复杂系统和混沌系统

复杂系统的单个部件如同计算机网络中的节点，大脑中的神经元，市场中的买家和卖家。当许多部件对相互之间的行动做出响应时，并没有十拿九稳的方法预测系统的整体行为。了解一个复杂系统的行为，有必要观察这个系统每一步如何展开。就像下棋，每一步可用的走法是有限的，尽管如此，也很难预测5步、10步或是20步之后会发生什么。

1997年IBM计算机“深蓝”打败国际象棋世界冠军盖里·卡斯帕罗夫（Garry Kasparov），“深蓝”需要巨大的计算能力计算后续走法。即使在当时，它也只能预测出5步或10步之后的走法，每一步都生出新的枝节。卡斯帕罗夫走的每一步棋都砍掉了一些枝节，同时也制造了新的可能性。

数学公式通过解题得出结果，但是计算机技术的核心所在——演算法，则是确定一步一步展开的流程。随着事件按顺序展开产生一个模式，但这个模式也可能无法告知我们如何预测后续事件。

与“全球鹰”无人机故障的例子类似，复杂机器人将根据演算程序开展行动，当新情况输入时，我们很难或者说不可能对它的行为进行预测。当然考虑到在仓库里运送亚马逊快递订单的半自动机器人所带来的好处，我们对它可能造成的危害是可以接受的。但是，作为武器平台的机器人，其行动可能会出人意料地，但也是可以想象的，造成很多人死亡。

引用一句格言：“烤一个蛋糕很容易，造一辆车很难，养一个孩子很复杂。”复杂机械装置中零部件相互作用的方式基本上容易理解。复杂系统的行为可以进行预测。一个部件损坏，复杂系统会出现故障，但是工程师已经很善于预测多长时间以后系统出现故障。

我还年轻时，难以预测汽车的零部件比如轮胎什么时候会出问题，过上一段时间总会碰到意外爆胎。随着汽车技术发展，汽车越来越复杂同时可靠性也在提升。非常复杂的技术能够很好地预测事故。可以说，过去的一个世纪，汽车从复杂、不可预测的系统不断发展成可预测性更好，但也越来越复杂的系统。

不管怎样，不断有汽车召回说明现在的汽车零部件还是会出现问题。而且，计算机化的车辆对软件错误很敏感。换句话说，因为有些问题在车辆上市之前就无法预料，所以事故仍会发生。

并非所有技术创新都是复杂的。但是即使是简单的技术，一旦对现有复杂系统的行为进行干预，比如气候、自然环境、人体等，后果也将是非常危险的。气溶胶罐及氯氟化碳（俗称：氟利昂）推进剂是十分简单的技术，但却出人意料地改变了大气臭氧层。从另一个角度来看，氯氟化碳使得已经很复杂且难以预测的气象模式更加复杂。

系统的不可预测性不在于部件数量的多少。1887年法国数学家、物理学家亨利·庞加莱（Henri Poincaré，1854—1912）研究了三体的经典难题。三体问题是去发现太空中三个大的天体之间的重力如何影响各自的轨道。彭加勒证明其中并没有可辨识的模式。换句话说，三个天体的轨道并不是一再重复其轨道。他证明即使在所有行为都受制于物理法则的机械宇宙中，所有的活动也是混沌和不可预测的。

复杂和混沌是相互关联的，且有时是交叉的概念。二者所指的系统行为是不可预测的，能因小事件而改变。二者不同之处在于，混沌学或混沌理论研究系统部件的活动如何在遵守简单物理法则的同时，既是充满活力的，又似乎是随意的。复杂学研究的是一个系统中大部分的部件或单元之间互相影响的动态行为。在混沌系统中，单个元素不必以明显的方式影响其他元素的行为。相比之下，复杂系统中的节点、部件或是个人是耦合的，并且要适应各自的行为。

复杂系统是强健的，能够进行自我组织。如果股市中某一大公司破产（想一想2008年金融危机雷曼兄弟公司倒闭），市场中的其他公司会做出调整，就算没有这个公司市场也能继续运行。设计关键基础设施时，比如说发电厂，工程师会考虑备用系统和冗余度以提高系统的强健性，以及系统承受故障及迅速恢复的能力。

混沌或复杂系统中某一个或多个元素的行为带来的影响可能在整个系统中回弹，有时也会造成灾难性的大事件。在混沌理论中，通常称之为蝴蝶效应，即墨西哥的一只蝴蝶扇动一下翅膀，在恰当的情况下，将发展成得克萨斯州的一场龙卷风。“恰当的情况”在此非常关键，初始条件的任何微妙变化都将改变扇动翅膀所带来的影响。

我们通常称因一个简单变动导致复杂系统重组的事件为“引爆点”。引爆点与物理学中的相变类似，比如当温度在0摄氏度（32华氏度），液态水凝结成冰。要理解小事件如何改变复杂系统引起灾难性后果，其最好的例子并非来自科学界，而是政治历史事件。

1914年6月28日，奥地利大公斐迪南和他的妻子在萨拉热窝遇刺，引发了系列事件，成为第一次世界大战的导火索。1914年，欧洲大国之间的政治和军事联盟错综复杂共同构成一个复杂的政治和军事系统。塞尔维亚人行刺的动机是将斯拉夫省份从奥匈帝国分离。奥匈帝国与塞尔维亚一旦开战，欧洲所有的国家都因为各自的联盟关系拖入战争。

政治领袖从一战爆发原因中充分认识到国家联盟的紧密耦