سیستم پیچیده چیست؟
سیستم های پیچیده نگاهی نو به پدیده های است که به علت ارتباط بین اجزای آن و همچنین ارتباط با دیگر پدیده ها، از پیچیدگی بالایی برخوردارند و رفتار جمعی متفاوتی بروز می دهند. بدین معنی که با مطالعه تک تک اجزای یک سیستم پیچیده نمی توان به رفتار جمعی آن دست یافت. به عبارت دیگر، سیستم پیچیده معرف پارادایم پیچیدگی است که عناصر سازنده آن تشکیل شبکه ای را می دهند که اجزاء شبکه دارای برهم کنش هستند و از اندیشه کل نگر بهره می گیرند. پارادایم کلاسیک که بخشی نگر است، بر این فرض استوار است که اگر اجزاء سیستمی را دقیقاً شناسایی کنیم و از عمل کرد آن اطلاع یابیم، قادر خواهیم بود به خواص کلی پدیده و سیستم دست یابیم. مطالعات کیهان شناسی، ساختارهای بی نظم در مواد، زیست شناسی، جامعه شناسی و اقتصاد محدودیت کاربرد این مسئله در مقالات و کتب متعدد را به نمایش گذاشته اند.
نیاز و پیدایش
اغلب پدیده‌های طبیعی و بسیاری از ساخته‌ها و آفرینش‌های امروزین انسانی را باید تحت ردهٔ عام سامانه‌های پیچیده به بررسی و مطالعه نشست. هر چند انسان صدها سال است که بررسی سیستمهای پیچیده را آغاز کرده است. اما بررسی این سیستمها در شاخه های مختلفی برداشت مدرن از آن را ایجاد کرده است. در ریاضیات با کشف آشوب در سیستمهای تعینی و همچنین بررسی دینامیکی شبکه های عصبی، بررسی این سیستمها در زمینه کلید خورد. در شیمی و فیزیک، بررسی سیستمهای خود سامانده در غالب مباحث فیزیک آماری و ترمودینامیک غیرتعادلی آغاز شد. مدل سازی تلاطم، سیستمهای فرو مغناطیسی و همچنین پدیده های بحرانی، گامهای مهم بعدی در بسط این مباحث شد. با مطرح شدن مسایل زیست شناختی و انسان شناختی در حوزه ی مدل سازی ریاضیاتی و فیزیکی، تکنیکهای سیستمهای پیچیده رشد روزافزونی پیدا کرده اند. امروزه سیستمهای پیچیده نگاهی کلی نگر بر پدیده دارد و برپایه تئوریهای شبکه های پیچیده، آشوب، پدیده های بحرانی، هندسه فرکتالی، تئوری مقیاسی، تئوری اطلاعات و دینامیک غیر خطی بنا شده است.
سیستمهای پیچیده و علوم بین رشته ای
در دهه های گذشته پس از گذر از نگاه ساده انگارانه و غیر تخصصی به مسائل و حوزه های علمی در دوره های قبل از آن، نوعی نگاه جدید مبتنی بر تخصصی انگاری علمی در اکثر حوزه های علمی ایجاد گردید. این نگاه، در بطن خود، وجود رفتار وابسته بین بسیاری از پدیده ها را نادیده می انگارد. بسیاری از پدیده های طبیعی و نیز اجتماعی، در ذات خود وابستگی بسیاری به حوزه های متنوعی از علوم دارند که نمی توان با نگاه موجود در یک رشته علمی آن ها را تحلیل نمود. بنابراین با رشد پیچیدگی موجود در پدیده ها، نیاز به سطحی از تحلیل فراتر از علوم تک نگر می باشد. در این سطح، در دو دهه گذشته، بنا به اقتضائات موجود جهت تحلیل سیستم های پیچیده، نیاز به تکنیک هایی جدید و مطالعات مبسوطی در این حوزه احساس گردیده است. تشکیل مراکز مطالعاتی متمرکز با رویکرد میان رشته ای از جمله اقدامات پژوهشگاهها در راستای توسعه نگاه علمی تر بر پدیده های وابسته و تحلیل آن ها برا ی درک بهتر پدیده ها می باشد.
سیستم های پیچیده یک شاخه بین رشته‌ای است که امروزه دامنه وسیعی از مقولات علمی تئوری و کاربردی علم فیزیک و ریاضیات را با دیگر رشته‌ها از جمله شیمی، علوم زیستی، شاخه‌های مهندسی و زمین‌شناسی، اقتصاد، جامعه‌شناسی و رشته های دیگر مرتبط ساخته است. این گرایش در دو دهه گذشته درتمام مراکز تحقیقاتی و دانشگاه‌های معتبر دنیا (آمریکا، ایتالیا، فرانسه، آلمان، انگلیس … حتی برخی از کشورهای آسیایی ژاپن، کره، هند…) مورد توجه وسیع قرارگرفته است و درحال حاضر از مهمترین شاخه‌های علوم نوین هم از دیدگاه شناخت طبیعت و هم از رهیافت کاربرد‌های وسیع آن در حوزه‌های دیگر دانش و فناوری به شمار می‌رود.
ضرورت و اهداف
هدف این گرایش توسعه ابزارهای ریاضی، محاسباتی و یا شبیه‌سازی با تکیه بر فهم رفتارهای فیزیکی حاکم بر آنها، به منظور توصیف و پیش‌بینی این گونه پدیده‌هاست. قدرت روش های سیستم های پیچیده در تحلیل سیستم های بس عاملی و همچنین امکان دسترسی آسان به حجم روز افزون داده ها در امروز این امکان را ایجاد کرده است که هر روز شاهد تولد روشی نوین در زمینه های گوناگون بر پایه ی تفکر سیستم های پیچیده باشیم. کشورهای صاحب قدرت با سرمایه گذاری روی چنین روش هایی تعریف ابزار قدرت را در دنیای چند بعدی امروز تغییر داده اند و برای عقب نماندن از قافله ی جهانی و همچنین دسترسی به منابع انسانی، اطلاعاتی، نرم افزاری و سخت افزاری وسیع، نیاز به پرداختن به این جنبه از علوم در کشور ما نیز حس می شود. مثال های مهم اطراف ما که اکنون توسط سیستم های پیچیده توصیف می توانند توصیف شوند عبارتند از تلاطم، آشوب، زلزله، فیزیک اقتصاد و بازار سهام، نفت و خیز جمعیت در اکو سیستم ها، ژنتیک جوامع، رشد و گسترش اپیدمی ها، ماده چگال نرم، بیو فیزیک، جامعه شناسی، علوم شناختی، اطلاعات کوانتمی و … . تنوع عناوین فوق خود نشانگر کاربرد این رشته است.
سیستم های انسانی مانند علوم روانشناختی، اجتماعی و اقتصادی، در عصر حاضر که سرعت و حجم ارتباطات و اطلاعات به طور باورنکردنی افزایش یافته است با مسائل پیچیده ای دست و پنجه نرم می کند. روش های کلاسیک در پاسخ به این دست از پرسش ها بسیار ناتوان است. چنین دلایلی باعث حرکت به سمت گرایش های میان رشته ای و جلب توجه فراوان به آنها شده است. دراین رویکردها ابند.معمولا از روش های معمول در یک رشته، معمولا روش های ریاضی، برای توصیف و درک بهتر پدیده ها و مدل سازی آن ها در رشته ای دیگر استفاده می شود. با استفاده از چنین روش هایی مفاهیم کلاسیک در رشته ها دگرگون می شود و مفاهیم جدیدی از دل آنها زاده می شود. همچنین مرز بین سیستم ها از بین رفته و به طبع آن علوم میان رشته ای اصالت بیشتری می یابند.
داده های بزرگ، پیچیدگی و ظهور رفتار جمعی
امروزه به لطف تکنولوژی به خصوص شبکه اینترنت ثبت اطلاعات در حجم بالا امکان پذیر شده است و حجم این اطلاعات ثبت شده با سرعت بالا در حال رشد است. سوالی که مطرح می شود این است که ارزش این اطلاعات کجاست؟ در واقع این داده ها حاوی رازی بزرگ از شکل گیری رفتار جمعی در بسیاری از پدیده هاست. شاید امروزه موفقیت بیشتر کشورهای پیشرو شرکتهای بزرگ مدیون دسترسی به این داده ها و رفتارهای جمعی برآمده از آن باشد. اما منظر دیگر آن فصل جدیدی در نگرش علمی پدید آمده و راهی مستقیم به درک پدیده های طبیعی گشوده شده است. در این نشست با طرح چند مثال کاربردی اهمیت موضوع و نحوه ردیابی این رفتارهای جمعی را مورد مطالعه قرار می دهیم. نشان خواهیم داد که راز سلولهای سرطانی چکونه به زندگی اجتماعی و یا رفتار جمعی فعالیت ژنها گره خورده است و به سادگی نمی توان مسئول سرطانی شدن را به عهده یک ژن کذاشت. در دنیای اقتصاد بحران نیز ریشه یک رفتار جمعی از پارامترهای تاثیرکذار می باشد. مثالهایی دیگر نیزهمچون اوتیسم، ناپایداری اجتماعی دیگر مسالی است که پرداختن به آنها و یافتن راهکاری برای آن بدون در نظرگرفتن رفتارهای جمعی و درک ساختاری آنها کامل نیست.