Komplekse stelsel

'n Komplekse stelsel is 'n stelsel wat uit baie komponente bestaan wat met mekaar in wisselwerking kan tree. Voorbeelde van komplekse stelsels is die aarde se globale klimaat, organismes, die menslike brein, infrastruktuur soos kragnetwerk, vervoer- of kommunikasiestelsels, komplekse sagteware en elektroniese stelsels, sosiale en ekonomiese organisasies (soos stede), 'n ekostelsel, 'n lewende sel, en uiteindelik die hele heelal.[1]

Komplekse stelsels is stelsels waarvan die gedrag intrinsiek moeilik is om te modelleer as gevolg van die afhanklikhede, kompetisies, verhoudings of ander tipes interaksies tussen hul dele of tussen 'n gegewe stelsel en sy omgewing. Stelsels wat "kompleks" is, het afsonderlike eienskappe wat voortspruit uit hierdie verhoudings, soos nie-lineariteit, opkoms, spontane orde, komplekse aanpassing en terugvoerlusse, onder andere. Omdat sulke stelsels in 'n wye verskeidenheid velde voorkom, het die gemeenskaplikhede onder hulle die onderwerp van hul onafhanklike navorsingsgebied geword. In baie gevalle is dit nuttig om so 'n stelsel as 'n netwerk voor te stel waar die nodusse die komponente en skakels met hul interaksies verteenwoordig.

Die term komplekse stelsels verwys dikwels na die studie van komplekse stelsels, wat 'n benadering tot die wetenskap is wat ondersoek instel na hoe verhoudings tussen 'n stelsels se dele aanleiding gee tot sy kollektiewe gedrag en hoe die stelsels in wisselwerking tree en verhoudings met sy omgewing vorm.[2] Die studie van komplekse stelsels beskou kollektiewe, of stelselwye, gedrag as die fundamentele onderwerp van studie; om hierdie rede kan komplekse stelsels verstaan word as 'n alternatiewe paradigma tot reduksionisme, wat poog om stelsels te verklaar in terme van hul samestellende dele en die individuele interaksies tussen hulle.

As 'n interdissiplinêre domein neem komplekse stelsels bydraes uit baie verskillende velde, soos die studie van selforganisasie en kritiese verskynsels uit fisika, dié van spontane orde uit die sosiale wetenskappe, chaos uit wiskunde, aanpassing uit biologie, en vele ander. Komplekse stelsels word dus dikwels gebruik as 'n breë term wat 'n navorsingsbenadering tot probleme in baie uiteenlopende dissiplines insluit, insluitend statistiese fisika, inligtingsteorie, nie-lineêre dinamika, antropologie, rekenaarwetenskap, meteorologie, sosiologie, ekonomie, sielkunde en biologie.

Sleutelbegrippe
Gosper se Glider Gun skep "sweeftuie" in die sellulêre outomaat Conway's Game of Life[3]

Aanpassing

Komplekse aanpasbare stelsels is spesiale gevalle van komplekse stelsels wat aanpasbaar is deurdat hulle die vermoë het om te verander en uit ervaring te leer. Voorbeelde van komplekse aanpasbare stelsels sluit in die aandelemark, sosiale insek- en mierkolonies, die biosfeer en die ekosisteem, die brein en die immuunstelsel, die sel en die ontwikkelende embrio, die stede, vervaardigingsondernemings en enige menslike sosiale groep-gebaseerde poging in 'n kulturele en sosiale sisteem soos politieke partye of gemeenskappe.[4]

Kenmerke

Komplekse stelsels kan die volgende kenmerke hê:[5]

Komplekse stelsels kan oop wees
Komplekse stelsels is gewoonlik oop stelsels - dit wil sê, hulle bestaan in 'n termodinamiese gradiënt en versprei energie. Met ander woorde, komplekse stelsels is dikwels ver van termodinamiese ewewig: maar ten spyte van hierdie vloei, kan daar patroonstabiliteit wees,[6] sien sinergetika.
Grafiese voorstelling van alternatiewe stabiele toestande en die rigting van kritieke verlangsaming voor 'n kritieke oorgang (geneem uit Lever et al. 2020).[7] Toppanele (a) dui stabiliteitslandskappe by verskillende toestande aan. Middelpanele (b) dui die tempo van verandering soortgelyk aan die helling van die stabiliteitslandskappe aan, en onderste panele (c) dui op 'n herstel van 'n versteuring na die stelsel se toekomstige toestand (c.I) en in 'n ander rigting (c.II).
Komplekse stelsels kan kritieke oorgange toon
Kritiese oorgange is skierlike verskuiwings in die toestand van ekosisteme, die klimaat, finansiële stelsels of ander komplekse stelsels wat kan voorkom wanneer veranderende toestande 'n kritieke punt of splitsingspunt verbygaan.[8][9][10][11] Die 'rigting van kritiese verlangsaming' in 'n stelsel se toestandruimte kan 'n aanduiding wees van 'n stelsel se toekomstige toestand na sulke oorgange wanneer vertraagde negatiewe terugvoering wat lei tot ossillerende of ander komplekse dinamika swak is.[7]

Verwysings
  1. Skrimizea, Eirini; Haniotou, Helene; Parra, Constanza (2019). "On the 'complexity turn' in planning: An adaptive rationale to navigate spaces and times of uncertainty". Planning Theory. 18: 122–142. doi:10.1177/1473095218780515. S2CID 149578797.
  2. Bar-Yam, Yaneer (2002). "General Features of Complex Systems" (PDF). Encyclopedia of Life Support Systems. Geargiveer (PDF) vanaf die oorspronklike op 9 Oktober 2022. Besoek op 16 September 2014.
  3. Daniel Dennett (1995), Darwin's Dangerous Idea, Penguin Books, London, ISBN 978-0-14-016734-4, ISBN 0-14-016734-X
  4. Skrimizea, Eirini; Haniotou, Helene; Parra, Constanza (2019). "On the 'complexity turn' in planning: An adaptive rationale to navigate spaces and times of uncertainty". Planning Theory. 18: 122–142. doi:10.1177/1473095218780515. S2CID 149578797.
  5. Alan Randall (2011). Risk and Precaution. Cambridge University Press. ISBN 9781139494793 ). {{cite book}}: Kontroleer |isbn=-waarde: invalid character (hulp)
  6. Pokrovskii, Vladimir (2021). Thermodynamics of Complex Systems: Principles and applications (in English). IOP Publishing, Bristol, UK. Bibcode:2020tcsp.book.....P.{{cite book}}: AS1-onderhoud: onerkende taal (link)
  7. Lever, J. Jelle; Leemput, Ingrid A.; Weinans, Els; Quax, Rick; Dakos, Vasilis; Nes, Egbert H.; Bascompte, Jordi; Scheffer, Marten (2020). "Foreseeing the future of mutualistic communities beyond collapse". Ecology Letters. 23 (1): 2–15. doi:10.1111/ele.13401. PMC 6916369. PMID 31707763.
  8. Scheffer, Marten; Carpenter, Steve; Foley, Jonathan A.; Folke, Carl; Walker, Brian (Oktober 2001). "Catastrophic shifts in ecosystems". Nature (in Engels). 413 (6856): 591–596. Bibcode:2001Natur.413..591S. doi:10.1038/35098000. ISSN 1476-4687. PMID 11595939. S2CID 8001853.
  9. Scheffer, Marten (26 Julie 2009). Critical transitions in nature and society. Princeton University Press. ISBN 978-0691122045.
  10. Scheffer, Marten; Bascompte, Jordi; Brock, William A.; Brovkin, Victor; Carpenter, Stephen R.; Dakos, Vasilis; Held, Hermann; van Nes, Egbert H.; Rietkerk, Max; Sugihara, George (September 2009). "Early-warning signals for critical transitions". Nature (in Engels). 461 (7260): 53–59. Bibcode:2009Natur.461...53S. doi:10.1038/nature08227. ISSN 1476-4687. PMID 19727193. S2CID 4001553.
  11. Scheffer, Marten; Carpenter, Stephen R.; Lenton, Timothy M.; Bascompte, Jordi; Brock, William; Dakos, Vasilis; Koppel, Johan van de; Leemput, Ingrid A. van de; Levin, Simon A.; Nes, Egbert H. van; Pascual, Mercedes; Vandermeer, John (19 Oktober 2012). "Anticipating Critical Transitions". Science (in Engels). 338 (6105): 344–348. Bibcode:2012Sci...338..344S. doi:10.1126/science.1225244. hdl:11370/92048055-b183-4f26-9aea-e98caa7473ce. ISSN 0036-8075. PMID 23087241. S2CID 4005516. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 24 Junie 2020. Besoek op 10 Junie 2020.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.