來源：人機與認知實驗室
1 什麼是複雜性目前無法表述清楚
在漢語中“複雜”一詞的意思爲“事物的種類、頭緒等多而雜”。在《朗文當代英語詞典》中，形容詞complex被解釋爲：(1)難於理解、解釋或處理，不清楚或不簡單； (2)由許多密切相關的部分所組成的；(3)（詞或句子）由主要部分和其餘部分組成的。日常用語的“複雜”詞義實際涉及兩個方面：其一，客觀的本體論方面它指事物的組成雜而多}其二，主體的認識論方面它指難於理解和解釋，不容易處理，不清楚。 據美國記者約翰。霍根(John Horgan)在其著作《科學的終結》中所講，麻省理工學院的物理學家塞思·勞埃德(Seth Lloyd)通過電子郵件向他提供了一份關於複雜性定義的清單，他統計了一下有45種：(1)信息，(2)熵，(3)算法複雜性，(4)算法信息量，(5)費希爾信息，(6) 熵，(7)自描述代碼長度，(8)糾錯代碼長度，(9) Chernoff信息，(10)最小描述長度，(11)參量個數或自由度或維數，(12)複雜性，(13)共有信息或通道容量，(14)演算共有信息，(15)相關性，(16)儲存信息，(17)條件信息，(18)條件演算信息量，(19)計算熵，(20)分形維，(21)自相似，(22)隨機複雜性，(23)混和， (24)拓撲機器容量， (25)有效或理想的複雜性，(26)分層複雜性，(27)樹形多樣性，(28)同源複雜性，(29)時間計算複雜性，(30)空間計算複雜性，(31)基於信息的複雜性，(32)邏輯深度，(33)熱力學深度，(34)規則複雜性，(35)信息Kullbach-Liebler，(36)區別性， (37)費希爾距離， (38)分辨力， (39)信息距離，(40)演算信息距離，(41) Hamming距離，(42)長幅序，(43)自組織，(44)複雜適應系統，(45)混沌邊緣。
複雜性的定義遠不止45種。據筆者2007年在網絡google上的一次查詢，輸入複雜性一詞，有3410000項與複雜性相關的同頁。其中涉及算法複雜性、計算複雜性、生物複雜性、生態複雜性、演化複雜性、發育複雜性、語法複雜性，乃至經濟複雜性、社會複雜性等。實際上幾乎每個學科的研究者對複雜性都有各自的見解，要想在目前階段搞清複雜性的含義太難了，幾乎是不可能的事，複雜性概念的模糊性對複雜性科學概念的形成和複雜性科學體系建立有一定負面影響。複雜性概念的模糊性、不確定性反映了複雜性研究的不成熟。
當然，複雜性概念的模糊性和不確定性並不絕對妨礙人們去研究具體對象的複雜性問題，也不影響人們對複雜性研究的各種理論和方法的構建。人們可以結合各種具體對象來討論複雜性問題，可以在各自的理論中給複雜性以可操作的定義。我國著名科學家錢學森認爲，所謂“複雜性”實際是開放的複雜巨系統的動力學，或開放的複雜巨系統學。錢學森在簡單性與複雜性問題之間劃了一道界線，他認爲：“凡是不能用還原論方法處理或不宜用還膘論方法處理的問題，都是複雜性問題，複雜巨系統就是這類問題。”[目 在哲學領域，複雜性分爲客觀複雜性和認識論複雜性：(1)從本體論角度界定的複雜性。顏澤賢等對複雜性進行了如下定義：“複雜性是客觀事物的一種屬性。複雜性是客觀事物層次之間的一種跨越。複雜性是客觀事物跨越層次的不能夠用傳統的科學學科理論直接還原的相互關係。”吳彤提出了客觀複雜性的概念，客觀複雜性包括三個方面；結構複雜性、邊界複雜性、運動複雜性。其中結構複雜性又可分爲：分形結構複雜性和非穩定結構複雜性；運動複雜性也可分爲：分岔運動意義的複雜性、突變運動複雜性、混沌運動意義的複雜性。(2)認識論角度定義的複雜性。描述複雜性，其含義爲：在得到關於某物的組成部分和這些部分之間的相互關係幾乎全部信息的情況下，用某種語言對該物的整體行爲進行精確的形式表述的困難程度。認識論的複雜性依狡於主體的認識，主體選擇的語言形式和表述的類型，還依賴於認識者的興趣、能力和觀念等。
2．複雜系統的基本特徵廈複雜性產生機制說法不一
有的學者概括了複雜系統的十大特徵：
(1) 多樣性。複雜系統是由大量不同層次、不同類型的組分及組分之間廣泛而大量的聯繫構成的對象，系統中的每一個單元的變化都會受到其他單元的影響，同時也影響其他單元的變化。
(2) 多層次性。系統具有多層次、多功能的結構，多組成即有多種多樣的子系統和子子系統，每個子系統有獨立的結構、功能與行爲；每一層次均成爲構築其上一層次的單元，同時也有助於系統的某一功能的實現。
(3) 整體性。複雜性體現整體性系統性。對於一個複雜的非線性系統，系統的整體行爲並非簡單地與子系統的行爲相聯繫，不能簡單地從局部的個別行爲的細節去判斷整體。系統的整體行爲不是胼有局部行爲的簡單相加，即每個組成不能代替整體，每個層次的局部不能說明整體。
(4) 開放性。複雜系統是開放系統，它與環境有密切關係，能與環境相互作用，與外部環境是統一的，並能不斷向更好地適應環境的方向發展變化。
(5) 非平衡性。複雜性只能產生於遠離平衡態。系統通過自組織形成耗散結構，複雜系統大多是非平衡態的系統。
(6) 非線性。複雜系統通常都是由許多子系統組成，各組成之間相互關聯，相互制約，以某種或多種方式發生複雜的非線性相互作用，非線性是系統複雜性的內在機制。
(7) 動態演化性。複雜系統是動態的，處於不斷的演化當中，具有自適應和進化能力。系統的動態演化過程是階段性的，有漸變與突變，整個過程是非線性的。漸變是突變的基礎，而突變則是從低級到高級的變化原因。可以把突變作爲一個系統由一種階段、一種狀態向另一種階段、另一種狀態演化的轉折。
(8) 不確定性。不確定性首先是源於隨機性的複雜性。它對初始條件、參數和環境的微小擾動具有高度的敏感性，即所謂“差之毫釐，失之千里”，系統的狀態極其不穩定。另一種重要的不確定性爲模糊性，模糊系統顯示的行爲既不是完全有序的和可以預測的，也不是完全隨機的和絕對不可預測的，經常處於模糊的邊界，或介於二者之間。因爲有序態、隨機態和混沌態等多樣性行爲可以共同存在於一個複雜系統中，它們能夠依系統內外不同參數條件隨時間和空間而變化，顯示出多姿多態。模糊性既是複雜性的來源，又是複雜性的表現或結果。
(9) 自組織性。自組織性是開放系統在大量子系統合作下出現的宏觀上的新結構。系統隨着時間而變化，經過系統內部和系統與環境的相互作用，不斷適應、調節，通過自組織作用，經過不同階段和不同過程，向更高級的有序化發展，湧現出獨特的整體行爲與特徵。系統有自適應、自組織地趨向有序化的功能。
(10) 不可逆性。可逆過程沒有複雜性，還原論方法足以解決問題。複雜性只能出現於不可逆過程。在複雜系統中，時間反演的不可逆性和不對稱性，產生r對稱破缺，從而造成系統演化的複雜性。
有的研究者將複雜系統的特徵簡化爲六大特徵：
(1) 組分數目巨大，複雜系統擁有數目巨大的組分，系統因規模增大而複雜。(2) 組分間存在着複雜的相互作用，這種複雜性表現在，相互作用不一定只是物理性質，還可能是信息的交換；相互作用必須達到一定程度；相互作用是非線性的；組分同作用較爲直接、短程性( short range)；相互作用有反饋的環路。(3)開放性。(4)遠離平衡態。(5)歷史（生成性），複雜系統都是有歷史的，它們不僅是在時間中演化，而且現在的行爲依賴於過去。(6)信息不完全性。任何組分個體都無法預知自己的行爲會對整體產生怎樣的影響，複雜性是組分個體間豐富的相互作用的結果，但這些組分個體（適應性主體）卻只能對與自身有關的信息作出反應。 還有的研究者用四不來描述複雜性：(1)不連續性；(2)不確定性；(3)不可分離性；(4)不可預測性。認爲，未來不是完全可以預測的，未來不在過去的延長線上。未來並非過去的繼續，而是一系列的不連續事件。只有承認這種不連續性並設法適應它，我們纔有機會在21世紀生存下來並獲得成功。有的研究者從定性與定量的角度來界定複雜性。“從定量上講，複雜系統有高階次、高維度、多回路、多輸人、多輸出和層次性等特點。從定性上講，複雜系統具有非線性、不確定性、內外部擾動、多時空、開放性、自相似性、病態結構及混沌現象等特徵”，“其中，湧現性和非線性是複雜系統最本質的特點”。
3．複雜性研究的一般性理論比較薄弱
(1) 缺乏合適的核心範疇、邏輯出發點和研究路徑。目前的研究主要是以系統和撾程概念爲核心範疇，是圍繞系統展開的研究，這種系統範式以組成系統的要素作爲研究的邏輯出發點，通過對要素之間的關係即結構的研究達到對系統整體性質與功能的研究，進而描述系統的狀態與過程。這種範式的缺陷或困惑是，從局部即要素出發的研究由於系統整體的非線性，從局部推論不出整體，即不能從局部來認識整體，稱爲系統的不可分性。而選擇從結構出發的研究也走不通，根據關係的形成規律，要素的數量越多關係形成的可能性就越多，如果要素超過一定數量又服從全排列，則關係數量呈指數增長變成超計算問題，即使有算法，用計算方法也研究不了此類複雜性問題。如果選擇系統作爲研究問題的出發點也有很大的麻煩，現有的系統概念主要是從局整關係角度考慮問題的，系統與時間維度的關係不確定，這樣一個時間邊界不確定的對象作爲複雜性研究的出發點也是不合適的。複雜性研究的邏輯出發點是立足於動靜關係即狀態或過程，還是立足於局整關係即要素和系統，是從相對靜止的狀態出發來建構理論體系，還是從要素、結構到整體湧現的系統出發來建構理論體系，其結果是大不一樣的。所以，目前的系統範式正在經歷從系統到複雜性，從複雜性到困惑的道路。
(2) 現有的複雜性研究大多數是具體科學層次或工程層次的研究，而屬於一艘性、共性的研究則較少。近幾年來的複雜性研究主要集中在複雜系統的演化、湧現、自組織、自適應、自相似的機理研究。在金融避險與經濟動力學、腦高級功能的複雜性、災害系統、演化計算、元胞自動機、多智能體(Multi-Agents)複雜網絡等方面，大都是具體科學或技術層次的研究。目前，複雜性研究的一般性理論比較薄弱，從學科發展的整體看，複雜系統理論就是要研究解決複雜系統中的共性問題即複雜性問題，具體科學層次的研究、工程層次的研究不能代替複雜性共性的一般性研究，襤有共twj-般性理論的指導，具體對象的複雜性研究不可能走得太遠。
4．具體科學領域對人的思維繫統的複雜性研究難班深入
複雜系統研究領域中研究得比較多的是“地球物理系統、深太空系統、生物與生態系統、人工生命系統、自適應進化系統、人工智能系統、社會自組織系統、經濟管理系統、軍事作戰系統及複雜工程系統”。．胡而對於世界上最複雜最有挑戰意義的人的思維繫統的研究相對薄弱，有的複雜性研究幾乎不提思維繫統的複雜性研究問題，急功if利和知難而退的迴避策略被不少研究者採用。然而，思維繫統的複雜性研究不可迴避，其研究也不可能只讓心理學研究者來單獨完成。
5．現在的方法和技術不能滿足複雜性研究和應用的需要
(1)用簡單科學中的概念、方法和技術來解決複雜性問題，將複雜性當簡單性來研究。在技術方法上過度依賴符號方法及技術。簡單性對象及過程用符號方法及技術可以解決，但複雜性對象用符號方法及技術失效。一部分研究者習慣於用計算等硬方法來解決複雜性問題，實際上覆雜性對象的表達多數是超計算、不可計算的，符號方法最終將收效甚微。早期的複雜性研究主要用定量化、形式化方法描述和解決複雜性問題。迄今爲止，中國和西方的科學家已經創造了一系列的複雜系統研究方法和技術，如模型方法，數值方法，計算方法，模擬和虛擬方法，綜合集成方法，物理、事理、人理方法，動力學方法，隱喻方法等軟科學與硬科學結合的方法。但僅用這些方法來處理複雜性對象還是遠遠不夠的。
(2)在研究中混淆研究對象的不同層次。部分理論將不同的歷時態層次混淆，如將系統、狀態和過程三個歷時態層次混淆，將系統、狀態和過程中不同的複雜性混淆，將非線性與非確定性混淆，將連續性與非連續性混淆，將可以用符號方法解決的（線性）問題與不可以用符號方法解決的（非線性）問題混在一起，使一些本來可以解決的問題與不可解決的問題混在一起。其主要原因是使用了沒有時間邊界或時間邊界不確定的系統概念爲研究的邏輯出發點。
(3)對複雜性對象特徵的認識片面，觀控技術欠缺。有的理論認爲複雜性的根本特徵只是非絨性，狀態論認爲複雜性對象的主要特徵可以概括爲四非：即非線性、非確定性、非連續性、非預測性，相應地在認識論和技術層次表現爲四個失效：線性方法失效，確定性方法失效，連續方法失效，預測方法失效。四個失效幾乎把人類歷史上已經成功把握的，已經取得偉大輝煌成就的傳統科學方法放到了無用武之地的位置上去了。那麼，目前人們除了定性的、隱喻的、直覺的、靈感的方法外，還有什麼方法來對付複雜性對象呢？複雜性是否是人的認識的侷限？是否是人類不能跨越的門檻？複雜性研究的危機和困惑由此產生。筆者以爲，複雜性研究在認識論和技術層次的四個失效實際上反映了人類長期以來使用的符號方法及技術的失效，要從整體上解決複雜性問題，人類還需要新的思路和方法，特別需要發展處理非符號信息的技術和方法。
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