自适应演化论文（共4篇）
自适应演化论文 篇1
以下设置了一个复杂自适应系统模型:行为外部不经济水平初态无序且邻域耦合的自适应社会成员形成的一维点阵,借助计算机来仿真其自组织过程、结果、规律。这一研究可以用来理解从众趋同机制驱使下社会成员行为外部不经济水平自组织演化过程:由零乱无序到同步有序的自适应演化熵增加过程。
1 模型设置
设N个依序排列的行为外部不经济水平初态无序且邻域耦合的自适应社会成员形成一个一维点阵(类似于振子点阵)。每个社会成员的行为外部不经济水平用一个三参数函数F来模拟(三个特征指标),它们随一个共同的自变量n(如时间参数等)变动。(n=0,1,2,…):
X(j)=F(A(j),W(j),Q(j);n)(j=1,2,…N)
其中A(j)、W(j)、Q(j)是社会成员行为外部不经济水平结构参数;设:
A(j)的所有可能取值:0.05,2×0.05,…,20×0.05;
W(j)的所有可能取值:0.05,2×0.05,…,20×0.05;
Q(j)的所有可能取值:0.05,2×0.05,…,20×0.05;
设自变量n每变化r=60步,社会成员行为外部不经济水平结构参数变化m=1步:下一步每个社会成员行为外部不经济水平的结构参数值,随其邻域各社会成员行为外部不经济水平结构参数这一步的最可几值而变化(社会成员行为外部不经济水平从众趋同机制的一种模型表述);每个社会成员的不对称邻域定义为以这社会成员为参照,其右侧80个社会成员、左侧20个社会成员的100个社会成员的集合;每个社会成员的对称邻域定义为以这社会成员为参照,其左侧50个社会成员、右侧50个社会成员的100个社会成员的集合;若邻域伸展到边界外,不存在的邻域社会成员用随机选取整个点阵上任一社会成员来替代。
设点阵的初态是无序态:各个社会成员行为外部不经济水平结构参数均匀随机分布于其所有可能值。
2 计算机仿真不对称邻域耦合自适应社会成员形成的一维点阵的自组织过程
初态m=0时,一维点阵所有N=1000个不对称邻域耦合自适应社会成员的社会成员行为外部不经济水平结构参数均匀随机取值分布,以及这些结构参数在其所有可能态上的均匀随机填布。
一维点阵演化进行到m=3步时,所有N=1000个邻域耦合自适应行为外部不经济水平函数结构参数取值分布,以及结构参数在其所有可能态上的填布。
一维点阵演化进行到m=20步时,所有N=1000个邻域耦合自适应社会成员行为外部不经济水平结构参数取值分布,以及结构参数在其所有可能态上的填布。
一维点阵演化进行到m=50步时,所有N=1000个邻域耦合自适应社会成员行为外部不经济水平结构参数取值分布,以及结构参数在其所有可能态上的填布。
由另一无序初态出发,从m=1到m=50每一步,一维点阵系统1000个社会成员行为外部不经济水平的结构参数所占据的其可能态的个数。
总结与上述仿真演化过程相类似的大量结果,我们得出如下结论:行为外部不经济水平初态无序不对称邻域耦合自适应社会成员形成的一维点阵,当每个社会成员行为外部不经济水平演化的下一步其结构参数取值,随着其不对称邻域中诸社会成员行为外部不经济水平的这一步的最可几取值而变异时,经过多步仿真演化,点阵自组织趋于所有社会成员行为外部不经济水平同步振荡的单一相。
3 计算机仿真对称邻域耦合自适应社会成员形成的一维点阵的自组织过程
由行为外部不经济水平无序初态出发,从m=1到m=50每一步,对称邻域耦合自适应社会成员形成的一维点阵系统所有1000个社会成员行为外部不经济水平的结构参数,所占据的其可能态的个数,如图1。
从m=1到m=50每一步,一维点阵系统所有1000个社会成员行为外部不经济水平的结构参数所占据的其可能态的个数
初态无序对称邻域耦合自适应社会成员行为外部不经济水平一维点阵演化进行到m=50步时,所有N=1000个邻域耦合自适应社会成员行为外部不经济水平结构参数取值分布,以及结构参数在其所有可能态上的填布。
重复进行与上述自组织演化同类的仿真,显示如下结论:
对于初态无序对称邻域耦合自适应社会成员形成的一维点阵系统,当每个社会成员行为外部不经济水平演化的下一步其结构参数取值,随着其对称邻域中诸社会成员行为外部不经济水平的这一步的最可几取值而变异时,经过多步仿真演化,系统的熵(与系统宏观态所包含的微观态个数的自然对数成正比)在此过程中递减;点阵自组织演化至分区同步振荡稳定态,不同的无序初态演化出不同的最终分区同步振荡稳定态,但这分区个数的可能值(一维点阵均匀相的个数)存在一个确定的规律:小于或等于点阵尺度(1000)与耦合邻域尺度(100)之比。这一结论可以看作初态无序对称邻域耦合自适应社会成员形成的一维点阵系统的相律。
4 小结
这里设置的行为外部不经济水平初态无序的对称和不对称邻域耦合自适应社会成员形成的一维点阵模型系统,是一个自组织演化系统。不对称邻域耦合机制将使系统自组织演化至所有社会成员同步振荡的单相系;对称邻域耦合机制将使系统自组织演化至分区均匀同步振荡的多相系,且这多相系相个数小于等于一维点阵尺度与耦合邻域尺度之比。
这一研究可以用来理解,每个个体只要与其邻域群体形成从众趋同的耦合机制(受行为外部不经济水平的从众心理驱使),即,下一步每个个体的结构参数值,随其邻域各个体结构参数这一步的最可几值而变化,则初态无序的复杂系统就会演化至分区同步或整体同步的自组织态。这解释了社会成员行为外部不经济水平自组织现象。
参考文献
[1]Michael R.Lissack edit,Emergence,2001,3(1).
自适应演化论文 篇2
关键词：资本流动结构,自组织演化理论,机制
20世纪80年代以来, 全球信息技术不断发展, 国际资本流动的规模不断扩大、速度不断加快, 流动方式也日渐多样化, 包括直接投资、证券投资、国际借贷等多种形式。国际直接投资为长期投资, 以跨国公司为主要代表。这种资本流动, 由于其规模巨大, 技术先进, 遍布世界各个市场, 对经济全球化的发展产生巨大的推动作用。短期资本流动包括, 银行经营性短期资本流动, 投机性资本流动, 保值性资本流动, 贸易结算性资金流动, 证券性资本流动等多种形式。这种资本流动提高了全球范围内资本配置的效率, 也给各类经济体带来了不同程度的影响和冲击。这些资本流动的多种存在形式组成了一个整体的系统。如何才能有效的疏导这些资本流动方式之间的关系, 使之更好地为经济服务?我们从自组织理论出发对其进行详细分析。
一、国际资本流动结构与自组织理论
国际资本流动是指资本在国家或地区之间的转移。由于国际资本的特性, 其能够迅速反映各国实体经济和金融市场的变动情况, 从而将资金从低效率地方转移到高效率地方, 在全球范围内实现资源的有效配置, 从而成为经济发展的重要载体。
各国的资本流动结构指一国对外经济活动中各种渠道流动的资本 (主要有国际直接投资、国际证券投资、私人股权投资基金的跨境投资等) 占总资本流动 (生产要素、资本禀赋、产出) 的比重, 以及在国家资本利用过程中的功能构成。自组织理论研究系统的演化过程, 具体来看是指系统内部成员在演化中的协调行为, 该协调行动能够使得系统在时空以及功能上的集体行动, 从而呈现出一个有序的系统组织活动结构。
自组织是一种优化的进化选择方式, 常常用来描述自然界尤其生物界现象, 现在也越来越被用于人类社会制度等长期演变现象。自组织这种优化的进化方式, 是一种能够最有效的利用各种资源形成最优的发展结构的方法和途径。体现一国国际经济关系的国际收支系统即资本流动行为, 具有非常明显的自组织特性;用系统论中的自组织理论分析国际资本流动结构的演化具有重要意义。
二、国资本流动演化的自组织条件
一国资本流动结构演化一方面是指在社会经济系统变化中, 国际资本流动结构及功能的不断变化过程;另一方面是指可能存在质的结构改变和功能飞跃等可能, 比如由FDI占主导转变为NFDI占主导就导致资本流入功能发生改变。
资本流动结构演化动力, 一方面来自内部因素, 即参与国际活动的各部门的协同与竞争。现实中, 各国际经济主体经济行为的差异、资本规模的差异, 使得一部分能够适应外界经济环境的需求, 在经济系统协同中起到越来越重要的作用, 并逐渐成为资本流动系统中的主导力量;而另外一部分, 不能与外界经济需求相匹配, 则在竞争中被削弱, 资本流动规模下降, 渐渐失去其应有作用。
另一方面来自外部因素, 即一国及国际经济系统的需求发生变化, 资本流动的存在其主要是因为外部经济环境的需求。在经济社会的发展变化中, 如果资本流动的一些方式, 不再符合社会经济的各种需求, 那么新的资本流动方式将会出现, 这种方式必须是为适应经济需求而出现的最佳流动方式 (比如FDI与NFDI) , 形成了一定的资本流动结构。
从历史上看, 国际资本流动系统演化的主要动力就是经济需求, 而经济发展方式的转变、产业形态与结构的变化、自然资源的变化、技术的发展进步等会对资本的需求数量以及结构产生重大影响。于是就衍生出新的要求, 那么国际收支系统也要产生与之相应的结构和功能。
三、国际资本流动结构演化的自组织机制
通过对耗散结构等代表性的自组织理论进行总结, 我们发现它们具有涌现机制、涨落机制、熵减机制、竞争协同机制、环境选择机制等特征性理论机制。本文结合这些机制来探讨国际资本流动结构的自组织演化现象。
涌现机制。当前国际资本流动现象是各种渠道资本流动相互作用而在整体上涌现出来的, 不是各个渠道资本流动的简单叠加, 而是通过协同作用产生更加强劲的功能和效用。比如在当前情况下, 仅开放经常项目, 与经常项目、资本金融项目都开放相比, 其经济发展效用是不一样的, 只有多种形式的利用资本, 才能更有利于经济发展。所以, 研究资本流动产生的影响, 不能单单考虑短期资本流动的效应, 事实上也无法仅仅考虑短期资本流动的效应。
涨落机制。自组织系统中存在涨落机制, 该机制非常重要, 系统通过涨落使得旧结构失去平衡状态, 从而探寻新结构。当系统参数进入某一阈值范围时, 国际资本流动系统状态开始不稳定, 出现涨落, 并开始由非稳定平衡状态逐步演化到新的稳定平衡状态, 比如国际收支失衡。经济发展中的技术进步和创新往往能够激发系统的涨落机制, 我国对外开放推进、贸易政策变动、产业发展升级, 现代电子交易技术的推广和应用都使资本流动模式发生了巨大变化, 使得资本流动结构不断变化, 出现了新的与经济社会发展要求更为适应的资本流动结构, 使资本在国际流动中呈现出高速化、集聚化的趋势。
熵减机制。国际资本流动发生在全世界大多数国家之间, 囊括了资本、科技、自然资源等各种人类社会的发展进步的必须要素, 所以是一个开放的自组织系统。国际资本流动演化的过程, 是一个通过各国对外经济组织系统之间的相互反馈过程;也是各国国际收支系统内部的各子系统, 以及各子系统与外部环境之间熵减的一个过程。各国国际收支系统与国内、国际经济主体之间进行着信息交换, 同时也与地理、人文等外部自然社会环境进行着物质与能量的交换。这些交换体现在国际收支系统中的资源、资金等要素的分配, 服务、信息的传递等方面。在这种情况下, 一方面, 如果资本流动因无法适应外部环境中的经济社会需求, 而必须进行改变, 因此引入负熵, 从而形成了国际资本流动组织系统的自组织发展。比如资本管制环境的改变等。另一方面, 资本流动的自组织系统, 为经济发展提供资金服务, 在获得利润的同时也提高了经济效率, 并使得资本流动系统得到进一步的发展。比如新金融工具的产生、新资本流动形式的出现等。所以, 国际收支系统可以通过各种资源的交流, 以提高负熵、降低正熵的熵减机制, 促进自身发展的。
竞争协同机制。国际资本流动系统内部不同经济主体都有较为普遍而繁杂的协作与竞争关系。这种关系通过产生协同行为和相干效应, 以序参量的方式促进国际收支中的资本流动系统朝着有序的组织结构发展。首先, 各类资本受政策影响会出现竞争, 即资本流动系统中的各个资本流动子系统之间为了自身的发展需要, 抢占系统资源, 或者获得支配和取代其他子系统的权利。其次, 各类资本流动方式之间也会出现协同发展, 此时各子系统相互依赖、相互合作, 都为经济发展做出相应的贡献。它们在竞争过程中反应了国际收支系统内部相互作用以及变化, 此时出现的是系统中局部的涨落;而它们在协同中反映的是, 把有利于系统发展的局部涨落通过内部各种资本流动方式的相互作用而变得更有力量, 从而形成整个系统中的大涨落, 这种涨落将导致资本流动结构向一个新的方向演化。
环境选择机制。在国际资本流动系统的演化发展中, 国际资本流动结构要接受外部环境的检验, 要么存在, 要么淘汰 (资本构成接受国际经济环境的评价和选择, 比如QFII资本) 。虽然有时适应环境的资本流动结构不一定是最优的, 但是其存在是有理由的即能够与环境协调共存。国际与国内经济社会环境是一国国际收支系统或资本流动的环境系统, 资本流动结构必须要符合经济需求以及国际关系协调需求, 如果不符合将会被系统淘汰。从历史看来, 产业结构将逐渐从第一产业向二、三产业发展。金融资本逐渐取代贸易资本成为资本流动主力, 而且资本流动速度越来越快。贸易结构的转变、新型交易市场的形成与发展 (如碳金融交易) 、新外资政策的实施、经济金融危机等环境变化, 都对资本流动结构具有选择作用。20世纪80年代中期以来, 我国国际资本流动结构中FDI占绝对主导地位的传统格局逐步改变, 这种现象也充分体现了国际资本流动的变化依赖于宏观经济系统发展进程中的选择, 即“适者发展”的特点。
四、结论
结合上述分析, 根据自组织理论的基本原理, 可以得到以下启示:国际资本流动结构或国际收支结构的外部因素是国际国内经济社会发展的资本需求变化。所以, 一国资本流动结构必须把服务社会经济发展需求作为导向, 要把各种资本流动方式组织协调好。如果能够协调好, 实现各种资本流动方式鱼总体资本流动过程中的高效对接, 就能够把资本流动结构的整体效应发挥出来, 把资本流动系统的效率提上来。我国政府在面对资本流动问题时, 可从系统自组织角度分析问题, 然后根据具体情况提出相应的系统性对策。
参考文献
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自适应演化论文 篇3
1 区域低碳创新系统的内涵及自组织特征
1.1 区域低碳创新系统的内涵及结构
低碳发展背景下,创新系统向生态效率跨越式的功能性转变被认为是必然的发展趋势[3]。为了更有效地挖掘环境问题及其潜在解决方案中的内在联系,Geel等[4]将社会网络与制度框架的低碳转型纳入创新系统概念中。本文认为区域低碳创新系统是在实现“节能、减排、降耗”绿色生态经济目标的低碳发展途径中,由特定区域内,各种与低碳创新相关联的主体要素(低碳型企业、高校、科研机构、政府、中介及金融机构等)和环境要素(低碳资源、制度、政策要素等)的相互作用下,为创造、储备、使用和转让低碳创新技术、产品、工艺和服务提供媒介和平台的复杂网络系统。该系统以地域和低碳技术为双系统边界,创新主体要素居于系统核心位置,承担执行功能,环境要素则贯穿于该系统运行中的各个阶段,与主体要素之间相辅相成。区域低碳创新系统相比于其他创新系统的本质区别是,该系统将传统的系统演化目标从社会、经济价值的实现增加到生态价值3个维度,兼顾更加全面。该系统的结构模型,如图1所示。
1.2 区域低碳创新系统的自组织特征
自组织理论源于自然科学系统领域,目前,该理论的规范与方法论广泛应用于社会经济系统的革新、组织、动态演化等领域[5,6,7,8]。区域低碳创新系统演化是在一定区域内,多个低碳创新过程的聚合与叠加,是低碳创新集聚发展的过程,该系统演化不但符合自组织复杂适应系统的发展规律,而且具备该系统典型的4大特征。
1.2.1 开放性
区域低碳创新系统的区位指向和低碳技术范畴具有很大的模糊性。另外,随着低碳创新项目的完成或参与主体间的优势互补性丧失,部分创新主体的参与是动态的。区域低碳创新系统从外界输入低碳发展趋势、低碳生活理念、低碳生产物资、人才、技术等,通过系统内部的低碳资源整合向外界输出低碳技术、产品、工艺、服务等作用于外部要素,通过“无碳”“减碳”“去碳”等低碳创新技术达到“低污、低排、低能”的生态目标。
1.2.2 远离平衡态
区域低碳创新系统作为一个开放的系统,基于时间维度,各低碳创新主体进入系统时间存在差异,且各创新主体要素发展速度不一致;基于空间维度,低碳创新意识的形成、低碳创新知识的获取、低碳创新产品的生产在系统内部分布不均,系统关键环境要素在各创新主体间的聚集程度也不均衡,并产生资源、信息等的流动和动态互换。
1.2.3 非线性
区域低碳创新系统规模增量并非仅是各状态参量投入值的累加。基于边际效用递减规律,对系统进行低碳创新政策刺激,或追加低碳研发投资到一定临界值时,系统边际效益产出增速变缓甚至呈递减趋势。同时,系统各主体要素由于所扮演角色、承担职能的不同,以及低碳创新能力的差异,必然存在一定的竞协关系。
1.2.4 随机涨落
区域低碳创新系统作为一个处于非平衡态的复杂开放系统,以能源需求多样化、原材料低耗化、生产过程低排化为指导目标,系统结构调整,产品更新换代,企业重组和政府政策变更等都会引起涨落。这些看似偶然的随机涨落正是区域低碳创新系统演化的有利影响因子,通过非线性放大形成可导致系统宏观态势改变的巨涨落。
1.3 区域低碳创新系统的自组织演化方式
邵云飞等[6]将创新系统自组织演化分为原有创新范式下的自稳定和新旧创新范式交替过程中引发的自重组两大阶段。区域低碳创新系统沿原有创新轨道进行低碳创新活动,一般是直接参与生产的人员局部改进或消费者建议的结果,属于渐进式低碳创新活动,即自稳定。传统低碳创新范式为区域低碳创新过程中各个系统要素之间的非线性作用提供了稳态环境与发展模式,各参量变化在可预测范围内。该方式下的涨落回归,对系统演化产生增强作用。另外,区域低碳创新系统主体要素在新旧创新范式交替下从事低碳创新活动,否定原有局部低碳创新模式,系统结构、性质和功能发生质变,多种新的低碳创新范式形成,实现自创生。通常是低碳创新型企业、高校、科研院所研发活动的结果。此时,系统内部涨落随机性大,对系统未来发展状况预测难度大。区域低碳创新系统在选择机制下,通过非线性作用向符合低碳发展的技术范式演化,即自重组。该系统自组织演化过程,如图2所示。
2 区域低碳创新系统自组织演化过程模型
2.1 基本假设
H1:在特定时空内,区域低碳创新系统自组织演化受到低碳经济、低碳社会的发展要求,生态环境、资源禀赋的倒逼和约束。系统演化会由于传统型区域创新系统与区域低碳创新系统内企业的激烈竞争而产生波动;具有协同关系的主体之间,通过互补优势产生的叠加作用对系统演化速度及增长幅度起到增强作用,称之为系统演化的序参量。
H2:区域低碳创新系统演化程度可用系统演化各阶段的整体发展规模表示。考虑到系统各主体要素自身能力的局限性、低碳资源等环境要素的稀缺性、市场规模的有限性等因素,其整体发展规模存在上限,且忽略到周期性因素,则其演化状态曲线表现为“S”型。
2.2 Logistic改进模型与数理分析
2.2.1 模型构建
Logistic方程由R.Pearl首次提出,现广泛应用于种群数量增长演化的研究中[10]。本文用来表示区域低碳创新系统的总体发展规模增长情况。基于以上假设,本文在对Logistic标准原始方程Yx+1=βYx(1-Yx)[11]改进的基础上构建该系统自组织演化过程模型如下:
其中:Q(x)表示区域低碳创新系统在x时期的整体规模参量;P表示区域低碳创新系统发展规模极限或市场最大承载量;a表示区域低碳创新系统的自然增长率或产品扩散率,且a>0;b表示区域低碳创新系统的随机涨落项。
2.2.2 模型分析
本文首先对Logistic演化模型式(1)作积分处理,此时令初始值Q(0)=Q0并代入公式,得到区域低碳创新系统演化方程的初始解为
其中:C为常数,其具体数值由极值P和系统初始规模Q0决定。式(1)表示区域低碳创新系统自组织演化速度。当a>0,即d Q(x)/dx>0,区域低碳创新系统的演化速度曲线呈现“N”型,式(2)、(3)表示该系统演化曲线呈现“S”型,如图3所示。
由图3可知,x1时刻,系统积聚达到规模经济。随着区域内低碳创新系统规模的扩大,低碳创新资源、信息、人力、资本等出现竞争,负面效应大幅涌现,即x2时刻。之后,系统发展速度迅速减慢,当两者效应等同时,创新系统发展达到均衡,即x3时刻,创新系统的规模不再增长。此时出现3种情况:一是区域低碳创新系统结构升级,低碳创新环境不断完善,创新系统开拓了更广阔的市场容量,研发出新的低碳技术和相应的配套技术,提升了生态环境的承载量,发展路径为S1;二是系统规模趋于稳定,系统内部要素被锁定,发展路径为S;三是系统内部缺乏适度的管制规则,恶性竞争严重,环境要素不能被合理利用,系统整体竞争力降低,加速了系统主体要素的退出,导致系统退化,发展路径为S2。
对式(1)再次求导,进一步研究该系统演化过程及速度变化规律,如下:
此时,该系统在x时刻演化速度的加速度用式(4)来表示。令d2Q(x)/dx2=0,因为0<Q(x)<Px,可得到该系统演化曲线拐点Q(*x)=P/2,将此点带入式(2),则可知:
此时,区域低碳创新系统演化速度的最大值为
进一步对公式(4)求导,得到Q(x)的三阶导数:
同时,令d3Q(x)/dx3=0,则可得:
将两解带回公式(2),则可得:
这样可得到区域低碳创新系统规模的增长速度为
2.2.3 结果分析
综合上述计算与推导可知,区域低碳创新系统演化速度曲线存在2个关于x*对称的拐点,分别是(x1,a P/6)和-(x'1,a P/6)。随时间x的延长,该系统演化曲线存在一条Q(x)=P的渐近线,且演化曲线与速度曲线存在3个拐点。傅首清[12]将区域创新网络演化分为初始、离散、整合、集群以及优势创新五个阶段,分析得出该网络不断向优势创新阶段演化。本文结合区域低碳创新系统自组织特性,将其自组织演化过程分为4个时期,如表1所示。
3 区域低碳创新系统自组织演化各时期特征分析
3.1 孕育期
该阶段,新兴的低碳创新技术较为隐蔽,符合低碳化市场需求的产品刚刚入市,通常是若干具有龙头作用的创新型企业为取得低碳领域技术、产品等方面的突破与创新,发起低碳创新活动,是以自身为凝聚源,寻求能力、资源互补的创新参与主体,自发性低碳创新企业、产业开始集聚,高校、科研院所以及专业的中介服务机构有关低碳创新领域的发展尚不完善,政府开始初步干预,此时区域内低碳创新技术演化轨道多样化。
3.2 成长期
该阶段,区域低碳创新系统内部主体要素之间以及与外部要素之间的共享性和互补性最大化,系统达到了前所未有的开放性,低碳创新技术逐步成熟、完善,低碳产品需求信息越发明确、稳定,各低碳行业标准逐渐形成。系统产生的积聚效应和规模优势吸引更多企业加入,具有较强的“吸虹效应”。高校和科研机构有关低碳创新的研究大量开展,中介服务机构开始向集聚区域集中,低碳创新文化开始形成。
3.3 成熟期
该阶段,区域低碳创新系统内外部低碳创新资源、信息等要素的交流趋向稳定。系统创新主体间以自主、协同创新为主,知识溢出效应明显。系统内部微涨落较多,系统内外部熵流处于平衡对冲。低碳型新能源开发利用程度最大化,低碳创新产品实现标准化,低碳创新生产工艺实现规范化,低碳创新服务更加迎合低碳化需求。相关低碳行业竞争态势进入白热化,核心低碳技术潜力不复存在,技术主导转变为价格主导。
3.4 衰退期
该阶段,区域内低碳创新技术趋同,优势互补性消失,低碳产品、工艺和服务供过于求。现有低碳产业亏损局面开始产生,系统内外部关系网络开始解体,低碳发展空间逐渐缩小,大量优质创新型企业外迁,低碳创新环境恶化,低碳环境要素由于稀缺或转移,供给能力下降,低碳创新活力减弱,系统功能衰退。该系统各个时期演化特征,如图4所示。
4 结论与建议
研究表明,区域低碳创新系统自组织演化各时期,系统结构、主体职能、创新模式以及文化理念都在潜移默化地发生变更。该系统在演化过程中表现出的自组织特性,有利于认清其演化本质,利于系统内部低碳创新主体更好地调配创新环境要素,协调系统内的竞协关系,延长系统自组织演化的发展、成熟的作用期,避免或缩小系统衰退风险。
基于区域低碳创新系统的开放性和非线性特征,政府在制定政策时,应多项权衡,动态适宜地协调系统多方利益;系统内部主体要素、环境要素的涨落为系统演化提供能量,可通过引导市场需求低碳化,优化低碳资源要素配置,增加碳减排限制,规范产业低碳生产标准及流程,造就有利的随机涨落,不断寻求打破系统内部平衡的时机。因此,培育区域低碳创新系统,应充分考虑并遵循不同演化阶段下系统发展和演化规律,使各主体要素能为实现系统总体目标达成共识,营造适宜低碳创新系统演化的区域环境,提升区域低碳创新系统的运行效率,实现可持续发展。
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自适应演化论文 篇4
技术创新产生的根本原因是外部环境的竞争性与内部资源的稀缺性, 并受企业自身基础与条件的影响与制约。外部环境的竞争性, 是指外部市场竞争的不断加剧, 市场需求瞬息万变, 各企业在竞争中取胜的难度日益加大。内部资源的稀缺性则是指企业现有物质资源、专业技术以及管理水平有限, 现行生产方式无法给其带来更多超额利润, 面临着被市场淘汰的危险境地。由于自身基础与条件不同, 企业进行技术创新的能力亦不同。
企业技术创新系统是一个非线性系统, 它依赖于内外部诸多复杂因素及其之间的相互作用力, 是一个时刻处于耗散运动中的非线性、开放的动态系统, 具有系统的自组织特征。其动态行为一方面取决于外部环境与自身资源, 另一方面也受系统内非线性因素的影响与制约。在这一耗散过程中, 管理熵的变化通过系统内部的非线性机制作用后形成宏观上的管理效果。同时, 管理耗散的直接结果是促使企业科技创新系统运行进入混沌状态, 为企业技术创新运行状态的质变奠定基础。
二、自组织理论与方法
(一) 自组织理论的涵义
所谓自组织理论, 指的是系统在无需外界指令控制的条件下, 能够自行组织、自行创造、自行演化, 即能自主地从无序走向有序, 形成有序结构的系统。对企业技术创新系统进行观察, 不难寻找到其中的自组织机理与其他的自组织系统一样, 即企业技术创新系统的演化也经历着一个自我调节、自我完善、自我发展, 从低级走向高级、从无序走向有序, 且结构功能不断得以提升的不可逆的发展过程。自组织机制渗透在企业技术创新系统的各个要素和系统行为的各个环节中, 它像一根隐藏在系统内部的无形的指挥棒, 对系统的变化发展起着自主的驾御作用。
系统的自组织演化离不开非线性作用, 非线性作用是自组织的根本机制, 如果系统内各要素之间的相互作用仅仅是线性的, 则无论它们如何组合, 也只有量的增减, 而无质的变化, 这样的系统或是无序, 或是虽然暂时有序, 但很快会向无序发展。只有系统内部各要素之间存在非线性作用, 系统才能走向非平衡, 系统内的涨落才能得到放大, 系统内各要素之间才能发生竞争与协同, 系统才具有从无序向有序发展的动力机制。
(二) 自组织理论的组成
自组织理论是研究自组织现象、规律的学说。目前, 它还没有形成为统一的理论, 而是一组理论群。它包括普里高津创立的“耗散结构”理论、哈肯创立的“协同学”理论、托姆创立的“突变论”数学理论、艾根等创立的“超循环”理论, 以及曼德布罗特创立的分形理论和以洛伦兹为代表的科学家创立的“混沌”理论等。
1.耗散结构理论
耗散结构理论研究一个开放系统由混沌向有序转化的机理、条件和规律。该理论认为, 一个远离平衡态的开放系统, 当外界条件或系统的某个参量变化到一定的临界值时, 通过涨落发生突变, 即非平衡相变, 就有可能从原来的混沌无序状态转变为一种时间、空间或功能有序的新状态。这种在远离平衡非线性区形成的宏观有序结构, 需要不断地与外界进行物质和能量的交换, 以形成或维持新的稳定结构。
耗散结构的形成需要具备的条件:成为开放系统;远离平衡态;系统内部各子系统之间存在着非线性相互作用;涨落导致有序。
2.协同学
所谓协同, 指的是系统的各个部分协同工作。相变都是系统微观组分集体运动的结果, 都是合作效应。协同学是研究复杂系统的部分之间如何竞争与合作, 形成整体的自组织行为, 探索在系统宏观状态发生质的改变的转折点附近, 支配子系统协同作用的一般原理。
不稳定性原理、序参量原理和支配原理是协同学的三大基本原理。
3.突变论
突变理论是描述自然界大量存在的不连续的突然变化现象。即研究系统在平衡状态下临界点的性态, 描述由逐渐变化的力量或运动而导致突然变化的现象。
4.超循环理论
艾根认为, 在分子自组织进化阶段, 既要产生、保持和积累信息, 又要能选择、复制和进化, 从而形成统一的细胞机构, 因此这个自组织过程只有采取超循环的组织形式。经过因果的多重循环, 自我复制和选择, 信息不断积累, 从而向高度有序的宏观组织进化。
5.分形学
所谓分形是指某种具有不规则、破碎形状的、同时其部分又与整体具有某种方式下的相似性的, 其维数不必为整数的几何体或演化着的形态。
6.混沌学
在科学上, 如果一个系统的演变过程对初态非常敏感, 人们就称它为混沌系统。混沌学是研究混沌运动的一门新学科。混沌学发现, 出现混沌运动这种奇特现象, 是由系统内部的非线性因素引起的。
混沌不是简单的无序, 也不是通常意义下的有序。首先, 混沌运动是一种典型的非周期运动, 是周期运动对称性的破缺, 而对称性破缺实质上意味着有序程度的提高, 因此, 混沌可以看成具有更高层次上的对称特征的有序态。其次, 非平衡混沌遵循着某些共同的规律:奇异吸引子行为。混沌是比有序更为普遍的现象。它使我们对物质世界有了更深层次的认识, 为研究自然的复杂性开辟了一条道路。
(三) 自组织理论的基本原理
自组织理论提出一系列关于研究自组织系统或自组织过程的基本原理:开放性原理、非平衡性原理、非线性原理、反馈原理、不稳定性原理、支配原理、涨落原理、环境适应性原理等。利用这些原理可以对系统的自组织性或自组织过程进行判定, 它们完整地给出了系统自组织条件、机制、途径等判别的方法和依据。
三、企业技术创新系统的自组织演化
(一) 非线性相互作用使技术创新系统充分开放
由于非线性相互作用选择、吸收外部条件, 使企业技术创新系统充分开放从外界获取有用的物质、能量以及有益于创新的信息吸收到整个技术创新的系统中, 为各个子系统如研发系统、创新决策系统、管理系统提供各自所需的物质、能量和信息。当然, 在充分采纳吸收的同时, 系统还向社会输出满足市场需求的商品, 对于用户的反馈信息, 企业在进行详细研究、分析后, 对企业产品进行改造再推向市场。企业技术创新系统内部总是存在着无序、无效和不确定性, 如技术和设备已不能满足企业生产的要求, 由于创新过程的复杂化程度与管理协调制度不相匹配, 科技进步和市场竞争日趋激烈使得企业技术创新系统所要面临的不确定性不断增加, 随着企业技术创新系统的不断发展, 它所包含的信息量越来越丰富, 内部结构越来越复杂, 这就是系统内部熵的自然增加过程。
一个开放系统从外界可以得到负熵流, 也可得到正熵流。正熵流会加速系统无序化的进程。这里, 控制系统开放的条件是很重要的。我们在强调系统开放的同时, 也要对系统与环境的交流内容进行分析。一方面, 要使系统开放, 大力引进促使系统进步的因素流入;另一方面, 又要加强控制, 尽量不让或减少不利因素的流入。实际上, 对系统发展不利与有利的因素同时存在, 只要系统一开放, 就会同时进入系统, 要想绝对禁止哪一种是不可能的。只能采取适当措施, 使输入的有利影响 (负熵流) 尽量多, 使不利影响 (正熵流) 越少越好。对于系统或同一系统研究不同的问题, 有利因素和不利因素的形式是不同的, 要具体分析。企业技术创新系统应该根据外部环境变化, 加强系统与外界环境之间的物质、能量和信息的交换, 自觉调整系统的结构, 不断引入负熵流, 才能抵消系统内不断产生的正熵流, 尽可能消除无序。
(二) 非线性相互作用使技术创新系统远离平衡态
非线性相互作用的一个特征就是系统中的多个主体间的不对称性。相互作用的对象之间存在着支配与从属、策动与响应、控制与反馈、催化与被催化等不对称关系, 其中某种因素会起到推动整体演化的作用。
系统中微观层次上的运动形式的差异性和非平衡性是产生宏观层次上有序性的根源, 系统中的要素间存在差异及发展不平衡, 也有了系统自组织过程中的宏观流, 有了这种宏观流, 就有助于系统形成新的有序结构。
开放的企业技术创新系统必然处于一种动态的环境中, 由于各子系统中的创新主体不同, 对于物质、能量、信息的获取必然存在差别。各个环节中的主体只吸收对其有用的物质、能量和信息。系统中呈现的是一种不均衡、有差别的状态。由于企业员工中的个人能力存在差异, 所获得的薪酬也不同, 正是由于存在差别, 才能激励员工尽全力发挥自己的才干, 使企业远离平衡态, 向有序方向发展。
企业技术创新系统的非均衡的具体表现形式有:新创意和新设想得以交流和采纳;技术创新的思维发生对称性破缺;技术创新资金来源和投向的多极化, 导致资金运动形式的差异化;产品品种的多元化, 技术的不断升级;创新人员分工和分配的非均匀化, 形成人才的流动;企业知识结构的调整等。非平衡以充分开放为前提, 要使系统远离平衡并且能够保持非平衡状态, 系统必须充分开放。充分开放为系统与外部环境之间的充分交换, 以及系统远离平衡提供可能性。开放性要求企业技术创新系统中的主体应充分考虑到企业内、外部环境中的诸多因素。对于处在动态变化中的企业内、外部环境, 创新主体必须做出相应的调整。系统结构的变化, 使系统功能也有相应的变化, 使系统从平衡态或近平衡态走向非平衡态。
(三) 非线性相互作用使技术创新系统产生涨落作用
在非线性作用下, 各种相互作用关联起来, 系统内部各要素或子系统之间形成关联与协同, 因此系统才会产生整体行为, 排斥和吸引、竞争和协同才形成一种不可分割的关系。有了这种内在的相互作用, 系统内局部的涨落才可能得到放大, 从而引起发展。
宏观上的系统是由大量的子系统组成的。这些子系统运动状态不断改变, 整个系统的状态也不断改变。系统状态不仅是子系统状态的总和, 而且是一个综合平均的效应, 因此必然存在着涨落现象。耗散结构理论中的“涨落”是指系统有时候会偏离统计平均值, 存在着偏差, 这些偏差就叫涨落。涨落是偶然的、杂乱无章的、随机的。
涨落是否对系统起作用, 还取决于系统是否处于临界点。当系统处于稳态时, 涨落相对于系统宏观是微不足道的。而当系统处于临界点时, 涨落所起的作用就非常重要了。因为技术创新系统内的子系统间有着复杂的相互作用, 所以在临界点附近系统可能形成不同类型的耗散结构和有序状态, 一些微小的涨落将会导致整个系统完全不同的发展方向。在技术创新系统中由于内部和外部因素的作用, 涨落是必然普遍存在着的。
对于技术创新系统中的涨落, 可以以临界点划界对涨落所起的作用进行分析。
首先, 技术创新系统处于稳定态。系统处于平衡态或近平衡态时, 由于一些外界环境变化对系统无太大的冲击力, 系统的结构稳定。系统能够经受住内、外部涨落的冲击而保持较好的稳定性, 而且还能够吸收涨落, 从中吸取对系统有利的信息, 弥补系统在某些方面的缺陷, 使系统更加稳定。当系统处于非平衡约束的状态下, 熵产生率会取得最小值, 非平衡态会连续向平衡态接近, 直至达到平衡态。这种涨落一方面增强了系统的非对称性和非均匀性, 在一定时期一定范围内引起了对称性破缺, 另一方面保持了系统行为的整体性和协同性, 增强了系统对不利因素的抵御能力, 加强了系统调整自身行为的能力, 当由于失误而引发系统不稳定时, 涨落的稳定作用能够化解危机。
其次, 技术创新系统处于临界点附近。当外界环境对系统的冲击力达到足够大时, 致使系统中的涨落运动所引起的扰动和振荡达到或超过一定的阀值, 就会使原有系统的结构遭到破坏, 系统原有的结构或模式已不再适应环境, 需要重新配置系统要素, 这为出现新的有序结构提供了可能。此时系统已经不能保持稳定, 在涨落的冲击下, 系统远离了平衡区, 进入非线性区失稳状态。由于企业技术创新系统是一个有人参与的系统, 所以在这种情况下可以人为地创造并利用一些“涨落”, 如建立合理有效的激励制度, 畅通的网络组织等, 都可以促使系统向有序度高的系统演化。企业必须对企业技术创新系统进行变革。在经历一个从无序到有序的过渡阶段后, 各要素之间形成新的稳定的关联方式, 导致了新的序参量的形成, 各子系统在新的序参量的支配下行动。也就是说, 在企业技术创新系统中, 形成了新的有序态, 技术研发系统、市场创新系统、管理创新系统、技术创新决策系统等子系统按照新的关联方式耦合在一起, 在新秩序的支配下发展, 这标志着新的更为有序的稳定系统形成了。
新的稳定态必经的一个环节就是分叉和环境选择。在系统失稳的状态下, 由于系统内部各要素之间的非线性相互作用, 系统将出现分叉行为。所谓分叉指的是当系统进入非平衡区时, 会丧失其稳定性在临界点上发生分叉, 出现不同的分支, 即不同的发展方向。新出现的不同的各个分支自身又是稳定的。较为简单的系统只表现为一次分叉。而复杂的系统在自己的演化过程中一般要经历多次分叉, 复杂程度越高的系统, 它所包含的分叉数目也越多。总之, 企业技术创新系统是一个开放的、非平衡的、动态的复杂自组织系统。要使企业的技术创新活动能够在一个宏观有序的方向上发展, 一方面, 企业必须要与外界环境进行物质、能量和信息的交换, 以获取足够的“负熵流”;另一方面, 企业本身也必须不断地适应环境的变化, 进行内部调节, 实现技术创新、组织创新与管理创新的耦合, 减少企业内部正熵的产生, 增强自身内部各子系统之间的协同作用, 提高自身的组织能力。
四、结论
企业技术创新系统是一个复杂的自组织系统, 系统中的要素之间存在着非线性的相互作用。因此, 线性的发展观已经不适合复杂的企业技术创新过程。系统科学的发展, 特别是非线性科学的发展, 为解释企业技术创新系统提供了科学的理论依据。本文借助自组织理论中的耗散结构理论、协同学、超循环理论、混沌学等非线性系统科学理论、技术创新学和管理学的相关成果, 运用系统的观点对企业技术创新系统中的非线性演化进行分析, 在一定程度上能够对企业开展技术创新活动产生有益的引导作用, 有助于企业解决技术创新过程中所面临的日益复杂的问题, 加速企业技术创新的进程, 同时也为补充和完善已经初步建立的技术创新理论体系做出有益的工作。
参考文献
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