1.1.3 復雜性根源

對系統對象進行研究的核心目標是通過對系統的觀察與數據分析，從相關性上升到因果性，并建立因果關系模型，用于指導對系統的調控。但是，不管人們有沒有完整發現系統內部的因果關系，系統本身的自組織規律為系統自身建立了復雜的因果模型，也正是這種隱含在系統內部的因果模型導致了系統表現出復雜性來。

“復雜”一詞，經常出現在我們的語言中，漢語詞典解釋為多而雜。我們常說，“這件事情越來越復雜了”，可能是指插手這件事情的利益相關方多了，內部的關系復雜了；“這個人很復雜”，可能是指這個人的想法很多，讓人摸不透，又或者這個人的背景很強大，等等，我們這里討論的復雜則專指復雜系統，研究的是系統的復雜性。

如何理解和定義復雜性目前學術界并沒有統一的認識。遺傳算法之父——圣塔菲研究所霍蘭教授認為，復雜性產生于系統的適應性行為，他有“適應性造就復雜性”（Adaptation builds complexity）的著名論斷[5]。同樣是來自圣塔菲研究所的學者梅拉妮·米歇爾將系統的復雜性定義為：沒有中央控制的大型網絡系統，簡單的操作規則產生復雜的集體行為、復雜的信息處理以及通過學習和進化來產生適應性。米歇爾的定義一脈相承于圣塔菲研究所，側重于強調有機生命系統中存在的適應性進化的特征。國際系統工程學會（INCOSE）從人造工程系統的角度給出的復雜系統的定義，即：系統在因果關系上存在非平凡關系，存在著循環的、高度糾纏的非線性的因果鏈，使得整個系統不確定、模糊的或混沌。這一定義側重于強調復雜系統動力多樣性與非線性規律。我們對INCOSE對于復雜性的定義進一步分析，嘗試分析系統復雜性產生的根源。

首先，系統內部的因果關系模型往往是反直覺的。人的直覺是線性思維的，人的思維習慣大部分情況下只考慮一件事或者一個環節。人們往往憑直覺來處理遇到的問題，這種直覺是就事論事的，考慮的因素是片面的，考慮的時間段是靜止的。《呂氏春秋·察微》中記載了一個子貢贖奴的故事。當時魯國國王下令發現魯國人在外為奴的，可以把魯人贖回來，找政府報銷贖金。孔子的學生子貢（端木賜）贖回了一個魯人，怕自己的品行遭到別人的質疑，因此并沒有找政府報銷（這是一般人的直覺認識）。但孔子嚴厲地批評了子貢，說如果你這么做，可能造成魯人不再愿意贖人了。這是孔子從人性的角度出發，基于因果動態演化發展來判斷子貢的做法可能會造成不好的后果。本書構建“魯人贖奴”的因果演化關系圖如圖1-4所示。從圖中可以看出，如果子貢不領取贖金，雖然獲得了道義上的好名聲，但因為損失了利益，導致別的人即使贖奴，有子貢這個道德模范榜樣在，也不好去找政府要贖金了，于是形成了一個遞減的因果循環。從這個故事中可以看出，系統內部因果關系是動態發展的因果鏈條，用直覺的、靜止的觀點無法掌握系統的復雜性。

圖1-4 “魯人贖奴”因果演化關系圖

其次，系統內部的因果關系模型中存在著反饋循環，有些甚至互為因果。正如INCOSE對復雜性的定義中指出的存在著循環的、高度糾纏的非線性的因果鏈。我們從兩個例子來說明這種復雜因果鏈造成的復雜性。

一是在復雜工程系統中，如圖1-5所示，我們使用系統動力學建模工具繪制了工程系統工作效率相關因素之間的系統動力學模型，圖中的箭頭連接系統中兩個變量因素，分別是源因素與目標因素，“+”號表示箭頭的源因素對目標因素具有促進作用，“-”號表示箭頭的源因素對目標因素具有抑制作用，通過系統動力學模型，能夠看出系統內各因素之間的動態影響關系。從圖中可以看出，在工程系統內部存在著典型的非線性因果循環，例如，系統的工作效率“正向”影響工作輸出，工作輸出又會“負向”影響系統自身的可靠性，因為工作時間越長，工作負荷越大，系統的可靠性下降得就越快，而系統的可靠性又“正向”影響工作效率，于是3個變量構成了一個既促進，又制約的復雜因果循環。同時，工作輸出會“正向”影響下一級任務量，而下一級任務量又會對工作效率產生新的“正向”影響，如產量會促進銷量，而銷量增加產生的利潤又會促進工作效率，從而對工作效率形成一個“滾雪球”式的因素相乘疊加的復雜因果循環，兩個因果循環相疊加，綜合作用在工作效率變量上，更增加了系統動態演化的復雜性。上述例子從一個側面展示了系統復雜性產生的重要原因之一，即單個變量上可能存在多個非線性因果循環的綜合影響。因果模型中具體的定量關系是無法通過人的直覺去判斷的，只能通過建立因果模型，由模型的動態運算來確定系統的狀態。

圖1-5 復雜工程系統參數間非線性因果關系示意圖

二是在中醫定義的五行系統中，存在著復雜的因果鏈關系。五行木、火、土、金、水分別代表人體的肝、心、脾、肺、腎五個臟器。五行之間又存在著相生、相克與反侮三種關系，如圖1-6所示。相生是促進、生發的意思，包括木生火、火生土、土生金、金生水和水生木。相克是指制約的意思，包括木克土、火克金、土克水、金克木和水克火。而反侮則是指反向相克，本來是木克土，但如果土夠強大，反而會出現土反侮木的情況，包括土反侮木、金反侮火、水反侮土、木反侮金和火反侮水。這樣就形成了任意元素具有入度與出度均為3的復雜因果關系網絡。以木為例，影響木的因素包括水生木、金克木，以及土反侮木；而受木影響的因素包括木生火、木克土，以及木反侮金。五行相生、相克、相侮的因果關系奠定了中醫辨證與藥理的基礎。

圖1-6 中醫五行因果關系圖