1.1.3 复杂性根源

对系统对象进行研究的核心目标是通过对系统的观察与数据分析，从相关性上升到因果性，并建立因果关系模型，用于指导对系统的调控。但是，不管人们有没有完整发现系统内部的因果关系，系统本身的自组织规律为系统自身建立了复杂的因果模型，也正是这种隐含在系统内部的因果模型导致了系统表现出复杂性来。

“复杂”一词，经常出现在我们的语言中，汉语词典解释为多而杂。我们常说，“这件事情越来越复杂了”，可能是指插手这件事情的利益相关方多了，内部的关系复杂了；“这个人很复杂”，可能是指这个人的想法很多，让人摸不透，又或者这个人的背景很强大，等等，我们这里讨论的复杂则专指复杂系统，研究的是系统的复杂性。

如何理解和定义复杂性目前学术界并没有统一的认识。遗传算法之父——圣塔菲研究所霍兰教授认为，复杂性产生于系统的适应性行为，他有“适应性造就复杂性”（Adaptation builds complexity）的著名论断[5]。同样是来自圣塔菲研究所的学者梅拉妮·米歇尔将系统的复杂性定义为：没有中央控制的大型网络系统，简单的操作规则产生复杂的集体行为、复杂的信息处理以及通过学习和进化来产生适应性。米歇尔的定义一脉相承于圣塔菲研究所，侧重于强调有机生命系统中存在的适应性进化的特征。国际系统工程学会（INCOSE）从人造工程系统的角度给出的复杂系统的定义，即：系统在因果关系上存在非平凡关系，存在着循环的、高度纠缠的非线性的因果链，使得整个系统不确定、模糊的或混沌。这一定义侧重于强调复杂系统动力多样性与非线性规律。我们对INCOSE对于复杂性的定义进一步分析，尝试分析系统复杂性产生的根源。

首先，系统内部的因果关系模型往往是反直觉的。人的直觉是线性思维的，人的思维习惯大部分情况下只考虑一件事或者一个环节。人们往往凭直觉来处理遇到的问题，这种直觉是就事论事的，考虑的因素是片面的，考虑的时间段是静止的。《吕氏春秋·察微》中记载了一个子贡赎奴的故事。当时鲁国国王下令发现鲁国人在外为奴的，可以把鲁人赎回来，找政府报销赎金。孔子的学生子贡（端木赐）赎回了一个鲁人，怕自己的品行遭到别人的质疑，因此并没有找政府报销（这是一般人的直觉认识）。但孔子严厉地批评了子贡，说如果你这么做，可能造成鲁人不再愿意赎人了。这是孔子从人性的角度出发，基于因果动态演化发展来判断子贡的做法可能会造成不好的后果。本书构建“鲁人赎奴”的因果演化关系图如图1-4所示。从图中可以看出，如果子贡不领取赎金，虽然获得了道义上的好名声，但因为损失了利益，导致别的人即使赎奴，有子贡这个道德模范榜样在，也不好去找政府要赎金了，于是形成了一个递减的因果循环。从这个故事中可以看出，系统内部因果关系是动态发展的因果链条，用直觉的、静止的观点无法掌握系统的复杂性。

图1-4 “鲁人赎奴”因果演化关系图

其次，系统内部的因果关系模型中存在着反馈循环，有些甚至互为因果。正如INCOSE对复杂性的定义中指出的存在着循环的、高度纠缠的非线性的因果链。我们从两个例子来说明这种复杂因果链造成的复杂性。

一是在复杂工程系统中，如图1-5所示，我们使用系统动力学建模工具绘制了工程系统工作效率相关因素之间的系统动力学模型，图中的箭头连接系统中两个变量因素，分别是源因素与目标因素，“+”号表示箭头的源因素对目标因素具有促进作用，“-”号表示箭头的源因素对目标因素具有抑制作用，通过系统动力学模型，能够看出系统内各因素之间的动态影响关系。从图中可以看出，在工程系统内部存在着典型的非线性因果循环，例如，系统的工作效率“正向”影响工作输出，工作输出又会“负向”影响系统自身的可靠性，因为工作时间越长，工作负荷越大，系统的可靠性下降得就越快，而系统的可靠性又“正向”影响工作效率，于是3个变量构成了一个既促进，又制约的复杂因果循环。同时，工作输出会“正向”影响下一级任务量，而下一级任务量又会对工作效率产生新的“正向”影响，如产量会促进销量，而销量增加产生的利润又会促进工作效率，从而对工作效率形成一个“滚雪球”式的因素相乘叠加的复杂因果循环，两个因果循环相叠加，综合作用在工作效率变量上，更增加了系统动态演化的复杂性。上述例子从一个侧面展示了系统复杂性产生的重要原因之一，即单个变量上可能存在多个非线性因果循环的综合影响。因果模型中具体的定量关系是无法通过人的直觉去判断的，只能通过建立因果模型，由模型的动态运算来确定系统的状态。

图1-5 复杂工程系统参数间非线性因果关系示意图

二是在中医定义的五行系统中，存在着复杂的因果链关系。五行木、火、土、金、水分别代表人体的肝、心、脾、肺、肾五个脏器。五行之间又存在着相生、相克与反侮三种关系，如图1-6所示。相生是促进、生发的意思，包括木生火、火生土、土生金、金生水和水生木。相克是指制约的意思，包括木克土、火克金、土克水、金克木和水克火。而反侮则是指反向相克，本来是木克土，但如果土够强大，反而会出现土反侮木的情况，包括土反侮木、金反侮火、水反侮土、木反侮金和火反侮水。这样就形成了任意元素具有入度与出度均为3的复杂因果关系网络。以木为例，影响木的因素包括水生木、金克木，以及土反侮木；而受木影响的因素包括木生火、木克土，以及木反侮金。五行相生、相克、相侮的因果关系奠定了中医辨证与药理的基础。

图1-6 中医五行因果关系图