1.1.4 复杂性特征

虽然对于复杂系统的定义尚未达成一致，但是对于复杂系统的属性特征却都有基本统一的认识，包括非线性、混沌、涌现性、自组织、自适应性与有机性等。这里我们主要介绍这几个新特性，对于一般系统中同样存在的整体性、目的性、层次性等特性在此不再赘述。

1.非线性

非线性是复杂性产生的根本原因之一。线性是简单系统的代名词，人的直觉认识都是线性的。举个例子，有人去买比萨，需要买一个10寸的比萨，服务员告知10寸的卖完了，买2个5寸的行不行？人们下意识的反应是2×5=10，当然可以，这就是线性思维，但比萨的大小跟直径的平方成正比，2个5寸的比萨只有1个10寸比萨的一半内容，自然不够吃，出现了平方，就是非线性的。这只是最简单的非线性形式，复杂系统中的非线性关系往往是难以用解析式来描述的，复杂系统的状态就像是一个层峦叠嶂连绵起伏的山峰群，如图1-7所示，存在多个局部的峰值，难以找到真正的最优状态。自然界中与非线性相关的还有一个重要的规律，那就是幂律，例如动物的新陈代谢量与动物体重的3/4次幂成正比，这也正体现了大自然自组织规律的神奇之处。

图1-7 具有多个局部最优的复杂系统状态示意图

2.混沌

混沌来源于非线性，是指非线性确定系统中存在的初值敏感性，初始条件的细微改变，导致结果变化非常大，使得系统无法预测，因此也称作复杂系统的非预测性。但是从洛伦兹的奇异吸引子图我们可以看出，虽然混沌无法预测，但是混沌也无法超出存在特定的范围，这说明了世界虽然是混沌的，但混沌中又孕育着有序。而且混沌往往才是系统的常态，例如正常人的心电图是混沌状态的，反而是存在一定病理的心脏的心电图呈现出有规律的周期运动。

3.涌现性

涌现性是指通过系统的各个组成部分的认识而无法预知的系统整体行为，是一种非预期的，甚至令人惊讶的结果。例如：

（1）人脑的智能行为无法从其构成的神经元的详细知识中获知或预测。

（2）蜜蜂种群的社会行为无法通过单个蜜蜂的知识来预测。

（3）人类文化的语法和文法规则无法通过其使用的字母表的知识进行预测。

涌现性也有积极的、消极的和中性的之分，我们利用积极的涌现性来提升体系的能力，也要尽量避免或减缓消极涌现性带来的后果。

4.自组织

自组织与他组织对应，是指系统在内在机制的驱动下，自行从简单向复杂、从粗糙向细致方向发展，不断地提高自身的复杂度和精细度的过程。自组织可以理解为一种宏观的通用意义上的认识，自然界系统的发展与演化，都遵循着自组织的原则，从无机世界的变迁，到无机向有机生命的转化，再到有机生命的不断进化，直至高度智慧的具有思想的人类的出现，都是自组织的结果，只是目前大部分的规律还不被人们所认识到而已。

5.自适应

自适应是指系统对外界环境干扰或内部的变化的自我适应过程。自然系统的自适应广义上来说，仍是一种系统的自组织行为，自适应含有主动性的意味，是通过主体间不断地相互作用寻找适应性演化的方向的，因此自适应仅限于自然系统中的有机生命系统，它是一种有机生命系统所特有的自组织性。霍兰把握了复杂系统自适应的特性，提出了复杂自适应系统理论，并提出了著名的适应性造就复杂性的论断。

6.有机性

复杂系统的成员虽然是自组织的，但随着成员系统之间复杂的交互关系，在整体上往往表现出一定的有机特性来，在系统的外界环境发生改变时，复杂系统通过内部的调节和规则的变换，维持相对的稳定性，从而表现出一定的有机适应能力，类似于有机生命系统的自适应能力。