第1章 复杂性科学的历史与未来

纵观复杂性科学的历史，主要是以复杂性和系统科学为焦点发展起来的，一般可分为一般系统理论、系统自组织理论和复杂性系统科学理论三个阶段，而每个阶段又都以重要的不同理论产生为标志进行了划分。

一般系统理论阶段以贝塔朗菲的一般系统论、维纳的控制论和香农的信息论作为代表性理论，标志着系统科学的兴起。此“三论”奠定了后续系统科学研究的基础，开启了系统科学研究的新思潮。

系统自组织理论阶段则以普利高津的耗散结构、哈肯的协同论、托姆的突变论与艾根的超循环结构等自组织理论为代表，标志着复杂性研究在自组织理论方面已经取得了比较明确的成果。耗散结构理论也是第一个围绕“熵”展开研究的系统科学。

1984年，圣塔菲研究所（Santa Fe Institute，SFI）的成立，标志着复杂性科学的真正兴起，它让复杂性科学成为一门专门的学科，极大地促进了复杂性系统科学的发展。圣塔菲研究所把计算机作为从事复杂性研究的最基本工具，用计算机模拟相互关联的繁杂网络，其中霍兰提出了“适应性造就了复杂性”的观点[1]，并引入了“复杂适应性系统”（Complex Adaptive System，CAS）的概念。这是复杂性科学真正诞生的时代，它是在自组织理论和分形、混沌等非线性科学理论的基础上发展起来的。

如果说一般系统理论解决的是系统在某一时间剖面上的组成、结构与稳定控制问题，那么系统自组织理论基本上解决的是系统在生命周期时间尺度内的动态演化问题。耗散结构理论明确了系统除了平衡态的稳定结构外，还有远离平衡态的耗散结构，并且指出了达到耗散结构的条件。协同学则研究了系统在结构上如何达到耗散结构的原因，即通过系统内部的竞争与协同的促进。突变论则从数学的角度描述了系统状态变化的一般规律，为自组织系统理论的发展提供了数学工具，提升了自组织系统理论的成熟度。而超循环结构理论则从分子生物学的角度，探寻了生命系统质变与进化的机理。而在自组织理论和分形、混沌等非线性科学理论的基础上发展起来的复杂性科学，促使人们对混沌现象开展了不断的深入研究，并进一步确信了“混沌”才是我们所处世界的本质。

总结系统科学发展的历史，我们可以从历史唯物观的角度回顾过去，从技术发展的角度展望未来，从中可以看到系统工程和系统科学走过了一条从简单系统到复杂系统、从系统工程到系统科学的路。在新技术和新工程的催生验证下，又在探索着从中心化到去中心化、从实体到虚实映射、从他控到自主、从熵增到逆熵、从个体到集群和生态、从无机到生命有机的发展之路，系统科学的复杂性研究将迎来新理论、新方法的又一个春天。