复杂理论（共12篇）
复杂理论 篇1
复杂性理论 (或称为自组织方法论) , 是在自然科学发展的基础上, 21世纪新诞生的具有一系列革命性的思想和方法论。
“复杂”并不是混乱和无序的代名词。恰恰相反, 它“还原”了我们生活世界的原貌。事物是整体的、相互联系的有机体, 具有内在的能动性。所以, 当几个事物联系在一起, 组成新的整体以后, 就产生了新的功能和秩序。例如, 教学活动便是由教师和学生组成的有机整体。过去, 我们是将师生双方分割开来研究, 教师是主导, 学生是主体。其实, 在教学这个整体中, 教和学是密切相关的, 是不可以单独分开的。两者一旦结合在一起, 便产生了它们单独个体之前所不具备的功能和秩序。比如, 教学活动通常会引发思维的碰撞、情感的升华、知识体系的重构等。因此, 事物自身具有从无序向有序转变的能力。
教学是师生的双边互动, 撇开这种联系, 单独讨论“教”或“学”是没有意义的。所谓的“主导”“主体”说, 是典型的二元对立的线性思维。以这种思维来看待我们生活的世界, 就被分成了两个对立的成分, 非此即彼, 那么, 世界就变成机械的毫无生机的“死寂”了。复杂性理论是一种非线性思维, 它打破了这种机械的做法, 使人们重新认识生活世界的活力。以下, 我将从知识、课程、目标和评价这几个方面, 简要描述复杂性理论视角下的课堂教学。
一、知识
对线性思维的依赖, 主要源自人们对“不确定性”的恐惧。这不难理解, 倘若我们生活的世界里充满了未知, 我们就无法认识世界。倘若知识也是如此, 我们又该如何生存下去呢?因此, 我们所了解的知识, 往往仅限于一个预设的前提。这个前提就是, 剔除所有我们不想要的变量, 诸如情感等非理性因素。
但是, 事与愿违, 生活总是充满了不确定性。市场经济绝不像新古典经济学描绘的那样, 简单地依靠供求关系来调节市场行为, 课堂教学也无法总是按照教师导演的“剧本”那样一一展开。一种教学方法也许今天是有效的, 但下次课的效用可能就要打个折扣。用莫兰的话来说, 生活就是一片“不确定的海洋”, 而“确定”只是一座座零星的岛屿罢了。
因此, 学习知识的目的, 就是要让学生具备在“不确定的海洋”中航行的勇气。当然, 这并不是说要陷入“相对主义”的困境, 因为重要的不是知识本身, 而是知识的获得和知识的应用, 用所学的知识去了解生活的世界。所以, 教学就不必以定论的方式来传授知识, 而应使学生的思维能够从课堂中发散出去, 学科之间能够融通, 学习与生活相联系。
二、课程
传统的课程研究, 往往是脱离教学而阐述的。课程的开发, 一直沿用泰勒的经典模式, 即“目标—内容—实施—评价”。这种模式易操作、易评价, 但它明显是一种强调预设的课程开发模式。在此体系中, 目标是最为重要的, 其余的因素都围绕目标而展开。这就有几个问题:一是谁的目标;二是为什么是这些目标;三是如何应对在操作中出现的新问题;四是如果出现了新的问题, 评价依然围绕旧的目标展开吗;这显然不是泰勒的模式能够回答的。
既然是“模式”, 就应研究改进。如果某种模式一旦被机械地固定下来, 就会成为一种“程式”。接受程式, 就意味着拒绝变革, 就会限制人的能动性。显然, 用某种模式来解决所有的问题, 这无疑是一种简单思维。
师生的双边互动构成教学, 那么, 课堂就应当是互动的自然结果。因为师生在互动中, 尤其是教师是能够发现课程的不足和缺陷的。所以, 课程的开发与发展, 是一种自下而上的过程。当然, 这并不意味着我们不需要现有的教材, 而是要改变对待教材的态度。我们需要教材, 但是不依赖于教材;我们用教材学习, 但又不局限于教材。可见, 课程其实是学校、教学乃至师生互动的需要。比如, 一些教师就结合低年级写作的需要, 自主研发了写话课程。我本人也正在探索高年级的“古文中的笑话”课程的实践。
三、目标
既然否定了预设, 是否意味着不需要教学目标呢?如果是, 那么教学将又走向另一种极端了。我们需要教学目标, 因为它告诉我们教学大致要走向哪个方向。但是, 我们又不能为目标所限。那么, 到底该如何理解目标呢?
人类的活动, 是有意识、有目的的行为。教学也不例外, 没有目标, 教学便成了没有方向的船。但是, 活动伊始时, 目标往往并不太清晰。我们对于教学如何能达到最初的目标, 以及实现的程度, 往往是比较模糊的。但是, 在这个过程中, 目标会变得逐步清晰。我们对学生更加了解, 对教学的内容更加有把握, 最终就能够对达成的程度有了进一步的认识。而目标本身, 也在不断地修正调节, 并且会变得更加具体。
可见, 目标本身并不完全是预设的结果。我们需要目标, 也需要预设, 但却不必追求过于精确或精细的目标。可以说, 在教学一开始, 目标本身可以是适当“模糊”的, 它只是一般性的具有基本指导意义的说法。但是, 在教学过程中, 目标就会不断地变得丰富和充实, 这也足以证明教学活动参与者自身的活力。从这个角度来看, 用维度来划分教学目标, 恐怕很难找到依据。至少, 我们很难在教学活动之前, 就能预知这节课一定能达成哪几个维度的目标。
四、评价
传统教学注重预设的达成, 评价的依据自然就是达成的程度, 也就是效率。但以复杂性理论来看, 我们应当谨慎对待“效率”。通俗地说, 效率即投入和产出的比值。如何在相同的投入里 (四十分钟的课堂) 获得最大的产出 (学生的学业成绩) , 仍是我们当前教学的最大使命。
我们需要效率, 没有效率的活动是没有意义的。但是, 过分追求教学效率, 只会使教学变得机械而无生机。教师一味地追求知识的填充, 学生一味地追求知识的记忆与练习, 这样的课堂只能称其为培训, 而非教育。因为教育的对象是人, 而非物。所以, 评价教学, 不应该只是简单地针对某一个方面。除了效率, 至少还应该有效益。正如以上在关于知识、课程及目标的论述中, 我们不难发现, 教学实质上是一个过程。对于这个过程, 我们不能只从结果来看待意义, 也要从“参与过程后的变化”这个角度来进行评价。举例来说, 学习优异的学生, 如果能在教师的指导下独立完成部分学习任务, 或者学习较落后的学生, 能在教师的帮助下改变学习态度, 提高学习的兴趣等, 这些远比考试成绩更有意义。
综上所述, 复杂性理论还原了教学本身的特点, 极力反对运用简单的方法来思考教学活动的复杂性, 反对用“流水线”来处理学校教育。复杂性理论下的教学活动没有固定的模式, 也不必有固定的模式, 课堂是开放的、自主的、充满活力的。因此, 我们理解教学依靠的不是逻辑运算和命题分析, 而是深入课堂本身, 运用现象学、解释学, 综合应用叙事、传记等方法考察教学活动对于参与者的意义和价值。
时至今日, 我终于领悟了伟大的教育先哲杜威关于“教育无目的论”的真谛。其实, 教育并不是没有目的, 因为教育本身就是目的 (过程的意义) 。换句话说, 教育教学活动本身就具有自下而上的活力, 只要外界不要有过多干扰。
复杂理论 篇2
复杂性理论的哲学思考(上)科学的转型:从简单性科学到复杂性科学
20世纪30～40年代后兴起的复杂性科学,标志着人类认识世界的视角发生了根本性的转变--从追求简单到正视复杂,是科学自身向辩证思维的复归,是一次重大的`科学范式的革命,必然成为辩证唯物主义新发展的切入点.王志康论述了现代复杂性科学理论对辩证唯物主义发展有重要启示的十个方面.苗东升则论述了科学系统进入新的转型时期后,由工业-机械文明向信息-生态文明的转变为之提供了强劲的环境选择压力,科学自身正在孕育其新的形态,新型科学大体即复杂性科学.
作 者：苗东升 作者单位：中国人民大学,哲学系,北京,100872刊 名：河北学刊 PKU CSSCI英文刊名：HEBEI ACADEMIC JOURNAL年，卷(期)：24(6)分类号：N031关键词：复杂性科学 辩证唯物主义 发展 科学转型 文明转型
复杂理论 篇3
关键词：通用机场；复杂网络；机场保障；MATLAB；PAJEK
中图分类号： U8 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）28-137-2
0 引言
交通运输伴随着人类的各种经济社会活动以及社会生产力的发展和科学技术的进步，民用航空是交通运输领域非常重要一部分，在全球人类进行生活和生产活动中有着举足轻重的地位。通用机场是指为从事工业、农业、林业、渔业和建筑业的作业飞行，以及医疗卫生、抢险救灾、气象探测、海洋监测、科学实验、教育训练、文化体育等飞行活动的民用航空器提供起飞、降落等服务的机场（《民用机场管理条例》第八十四条）。
1 复杂网络理论
20世纪90年代以来，信息技术的发展迅猛，尤其Internet的极大进步使人与人之间通过各种各样的网络相连接，人类社会飞速迈入了网络信息时代。我们所处的世界存在着各种各样复杂网络。对复杂网络进行定性、定量的科学界定和解释，已经成为网络时代科学研究中一个极其重要的课题。
1.1 平均路径长度（average path length）
1.3 度（degree）与度分布（degree distribution）
1.4 小世界网络
小世界网络是指既具有比较短的平均距离又具有相对较大簇系数的网络，WS模型和NW模型是两种最为典型的小世界网络构造方法。
2 通用机场规划模型
目前我国通用机场尚缺少统筹规划布局，而通过一般运输机场建设的经验，可以发现盲目进行机场建设而没有前期的统筹规划和科学研究，结果只能造成资源浪费和达不到预期结果。因此，在全国范围内加强通用机场的统筹规划，首先深刻了解现有机场的分布和作用，基于此，才能保证更加合理地进行通用机场建设工作。
模型假设，为了使模型的建立简单有效，先对几方面内容做出如下假设：①以所有民用机场作为网络节点，包括部分军民很用的机场。对目前为止已经通航的运输机场和通用机场构建复杂网络，并对其进行评估分析。 临时起降点不在本文的研究范围之列。②每个符合条件的机场都是无差别的，即不考虑机场规模、设施以及从业人员的差异，认为它所有机场提供通用航空服务的能力是相同的。③每个通用机场都会有自身的业务服务范围，我们普遍认为其业务服务范围与当地的经济水平和当地通用航空作业量两个因素成反比，这两个因素分别用机场所在省份GDP和机场年飞行小时数来衡量。
3 模型构建路线
3.1 数据搜集
本文以2012年为研究年度，搜集全国220家民用机场的名称、所属省份、经纬度以及年飞行小时数，查找机场所覆盖的31个省（直辖市）的人均DGP。
3.2 计算两机场节点之间的距离
在复杂网络中测量两节点的距离显然不明智，又考虑到我国幅员辽阔，机场分布较为分散，本模型采用计算机辅助的方法以机场的经纬度来计算节点间的物理距离。
其中，jdi为i地的经度，wdj为j地的维度，R为地球半径，（3.1）求得两地的东西距离，（3.2）求得两地的南北距离，（3.3）求得两地直线距离。
3.3 计算机场的服务半径
生成复杂网络的邻接矩阵。如果任意两个机场之间的距离大于这两个机场各自服务半径的和，记为0，如果小于或等于则记为1；用MATLAB求出邻接矩阵。最后将机场复杂网络的邻接矩阵导入Pajek，进行分析其拓扑性质。
3.4 模型的应用和分析
拓扑特征分析。通过构建的机场网络邻接矩阵，利用pajek计算出，该复杂网络拓扑性质如下表所示：
由上表可以看出，该网络的平均度长为3.72，这表明平均每个机场与3.72个其他机场的服务区有重叠，机场的总体疏密程度适中。机场的平局路径长度为5.084，聚类系数为0.679，这与随机网络相比，该机场网络具有较大的聚类系数、较小的平均路径长度，因此可以说该机场网络具有小世界特性。通用机场的小世界特性可以保障通用飞行器在飞行时能得到边界的服务保障。
4 结论及对未来机场规划的建议
近年来我国通航市场迅猛发展，通用航空市场的发展又离不开地面保障服务，结合现有通用机场的布局和民航局在2020年之前对民用机场的规划布局，以通用机场网络具有小世界网络特性为原则，可对未来机场布局进行调整。我国东北、华北、新疆和广东地区可新建通用机场，其他地区既有机场可以满足飞行保障需求。
参 考 文 献
[1] 王小帆.复杂网络理论及其应用[M].清华大学出版社，2005.
[2] Wouter de Nooy.Exploratory Social Network Analysis with Pajek[M].Cambridge University Press.2005.
复杂问题简单化的约束理论 篇4
一、约束理论的主要内容
按照约束管理研究小组的说法, TOC就是关于进行改进和如何最好地实施这些改进的一套管理理念和管理原则, 可以帮助企业识别出在实现目标的过程中存在着哪些制约因素, 并进一步指出如何实施必要的改进以消除这些约束, 从而更有效地实现企业目标。也有学者认为, TOC理论即一套解决约束的流程, 用来逻辑地、系统地回答以下三个问题:改进什么?改成什么样子?怎样使改进得以实现?应主要着眼于对阻碍发展的瓶颈因素的理性思考, 这三个问题是任何企业改进流程时都必须思考的。
戈德拉特博士认为, 任何系统都是有约束的。可以用反证法来证明这一点:如果没有约束, 系统的产出将是无限的。现实当中任何系统都不能无限地产出, 所以, 任何系统都存在着一个或者多个约束。以赢利为目标的企业和其它非赢利组织均可视为系统。任何系统都可以想象成由一连串的环构成, 环环相扣, 整个系统的强度就取决于其中最弱的一环。相同的道理, 我们也可以将企业视为一条链条, 其中的每一个部门都是链条的一环。如果企业想要达成预期的目标, 必须从最弱的环节——瓶颈或约束的环节——大力改进, 才可能得到显著的成效。换句话说, 哪个环节约束着企业达成目标, 就应该从克服这个约束环节着手来进行改革。
约束具有两方面的特征:一是“约束”因素受内部和外部的约束;二是“约束”因素具有权重关系。在管理实践中, 应做到:
1. 分析来自企业内部和外部的约束, 认清问题所在。
一般来说, 约束可以是三种类型:资源、市场和法规。由于法律法规是一个国家政府所制订的具有强制性的社会约束, 因此企业只能在法律的约束下, 对来自资源和市场的约束环境进行改造。我们在考虑约束资源时, 主要考虑资源约束和市场约束, 应该意识到它既受企业外部的约束, 也受企业内部的约束。一般地说, 在企业整个的业务流程中, 任何一个环节只要它阻碍了企业更大程度地增加有效产出或减少库存和运营费用, 那么它就是一个“约束”。通常认为, 所谓“约束资源”, 指的是实际生产能力小于或等于生产负荷的资源, 而其余的资源则为非约束资源。举例来说, 某产品的市场需求为每周30个单位, 甲车间负责生产产品的底座, 其生产能力为每周生产35个单位;乙车间负责生产产品的动力装备, 其生产能力为每周生产40个单位;丙车间负责组装产品, 其生产能力为每周生产25个单位。显然, 丙车间的生产能力无法满足市场需求, 因此对约束资源改进的办法也很明确:增加丙车间的生产能力。
2. 认识约束因素的权重关系, 抓主要矛盾。
TOC的管理思想是首先抓“重中之重”, 使最严重的制约因素凸现出来, 从而从技术上消除“避重就轻”、“一刀切”等平均主义方式发生的可能性。短期来看, 是“抓大放小”;长期来看, 由于有主次地一个一个地解决问题, 大问题、小问题都没忽略, 因此, 企业整体生产水平和管理水平会日益提高。可以用ABC分类法来筛选待解决的问题, 把最紧迫的极少数的约束资源挑选出来, 从而避免了管理者陷入大量的事务处理当中而不能自拔, 企业有限的资源也得到了充分的利用。
二、TOC理论的主要工具
1. 思维流程分析法。
TOC理论最终就是要寻求顾客需求与企业能力的最佳配合, 对约束环节进行有效的控制, 其余的环节相继地与这一环节同步。思维流程分析法是TOC主要的工作方法之一, 思维流程有以下主要的技术工具:
(1) 现实树。现实树工具用来帮助人们认清企业现实存在的状况。现实树是因果图, 分为当前现实树和未来现实树。现实树的建立要严格遵循若干条逻辑规则, 从“树根”开始, 向“树干”和“树枝”发展, 一直到“树叶”。“树根”是根本性的原因, “树干”和“树枝”是中间结果, “树叶”是最终结果。对于当前现实树来讲, “树叶”是一些人们不满意的现象, “树根”是造成这些现象的根本原因或核心问题所在。而在未来现实树当中, 它的“树根”是解决核心问题的方案, “树叶”是最终人们想看到的结果。描绘当前现实树时, 即要回答“改进什么”时, 我们往往是从可以得到的例证开始着手, 即系统中明显地存在着的那些不尽人意的地方, 如发货拖延、库存超标等, 总称为“不良效果”。值得注意的是, “不良效果”并不是真正的问题所在, 它们只是一些表面现象。通过绘出将这些不良效果联系在一起的逻辑关系图, 可以有助于找到真正的问题症结所在, 它们就显示在这个逻辑图的最底部。
(2) 消雾法。消雾法用来以双赢的方式解决企业中的冲突。此法的得名是由于企业中的冲突像一团团的云雾一样, 人们往往不能很清楚地说出究竟是哪些原因造成了这些冲突。消雾法就是要驱散那些弥漫在冲突周围的混淆和含糊, 找到解决问题的突破点, 也就是去伪存真, 去粗存精, 由外及内, 由表及里, 称之为“注入”。未来现实树用“消雾法”看清问题和冲突, 找到“注入”点。但这还不是一个充分完整的方案。要回答“改成什么样子”, 需要利用未来现实树。在当前现实树图上, 把一个个“注入”插入到它要进行突破的环节。然后, 重绘逻辑连接, 在当前现实树的基础上生成未来现实树。这时, 我们就要看“不良效果”是否能转为“满意效果”。
(3) 负效应枝条。当做完上述的一系列工作以后, 就要找一些与改进后果相关程度最大的人来参与, 以保证改进的成功实施。思维流程法是一项需要高度开放、广泛参与的活动。如果不和这些利益相关者进行全面和充分的沟通的话, 就很难消除这部分员工抵制改革的情绪。思维流程法认为, 正是这些受改进影响最大的人, 才对那些意料之外的负面效应 (即“负效应枝条”) 了解得最清楚。所以, 思维流程法要求主动寻求这些人的参与, 并与他们一道找出避免“负效应枝条”长出的办法, 以避免实施的失败。此过程可以形象地描述为“剪去负效应枝条”。
(4) 必备树。要注意, 问题“怎样使改进真正得以实现?”不同于问题“怎样对事物进行改变?”。前者是在改进前后的状态都已知晓的情况下, 也就是当前现实树和未来现实树都已经描绘出来的情况下, 重点强调如何导致这一改进的实际发生。鉴于人们对自己参与设计的改进方案一般抵触较少, 所以回答问题“怎样使改进真正得以实现?”的关键就是, 让那些将与这些转变直接相关的人来制定实施转变所需的行动方案。这个工作是思维流程法中最有力的一环, 也是TOC与其他那些追求持续改进的思维流程方法相比最显著的一个特色。而用来显示克服障碍路径的逻辑图就称为“必备树”。
(5) 转变树。TOC思想的应用成功需要集思广益, 找到配合实施最初“注入”的其他“注入”。把所有这些实现成功实施所需的活动集中在一起, 并给出它们之间的关系, 弄清楚活动的先后顺序应该怎样, 也就是“转变树”。通过上述步骤, 改革者可以找出约束因素, 并对这些约束因素进行改进。
2. 三步诊断法。
目前, 全球的许多企业陷入了地区性或者行业性的生产过剩的困境。由于在供大于求的市场状况下, 众多企业出于利润驱动, 迅速扩张生产规模, 而导致了市场上的过剩状态的出现。如何处理企业包括生产、存储、人员等各方面的过剩能力?可以利用TOC理论, 着眼于企业整体功能和长远战略, 通过三步诊断过程来消除。
一是分析市场约束因素, 明确以市场为导向的观念。当我们在仓库里面对堆积如山的商品, 需要解决产品产销矛盾时, 仅仅想到用减少生产的方式去减少库存, 是不够的。应该积极采取措施通过生产市场需要的产品, 去扩大市场的需求。企业应该树立这样的观念:如果我们的企业存在生产能力过剩的现象, 那么市场就是约束因素。顾客是我们利益实现系统中不可缺少的重要环节, 事实上也是最重要的环节, 因为它最终决定产品是否能够转化为利润。所以, 企业的生产应该坚决以市场为导向。
二是改善内部环节。市场是影响企业效益的重要约束因素, 要想充分地利用它, 把企业的产品和服务带进市场, 从而实现利润最大化, 就必须改善企业内部的各个环节, 包括企业的文化氛围。要使员工意识到企业是一个由许多相互制约的子系统组成的有机体, 必须追求企业的整体优化, 而不是单个环节或者单个部门的局部优化。因此, 需要企业内部各个方面的相互合作、相互协调, 才能有效地利用约束因素。
三是改善外部环境。市场是约束因素, 我们有多种途径改善它。最明显的办法莫过于广告宣传, 或者简单地进行更多的广告宣传。更好的方法是细分市场, 寻找合适的顾客群体, 使企业的产品恰好能满足该消费群体的需要。事实上, 这才是有效利用市场的核心部分。这三步诊断法是一个循环往复的过程。通过不断改进, 才能实现企业的利润和运作水平的进一步提高。
3. 物流分析法。
企业内部存在着人员流、资金流、信息流、物流。物流是企业流程中的重要组成部分, 它历经采购原材料、制作毛坯、加工半成品、组装部件、总装产品及该过程中的物料传输、存储等活动环节。企业的生产管理者可以根据这个活动链中各环节的高度相关的内在关系, 制定出一个详尽而周密的生产作业计划, 规定出每一种毛坯、零件、部件和产品的投入出产时间和数量。但在实际中, 常常会出现各种问题, 如机器损坏、原料不足、半成品和产成品因质量问题而返工等等, 这些大量存在的随机事件常常会打乱原本计划好的活动程序。我们如何在这些纷乱的头绪中找出干扰企业的约束瓶颈呢?解决的手段之一就是从“物流”着手。通过对企业中“物流”的分类, 我们可以根据不同类型“物流”的特点, 认识他们各自的薄弱点, 或“瓶颈”所在, 从而有针对地进行计划与控制。一般将从原材料到成品这一“产品物流”分为:“V”、“A”和“T”三种类型。其中, “V型物流”是由一种原材料加工或转变成许多种不同的最终产品;“A型物流”是由许多种原材料加工或转变成一种最终产品;而“T型物流”则是“A型物流”的一个变形, 其最终产品有多种。实际上, 一个企业的“产品物流”往往不只一种类型。我们可以根据占主要地位的“产品物流”来相应地划分企业。如果一个企业其物流形态主要是“V型物流”, 那么我们就称这个企业为“V”型企业, 其余的以此类推。典型的“V型物流”企业是炼油厂、钢铁厂等。“A”型企业, 是造船厂、大型机械装配厂。“T”型企业是汽车制造厂等。“A型物流”企业及“T型物流”企业与“V型物流”企业的最大不同点在于, 前两者的物流管理难度大。它们存在着物料清单、工艺流程较复杂, 企业的在制品库存较高, 生产提前期较长, 约束环节不易识别, 计划以及工序间的协调工作也非常困难。要消除“A型物流”企业和“T型物流”企业的约束环节, 主要工作要集中在外部供应链的优化上面。要协调好企业与外部供应商、经销商之间的关系, 保证企业在满足市场多变需求的同时, 均衡地安排内部的采购、生产、储存等活动。
复杂理论 篇5
从系统科学和系统复杂性的角度看中医理论
中国的中医理论古老而超出西方现代理论体系之外,然而中医中药在临床实践中的有效性是不容置疑的.由于中国传统哲学和西方哲学的巨大差异,单纯用西方科学方法和科学理论是难以解释中医理论的.在认识到这一差异的`基础上,作者引入系统科学和系统复杂性的方法和概念,从一个新的角度初步分析了中医的阴阳五行理论.着重从时间维上系统的发展阶段角度分析了阴阳,从系统间关系种类的角度来解释五行,最终要在中医理论中引入现代分析观点,将中医理论方法用于复杂系统分析.
作 者：董向辉 戴汝为 作者单位：中国科学院自动化研究所系统复杂性研究中心,北京,100080刊 名：系统仿真学报 ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF SYSTEM SIMULATION年，卷(期)：14(11)分类号：N94 R22关键词：系统科学 复杂性科学 中医理论 阴阳 五行
复杂性理论关照下的语文课堂管理 篇6
自20世纪80年代复杂性理论被提出以来，人们意识到长期的简单性思维方式不可避免地造成了人们对客观世界多样性、随机性、非规律性的认识缺失，复杂性理论的思维方式被越来越多的运用于人文社会学科。基于教育教学改革与发展的步伐不断加快，越来越多的学者开始用复杂性的思维方式审视教育这个复杂的系统。语文学科本身的复杂性使我们以复杂性的理论和复杂性思维反观语文课程成为必然。
复杂性理论的特征
与简单性思想相对，复杂性理论复杂性理论把被经典科学所排除的多样性、无序性、个体性因素重新引入科学研究的的视野，借以研究能动系统的复杂的自组织问题。普利高津提出“在经典物理学中，基本的过程是被认为是决定论的和可逆的”。他认为，“可逆性和决定论只适用于有限的简单情况，而不可逆性和随机性却占统治地位的世界中。”他强调事物的演化是由于事物结构的突然变化，而事物结构变化的原因，则是由于事物内部存在一种“自组织”的功能。他把这种远离平衡区的非线性干扰形成的“自组织”界定为“复杂性”。可见，复杂性所强调的是整体性、非线性、不确定性、自组织性、耗散结构、不可逆、开放性、动态性。具体特征如下：
复杂性思维认为世界是一个不可分割的整体，复杂系统是有诸多要素形成的一个整体，要素之间存在复杂的多结构、多维度的非线性关系。每一个要素都有可能产生新事物的可能，不能将要素之间的联系割裂。对于复杂性事物的认识要以整体性思维进行考察而不是简单的叠加。
耗散结构与自组织。一个远离平衡态的开放系统，通过不断与外界交换物质、能量与信息，在外界条件达到一定阈值时，系统中的涨落可能产生突变，从原有的混沌无序的状态转变成一种在时间上、空间上或者功能上的有序状态，由于这种在远离平衡情况所形成的新的有序结构是以能量的耗散来维持自身系统的，所以这种结构被称为“耗散结构”。因此我们可以把系统的发展过程看成是开放系统中的突变，通过能量的耗散与外部条件的信息刺激形成的。在内部与外部的综合作用下，会形成一种“自组织现象”，所谓自组织是指一个开放系统通过与外界交换物质、能量和信息使自身从简单向复杂、从粗糙到细致、从混沌到有序不断地提高自身的复杂度、细致度和有序度的过程。
不确定与偶然性。由于事物处于一个复杂系统中，事物在发展过程中潜在着许多不确定的趋向，这些趋向在内在系统和外部条件的各种影响下会发酵成为随机概率性事件。
开放性与动态性。复杂系统随时与外部环境发生能量和信息的接收与交换，同时，复杂系统又绝对不静止的，在接受和转换的过程中，系统始终保持着动态发展的趋势。一方面，系统各要素在开放的系统中与系统外的环境交换信息，使自我系统不断运动，另一方面，系统的不断运动又刺激系统内各要素不断与外部发生交换与联系，促使系统向更高級的阶段进化。
复杂性理论关照的语文课堂教学思考
西方教育领域复杂性思想的领军人物布伦特·戴维斯认为：“教育是一个及其复杂的系统，复杂性思想改变了许多传统的教育观念和实践。学习和学习者的定义正在不断进化；智能或能力更多的是习得的而不是授予的；学习或认知识类比性的过程，而非逻辑性的过程；课堂不只是学习者的集合，更是一个集体学习；课堂集体本身也是一个自组织、自适应的学习系统”由此可见，课堂活动本事就是一个庞大的复杂系统，就语文课堂来说不管是从教学的参与者即教师与学生之间的关系、还是教学过程即课堂教学行为来说无不充斥着复杂性。特别是在语文课堂中。教师与学生，学生与学生这些课堂参与要素各自作为独立的个体不仅会受到来自自身的心理因素影带来的又差异的影响，还会受到课堂环境中的各种外部因素的各种不同的影响，这些来自于自身内部和外部环境的影响又常常与系统环境发生能量和信息的交互，在多方条件的酝酿中课堂教学往往会以不确定的多样态的形式呈现。教师必须对这些多样态的形式不断地做出决策，是课堂教学活动保持在有效的轨道中，因此课堂管理就显得十分重要。教师作为课堂中的重要角色，课堂管理是支持课堂教与学活动的一种手段。以复杂性理论作为理论指导笔者认为应从以下几个方面人手：
通过预测，发现问题
课堂作为教师与学生进行知识学习，思想交流的主要场所。第一，课堂是作为人的活动的的课堂，人自身的生理心理状态、思维方式、情感体验是各不相同的，人的复杂性试课堂活动带有天然的复杂性。加之语文因其学科的性质与人们各自的生活现实世界和复杂的精神世界紧密相连，在因此语文课堂中存在着更多的不确定性，教师作为课堂活动的主要管理者应在课堂活动进行之前，认识到不确定性可以遍布于课堂教学活动的。第二，在认识到不确定性的普遍存在后，教师还应当通过预测来发现可能会成为事实的不确定性。首先，这种预测应当来自于对学生情况的细致分析，套路式的对学生原有认知能力和现有认识水平的普遍分析所得出的分析结果一般是初中生或者高中生已经具备了怎样的能力，已经学过了这类知识云云，我们所得到的分析结果是所有初中生或者高中生的共性，而非教师自己学生的个性。因此，对于学生认知能力和水平的预测分析应当是一个长期收集观察的过程。通过学生的反馈做出个性化的判断，以确定整体的水平状态，其次，课堂并不只是知识的单一接收的过程，语文课堂自身的人文性、艺术性要求教师还应当考虑学生在课堂中的接受与理解时会受个人生活经验和情感因素的影响，不同的生活经验和情感会影响学生的对课堂活动的理解，师生之间不同的知识背景和生活经验同样也对影响他们在课堂活动中的对话并延伸出各种不确定的枝节。第三、这些预测的最终目的实际上是为了找出不确定性存在的契机，更全面的发现在课堂教学中可能存在的问题，以便能够在实际的课堂环境中能够有效应对以提高个人课堂管理的能力。
通过旁观，强化反思
教师作为课堂的主要参与者，往往会钻进课堂活动中，对于个人和学生的课堂行为缺乏敏锐、客观的认识。“事实上，在老师和学生产生互动的时候，一旦发生在像课堂这样复杂多变而快速运转的环境中，要想清楚的意识到所发生的一切复杂情况，是很困难的”很多老师在课堂结束后无法准确的回忆课堂活动中的一些细节，比如花在维护课堂秩序上的时间，学生主动与教师互动的频率，教师主动创设的课堂对话频率等。所谓当局者迷，当教师沉浸在快节奏的课堂中时，教师并没有足够的精力与条件对课堂行为进行清晰的分门别类的梳理。所以，教师可以在教学活动结束之后，跳出自己的课堂通过语音存储设备回放课堂活动。但诸多研究表明，如果教师没有一种能够用来分析自己教学行为的概念工具的话教师在看过自己的教学录像之后，同样会如过眼云烟一般，个人的教学行为的并不会因此而发生多大的改变。因此参照描述课堂过程的概念是旁观课堂监控课堂行为的关键所在。例如，如果我们掌握了关于课堂提问的策略，在旁观自己的教学活动时则会以提问的策略为参照，自觉的思考自己的提问策略是否得当以及发现自己所存在的问题。通过回放再现课堂，这时教师的角色由教学活动的承担着转变为旁观者，在不断反观自我中培养反思意识，不断发现课堂教学中的问题，并寻找突破口。
建立师生学习共同体
按照复杂性理论的观点，课堂活动时师生之间的双向交流共同体验学习的过程。整个课堂是一个自组织的适应过程。教师与学生的关系在复杂的系统环境中不是固定不变的。一方面，教师是课堂管理这一行为的发出者，同时教师的这种管理行为又必须基于他的学生的具体适应情况才会行之有效。在这个适应过程中教师会不断地调整自己的管理行为和管理方法。同时学生也会根据教师的管理行为调整个人的行为，并在适应中寻找个人获得知识、情感体验的切入点。学生的反馈又会成为教师管理行为的重要参考数据，使教师不断调整课堂管理行为，形成了师生之间相互作用，共同发展“适应-调整-适应-调整”的整合的学习共同体。
复杂理论 篇7
近几场高技术局部战争表明, 战场对抗已是体系作战的对抗, 战争的胜负取决于装备体系的整体作战能力, 而且在一定程度上, 单装纵向发展到了武器装备性能的物理极限[1,2]。作为装备性能的粘合剂和部队战斗力的倍增器, 数字化技术与信息系统技术可快速有效地促进信息化与机械化融合发展, 促进装备横向融合、综合集成为装备网络, 并纵向贯通以加强保障装备网络之间的联系, 逐步形成网络化的装备体系, 从而实现在不增加装备数量的情况下, 装备体系的整体作战能力得以倍增。
1 装备体系的内涵与外延剖析
装备体系指的是为满足现代战争作战任务的能力需求, 根据现代战争的特点和规律, 由若干种具有不同作战能力, 功能上相互联系、性能上相互补充的武器装备综合集成的更高层次的有机系统或整体[3]。
在现代部队的装备体系的建设中, 已经突破了过去摩托化、机械化建设理念, 着力于信息系统的一体化和武器装备的数字化;突破了单系统、单平台的建设思路, 以装备体系建设为核心思想, 注重装备体系建设的顶层设计以及综合集成方式[4,5];突破了按兵种、分部门的建设模式, 统筹谋划各兵种的装备建设, 构建型号趋于统一、体系结构明显优化、系列型谱更加精干、以三代或四代装备为主体的装备体系。
装备体系运用的基本方式是一体化联动运用, 其体现在构造和运用“一张网”, 打通联动“四条链”, 可“同一兵种内多个功能纵向贯通”、“同一功能内多个兵种横向融合”, 实现在时间上、空间上、各作战要素上、作战单元上一体化化联动, 使得现代部队装备体系各要素真正融合为一个整体[6], 从而实现对敌装备体系关键节点实时、同步、有序的打击, 实现装备体系整体效能的快速精确释放。
“一张网”主要涉及通信网络装备相关装备体系要素, 以战术互联网为主体的, 综合各类数据采集系统、通信系统, 形成的无缝互联的栅格信息网, 实现战场综合信息的实时互联、互通与共享, 能够为各装备要素、作战单元作为公共信息传输平台, 是装备体系的神经系统。
“情报信息链”主要涉及侦察情报相关装备体系要素, 依托“一张网”, 整合各类侦察情报装备和用户, 在上级情报信息支援下, 针对战场环境展开情报侦察与上报、信息获取与融合、综合态势生成与共享, 为作战行动和指挥提供有效及时的情报信息保障, 满足各装备要素对战场态势整体感知的需求, 是装备体系的各种感官。
“指挥控制链”主要涉及指挥控制相关装备体系要素, 依托“一张网”, 在“情报信息链”的支持下, 将处于异地、分散状态的各级指挥要素、各种战斗单元链接起来, 围绕作战目的, 异地、同步、动态、实时的对各作战单元进行作战控制、行动协同, 为其他各装备要素提供指挥控制功能, 是装备体系的大脑。
“火力打击链”主要涉及信息对抗、机动突击、火力打击相关装备体系要素, 依托“一张网”, 在“情报信息链”、“指挥控制链”、“综合保障链”的支持下, 密切协同各类火力打击指挥要素、作战单元, 依据作战态势, 各作战要素科学编组、整体联动、同步运行, 实现最大限度的凝聚所有作战能量, 通过信息对抗、火力打击、兵力夺控等方式, 实现战场动态聚能、整体释能、精确释能, 是装备体系的拳头。
“综合保障链”主要涉及作战保障、后勤保障和装备保障三类装备体系要素, 依托“一张网”, 在“情报信息链”、“指挥控制链”的支持下, 充分融合各类保障要素, 通过信息采集、方案生成和保障行动实施与控制等环节, 实现保障资源从宏观到微观的可视化和保障需求的实时感知, 预测、计划、控制、协调综合保障中的物质流、能量流向需求用户精确流动, 按照信息主导的精确保障、快速直达的聚焦保障、离散部署的机动保障、多维立体的一体保障等保障方式, 为其他装备要素 (子体系) 持续作战提供强有力的精确综合保障, 是装备体系的有机体之一。
2 复杂系统理论和耗散结构理论的概念辨析
2.1 复杂适应系统理论
复杂适应系统理论于1994年由科学家霍兰提出, 他认为:适应性指的是系统中的主体, 是具有适应性的个体, 它在与环境或其它主体交互过程中, 通过持续的“学习”、“积累经验”, 改变本身的功能和结构。其核心思想是“适应性造就复杂性”[7], 可从以下两方面来表述:
(1) 主体是主动的、活的实体。复杂适应理论认为, 主体的主动性是系统进化的基本动因, 没有脱离整体、环境的主体, 也没有摆脱于主体之外的整体, 复杂性是在主体与其它主体主动交互过程中形成的, 其程度决定于主体的主动程度。
(2) 个体与环境 (含个体之间) 的交互是系统演变和进化的主要动因。一方面, 没有某个超脱于所有个体外的整体“代表”。整体的存在正是通过个体与其他起到“环境”作用的个体在交互中体现出来;另一方面, 在交互作用过程中, 个体在各种因素 (含外界因素与内部因素) 的作用下, 其发展方向发生歧化, 并逐步产生了不同结构, 个体之间的关系存在着从“平等”到“分化”发展的过程。
2.2 耗散结构理论
耗散结构理论由科学家普利高津于20世纪70年代末提出, 他认为:某个远离于平衡态的开放系统, 在与环境进行信息流、能量流和物质流的交互过程中, 在达到某个状态阈值时, 通过系统内部非线性涨落的放大, 会逐渐的形成空间、时间或功能上的有序状态[8]。这种非平衡态下的、有序的、稳定的结构, 便为耗散结构。其核心思想:
(1) 开放是有序的前提。系统开放是耗散结构形成和得以维持、存在的基础, 通过信息流、物质流、能量流等负熵流从外界环境持续不停的“流入”, 不断消除或减少系统内部的熵, 系统得以呈现为一种远离平衡态的动态有序的非线性状态, 一旦孤立, 系统的熵值将越来越大, 最终进入最无序的状态。
(2) 非平衡是有序之源。系统只有在远离平衡态和开放这两个条件同时出现时, 耗散结构才可能出现, 且状态不是绝对稳定的, 在外界环境加以足够的扰动时, 系统就可能通过涨落或突变成为一个新的稳定有序状态。
(3) 非线性作用是有序的动力。复杂系统内部诸要素的非线性作用能够在各要素间产生协同作用、相干效应, 从而使得各元素相互制约、耦合, 使线性叠加失效, 产生自组织结构, 同时产生的临界效应引起在某个临界点产生分叉演化等反应, 进而形成一种新的稳定有序的结构状态。
(4) 随机涨落是有序的契机。当开放系统在远离平衡态时, 系统的某个变量或某种行为在偏离平均值时所产生的“涨落”, 通过非线性的相干效应和连锁效应可被放大, 触发、激化系统发生突变, 形成一种新的稳定有序的结构状态, 即偶然的随机涨落为耗散结构的形成提供了良好的契机。
3 装备体系的特征分析
基于信息系统的体系作战是在信息化战场环境下, 装备体系之间的对抗。多种类型的武器装备及相应的保障力量, 通过纵向贯通、横向融合等方式, 构成了一个开放的复杂系统[9,10]。装备体系作为一个开放的复杂系统, 涵盖各个装备子体系, 各个装备子体系在整个装备体系中完成不同的功能, 不仅表现有层次性、目标性、整体性等一般特性, 同时结构、功能、能力实现等方面呈现出了复杂系统的相关特性。
3.1 装备体系的结构特征
(1) 开放性。装备体系是一个开放系统, 部队在上级编组内或独立完成某任务时, 战略战役支援力量、敌方作战力量和自然环境等构成了复杂的外部环境。通过及时有效对装备体系进行保障, 从外界环境持续“流入”信息流、物质流、能量流等负熵流, 以保持装备体系处于有序状态, 实时有效地了解战场综合态势和保持装备体系的战备完好率始终处于较高水平, 较好地提高了装备体系的整体能力。
(2) 远离于平衡态。装备体系是远离于平衡态的, 在作战状态下, 部队装备是非均匀的网络化分布式部署的, 并根据任务需要和装备功能特点进行动态的编成编组, 且不断地在时间、空间上进行结构优化。基于信息系统的体系作战损耗严重, 故装备体系是一个远离平衡态的高度有序的功能系统。
(3) 非线性。装备体系各要素 (子体系) 间存在复杂的非线性作用, 基于信息系统条件下的体系作战与传统战争的最大区别就是线式作战转为非线式作战, 这就导致各装备要素之间相互关联, 某一要素的变化都会受到其他要素的影响, 同时也影响其他要素的变化, 不能按照“加和”办法来分析。
按照复杂系统理论, 装备体系作为一个远离于平衡态的有机体系, 具备了对外的开放性和内部各要素相互作用的非线性, 是一个典型的耗散结构体系。
3.2 装备体系的功能特征
(1) 层次涌现性。各装备要素的功能、作用方式的差异导致了装备体系结构的层次性, 在由低层次到高层次的构建过程中, 装备体系诸要素功能依照量的比例性、质的适应性和相互作用的方式逐步结合, 形成了装备体系功能的多层次性。
依据复杂系统论的相关观点, 装备体系的层次性表明了其复杂性, 也引起了体系功能的涌现性, 各类武器装备系统通过信息系统等方式实现了动态聚能、一体化联动, 形成了具有特定功能的装备体系[11], 但由于在各层次的元素以及层次间的各元素存在相互影响、相互制约、相互作用, 这一级层次往往会产生下一级层次所没有的功能, 装备体系往往具有各层次组成要素所不具有的新功能, 装备体系的整体功能即是所有武器装备系统组合基础上的整体涌现。
根据层次涌现性的特点分析, 装备体系的整体功能的生成和强弱既决定于各装备要素的数量、质量, 也决定于装备要素的集成方式和体系结构。
(2) 系统脆弱性。基于信息系统的体系作战的环境下, 为了取得装备体系的最佳整体效能, 体系的内在结构变得越来越严密, 各作战单元集成程度越来越高, 各装备要素的关联度也就越来越高, 这造成了体系的抗干扰能力越来越弱, 当某关节被打坏时, 链路就被打破了, 直接影响体系的整体效能。
(3) 交互联动性。依据系统论的相关观点可以得出, 系统整体功能的形成不仅仅来源于各组成要素, 也来源于各要素间的非线性交互作用。装备体系各组成要素通过信息系统的联通性和聚合性, 信息流、物质流、能量流的广泛深度融合和快速有序流动以及互联组网进行硬件、软件的互联互通, 打通各装备要素之间可能存在的节点障碍, 实现各个装备要素之间的交互联动, 使各级、各类的装备聚合成一个整体, 实时有效地聚集起来, 形成功能强大的整体作战能力。
(4) 动态重组性、自适应性。依据复杂系统论相关观点, 系统的演化是时刻存在的, 是在动态中进行的, 演化过程具有随机性、不可逆性。基于信息系统的体系作战多运用不同的非线式作战行动, 作战环境广, 没有固定的地点、样式等, 作战力量动态分散配置, 各作战力量、自然环境等因素的关系具有不稳定性。故装备体系需根据作战任务的需求, 利用信息系统网络, 与环境进行信息流和物质流的反复交互, 持续不断地对系统结构进行动态重组。由于基于信息系统的体系作战进程较快, 任务瞬时多变, 作战目标转换迅速, 作战力量损耗较快, 且作战环境复杂多样, 因此要保证装备体系安全、稳定、高效地运行, 就必须适时迅速地组织装备体系调整重组。
3.3 装备体系的能力实现特征
装备体系的能力生成与作用过程中, 在充分应用耗散结构理论、复杂适应系统理论的基础上, 通过运用基于装备要素集成的模块化群队式编组方式、面向非线性对抗的网络分布式部署方法、基于精确作战的一体化联动运用策略等[12], 将实时感知、高效指控、快速机动、精确打击、全维防护、综合保障等集成于一体, 形成具有倍增效应的体系化作战能力[13]。其特征:
(1) 模块化、耦合性。装备体系构建过程中, 通过对作战任务不断地细化分解、量化分析, 确立了相应的功能单元模块, 通过调整与优化、耦合聚集等环节构建模块化群队式编组的装备体系, 多数装备采用“平台+模块”的技术路线, 四个平台 (硬件、软件、数据和承载平台) 为支撑, 功能模块按需组装, 有利于灵活组合、快速部署。
(2) 非线性、网络化。基于信息系统的体系作战的本质特征就是对抗的动态性和非线性、力量部署的网络化分布式。装备体系整体能力与各要素的功能及结构、具体的作战任务、作战环境、作战对象, 以及各个功能系统作用发挥程度等诸多因素都有关, 每一要素的局部行为和活动都可能对整体作战效能产生影响, 而且这种影响不是线性的, 装备体系中的要素 (子系统) 局部行为和活动的发挥与对整体作战效能的影响力呈现出非线性关系。
为了适应基于信息系统的体系作战需求, 在充分运用分布协同理论的基础上, 作战力量需整体筹划、离散配置、动态部署、整体联动, 实现作战力量的网络化分布式部署。
(3) 整体性、协同性。基于信息系统的体系作战的高强度、快速度、整体对抗性, 决定了体系作战能力各构成要素需以“一网四链”的方式运行, 一体化联动、同步运行, 使作战能力凝聚成一个整体, 形成优势互补, 整体能量得以最大释放, 以实现对敌要害目标和关键环节予以快速、准确的打击, 从而提高作战效益, 达成最大的作战效能。
4 结果分析
通过上述对装备体系特征分析, 可得以下结论:
(1) 维持装备体系处于稳定有序的状态, 以充分发挥装备体系的整体能力。
进一步构建并优化扁平化网络化指挥层级结构, 加强信息化系统的普及和有效应用, 强化信息融合效应, 缩短侦察与打击、侦察与保障的时间差, 持续不断地优化保障策略, 构建更加有效的保障组织。同时大力促进以网络为中心、多种方式融合的装备保障模式, 减少信息流、物质流、能量流的流通成本、时间, 促进负熵流从外界环境持续不停地“流入”, 从而不断消除或减少系统内部的熵, 以促进装备体系处于稳定有序的状态。
(2) 完善装备体系自身质量管理和自组织机制建设, 强化体系的自我调节功能。
依据联合战术互联网等信息系统技术以及基于系统的体系作战相关先进理论, 持续不断优化装备体系的体系结构、运行机制等, 完善其自身质量管理和自组织机制建设, 强化体系的自我调节功能, 使其能够根据战场环境变化, 及时有效的调整自身结构和功能, 在一定程度上将“熵”消化在体系运行过程中, 同时能够更好地协同内部的相互关系和利益冲突, 减少运行过程中“熵”的增加。
(3) 进一步优化建设网络分布式部署与一体化联动运用策略, 提高装备体系整体作战能力。
信息系统条件下的体系作战, 战场对抗已是体系的对抗, 而信息化作战样式的本质在于战场的动态性和非线性, 且作战目标更多的在于打击要害目标或关键节点。因此, 必须优化建设作战力量的网络分布式部署与基于精确作战的一体化联动运用策略, 以提高装备体系的体系化作战能力。
5 结语
复杂理论 篇8
自然界中存在的大量复杂系统都可以通过数学工具加以建模, 并通过形形色色的网络加以描述。网络最初属于图论的研究范畴, 早期的图论主要涉及一些可以利用简单规则网络来研究的问题, 如数学上经典的"一笔画问题"、"旅行售货员问题"。自上世纪50年代以来, 人们开始研究一些大规模复杂系统的统计性质, 用随机网络模型来描述。1998年Watts和Strogatz发现的小世界性质 (small-world property) , 引发了复杂网络的研究热潮, 标志着复杂网络研究的开端。目前, 复杂网络的研究受到学术界和工程各个领域研究人员的广泛关注, 已经成为研究热点之一。
在中国, 2008年初的大范围雪灾, 波及个20省 (区) , 受灾人数过亿。而这场雪灾的最大破坏力正体现在对电力网络的中断上, 交通依赖电力, 电力又依赖能源, 能源又依赖交通, 而经济又依赖上述三者的循环。一场由电力网络受损造成多个网络的崩溃, 本文结合复杂网络的统计特征, 分析其在电力网络上的应用。
2、复杂网络
2.1 复杂网络中的一些基本概念
(1) 度和分布 (degree°ree-distribution)
度是一个节点的重要特性之一, 节点度k就是该点所连接的边数。节点的连接度分布是指网络中连接度为k的节点数目的概率p (k) 随节点连接度的变化规律。
(2) 簇系数 (clustering coefficient)
在人际关系网络中, 经常会遇到这样的情况, 你朋友的朋友还是你的朋友, 或者说你的两位朋友之间也是朋友。这种特性称为聚类特性。簇系数就是用来度量网络的这种特性的。确切地说, 聚类系数可以定义为:假设节点i连接着ki个其它的节点, 这些节点都是节点i的邻接点。那么最多存在条边在这些邻接点之间, 而实际在这些节点之间存在着的边的数。节点i的簇系数ci就定义为它所有相邻节点之间连边的数目占可能的最大连边数目的比例, 即整个网络的簇系数c定义为网络中所有节点的聚类系数的均值,
(3) 最短路径和平均路径长度 (average path length)
网络中, 两个节点i和j之间的距离di, j定义为连接i和j的最短路径所包含的边的数目。网络中任意两点间的距离被定义为连接两点的最短路径所包含的边的数目, 把所有节点对的距离求平均, 就得到了网络的平均路径长度L。
2.2 网络的模型及特性
(1) 规则网络:如果系统中节点及其与边的关系是固定的, 每个节点都有相同的连接度数, 就可以用规则图来表示这个系统, 规则网络的统计特征是具有大的簇系数和大的平均距离。
(2) 随机网络:ER随机图论则假设网络有N个节点, 以概率p来连接一对随机选定的节点。这样就生成了一个具有N个节点和大约条边的随机图。随机网络的统计特征是具有小的簇系数和小的平均距离。
(3) 复杂网络:复杂网络中最重要的统计特征就是小世界 (small-world) 效应和尺度无关 (scale-free) 特性。
小世界特性就是在一个很大的网络中, 顶点具有较大的簇系数和较小的平均路径。例如互联网、电力网络、演员合作网络都有表现。无标度特性是指网络中的节点服从幂律分布。这种特性对网络中局部环境受到攻击, 表现出较强的鲁棒性, 但遇到网络中枢纽点的攻击, 就比较脆弱。但是在解决如交通杜塞, 预防电力网络全线崩溃等等有着重大应用。
3、复杂网络在电力网络中的应用
3.1 电力网络的特征描述
电力网络是电力系统中由电厂、变电所、各级电压等级的输配电电线路及升降压变电所组成的复杂系统。如果把电厂看作节点, 连接电厂和电厂之间、电厂和变电所之间, 以及变电所和各终端用电设备的输电线看作边。电厂的电容量看作点权, 输电线上的电压看作边权, 这样就可以把电力网络抽象为一个复杂加权网络。电力网络除了具有大多数复杂加权网络的共性特征外, 还有自己的特征:
1) 网络的规模大, 不同作用的节点根据其作用不同 (电厂节点个数少, 变电所较多, 终端用电设备多) , 起关键作用的节点个数反而少。
2) 网络是加权的, 且点权和边权有严格的容量限制。
3) 有些节点连接的边是双向的 (电厂和电厂之间的边) , 有些节点连接的边是单向的 (电厂和变电所之间、变电所和终端用电设备之间) 。 (以电流流动方向/电压高低)
4) 网络的结构具有相对的时空稳定性和复杂性, 这是因为电力网络的节点有开关闭合、串并连技术。一段电网出现问题, 只要通过开关将该段网络隔离就能解决问题。
5) 电力网络中的枢纽节点 (电厂节点) 受地理位置和天然资源的影响, 比如:火电站和水电站的在建设过程中的选址问题。
3.2 利用复杂网络理论研究电力网络的意义
在电力网络领域内的许多问题, 如:
1) 电厂节点的选址是电力网络设计的重点和难点。
2) 地方电力网络和区域电力网络的组建问题。利用其无标度特性, 达到成本上的节约和效率上的提高。
3) 开式电力网和闭式电力网的选择问题。
而上述问题都可以依靠复杂网络的相关理论来解决。在此基础上, 将电力网模型与复杂网络特性相结合进行研究, 探讨未来电力网络的一般演化规律, 最终目标是形成描述电力网络演化一般规律的数学刻画, 为电力网络的发展提供决策上的支持。这就证明了利用复杂网络理论研究电力网络是可行的。
3.3 复杂网络理论在电力网络中的应用研究
近年来, 随着复杂网络在社会关系网络, 城市交通网络等各领域的深入研究, 复杂网络正在向电力网络领域渗透, 针对目前国内外的研究成果, 主要集中在以下几个方面:
1) 探寻电力网络连锁故障发生的机理。
Dobson等人对电力网络进行了抽象和简化, 建立OPA, CASCADE等模型。通过对北美电力网络的分析, Dobson等人研究得到一个重要结论是:当前北美电力网络是一个自组织临界系统, 在临界负荷附近, 系统故障规模的增长表现出幂律分布。许多国家的电网, 尽管各种小规模停电事故的发生频率要远大于北美电网, 但却很少发生类似于北美电网的大规模连锁事故。他们认为正式这些频繁的小规模停电事故缓解了整个电网日渐增加的某种大规模停电事故的压力, 而不至于引发大范围停电。
2) 电力网络的抗毁性和级联效应
对于电力网络的抗毁性研究中表明, 网络遭受突发故障 (随机选择移除一些节点) 和蓄意攻击 (选择移除部分度大的节点) 后拓扑结构的变化是不一样的。研究结果表明服从幂律分布的网络 (无标度网络) 对于突发故障是鲁棒的, 但对于蓄意攻击是脆弱的。在加上考虑级联效应的攻击, 对于基于最大度或最大负载的蓄意攻击是更加脆弱的。所谓的级联攻击, 是指每个时间步攻击负载最大的10个节点, 然后下个时间步重新计算各点的负载, 那么故障级联是大规模停电事故发生的罪魁祸首之一。Albert等人的研究从电站出现故障, 其上负载被其他电站分担而产生级联这一基本思想出发, 证明了这一结论。
4、结束语和展望
结合复杂网络的统计特征, 从网络的结构特征方面、网络的演化模型方面以及网络的鲁棒性和可靠性方面进一步深化理论研究, 并将研究成果尽快地应用于电力网络中去, 这是该领域深入研究的迫切要求之一, 也是复杂网络研究进一步发展的动力所在。
摘要：本文从复杂网络的统计特征分析电力网络瘫痪的内在原因, 并通过复杂网络的动力学特征, 研究电力网络的鲁棒性和抗毁性。
关键词：复杂网络,电力网络,小世界效应,尺度无关特性
参考文献
[1]Cassel W R.Distribution Management System, Functions andPayback.IEEE/SM PWRS, Seattle, WA, 1992.
[2]刘健, 倪建立.配电网自动化新技术.北京:中国水利水电出版社, 2004.
[3]余贻鑫, 王成山等.城网规划计算机辅助决策系统.电力系统自动化, 2000, 24 (15) :59～62.
[4]周涛, 柏文杰, 汪秉宏, 等, 复杂网络研究概论[J].物理, 2005, 34 (1) :31-36
[5]Watts D J, Strogatz S H.Collective dynamics of small world net-works[J].Nature, 1998, 393:440-442
[6]Barabasi A L, Albert R.Emergence of scaling in random networks[J].Science, 1999, 286:509-512
复杂理论 篇9
关键词：管理理论丛林,传统管理样式,复杂管理样式
当前, 高校教师管理已走上了高度专业化、科学化、信息化的轨道, 新的管理理念次第介入, 新的管理思维陆续涌现, 新的管理方略付诸实践。目标管理、制度管理、合同管理、绩效管理、情感管理、压力管理、情感管理、柔性管理、生态管理等, 充斥着整个高校教师管理领域, 成为高等教育领域中一道令人瞩目的新景观。毫不夸张地说, 当代高校教师管理日益走出简单管理、单维管理 (即基于单一管理理念的管理) 、静态管理、单向管理的时代, 正悄然步入理论导航、理论丛林、专业引领的新时代, 这些迹象充分表明:现代高校教师管理样式已经诞生。面对管理理论空前繁荣的新形势, 我们不仅为高校教师管理的现实路径选择而担忧:到底哪种教师管理理论是最适合时代要求、学校校情、教师需要的管理理论?到底哪种教师管理理论是最能彰显学校实力、凝聚学校核心竞争力的有效管理理论?毋庸置疑, 这正是当代高校教师管理实践中的内在困境之一。显然, 每一种教师管理理论都有其特定的管理环境要求与优势实践领域, 而现实的教师管理环境是复杂、多变、丰富的, 我们无法将每一个教师管理理论一一对应地分解到高校教师管理的每一个环节、每一个细节、每一情景中去, 智慧的教师管理者只有从教师管理的整体效能入手来灵活、机动地选用与配置各种管理理论, 实现对各种教师管理理论的综合利用。这就是基于复杂理论的高校教师管理理念。
一、教师管理理论丛林时代的“烦恼”
教师是高校发展的核心资源与第一管理要素, 是最具膨胀力、爆发力的管理资源。可以说, 一所高校的根本强校之道只有一个, 那就是充分开发每一位教师的人才资源, 尽可能使其潜力得到最优化、最大化的发挥, 最终使之成为高校实力不断攀升的增长点[1]。相对而言, 高校的人力 (即一般工作人员) 、物力、财力都只是高校管理的辅助资源, 是围绕高校教师这一人才资源而被组织起来的。以高校教师为中心, 依靠教师专业素质的提升来放大学校上述管理要素的效能, 是大学的科学经营之道[2]。正是基于这一假设, 我们可以判定:选择科学管理理论, 创新教师管理样式, 是一所高校迅速崛起的捷径。
遗憾的是, 面对管理理论丛林化时代的到来, 许多高校正遭遇着纷繁教师管理理论并存的“纷扰”与“烦恼”, 致使许多高校陷入无所适从的理论困境之中。高校教师管理工作的理论困境集中体现在以下三个方面:
1.理论跟风。
当代教师管理理论的生长速度是史无前例的, 尤其是在这个生产管理理论已经成为一批高校的专业、“饭碗”的时代。学习型组织理论、过程管理理论、质量管理理论、人本管理理论等, 可谓纷繁复杂, 令人目不暇接。管理理论生产周期缩短、大量新管理理论纷纷出台, 致使许多高校盲目引入新潮管理理论, 成为新型教师管理理论的“追星族”, 在理论丛林中迷失方向。
2.理论拼盘。
面对多样化新型教师管理理论的冲击, 许多高校的各个部门各自为政, 纷纷引入各自偏爱的管理理论, 出现了以管理部门化为主体的学校教师管理理念“拼盘现象”。人事管理部门推行岗位管理、院系实行绩效管理、教务处实行目标管理、科研管理部门实行激励管理、党政部门实行情感管理, 等等。整个高校的教师管理理论就活似一个理论“拼盘”, 为教师编织了一道管理之“网”, 导致学校教师管理中文牍主义风行, 整个教师管理系统对教师工作中、教师身上变化的反应灵敏性严重不足, 管理活动的整体意识严重缺乏, 教师成为多种管理理论胁迫的对象。
3.理论装饰。
随着管理理论强势的形成, 高校教师管理实践被迫采用一种或几种管理理论, 否则, 这种教师管理模式就显得缺乏合理性、合法性, 进而被视为一种“落后”的管理方式, 招致兄弟高校的非议。正是在这种社会心态的驱动下, 许多高校在教师管理中都纷纷“宣示”采用某一管理理论。无论这些理论是否适合自己, 管理者都会将它“贴”到自己的教师管理工作上去, “写”进教师管理的计划中去, 以之来“包装”自己的管理活动, 教师管理的实质效力则被弃之不顾。
二、高校教师管理的新样式——基于复杂性的教师管理样式
在管理理论的“压迫”下, 高校教师管理需要理论的自觉、自省、自主, 需要一种灵活掌控与驾驭各种管理理论、各种复杂管理环境的管理智慧。教师管理的目标环境、方式、结果是复杂的, 这就需要借助于复杂管理的理论来应对多样化教师管理理论对管理实践的冲击与考验。
复杂理论是近二十年来自然科学界出现的一种新理论, 神经网络、生态平衡、人工智能和混沌理论就是复杂理论诞生的沃土, 复杂理论就是这些领域科学研究成果的集成。正如乔治·考温 (George Cowan) 所言, 复杂理论是“21世纪的科学”, 是一门崭新的引领全部科学发展走向的横断学科。与其他理论不同, 复杂理论关注的是事物发展中的不确定性、“涌现”与突变, 关注的是规则、秩序是如何从混沌、无序、偶然中产生出来的, 故其核心概念是:初始敏感性、自组织与复杂适应系统。这些观念对于克服高校教师管理中的简单性、机械性、单向性、理想性管理思维, 对于构建一种能够适应个性化、多样化、多变性管理环境的有效教师管理样式具有积极的启示意义。在此, 我们把这一基于对教师管理工作复杂性考虑的新教师管理样式称之为“复杂教师管理样式”。这是一种不同于传统高校教师管理样式的新型管理样式, 它有三个明显特点:
1.在管理对象观上, 传统教师管理样式认为:
教师管理的对象是可以直接拆解的人与物, 如学校的资金、 (后勤) 人员、财物等, 与之相应, 教师管理的目的是要以人——教师为中心, 用最理想的方式把学校的人、财、物等管理要素围绕管理目标组织起来, 以此为人的创造性、能动性的发挥创造理想的组织环境与发展环境。复杂教师管理样式则认为, 教师管理的直接对象是管理环境而非管理要素, 任何管理要素, 如人、财、物都以管理环境的形式与面孔整体呈现, 这些人、财、物的增减与组合随时都可能改变管理环境, 影响管理效能、人才潜力的实现。因此, 对教师的管理不是寻求一种管理要素间的最佳搭配, 即“绝配”, 而是要不断根据管理要素的“组合效应”, 即管理情景不断调整教师管理对策, 确保教师管理目标的波浪式逼近。
2.在管理手段观上, 传统教师管理样式认为:
管理的主要手段是权力负载的行政指令, 是负载着情感、道德成分的领导者人格魅力[3], 强迫与诱导是教师管理的两大基本手段。复杂管理样式则认为, 无论是制度性权力还是人格性魅力, 其目的都是要构造一种教师按照预定目的行动的秩序, 实现对教师管理的有序化、可预见化。但在实际运行中, 尤其是在权力执行与人格吸引中, 不确定性因素此起彼伏, 偶发管理事件随处可见, 进而使管理者的权力与魅力在生效的途中不断被打折, 管理信息不断被耗竭。因此, 管理的最重要手段不是管理信息的发布、传达, 而是不断进行反馈, 不断进行返回调节, 在反馈、调节中矫正管理信息可能产生的一些“病变”与消耗才是预定管理目标最终达成的基本手段。
3.在管理目的观上, 传统教师管理样式认为:
管理的目的是让“物流”、“人流” (人员流动方向) 按照制度来运行、配置, 让人按照规则来行动, 努力使管理活动按照预定的“运行图”来运转。在这一管理思路中, 人、财、物都成为管理运行图上的一枚“棋子”, 人的主动性、能动性与创造性的发挥空间极其有限。如果说传统教师管理样式也重视人的主体性, 但它对主体性的重视只限于对人的工作积极性的发挥与激励, 而对人的主体性实质——智力创造性的张扬与激励相对薄弱。在复杂教师管理样式中, 管理活动的运行主要不是靠制度、权力与人格, 而是靠每一个被管理者对具体管理情景的机动应对、灵活反应。管理活动是一场混沌与无序不断浮现的过程, 是无序与有序交互产生的过程, 最好的计划也跟不上管理情景的变化, 最好的管理是提高被管理者对复杂管理情景的机智反应能力。在这一意义上, 教师管理的最高目的不是管理指令的落实, 而是提高管理者对复杂管理情景的适应力, 提高每一个高校教师对复杂工作情景的应变力。
三、复杂高校教师管理样式的实践框架
在高校管理中, 复杂教师管理样式的根本特征是:从复杂管理环境——教师与各管理要素间的错综复杂交互作用关系出发, 以管理者对复杂教师管理情景的意识与策略性应对为基础, 遵循教师管理活动的自组织规律, 全力构建教师管理工作的“复杂适应系统”。复杂教师管理样式的一切理念源头都是基于复杂理论强调的三个关键词:初始敏感性、自组织、复杂适应系统, 这三个关键概念的内涵与关联中蕴含着复杂教师管理样式的核心理念。
1.教师管理的实质是增进教师管理工作对复杂管理情景变异的敏感性与适应性。混沌理论的一个关键词就是初始敏感性, “蝴蝶效应”是对这种初始敏感性的形象揭示。高校对教师的管理不能仅仅关注宏观管理工作系统的设计, 更要关注教师管理中可能会出现的一些微妙管理事件, 关注一些管理工作细节, 关注管理中出现的一些“出轨”现象。这些事件、细节、现象就是教师管理工作中的初始敏感性。增强管理组织对这些初始敏感性因素的关注, 将管理问题消除在萌芽状态, 从根本上确保整个教师管理工作系统的健全性, 是提高教师管理效能的重要着手点。
2.教师管理的途径是利用管理工作的自组织系统。复杂理论认为:教师在管理情景中的有序化组织行为是由简单的情景性反应自然整合而成的;强大的管理效能与其说是来自管理者“首脑”的协调, 不如说是来自管理系统内在的自然整合机制。这种自然整合机制就是管理工作的自组织系统。在管理系统中, 针对具体的管理问题, 管理者的裁决所起的作用是有限的, 整个教师群体对“系统共识”[4]在无形中干预着管理活动的前进方向。可以说, “系统共识”正是管理工作自组织系统的内在运行逻辑。在高校教师管理中, 如何把管理举措嵌入到这一自组织系统, 进而依靠自组织系统生效, 体现着管理工作的艺术性。进而言之, 教师管理自组织系统是教师组织行为的幕后操作系统, 它一般沿着以下线路运行:在原有系统共识的统领下, 教师所处的组织环境是平衡的, 一旦有新的事件、因素、力量加入这一环境, 整个组织环境的平衡态就会丧失, 所有教师的组织行为轨迹发生变化, 由此产生一些新的行为反应 (即“负熵”) , 刺激自组织系统开始运作;继之, 教师管理工作的自组织系统发挥作用, 并对教师的各种行为反应产生自然整合, 导致新“系统共识”的产生, 促使一种新的组织环境平衡态新生;随着整个管理系统自组织过程的完成, 一种新的组织环境平衡态日趋稳定, 继续保持着其自稳定性与自调性。可见, 一切教师管理目标的实现必须经由自组织系统, 而非管理指令系统发挥作用是复杂教师管理样式的鲜明特点。
3.教师管理的目标是形成教师管理工作的复杂适应系统。如上所言, 新的管理举措、行为、指令存在的目的都在于它能激活教师管理工作的自组织系统, 引发整个管理系统的自然转变, 而这种转变的最终目标是要帮助教师构建一种应对管理问题的动态适应系统, 增进教师对复杂管理问题的应对能力。从某种意义上说, 形成教师与管理者对管理要求、管理举措、管理环境的适应能力是教师管理工作的实质。任何管理工作的最终意图都是要改变教师的常规组织行为方式, 即组织习惯, 形成一种符合学校期待的理想工作方式与工作状态。在复杂理论看来, 这种工作状态不是静态的、暂时性、片段化, 而是一系列工作方式构成的可再生、可持续、可自调的管理行为连续体。所以, 一条管理指令、一次管理行动、一次管理变革是难以达到转变群体教师组织行为惯性这一目的的。只有形成教师群体对新管理情景的自我适应系统, 建立新的组织平衡态, 才能保证管理改革目标的最终完成。这样, 在教师管理系统中, 教师对管理要求的适应绝非机械地听从行政指令, 绝非机械地被管理者的魅力所“同化”, 而是重建自己对新管理环境、管理要求的复杂适应系统。显然, 这种适应系统要求教师必须从个人的立场出发, 努力形成自己对新管理要求的个性化适应方式与能力, 确保自己顺利地融入新管理环境之中去。
总之, 推行复杂管理样式是确保高校管理者综合运用各种管理理论, 克服管理理论丛林时代给教师管理工作带来的种种理论“烦恼”的良方, 是在新时期打造专业化的教师管理工作系统, 充分发掘高校教师的智慧潜能, 提升大学的核心竞争力的关键举措。
参考文献
[1]王瑛.目标管理理论与高校教师管理[J].教育探索, 2003, (3) .
[2]黄欣, 等.发达国家高校教师管理趋势及其启示[J].高教发展与评估, 2006, (3) .
[3]张立迎, 杨平.基于心理契约维度的高校教师管理[J].黑龙江高教研究, 2010, (8) .
复杂理论 篇10
物流配送系统是配送过程中相互联系的组织与设施的集合,配送主体间为适应配送需求,以动态分工和知识共享为特征的一种网络组织结构。从物流产业的特点来看,配送系统出现的根源在于物流系统特别物流信息系统和物流运作模式所具有的复杂性,其发展和演变也是多个配送主体为适应这种复杂性而寻求资源互补效应的动态相互作用。配送系统是一个复杂系统。由于主体元素多,加之其中很多优化问题所建立的模型和算法复杂,采用传统的规划方法难以得到满意方案,应以复杂系统理论为指导,把配送网络当作复杂问题来解决。
1 复杂理论的主要观点
国内外复杂性的研究都是随系统科学的发展而不断深入的。自贝塔朗菲最早于20世纪30年代提出系统科学到现在,系统科学观念经过一段很长的发展演变过程。首先,人们认识到系统整体大于它的部分之和,即当一些组元组成一个系统时,它就会出现一些它的个体所没有的性质。其次,人们发现系统具有层次结构和功能结构,研究系统的结构时要考虑层次结构和功能结构的重叠和它们之间的关系。再次,认识到系统是动态的,系统处于不断地发展变化之中,而且其本身对未来的发展变化有一定的预测能力。第四,系统是开放的,它与环境有密切的联系,能与它的外界环境进行物质、能量和信息的交换。第五,系统在远离平衡的状态下也可以稳定,系统的运动过程没有任何人为的策划、组织、控制,而是大量的个体在相互作用、影响下自然演化的结果。第六,确定性系统有其内在的随机性,随机系统有其内在的确定性,看似完全随机的系统有自组织功能,能穿刺出若干种特殊的结构来。
其中的复杂适应系统理论是霍兰于1994年提出的,它的基本思想是把系统的成员看成是具有自身目的与主动性的、积极的“活的”主体,主体的这种主动性以及它与环境反复的、相互的作用,是系统发展和进化的基本动因。宏观的变化和个体分化都可以从个体的行为规律中找到根源。霍兰把个体与环境之间这种主动的、反复的交互作用,用“适应性”一词加以概括。这就是复杂适应系统理论的基本思想—适应性造就复杂性。这一理论的特点为社会这个大系统的不同子系统提供了有利的研究视角与方法。
2 配送系统的复杂性分析
物流配送网络的主要内容是配送网络结构的设计、配送设施选址、配送线路优化和配送车辆的配备。配送系统的研究在纵向上要将宏观国家物流配送系统和微观企业配送系统结合起来,在横向上要将配送设施选址、配送线路优化、配送车辆配备等结合起来。配送网络结构和配送设施选址是配送系统的基础和核心,以这两者为经,以路径优化和车辆配备为纬,通过它的网络辐射作用,就可以将各个个体组成一个配送系统。其复杂性主要体现在以下方面:
2.1 配送系统环境的复杂性
配送网络的实施需要适宜的环境和条件。然而无论是配送的哪一层主体,其所处的社会、自然等环境总随时间和空间的推移而变化,本质上是一种湍流的、混沌的环境,配送系统只有关注环境的发展变化,分析和识别由于环境变化带来的新问题,不断进行自身调整,才能制定与其经营管理和配送环境的发展变化相适应的配送战略,适应时代的选择,这种不断改变和难以预测的环境无疑增加了系统的复杂性。
2.2 配送系统的结构复杂性
(1)配送网络形态的复杂性。一般来讲,物流配送网络呈现的是复杂的层次结构。但是,对于具体的企业,具体的配送网络呈现不同的形态,主要有集中型配送网络、分散型配送网络、多层次型配送网络和多功能型配送网络。同时,在多层次型配送网络中,又呈现出二阶结构、三阶结构甚至多阶结构。当今,随着电子商务的兴起又出现了另一种网络结构,如直销。复杂配送系统结构形态的复杂性要求复杂配送系统仿真具有较好的通用性和可扩展性。
(2)配送网络实体的复杂性。从单个实体来看,配送系统包含多种各自独立的实体,构成某一特定物流配送网络的实体在地理上一般是分散的,组织结构、文化背景、技术水平、科研能力、人员构成、资源状况、职能、利益等许多方面也各不相同。从整个配送系统来看,系统包含很多层级,每个层次由众多不同类型的主体构成,主体本身又包含众多组件,组件的组合模式多种多样,有的也是一些基本模式的组合或变异体。因此配送系统绝不是线性的直线模型,而是非线性的网络模型,而非线性是复杂性最明显的特征。
2.3 配送系统的动态性
由于配送需求的变化及其它不可预测性,系统在自适应过程中呈现不断重构的动态性,一方面对系统中各实体在权力、义务和利益方面不断地进行调整和重组,淘汰不适应实体加入新实体。另一方面当一个配送环节的周期结束时,相应的配送体系瓦解,同时又根据新的需求组建新的系统。
2.4 配送系统的不确定性
配送系统的不确定性主要表现在配送的货物的储运、市场需求环节。对于储运环节,其不确定性的主要来源有物料的仓储环境、工作人员的责任心、运输资源、交通状况等,且储运又往往决定于企业产品的特征和销售方式、客户需求特点。而影响消费者购买欲望的因素很多,如何建立储运和市场需求一体化的系统,是复杂配送网络优化的重要内容之一。
2.5 配送系统评价指标的复杂性
由于配送网络的影响因素众多,配送网络中的元素又属于不同实体所有,这些不同实体之间都有着自己的利润和风险所求,它们会从自己的利益出发,采取相应的措施以使自己的利润最大化。因此不同层次的不同主体就形成了不同的评价体系,系统整体的评价纷繁复杂,甚至会出现背反现象。
2.6 配送系统信息的复杂性
配送信息是对配送系统整体或部分的研究、认识、完善或改造,是个体或部分组成整体时涌现出来的新性质,本身就是复杂性的产物,而在配送系统中,通常由于市场的变化,整个系统需求信息的非共享性及每个实体所拥有信息的不完全性,产生信息的失真与放大,使配送系统不能有效的运作。
3 配送系统适应能力分析
适应能力是指有一定的向环境学习的功能和应付并利用环境变化的能力。系统的适应性促成了系统的演变或进化,包括新层级的产生、分化和多样性的出现,新的、聚合成的、更大的主体的涌现等。配送系统的本质,决定了它先天就具有复杂适应能力。
3.1 配送系统的多主体性、主动性和集成性
配送系统的多主体性表现为在一个配送系统中,主体不是一个,而是多个,政府、企业、供应商、生产商、分销商、客户等都是主体。配送系统中的主体具有主动性,配送本身是无意识的,但配送的各主体是有思想的。因而可根据环境的变化和自身的意愿进行配载和路线优化。配送系统的集成性说明配送不是单一主体孤立的活动,各类不同主体间的协调整合和集成,最终产生一种综合效果。
3.2 配送系统主体的聚集、分裂倾向
“聚集”主要指个体通过“粘着”形成较大的所谓的多主体的聚集体,现实中配送网络的形成很好地反映了不同层次的主体之间的有效的协调和共生。围绕配送网络层次结构,形成转运中心、物流中心、物流服务区、干线运输的自由凝聚。在这一过程中,较小的、较低层次的个体通过某种特定的方式结合起来,形成较大的、较高层次的个体,这一过程是提高配送效益的关键。实际上,由于个体间的“多样性”也会形成分裂。如配送网络的分裂,每个主体都是根据各自的行为规则采取行动,且这些规则是可以根据其他主体的行为和环境的变化不断进行修改,即主体具有学习的能力。这些行为规则就构成主体适应能力的行为模式。
3.3 配送系统的自组织状态和涌现性特征
将配送网络的多样性与聚集结合起来看体现了宏观尺度上的“结构”的“涌现”即“自组织现象”,配送网络是各主体协同发展中一种突现,各主体之间是局部连接的,每个主体的行为依赖于它所连接的其他主体的行为,体现“总体大于部分”的特征,是一种典型的自组织状态。
3.4 配送系统的开放性
配送系统与环境有着密切的联系,不断地与外界环境进行信息、物质和能量的交流。系统不断地与外部环境进行物质、能量和信息的交换,从而吸取负熵流减少自身的熵值,使自身逐渐从无序走向有序。如在配送优化过程中,主体会根据资源的互补性原则寻求合作伙伴,而当主体间的互补性不再存在时,一些主体脱离系统,而另一些主体加入进来。
3.5 主体间的非线性交互作用
配送主体以及它们的属性在发生变化时,并非遵从简单的纯属关系,个体之间相互影响不是简单的被动、单身的因果关系,而是主动的“适应”关系,以往的“历史”会影响将来的行为。配送系统应对环境的变化,呈现出千差万别的配送模式,就说明了这种非线性特性。
4 结论
总而言之,复杂系统理论为配送网络优化中复杂问题的解决提供了一种非线性方法,为配送系统研究提供了一种观察问题的新视角和分析问题的新思维;配送在物流中占据重要地位,从复杂系统角度研究优化配送网络结构、提升配送网络运营水平的方法和策略,对我国物流配送业乃至整个国民经济的发展,均具有重要的理论意义和现实价值。
摘要：随着我国加入WTO,物流业对外全面开放,我国物流业面临着更多的机遇和挑战。配送系统作为物流系统中的子系统,如同人体的血管,把我国的国民经济各个部分紧密地联系在一起,在成本与服务之间找到最佳点。因为配送系统研究包括配送中心网络规划、配送路线规划和配送车辆调度等三大关键点,它是一个复杂的系统,而传统对配送系统的研究都是基于线性的,难以得到复杂配送系统的解决方案。文章在对国内外复杂理论分析的基础上,分析配送系统的复杂性,重点以复杂适应理论为指导,构建分析复杂物流配送系统的适应能力,从而为配送系统研究提供了新视角和新思维;无论是对微观物流配送业还是宏观整个国民经济的发展,均具有重要意义。
关键词：复杂理论,系统,适应性,配送系统
参考文献
[1]洪军,柯涛.网络组织的复杂适应性研究[J].中国管理科学,2004(S12):157-161.
[2]康坛,穆东.物流创新系统复杂适应性研究[J].物流技术,2008,27(4):1-4.
[3]于丽娟,韩伯棠.用复杂适应系统理论分析企业竞争力[J].管理科学学报,2001,10(5):321-326.
[4]徐杰.物流组织网络结构及运作问题研究[D].北京:北京交通大学,2007.
复杂理论 篇11
课堂教学具有动态复杂性，动态复杂系统理论为课堂教学提供了新的解读视角，具有革新意义和指导意义。但如何应用这一理论为教学服务，目前学界还在探讨之中。教师和学习者是动态复杂系统理论视角下的最具有主动性的主体系统，因此教师的角色重建和学习者的主体发展应该首先得到关注。教师角色范式转变的核心内容是放弃权利，创设轻松自在的学习环境;学习者的主体发展既要关注主体内部系统和外部系统的发展，又要关注与其它主体系统在互动中的适应性发展，让学习者主动构建知识体系，提升能力。
关键词
动态复杂系统 课堂教学 教师角色 主体的发展
动态复杂系统理论（Dynamic Complex System Theory，简称DCS）是20世纪末兴起的前沿科学，冲击了现有的科学理论，具有革新性意义，因此被称为“新科学”。这一“新科学”对于教学领域有重要启示，它可以给我们提供一个新的视角，重新审视课堂教学中的问题。通过动态复杂系统的镜像，我们看到的课堂不再是一个简单、线性的教与学场所，课堂教学也不是某种具有必然因果关系的变量输入与输出，而是一个开放的、动态的、非线性的、自适应的、多种异质要素相互作用的复杂系统。在这个复杂系统中，课程设计、教师、学习者、学习内容和学习环境等多种要素又分别构成了一个个主体系统，这些主体系统之间相互作用，动态呈现教学过程，每一个细微的变化都会反馈到整体的学习效果上。正如Van lier所说，把课堂看成是一个复杂适应系统是非常有用的，在课堂教学中，所有的细节都起作用[1]，甚至一些看似不相关的因素比如天气的变化等等都会影响其它主体系统。DCS理论视角下的教学过程是开放的，有互动的、语言的、情感的和社会文化的输入等等，在教学过程中，每一个变化都极易被察觉，如教师的情绪改变、微笑鼓励等，同时，又是针对学习需求和学习喜好的改变而调整适应的过程，不同学习者之间的交往也会导致新的学习结构涌现。
一、理论背景分析
20世纪80年代，随着现代数学和计算机技术的发展，科学家们发现牛顿力学引申的因果决定论和笛卡尔的简化论不能解释宇宙的复杂动态现象。他们发现，形式是通过主体间的互动，而不是预先的设计或由上至下的操控自发形成的，这是复杂理论的起源。目前研究者们使用的术语还包括混沌论、复杂系统理论、动态系统理论等，为了凸显课堂教学的动态性和复杂性，我们在本文中采用动态复杂系统理论。
DCS理论认为复杂行为源自简单的规则，但不是这些规则或成分的简单叠加，而是相互依存的众多成分根据这些规则互动的网络。事物所表现出来的复杂性和多样性只能是组合的结果。组合不仅仅是聚集，组合物的成分之间存在着相互作用，通过这种相互作用会形成复杂的结构;但它还不仅仅是相互作用，它在表现组分特性的同时，还传递着作为整体而新产生的特点[2]。动态关系而非孤立的主体构成了DCS理论的基础。核心思想是动态复杂系统具有开放性、自组织性，并处于不断变化中。
在教育学中引入和应用DCS理论还处在探索阶段，Osberg等应用复杂理论来研究学习在课程中是如何出现的[3];Van Geert等建立了复杂适应系统视域下的学习模型[4];Davis & Sumara，Sullivan等使用复杂性来描述课堂学习等[5] [6]。他们的研究增加了我们对于DSC理论在课堂教学中的理解。
二、课堂教学的动态复杂性
现有的研究综述表明，课堂是一个动态复杂系统，符合动态复杂系统的主要特征。首先，教学是在多层级的组织系统中发生的，课程设计、课程大纲、课程结构、教学组织与管理、教室的内外环境、教师与学生等课堂中的常、变量构成了一个网状的组织系统，而不是自上而下的线性组织。其次，这些组织系统本身也是稳中有变的主体，并在相互影响中产生新的信息结构，如流水一样向前涌动，使整个课堂教学充满变化，具有动态性特征。此外，课堂环境的开放性以及课堂系统的不确定性、不可逆性、非平衡性和非还原性都增加了课堂教学的复杂性和动态性特征。再次，整体的课堂教学并不是所有主体系统的简单叠加，而是在各系统的相互作用下，产生了新的学习结构，涌现出新的特征。正如世界上没有两个完全相同的人一样，任何一个互动的课堂教学都不可能与另外一个完全相同。因此，人们发现采用简单线性的方法很难精确地描述课堂教学全貌，因为课堂教学是在频繁互动的课堂事件中进行的，包括师生之间、生生之间、师生与环境之间的互动，以及这些互动所带来的一些未知变化等，都可能使课堂教学进入到无序状态，或者说是“混沌的边缘”。这种“混沌的边缘”就如同蚂蚁在找食物前和找到食物后的爬行轨迹一样，在无序和有序之间游走，但正是两者之间的相互转化保证了蚁群的生存。
DCS理论认为，课堂的无序状态同样不可忽视，是学习的一个重要过程。在传统的课堂上，教师会尽力避免无序状态，牢牢掌控课堂。但学习是一个认知和体验的过程，如果不给学生实践、体验甚至犯错的机会，学生就很难真正吸收知识并内化成为自己的能力。例如：学生的一次突然提问可能并不在教师周密的课堂教学计划中，这时的教师该如何应对？是忽视不理继续既定的教学计划，还是匆忙作答，草草应付了事？在DCS理论视角下，教师首先应该肯定学生的思考，因为有思考才有疑问，即使这个疑问是离题的，但思考的价值远超过问题本身。其次，迅速估量提问的价值，并决定花多长时间以何种方式来因势利导，如有必要，也可以直接展开课堂讨论，让课堂暂时偏离原有轨道，进入到无序的状态中。教师会发现，在这种最真实自然的学习环境中，往往会产生一些意想不到的学习效果。
三、教师角色的重建
课堂教学的复杂性决定教师角色的转变，基于现有的研究，我们主要从12个方面来描述教师的新角色，具体的描述和要达到的目的详见表一。
DSC理论视角下的教师角色可以在此基础上建立，其核心内容是教师的角色范式转换，放弃权力，不完全是教学过程中的掌控者，还应该给学习者一定的决定权力，尽可能给学习者提供有用的信息和建议，创造一个无压力、轻松、自在的学习环境，以此增强学习者的学习意愿，主动学习。
在DCS理论视角下，教师不只是知识的传授者、课堂教学的掌控者，更是帮手、顾问、学习指导、学习资源和主管/助手的复杂统一体。在课堂教学中，教师设定新的任务、呈现新的知识，关注和支持学习者，严肃认真地对待和处理他们的问题。与传统的教师角色不同的是，教师能够承认课堂教学的复杂动态性，不担心课堂的无序状态，还能够因势利导，游刃有余地平衡两种状态。这对教师的专业知识和教学经验提出了更高的要求，否则很容易导致课堂教学失效。理想的教师角色还应该是温暖而充满爱心的，对于学习者能够一视同仁，态度友善而且令人鼓舞。作为这些特征的结果，学习者愿意接近他，在温暖而轻松的氛围中自由愉快地交流。
四、学习者的主体发展
毫无疑问，在课堂教学这个动态复杂系统中，学习者是最重要的主体系统之一，学习者的主体发展在课堂教学中也最值得重视。课堂教学应该以学习者的理解掌握为目标，指导学习者自己完成任务，主动地构建知识体系。我们主要从三个层面来关注学习者的主体发展，一是主体系统内部的发展，二是主体系统外部的发展，三是学习者主体系统与其它主体系统在互动和适应中的发展。
课堂教学中的学习者可以是一个群体，也可以是不同的个体，他们最具有主观能动性。从系统内部发展的构成要素来说，主要是关注学习者的个体差异、学习过程中的情感系统以及认知能力系统。每一个学习者都是一个独立的个体，性别、年龄、性格等差异都和学习相关，学习者不同的学习习惯、学习策略和学习动机也直接影响学习效果。学习者的情感系统主要是指学习过程中的态度、兴趣、焦虑、自信等感觉系统。如果学习者有足够的自信能够完成任务或者解决难题，他的自我效能感会大大增强，促进学习进程，使学习成为一个良性循环，反之则可能对学习产生厌恶之感，进入恶性循环。学习者的认知系统主要包括知觉、记忆、联想、推理、信息加工等多元智能体系。学习者不同的认知系统会让他们在主体互动中产生认知冲突，并在解决这些冲突的过程中创造新的知识和策略。
主体系统的外部构成要素主要包括学习者的成长背景、学习经历和社会关系等要素，这些要素综合作用在学习者身上，使学习者在相互交往中呈现不同的风格和倾向。在课堂教学中，可以结合这些外部要素，正确引导学习者主体与同伴以及学习环境之间的互动。如在外语课堂的话题设置以及分组讨论中，就要慎重考虑是否会引起学习者的不愉悦或不舒服之感。
无论是学习者主体系统内部因素还是系统外部因素，都会在与教师、其它主体以及课堂教学环境的互动中适应发展。任何一个因素都会对这种发展产生积极的或消极的影响，并进入到一个无限的循环。主体系统的自适应性在发展中得到体现，学习主体的主观能动性越强，越积极地与其他主体系统互动，其知识获取得就越多，能力也提升得越快。
DCS理论视角下的课堂教学研究是关于过程的科学，而不是关于状态的科学[7]。课堂教学具有动态复杂性，每一堂课都是完全不同的学习事件，产生多样的、不可预测的结果。一些课堂上看似不重要的互动，其实是整个学习过程中非常重要的组成部分。持续的能量输入可以引起互动的极大扩展，起始条件的一点变化也可能导致完全不同的结果。教师的角色范式发生转变，不再是权力的中心，而是和学生主体以及环境主体等构成了复杂互动的网络组织。每一个学习主体对于动态复杂系统中的学习、情感和生态的刺激反应都不同，学习主体内部系统和外部系统在与环境的互动冲突中适应发展。
参考文献
[1] Van Lier，L.Interaction in the language curriculum：Awareness， autonomy and authenticity[M].New York：Longman，1996.
[2] 欧阳莹之著.复杂系统理论基础[M].田宝国，等，译.上海科技教育出版社，2002.
[3] Osberg，D.C.Curriculum，Complexity and Representation –Rethinking the Epistemology of Schooling Through Complexity Theory[D].Open University，UK，2005.
[4] van Geert，P.The dynamics of general developmental mechanisms：from Piaget and Vygotsky to dynamic systems models[J].Curr.Dir.Psychol.Sci.9，2000.
[5] Davis，B.and Sumara，D.Complexity and education：Inquiries into learning，teaching and research[M].New Jersey：Lawrence Erlbaum Associates，2006.
[6] Sullivan，J.P.Emergent Learning：The Power of Complex Adaptive Systems in the Classroom[EB/OL].http：//www.abdn.ac.uk/stne/events/
complexity-conference-2009//，2009-01-12/2014-09-12.
[7] Dickinson，L.Self-Instruction in Language Learning[M].Cambridge，Cambridge University Press，1987.
[作者：胡兴莉（1978-），女，黑龙江铁力人，厦门大学人文学院博士研究生在读。]
复杂理论 篇12
复杂网络自20世纪末逐渐兴起以来,正迅速地在深度和广度上与其它学科进行交叉。一方面,从现实世界存在的网络中不断地发现新结构与新现象,大量重要的应用涌现出来;另一方面,以研究复杂网络一般规律为目标的理论研究工作也迅速发展,不断提出新的理论模型和新的分析方法[1,2,3,4]。社团结构是复杂网络研究的一个重要分支。社团探测也就是寻找网络的社团结构。它是复杂网络研究的一个分支,认为整个网络是由若干个“群”或“社团”构成的。每个社团内部节点之间的连接相对非常紧密,而各个社团之间的连接相对来说比较稀疏。社团模块度是Newman等人引进的一个衡量网络划分质量的标准。本文借用模块度来做适应度函数评价分类质量。
遗传算法(GA算法)是由美国密执安大学的Holland教授于1969年提出的。遗传算法是由达尔文进化论理论引发的一种计算模型,是模拟生物体的适应性和进化能力的一种算法,属于进化计算的范畴。在遗传算法中,问题最优解的搜索是通过对位串结构的染色体个体进行遗传操作而得到的。每个染色体是被解决问题候选解。通过重新产生和重组操作如交叉和变异,来不断产个体,从而使个体评价函数的总体质量得以提高。遗传算法的基本过程包括:初始化、个体评价、种群进化(选择母体、交叉、变异、选择子代)、终止检验。
本文结合复杂网络社团结构特征和遗传算法的思想提出了一种新的分类方法。该算法将数据集按给定的相似度公式构造出具有社团结构的网络,然后用遗传算法的思想进行分类,找到最优的类别划分。实验结果表明了该算法的有效性。
1 相关理论
1.1 社团模块度
社团模块度[2]是Newman等人引进的一个衡量网络划分质量的标准—模块性(Modularity)。即假设某种划分形式,将网络划分为k个社团。定义一个k×k维的对称矩阵E=(eij),其中eij表示网络中连接两个不同社团的节点的边在所有边中所占的比例,这两个节点分别位于第i个社团和第j个社团。在这里所说的所有的边是指原始网络中的,因此模块度的衡量标准是利用完整的网络来计算的。模块度(Q)表示为:
其中,为矩阵E对角线上各元素之和,它表示网络中连接某一个社团内部各节点的边在所有边的数目中所占比例。每行中各元素之和,它表示与第i个社团中的节点相连的边在所有边中所占的比例。Q值越大说明社团结构越明显。
1.2 节点归类错误率
为了增加分类的准确性,必须要对那些有明显划分错误的节点进行纠错。如果错误节点过多,将导致结果收敛到局部极值上,从而得出一个错误的结果。基于此目的,引入节点归类错误率NCM(Node Class Mistake)来衡量节点当前的分类错误率。其定义如下:
定义1节点归类错误率NCM根据复杂网络社区结构划分的理论,一个社区内部的连接各节点的边数应该远远大于社区外部连接各社区之间的边数(即类内部联系要比类间联系紧密)。因此节点的邻居节点与它在一个类中的可能性应尽量大。通过分析每个节点及其邻居节点的类别ID值来增强划分结果的准确性。我们定义NCM(i)来表示节点i的当前归类错误率,假如NCM(i)大于某个门限值,则该节点的归类呈现明显的错误状态。
deg(i)为节点i的度;E为网络中边的集合;class ID(i)为节点i的类别。
2 算法
2.1 构造复杂网络
根据原始数据计算相似度,得到相似度矩阵。把相似度矩阵中大于阈值的地方用1表示,小于阈值的地方用0表示(即去掉弱连接的边)。这样生成的0 1矩阵作为网络的邻接矩阵。这样做在保证网络性能的前提下大大简化了计算量。
2.2 种群初始化
我们用一个整数数组a[n]来表示解空间,其中n为节点数(数据的记录数)。数组中存放着每一条数据的类别号(class ID)。既ai表示第i个节点的类别号。数组a被叫作遗传算法的一个染色体,即一个解。n为染色体的长度。每一个染色体代表了不同的分类信息。图1是本文遗传分类算法染色体的编码形式。
在初始化的过程中,每个节点被随机分配一个class ID,但是必须有一定的机制去确保在初始化随机分配社区ID的同时,节点应该尽可能按照连接关系进行合理分配。比如邻居节点在很大概率上是存在于同一类的。基于这个思想,必须对初始化分配的节点进行调整:随机选择一些节点,把该节点的类别号,扩散到与该节点存在边的所有节点上。该调整准则,在很大程度上确保了初始化节点ID的过程与实际类别划分的相关性,同时增强了本算法的收敛性,且减少了不必要的迭代。
2.3 选择
选择的目的是为了从当前群体中选出优良的个体,使它们有机会作为父代为下一代繁衍子孙。根据各个个体的适应度,按照一定的规则或方法从上一代群体中选择出一些优良的个体遗传到下一代群体中,从而使优良特性得以遗传。
在每一代种群中,根据染色体的适应度(模块度Q)排序。保存父代适应度较高的部分染色体(实验中比例为8%)作为优秀基因参与下一代的遗传操作。在之后的每次遗传操作结束后,我们依然根据该准则,保留父代的优秀染色体,与子代的优秀染色体(实验中比例为92%),作为下一次遗传操作的父代染色体,再根据适应度排序,进行遗传操作。
2.4 交叉
交叉操作是遗传算法的最重要的遗传操作步骤。通过交叉可以得到新一代个体,新个体组合了父辈个体的特性。将父辈群体内的个体搭配成对,交换它们之间的部分染色体。我们算法中的交叉操作不是简单把原染色体节点的class ID号和对应的目的染色体的class ID号互换。因为不同染色体中的class ID号可能代表相同的类别。如果采用传统的遗传算法的标准交叉方式,可能丢父代的部分优秀个体的性状,并导致收敛速度的下降。因此用一种“单向传递交叉”的交叉方式。“单向传递交叉”的具体作描述如下:我们把发生交叉操作的两个父辈染色体称作源染色体和目的染色体。从源染色体中随机的抽取一个class ID。把源染色体中属于此class ID类的那些节点对应的目的染色体中的class ID用此class ID号代替,从而得到新的子代染色体。这样保证了类别交换向着一个方向进行。图2是本文算法一次交叉操作具体步骤的示意图。
2.5 变异
在经过一系列的交叉操作后,我们在随机选取的一些染色体上进行变异操作。变异过程保证了局部最优和种群的多样性。变异操作首先在群体中随机选择一部分个体,对于选中的个体以一定的概率随机改变串结构中某个串的值,即对群体中的这个选中的个体,以某一概率改变某一个或某一些基因座上的基因值为其他的等位基因。同生物界一样,遗传算法中变异发生的概率很低(实验时所用变异概率为1%)。变异为新个体的产生提供了机会。本文中采用碱基对互补的方式进行染色体的变异。
2.6 节点归类纠错
为了增加分类准确性,必须要对那些可能明显划分错误的节点进行纠错。如果错误节点过多,将导致结果收敛到局部极值上,从而得出一个错误的结果。因此我们用节点归类错误率NCM来进行纠错。
按照节点号的顺序用式(2)分析所有节点的NCM(i)值,假如NCM(i)大于给定的阈值,则该节点的归类呈现明显的错误状态,那么查找该节点的邻居节点的class ID号,用出现次数最多的class ID替代该节点原有的class ID。经过对算法分析所得结果发现,该纠错步骤相当行之有效,极大地解决了节点错误分配的情况,弥补了算法的一些缺陷所带来的错误。
当算法迭代结束后,找到了最优的类划分,即模块度最高的解。此解中每个节点被正确地标记了class ID。
3 实验结果与分析
3.1 本文算法所用参数范围
3.2 具体实验
实验使用的数据来源于文献[5],本语料库分为两个层次,收集文本14150篇。第一层为12个类别;第二层为60个类别。我们从“Tan Corp-12:单层语料,12个类别”中抽取了人才类500篇,体育类400篇,卫生类600篇,电脑类700篇,体育类800篇,共3000篇文档组成实验数据集,来组成6个文本测试集D1,D2,D3,D4,D5,D6,其中|D1|=200,|D2|=400,|D3|=600,|D4|=1000,|D5|=2000,|D6|=3000。
实验采用向量空间法将每个文本表示成关键词向量,即每个文档d=(t1i,t2i,t3i,…,tmi),其中tji表示关键词j在文档i中的权重,这里采用语料库提供的词频矩阵中关键词的词频值作为权重,这里采用TFIDF值作为权重[6]。
实验相似度函数采用夹角余弦式:
为了测试本文算法的有效性,我们分别用基于加权复杂网络特征的k-means聚类算法(WCNFC)[7]和本文算法对文本进行了分类,图3表明本文算法在分类精度上优于WCNFC算法,通过图4可以看出当数据集越大,本文算法在分类时间上越优于WCNFC(本文是用MATLAB编程实现的,基于MATLAB的解析过程和机器性能,本文的方法还是可以接受的)。
4 结论
本文基于遗传算法和复杂网络社团划分的思想,提出一种新的分类算法。首先依据相似度矩阵构造复杂网络;其次使用遗传算法进行分类。相比其它算法而言本文算法无需知道数据集中的类别信息,只需构造出相似网络。在现有的串行计算机上,还无法体现遗传算法的并行性所带来的高速计算能力。在遗传算法中,染色体的操作都是瞬时完成的,因此在未来的并行计算的计算机上,本文算法将具有无与伦比的优越性。
摘要：结合复杂网络研究的部分新理论成果和遗传算法的思想,提出一种新的分类方法。该方法将数据集按给定的相似度公式构造出具有社团结构的网络,在此网络的基础上用遗传算法的思想进行分类。算法引进社团模块度作为适应度函数,并且提出了节点归类错误率(NCM)对每次迭代产生的解进行纠错,提高了分类质量和速度。实验表明算法在分类精度和时间上都优于基于加权复杂网络特征的K-means聚类算法(WCNFC)。
关键词：复杂网络,遗传算法,社团模块度,节点归类错误率
参考文献
[1]Girvan M,Newman M E J.Community structure in social and bio-logi-cal networks[C]//proceedings of National Academy of Science,2002,99:78217826.
[2]Newman M E J,Girvan M.Finding and evaluating community structure in networks[J].Physical Review E,2004,69:026113.
[3]Newman M E J.Fast algorithm for detecting community structure in net-works[J].Physical Review E,2004,69.
[4]Yao Xin.Studies on Complex networks and its Clustreing Degree[D].Beijing,Tinghua University,2005.
[5]谭松波,王月粉.中文文本分类语料库—TanCorpV1.0[OL].ht-tp://www.searchforum.org.cn/tansongbo/corpus.htm.
[6]Lee DL,Chuang H,Scamons K.Document ranking and the vector-space model[J].IEEE Software,1977,14(2):6775.