)境嚴密聯(lián)絡，并不斷互動開展的耗散系統(tǒng)?？茖W技術創(chuàng)新系統(tǒng)與環(huán)境互相影響、共同演化，這就需要時刻準備好對環(huán)境進展反響，憑直覺領會那些驅動科學技術創(chuàng)新變遷的環(huán)境形式，根據(jù)需要進展適應，而且隨時準備抓住各種出現(xiàn)的機遇?？茖W技術創(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、構造權利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)

9、系統(tǒng)可以提供清楚的指導，對適當?shù)臉嬙旌统绦蜻M展受權，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)的力量迫使它進展不斷變革。這樣，組織行為表征為耗散構造，組織在不斷變化的現(xiàn)實面前能以新的方式執(zhí)行根本任務或者追求嶄新的根本任務，組織的創(chuàng)造性和創(chuàng)新方面的潛能都展現(xiàn)了出來。4整體考慮技術創(chuàng)新系統(tǒng)的復雜非線性要求尋找整體形式來考慮問題，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)。整體考慮是探究那些在不利的形式下可以產生最大影響的微小變化，并施加微擾改變系統(tǒng)運行軌道，防止蝴蝶效應。4.1建立連接在經典物理學中，時間是可逆的，事物的開展不存在演化；空間是平滑的、

10、線性的；時間和空間不相關聯(lián)，各自獨立存在。復雜性理論認為，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，可以重構相空間，得出奇怪吸引子的維數(shù)。這說明復雜性空間的形成也反映了事物開展在時間上的積累。因此，在復雜非線性系統(tǒng)運動中，時間和空間是互相關聯(lián)的，應該將時間和空間看成一個統(tǒng)一體，系統(tǒng)地把握事物開展過程中時間和空間的關系?？茖W技術創(chuàng)新過程從本質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

11、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聯(lián)來得到理解。因此，科學技術創(chuàng)新過程關注的焦點應該是各種因素的時空關聯(lián)，正是時空關聯(lián)的形式決定了一個系統(tǒng)的表現(xiàn)。整個系統(tǒng)處于親密關聯(lián)之中，并與他們的環(huán)境不斷進展交換，與之共同演化。4.2適應復雜性混沌理論是關于非線性的科學，它認為世界的本質是非線性的，線性只是非線性的特例。經典物理學的線性觀，導致了事物開展的簡單性、確定性和復原性。復雜理論的非線性觀，是線性與非線性、簡單性與復雜性、確定性與隨機性、部分與整體的辯證統(tǒng)一，它們之間是可以互相轉化、對立而統(tǒng)一的，前者

12、是事物開展的暫態(tài)，后者是事物開展的更根本的更普遍的本質特征。因此，研究問題時應把握事物開展的本質特點，詳細問題詳細分析。在研究復雜性現(xiàn)象時，用復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開展的本質特點。例如，奇怪吸引子是很復雜的，它可以采用自相似和分數(shù)維來簡單表示，但假如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，假如采用復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，即將復雜現(xiàn)象簡單化是我們的思維定勢。然而在科學技術創(chuàng)新過程中，過于關注細節(jié)往往不能產生創(chuàng)新成果，在創(chuàng)造性考慮時，復雜性思維是必要

13、的。雖然復雜性思維可能不符合常規(guī)，甚至會引來混亂和困惑，那是不可防止的，甚至是受歡送的。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慣所泯滅。最好的想法不總是來自高層，而且組織內的人都想事業(yè)有成，控制只是一種夢想，假如給予適當?shù)姆龀?，每個人都有可能做作出一番自己的事業(yè)。4.3讓過程成為進展時物理學中的經典力學、相對論和量子力學，它們所提醒的是關于簡單性事物的根本規(guī)律，事物的開展是線性的、可逆的，必然也是前因后果的。而關于非線性現(xiàn)象的復雜理論，由于存在奇怪吸引子，事物的開展結果必然會導入吸引子，呈現(xiàn)出目的性。由于生物學、社會學等是關于復雜性現(xiàn)象的科

14、學，因此也就是目的性的科學。事物開展的因果性是根本的、暫態(tài)的，而事物開展的目的性是事物的最終結果，兩者是不可別離的。事物開展的目的性要通過事物開展的因果性來保證，而事物的因果開展必將會導致一定的目的性。物理系統(tǒng)，如天氣預報是由有限確實定性定律來支配的，有可能觀察到奇怪吸引子是怎樣產生的。然而，科學技術創(chuàng)新是人類一項復雜的創(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，科學技術創(chuàng)新的行為不可能用一樣的方式進展解釋。人類可以考慮和學習，根據(jù)自身目的進展行動，而且可以反對及駁斥假定適用于他們行為的任何規(guī)那么。因此，在方法論上要求我們做

15、每一件事情時必需要制定所要到達的目的，而對于實際工作中的每一步那么要實事求是地遵循事物開展的根本規(guī)律，只有這樣才能最終獲得成功。4.4復雜演化管理邏輯思維是從事科學研究的強大思維武器，科學研究中所提醒的規(guī)律性是通過嚴密的邏輯推理來保證其正確性的。當然，知覺、靈感等非邏輯思維也是很重要的，它往往能導致科學研究的重大打破。在研究科學問題的過程中，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，這時就應該不拘泥于傳統(tǒng)理論，而要大膽地猜想、冒險和創(chuàng)新，進展直接的下意識思維，然后再把中間過程聯(lián)絡起來進展邏輯思維來判斷這種猜想的正確與否。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。復雜性理論不是系統(tǒng)的，而是整體觀的方法，它所強調的不是穩(wěn)定性而是重視創(chuàng)造性與變革，追求的是“成為學習型組織。當創(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，它們可以產生更多的變異體并且對周圍環(huán)境進展更加靈敏反響。參考文獻1alikasaglu，tayfunakgul.hatiaskingsheeithalinearinversesystej.physialrevieletters，199742h-jstkann，quantuhas：anintrdutin.北京：世界圖書出版公司，