复杂适应系统 - 版本历史

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ModelSwarm

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Swarm介绍

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 }}
-'''复杂适应系统 Complex adaptive system '''(CAS)是一个复杂系统，它们基于'''[[动态的交互网络]] Dynamic network analysis'''，而不是单个静态实体的简单聚合，也就是说，集合的行为不能通过每个组件的行为来进行预测。<ref name=CAS-T-01>{{cite web |url=http://tejas.iimb.ac.in/articles/12.php|title=Insights from Complexity Theory: Understanding Organisations better |publisher= by Assoc. Prof. Amit Gupta, Student contributor - S. Anish, IIM Bangalore|date= |accessdate=1 June 2012 }}</ref><ref name=CAS-T-02>{{cite journal |title=Ten Principles of Complexity & Enabling Infrastructures |publisher= by Professor Eve Mitleton-Kelly, Director Complexity Research Programme, London School of Economics |date= |citeseerx = 10.1.1.98.3514}}</ref><ref name="Miller, John H., and Scott E. Page">{{Cite book|last=Miller, John H., and Scott E. Page|title=Complex adaptive systems : an introduction to computational models of social life|date=2007-01-01|publisher=Princeton University Press|isbn=9781400835522|location=|pages=|oclc=760073369}}</ref>复杂适应系统具有适应性，因为个体和集体的行为会随着微观事件或事件集合的发生而进行变异或自组织。<ref name=CAS-T-01/> <ref name=CAS-T-02/><ref name="Miller, John H., and Scott E. Page"/>
+'''复杂适应系统 （Complex adaptive system） '''(CAS)是一个复杂系统，它们基于'''[[动态的交互网络]] Dynamic network analysis'''，而不是单个静态实体的简单聚合，也就是说，集合的行为不能通过每个组件的行为来进行预测。<ref name=CAS-T-01>{{cite web |url=http://tejas.iimb.ac.in/articles/12.php|title=Insights from Complexity Theory: Understanding Organisations better |publisher= by Assoc. Prof. Amit Gupta, Student contributor - S. Anish, IIM Bangalore|date= |accessdate=1 June 2012 }}</ref><ref name=CAS-T-02>{{cite journal |title=Ten Principles of Complexity & Enabling Infrastructures |publisher= by Professor Eve Mitleton-Kelly, Director Complexity Research Programme, London School of Economics |date= |citeseerx = 10.1.1.98.3514}}</ref><ref name="Miller, John H., and Scott E. Page">{{Cite book|last=Miller, John H., and Scott E. Page|title=Complex adaptive systems : an introduction to computational models of social life|date=2007-01-01|publisher=Princeton University Press|isbn=9781400835522|location=|pages=|oclc=760073369}}</ref>复杂适应系统具有适应性，因为个体和集体的行为会随着微观事件或事件集合的发生而进行变异或自组织。<ref name=CAS-T-01/> <ref name=CAS-T-02/><ref name="Miller, John H., and Scott E. Page"/>
 复杂适应系统可以看做是“相似且部分连接的微观结构”形成的“复杂宏观集合”，可以适应不断变化的环境，提高作为“宏观结构”的生存能力。
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−	复杂适应系统的研究主要集中在系统的复杂性、涌现性和宏观特性上。<ref name=CAS-T-11>{{cite journal\|title=A Complex Adaptive Organization Under the Lens of the LIFE Model:The Case of Wikipedia\|journal=Egosnet.org\|url=https://otago.academia.edu/JeanBaptisteFaucher/Papers/489796/A_Complex_Adaptive_Organization_Under_the_Lens_of_the_LIFE_Model_The_Case_of_Wikipedia\|accessdate=25 August 2012\|last1=Faucher\|first1=Jean-Baptiste}}</ref><ref name=CAS-T-12>{{cite web\|title=Evolutionary Psychology, Complex Systems, and Social Theory\|url=http://web.eecs.utk.edu/~mclennan/papers/EPCSST.pdf\|work=Bruce MacLennan, Department of Electrical Engineering & Computer Science, University of Tennessee, Knoxville\|publisher=eecs.utk.edu\|accessdate=25 August 2012}}</ref><ref name=CAS-T-13>{{cite web\|title=Complex Adaptive Systems as a Model for Evaluating Organisational : Change Caused by the Introduction of Health Information Systems\|url=http://www.uow.edu.au/~kd21/uploads/Diment-complexity.pdf\|work=Kieren Diment, Ping Yu, Karin Garrety, Health Informatics Research Lab, Faculty of Informatics, University of Wollongong, School of Management, University of Wollongong, NSW\|publisher=uow.edu.au\|accessdate=25 August 2012\|url-status=dead\|archiveurl=https://web.archive.org/web/20120905170544/http://www.uow.edu.au/~kd21/uploads/Diment-complexity.pdf\|archivedate=5 September 2012\|df=dmy-all}}</ref> [[约翰·霍兰德 John H. Holland]]~~复杂适应系统是由大量主体组成的系统，主体之间会相互影响，相互适应或学习。~~	+	复杂适应系统的研究主要集中在系统的复杂性、涌现性和宏观特性上。<ref name=CAS-T-11>{{cite journal\|title=A Complex Adaptive Organization Under the Lens of the LIFE Model:The Case of Wikipedia\|journal=Egosnet.org\|url=https://otago.academia.edu/JeanBaptisteFaucher/Papers/489796/A_Complex_Adaptive_Organization_Under_the_Lens_of_the_LIFE_Model_The_Case_of_Wikipedia\|accessdate=25 August 2012\|last1=Faucher\|first1=Jean-Baptiste}}</ref><ref name=CAS-T-12>{{cite web\|title=Evolutionary Psychology, Complex Systems, and Social Theory\|url=http://web.eecs.utk.edu/~mclennan/papers/EPCSST.pdf\|work=Bruce MacLennan, Department of Electrical Engineering & Computer Science, University of Tennessee, Knoxville\|publisher=eecs.utk.edu\|accessdate=25 August 2012}}</ref><ref name=CAS-T-13>{{cite web\|title=Complex Adaptive Systems as a Model for Evaluating Organisational : Change Caused by the Introduction of Health Information Systems\|url=http://www.uow.edu.au/~kd21/uploads/Diment-complexity.pdf\|work=Kieren Diment, Ping Yu, Karin Garrety, Health Informatics Research Lab, Faculty of Informatics, University of Wollongong, School of Management, University of Wollongong, NSW\|publisher=uow.edu.au\|accessdate=25 August 2012\|url-status=dead\|archiveurl=https://web.archive.org/web/20120905170544/http://www.uow.edu.au/~kd21/uploads/Diment-complexity.pdf\|archivedate=5 September 2012\|df=dmy-all}}</ref> [[约翰·霍兰德 John H. Holland]]指出复杂适应系统是由大量主体组成的系统，主体之间会相互影响，相互适应或学习。

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 * '''策略 Strategy'''：一种有条件的行为模式，指示系统在什么情况下该做什么；
-* '''工件 Artifact''' ''（这里的专有名词的翻译有待商榷）''：一种具有确定位置并可以响应个体行为的物质资源；
+* '''人造物 Artifact''' ''（这里的专有名词的翻译有待商榷）''：一种具有确定位置并可以响应个体行为的物质资源；
-* '''主体 Agent'''：用于与工件和其他个体进行交互的属性，策略和功能的集合；
+* '''主体 Agent'''：用于与人造物和其他个体进行交互的属性，策略和功能的集合；
 * '''种群 Population'''：个体的集合，或在某些情况下是策略的集合；
-* '''系统 System'''：是一个较大的集合，包括一个或多个个体的群体，可能还包括工件 artifacts ；
+* '''系统 System'''：是一个较大的集合，包括一个或多个个体的群体，可能还包括人造物 artifacts ；
 * '''类型 Type'''：总体中具有某些共同特征的所有主体（或策略）；
 * '''种类 Variety'''：种群或系统中类型的多样性；
 * '''交互模式 Interaction pattern'''：系统内类型之间的重复接触规律；
-* '''空间（物理） Space (physical)'''：个体和工件在地理空间或时间中的位置；
+* '''空间（物理） Space (physical)'''：个体和人造物在地理空间或时间中的位置；
 * '''空间（概念） Space (conceptual)'''：“位置”在一组结构合理的类别中，以便“附近”的个体进行交互；
 * '''选择 Selection'''：导致各种类型的个体或策略发生频率增加或减少的过程；

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 * '''工件 Artifact''' ''（这里的专有名词的翻译有待商榷）''：一种具有确定位置并可以响应个体行为的物质资源；
 * '''主体 Agent'''：用于与工件和其他个体进行交互的属性，策略和功能的集合；
-* '''种群 Population'''：个体的集合，或在某些情况下，策略的集合；
+* '''种群 Population'''：个体的集合，或在某些情况下是策略的集合；
 * '''系统 System'''：是一个较大的集合，包括一个或多个个体的群体，可能还包括工件 artifacts ；
 * '''类型 Type'''：总体中具有某些共同特征的所有主体（或策略）；
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-Turner和Baker<ref>Turner, J. R., & Baker, R. (in press). Just doing the do: A case study testing creativity and innovative processes as complex adaptive systems. New Horizons in Adult Education and Human Resource Development.</ref>从文献中综合了复杂适应系统的特征，并在创造力和创新的背景下测试了这些特征。这八个特点中的每一个都显示出在创造性和创新过程中存在:
+Turner和Baker<ref>Turner, J. R., & Baker, R. (in press). Just doing the do: A case study testing creativity and innovative processes as complex adaptive systems. New Horizons in Adult Education and Human Resource Development.</ref>从文献中综合了复杂适应系统的特征:
 * '''路径依赖 Path dependent'''：系统状态对初始条件敏感，相同的作用在不同初始条件下可能会对系统产生不同的影响；<ref>{{cite journal | last1 = Lindberg | first1 = C. | last2 = Schneider | first2 = M. | year = 2013 | title = Combating infections at Maine Medical Center: Insights into complexity-informed leadership from positive deviance | url = | journal = Leadership | volume = 9 | issue = 2| pages = 229–253 | doi = 10.1177/1742715012468784 }}</ref>
 * '''系统具有历史记忆 Systems have a history'''：系统的未来行为取决于其初始状态和后续的历史；<ref>{{cite journal | last1 = Boal | first1 = K. B. | last2 = Schultz | first2 = P. L. | year = 2007 | title = Storytelling, time, and evolution: The role of strategic leadership in complex adaptive systems | url = | journal = The Leadership Quarterly | volume = 18 | issue = 4| pages = 411–428 | doi = 10.1016/j.leaqua.2007.04.008 }}</ref>

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 ==编者推荐==
-[[File:演变.jpg|right|thumb|[https://campus.swarma.org/course/1004 演化与适应：从存在到演化]]]
+[[File:演变.jpg|right|thumb|[https://campus.swarma.org/course/728 复杂系统导论]]]
 ===集智相关课程===
 ====[https://campus.swarma.org/course/1004 演化与适应：从存在到演化]====
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-====[https://campus.swarma.org/course/1161 复杂网络的基本模型]====
+====[https://campus.swarma.org/course/728 复杂适应系统]====
-本课程中，将详细介绍复杂网络的四个基本模型：规则网，随机图，小世界网络，无标度网络。
+北京师范大学系统科学学院书记狄增如教授为大家介绍，从科学发展的基本趋势出发，介绍系统科学的思想、方法和部分研究内容，包括自组织现象、动力学与混沌、分形结构、复杂网络、复杂适应性系统等，同时展示复杂性研究在社会经济系统与生命系统中的应用实例。

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 * '''涌现 Emergence'''：每个系统内部动力学影响其状态改变和改变能力的方式，可能与其他系统完全不同；<ref>{{cite journal | last1 = Lindberg | first1 = C. | last2 = Schneider | first2 = M. | year = 2013 | title = Combating infections at Maine Medical Center: Insights into complexity-informed leadership from positive deviance | url = | journal = Leadership | volume = 9 | issue = 2| pages = 229–253 | doi = 10.1177/1742715012468784 }}</ref>
 * '''不可还原 Irreducible''' ：其过程转换是不可逆的，无法还原到其原始状态；<ref>{{cite journal | last1 = Borzillo | first1 = S. | last2 = Kaminska-Labbe | first2 = R. | year = 2011 | title = Unravelling the dynamics of knowledge creation in communities of practice through complexity theory lenses | url = | journal = Knowledge Management Research & Practice | volume = 9 | issue = | pages = 353–366 | doi = 10.1057/kmrp.2011.13 }}</ref>
-* '''适应性/适应能力 Adaptive/Adaptability'''：同时处于有序和无序状态的系统更具适应性和恢复力；<ref>{{cite journal | last1 = Lindberg | first1 = C. | last2 = Schneider | first2 = M. | year = 2013 | title = Combating infections at Maine Medical Center: Insights into complexity-informed leadership from positive deviance | url = | journal = Leadership | volume = 9 | issue = 2| pages = 229–253 | doi = 10.1177/1742715012468784 }}</ref>
+* '''适应性/适应能力 Adaptive/Adaptability'''：同时处于有序和无序状态的系统更具适应性和韧性；<ref>{{cite journal | last1 = Lindberg | first1 = C. | last2 = Schneider | first2 = M. | year = 2013 | title = Combating infections at Maine Medical Center: Insights into complexity-informed leadership from positive deviance | url = | journal = Leadership | volume = 9 | issue = 2| pages = 229–253 | doi = 10.1177/1742715012468784 }}</ref>
 * '''在有序和混沌之间运行 Operates between order and chaos'''：自适应张力是由系统与其所处环境之间的能量差产生的；<ref>{{cite journal | last1 = Borzillo | first1 = S. | last2 = Kaminska-Labbe | first2 = R. | year = 2011 | title = Unravelling the dynamics of knowledge creation in communities of practice through complexity theory lenses | url = | journal = Knowledge Management Research & Practice | volume = 9 | issue = | pages = 353–366 | doi = 10.1057/kmrp.2011.13 }}</ref>
-* '''自组织 Self-organizing''' ：系统由相互依赖、相互作用的组成部分以及系统的多样性组成。<ref>{{cite journal | last1 = Lindberg | first1 = C. | last2 = Schneider | first2 = M. | year = 2013 | title = Combating infections at Maine Medical Center: Insights into complexity-informed leadership from positive deviance | url = | journal = Leadership | volume = 9 | issue = 2| pages = 229–253 | doi = 10.1177/1742715012468784 }}</ref>
+* '''自组织 Self-organizing''' ：系统由相互依赖、相互作用的部分组成以及系统内存在多样性。<ref>{{cite journal | last1 = Lindberg | first1 = C. | last2 = Schneider | first2 = M. | year = 2013 | title = Combating infections at Maine Medical Center: Insights into complexity-informed leadership from positive deviance | url = | journal = Leadership | volume = 9 | issue = 2| pages = 229–253 | doi = 10.1177/1742715012468784 }}</ref>
 == 系统的建模与仿真 ==

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 =====ModelSwarm=====
-Swarm就是许多主体（对象）组成的一个整体，这些主体共享一个行为时间表和内存池。显然swarm有两个主要的组成部分：（1）是一系列对象（Object）；（2）这些对象的行为时间表(Action)。时间表就像一个索引引导对象动作的顺序执行。
+Swarm就是许多主体（对象）组成的一个整体，这些主体共享一个行为时间表和内存池。显然swarm有两个主要的组成部分：（1）是一系列对象（Object）；（2）这些对象的行为时间表（Action)。时间表就像一个索引引导对象动作的顺序执行。
 *'''对象'''
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 *'''输入输出'''
 ModelSwarm还包括一系列输入和输出。输入是模型参数：如世界的大小，主体的个数等环境参数。输出是可观察的模型的运行结果：如个体的行为等等。
 =====ObserverSwarm=====

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 ====Swarm的背景====
-Swarm是为复杂适应系统建立模型而设计的软件平台。1995年[[圣塔菲研究所]]发布了Swarm的beta版，此后，大约30个用户团体已经安装了Swarm并用它积极地开展建模工作，并完成了一定的论文。Swarm已经帮助提供了讨论模拟技术和方法论的焦点，还提供在特定的研究团体中模型组件和库的共享，这是智力交换的一个重要形式。
+Swarm是为复杂适应系统建立模型而设计的软件平台。1995年[[圣塔菲研究所]]发布了Swarm的beta版，此后，大约30个用户团体已经安装了Swarm并用它积极地开展建模工作，并完成了一定的工作。Swarm已经帮助提供了讨论模拟技术和方法论的焦点，还提供在特定的研究团体中模型组件和库的共享。
-开发Swarm的目的就是通过科学家和软件工程师的合作制造一个高效率的可信的、可复用的软件实验仪器，它能给予科学家们一个标准的软件工具集，就像提供了一个设备精良的软件实验室帮助人们集中精力于研究工作而非制造工具。
+开发Swarm的目的就是通过科学家和软件工程师的合作制造一个高效率的、可信的、可复用的软件实验仪器，它能给予科学家们一个标准的软件工具集，就像提供了一个设备精良的软件实验室帮助人们集中精力于研究工作而非制造工具。
 Swarm实际上是一组用Objective-C语言写成的类库，这是一种面向对象的C语言。Swarm的建模思想就是让一系列独立的主体通过独立事件进行交互，帮助研究由多主体组成的复杂适应系统的行为。通过这些类库包括许多可复用的类，以支持模拟实验的分析、显示和控制，即用户可以使用Swarm提供的类库构建模拟系统，使系统中的主体和元素通过离散事件进行交互。由于Swarm没有对模型和模型要素之间的交互作任何约束，所以Swarm可以模拟任何物理系统、经济系统或社会系统。
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 ====Swarm的逻辑结构 ====
-Swarm中最主要的四个部分，往往也是一个Swarm模拟程序经常包括的四个部分是：模型Swarm（ModelSwarm）、观察员Swarm（ObserverSwarm）、模拟主体和环境。
+Swarm中最主要的四个部分，往往也是一个Swarm模拟程序经常包括的四个部分是：模型Swarm（ModelSwarm）、观察员Swarm（ObserverSwarm）、模拟主体和环境，其中的ModelSwarm和ObserverSwarm是swarm类的子类，swarm类是Swarm模拟的基本构造块。
-Swarm就是许多主体（对象）组成的一个群体，这些个体共享一个行为时间表和内存池。显然“Swarm”有两个主要的组成部分：（1）是一系列对象（Object）；（2）这些对象的行为时间表(Action)。时间表就像一个索引引导对象动作的顺序执行。
+=====ModelSwarm=====
-*对象
+Swarm就是许多主体（对象）组成的一个整体，这些主体共享一个行为时间表和内存池。显然swarm有两个主要的组成部分：（1）是一系列对象（Object）；（2）这些对象的行为时间表(Action)。时间表就像一个索引引导对象动作的顺序执行。
-模型“swarm”中的每一项对应模型世界中的每一个对象（个体）。“swarm”中的个体就象系统中的演员，是能够产生动作并影响自身和其他个体的一个实体。模拟包括几组交互的个体。例如，在一个经济学模拟中，个体可能是公司、证券代理人、分红利者和中央银行。
+*'''对象'''
-*时间表
+ModelSwarm中的每一个对象对应模型世界中的每一个主体。swarm中的主体就像系统中的演员，是能够产生动作并影响自身和其他个体的一个实体。当用户定义了全部对象并为它们建立起关系后，建模的最后一步就是把这些主体放到这个ModelSwarm对象中。
-除了对象的集合，模型“swarm”还包括模型中行为的时间表。时间表是一个数据结构，定义了各个对象的独立事件发生的流程，即各事件的执行顺序。通过确定合理的时间调度机制，可以使用户在没有并行环境的状况下也能进行研究工作，也就是说，在并行系统下agent之间复杂的消息传送机制在该swarm中通过行为表的方式可以在单机环境下实现。例如，在狼／兔子这个模拟系统中可能有三种行为：“兔子吃胡萝卜”，“兔子躲避狼的追踪”和“狼吃兔子”。每种行为是一个独立的动作。在时间表中，对这三种行为按照以下顺序排序：“每天，兔子先吃胡萝卜，然后它们躲避狼的追踪，最后狼试图吃兔子”。模型按照这种安排好的事件的执行顺序向前发展，并尽量使这些事件看起来象同步发生的。
+*'''时间表'''
-*输入输出
+除了对象的集合，ModelSwarm还包括模型中行为的时间表。时间表是一个数据结构，定义了各个对象的独立事件发生的流程，即各事件的执行顺序。通过确定合理的时间调度机制，可以使用户在没有并行环境的状况下也能进行研究工作，也就是说，在并行系统下主体之间复杂的消息传送机制在该swarm中通过行为表的方式可以在单机环境下实现。
-模型“swarm”还包括一系列输入和输出。输入是模型参数：如世界的大小，主体的个数等环境参数。输出是可观察的模型的运行结果：如个体的行为等等。
+例如，在狼／兔子这个模拟系统中可能有三种行为：“兔子吃胡萝卜”，“兔子躲避狼的追踪”和“狼吃兔子”。每种行为是一个独立的动作。在时间表中，对这三种行为按照以下顺序排序：“每天，兔子先吃胡萝卜，然后它们躲避狼的追踪，最后狼试图吃兔子”。模型按照这种安排好的事件的执行顺序向前发展，并尽量使这些事件看起来像同步发生的。
-=====观察员“swarm”=====
+ModelSwarm还包括一系列输入和输出。输入是模型参数：如世界的大小，主体的个数等环境参数。输出是可观察的模型的运行结果：如个体的行为等等。
-与模型“swarm”的设置相同，一个观察员“swarm”也由对象（即实验仪器），行为的时间表和一系列输入输出组成。观察员行为的时间表主要是为了驱动数据收集，即从模型中将数据读出，并画出图表。观察员“swarm”的输入是对观察工具的配置，例如生成哪类图表，输出是观察结果。
+ModelSwarm只是定义了被模拟的世界。但是一个实验不应只包括实验对象，还应包括用来观察和测量的实验仪器。在Swarm计算机模拟中，这些观察对象放在一个叫ObserverSwarm的Swarm中。 ObserverSwarm中最重要的组件是ModelSwarm。 它就像实验室中一个培养皿中的世界，是被观测的对象。ObserverSwarm可以向ModelSwarm输入数据（通过设置模拟参数），也可以从ModelSwarm中读取数据（通过收集个体行为的统计数据）。
-在图形模式下运行时，观察员“swarm”中的大部分对象被用来调节用户界面。这些对象可能是平面网格图，折线图或探测器，它们一方面与模型“swarm” 相连以读取数据，同时把数据输出到图形界面，为用户提供了很好的实验观察方式。 实验结果的图形化有助于直觉地判断，但重要的实验都需要收集统计结果。这意味着要做更多地工作并存储用于分析的数据。作为图形观察员“swarm”的另一种选择，你可以建立批处理“swarm”（batch swarms）。它和用户之间没有交互操作。它从文件中读取控制模型的数据并将生成的写入另一个文件中用于分析。它这只是观察方式不同罢了。
 =====模拟主体=====
-swarm不仅是一个包含其它对象的容器，还可以是一个不包含其它对象的主体本身。这是最简单的“swarm”情形，它包括一系列规则、刺激和反应。而一个主体自身也可以作为一个“swarm”：一个对象的集合和动作的时间表。在这种情况下，一个主体“swarm”的行为可以由它包含的其它个体的表现来定义。层次模型就是这样由多个“swarm”嵌套构成。例如，你可以为一个居住着单细胞动物的池塘建立模型。在最高层，生成包括个体的“swarm”：“swarm”代表池塘而每个个体代表池塘里的一个动物。动物的细胞也可以看作是由多个个体（细胞质）组成的“swarm”。这时需要连接两个模型，池塘作为一个由细胞组成的“swarm”，细胞也作为一个可分解的“swarm”。
+Swarm不仅是一个包含其它对象的容器，还可以是一个不包含其它对象的主体本身。这是最简单的swarm情形，它包括一系列规则、刺激和反应。而一个主体自身也可以作为一个swarm：一个对象的集合和动作的时间表。
-还由于“swarm”可以在模拟运行过程中建立和释放，Swarm可用来建立描述多层次的动态出现的模型。 通过建造模型“swarm” 和观察员“swarm”， 将模型和数据收集分离开，一个完整的实验仪器就建立起来了。就像一个玻璃下的模拟世界，不同的观察员“swarm” 可用来实现不同的数据收集和实现控制协议，但是模型本身没有发生变化。
+还由于Swarm可以在模拟运行过程中建立和释放，swarm可用来建立描述多层次的动态出现的模型。 通过建造ModelSwarm和ObserverSwarm，将模型和数据收集分离开，一个完整的实验仪器就建立起来了。就像一个玻璃下的模拟世界，不同的ObserverSwarm可用来实现不同的数据收集和实现控制协议，但是模型本身没有发生变化。