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复杂系统是目前系统科学研究的主要对象,完全准确地把握它的基本概念、形成机理及其哲学问题或许还要假以时日。然而由于计算机模拟方法的引进已使它有了新的划时代的突破,并产生了许多重大的哲学问题。所以,用计算机模拟方法来研究复杂系统,在科学和哲学上都具有重要的意义。
第1章复杂系统的基本特征和基本概念。首先介绍复杂系统科学兴起的历史背景及其研究的重点内容,然后着重分析我们同圣菲研究所的基本观点:突现是复杂系统的首要特征,复杂性实质上是一门关于突现的科学。在阐述中,我们采用了一个新的进路,将自组织、观察机制及层级的思想纳入突现的概念分析中,提出我们对突现的认识以及概念的表达式,并给出具有数学形式的定义。这个分析既不同于否定观察者作用的客观主义的定义,也不同于建构主义的系统与突现概念。
第2章对科学中的模型与模型方法进行讨论。我们力图说明模型作为模拟方法的基础在科学探索和科学解释中具有重要的作用,并着重分析模型的基本概念、类型以及评价与选择标准,在此基础上阐述模型的同态、同构关系的本质以及对模型的认识论状态,提出我们关于模型的同态实在论观点,它既不同于“符合”实在论,也不同于作为“方便手段”的工具主义认识论。
第3章说明几种系统模拟方法的基本原理,特别阐明研究复杂系统时计算机模拟方法的价值,但有效性确认问题仍是一个迫切需要解决的问题。对此,我们将提出一个可行性的建议。
第4章运用元胞自动机模拟方法探索复杂系统突现的机理和复杂性产生的条件。第一部分首先对突现的动力学机制进行分析,然后给出“模拟”概念的形式化说明,说明通过主体间局域相互作用的时间迭代和空间聚合的模拟推出突现的形式步骤,并将这种“模拟推出”与亨普尔和内格尔的还原理论进行比较,说明前者是对后者的超越。最后用两个典型的案例验证、确认通过模拟推出突现条件的合理性,并归纳出突现的模拟可推导性的性质与条件。第二部分以同构思想为出发点,讨论领域涉及科学史、非平衡热力学、数学混沌理论以及几种著名的对元胞自动机演化行为的不同分类等研究结果,并对这些成果作一个广泛的综合,从而论证“复杂性和突现产生于混沌边缘”是一个说明复杂性产生条件的普遍原理。
第5章具体分析基于多主体的计算机模拟方法在人类社会系统和生态系统中的应用,从对自然的模拟过渡到对社会的模拟:首先介绍同质主体和异质主体的概念特征以及与之相应的不同的模拟对象,旨在说明自然系统、生态系统与社会系统中相互作用主体的行为以及由此决定的研究方法上的差异性,最后结合斯泰西的“复杂应答过程”理论进一步讨论计算机模拟方法在分析人类社会等复杂适应系统时需注意的问题。
第6章对当代计算主义思潮进行反思。作为对计算机模拟方法的一个后续讨论,当代计算主义思潮有其兴起背景以及不同的观点争辩。世界上的一切现象是否都具有可模拟性?进而,世界上的一切现象是否都具有可计算性?大脑是个计算机?整个宇宙是个计算机?对于这些问题,我们反对本体论上的计算主义,即反对这种认为“宇宙的本质是计算”的新毕达哥拉斯主义,但赞成认识论和方法论上的计算主义,认为计算是认识世界和理解世界的最重要的方式或最重要的方式之一。