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基于机制的复杂适应系统建模



  摘要:复杂适应系统建模是研究复杂适应系统演化趋势的重要环节。在引入机制相关概念的基础上,阐述了基于机制的复杂适应系统建模的方法及特点,通过在股票市场建模中的应用阐述了这种建模方法。
  关键词:机制;复杂适应系统;信号;主体
  中图分类号:TP301文献标志码:A
  文章编号:1001-3695(2008)05-1396-04
  
  近年来,国内外掀起了研究复杂性的热潮[1~3]。不仅在自然科学领域,而且在社会科学、人文科学各个领域,关于复杂性问题的研究日益被关注。复杂性探索是正在形成中的一门新的交叉学科,体现着科学发展高度综合的大趋势。复杂适应系统(complex adaptive system,CAS)理论是美国Santa Fe研究所的John Holland于1994年提出的,它是复杂性科学研究的一个重要领域[4]。复杂适应系统建模是研究复杂适应系统演化趋势的重要环节。
  
  1复杂适应系统的主要特征
  
  人们每时每刻都处在并能看到许许多多的复杂系统,如蚁群、生态、胚胎、神经网络、人体免疫系统、计算机网络和全球经济系统。所有这些系统中, 众多独立的要素在许多方面进行着相互作用。在每种情况下, 这些无穷无尽的相互作用使每个复杂系统作为一个整体产生了自发性的自组织。霍兰把这类复杂系统称为复杂适应系统。
  在霍兰的复杂适应系统理论中,复杂适应系统被看成是由用规则描述的、相互作用的适应性主体组成的系统[4]。这些主体不断地学习或积累经验,并根据学到的经验不断变换其规则、改变自身的结构和行为方式,从而体现了主体不断适应环境变化的能力。整个宏观系统的演变或进化,包括新层次的产生、分化和多样性的出现以及新的、聚合而成的、更大的主体的出现等,都是在这个基础上逐步派生出来的。在复杂适应系统中,任何特定的适应性主体所处环境的主要部分都由其他适应性主体组成,复杂适应系统中的主体在与环境的交互作用中遵循一般的刺激—反应模式。所以,任何主体在适应上所做的努力就是要去适应别的适应性主体。这个特征是复杂适应系统生成的复杂动态模式的主要根源[4]。
  尽管在不同领域中存在着众多的复杂适应系统, 并且每一个复杂适应系统都表现出各自独有的特征, 但随着人们对复杂适应系统认识的不断深化, 可以发现它们都有四个方面的主要特征。
  1)基于适应性主体
  适应性主体具有感知和效应的能力, 自身有目的性、主动性和积极的“活性”,能够与环境及其他主体随机进行交互作用, 自动调整自身状态以适应环境, 或与其他主体进行合作或竞争[5], 争取最大的生存和延续自身的利益。但它不是全知全能的或是永远不会犯错失败的, 错误的预期和判断将导致它趋向消亡。因此, 也正是主体的适应性造就了纷繁复杂的系统复杂性。 ......
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