نظام تكيفي معقد

النظام التكيفي المعقد ( CAS ) هو نظام معقد من حيث كونه شبكة ديناميكية من التفاعلات ، إلا أن سلوك المجموعة ككل قد لا يكون قابلاً للتنبؤ بناءً على سلوك مكوناتها. وهو نظام تكيفي حيث يتغير السلوك الفردي والجماعي وينظم نفسه ذاتيًا تبعًا للحدث الجزئي المُحفز للتغيير أو مجموعة الأحداث. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} وهو عبارة عن "مجموعة كلية معقدة" من "بنى دقيقة متشابهة ومترابطة جزئيًا" تتشكل للتكيف مع البيئة المتغيرة وزيادة قدرتها على البقاء كبنية كلية . ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 4 ]} يعتمد منهج الأنظمة التكيفية المعقدة على ديناميكيات التكرار . ^{[ 5 ]}

يُعدّ دراسة الأنظمة التكيفية المعقدة، وهي فرع من الأنظمة الديناميكية غير الخطية ، ^{[ 6 ]} مجالًا متعدد التخصصات يسعى إلى دمج رؤى من العلوم الطبيعية والاجتماعية لتطوير نماذج ورؤى على مستوى النظام تسمح بوجود عوامل غير متجانسة ، وانتقالات طورية ، وسلوكيات ناشئة . ^{[ 7 ]} ويجري تطبيق الأنظمة التكيفية المعقدة بشكل متزايد لتحليل التنمية السياسية والاقتصادية والتغيير المؤسسي، حيث تنشأ النتائج من التفاعلات بين العوامل التكيفية، وقد تتأثر ولكن لا يمكن التحكم بها بدقة. ^{[ 8 ] [ 9 ]}

يُستخدم مصطلح " الأنظمة التكيفية المعقدة" ، أو "علم التعقيد "، غالبًا لوصف المجال الأكاديمي غير المنظم الذي نشأ حول دراسة هذه الأنظمة. لا يقتصر علم التعقيد على نظرية واحدة، بل يشمل أكثر من إطار نظري، وهو متعدد التخصصات، ويسعى للإجابة عن بعض الأسئلة الأساسية حول الأنظمة الحية ، القابلة للتكيف، والمتغيرة. قد تتبنى الأنظمة التكيفية المعقدة مناهج صارمة أو مرنة. ^{[ 10 ]} تستخدم النظريات الصارمة لغة رسمية دقيقة، وتميل إلى اعتبار العناصر ذات خصائص ملموسة، وعادةً ما ترى الكائنات في النظام السلوكي قابلة للتلاعب بطريقة ما. أما النظريات المرنة فتستخدم لغة طبيعية وسرديات قد تكون غير دقيقة، وتعتبر العناصر فيها كائنات ذات خصائص ملموسة وغير ملموسة. من أمثلة نظريات التعقيد الصارمة: الأنظمة التكيفية المعقدة (CAS) ونظرية الجدوى ، ومن فئات النظريات المرنة نظرية النظام القابل للاستمرار . العديد من الاعتبارات الافتراضية التي تُطرح في النظرية الصارمة ذات صلة أيضًا بالنظرية المرنة. من الآن فصاعدًا، سينصب التركيز على الأنظمة التكيفية المعقدة.

يركز البحث في الأنظمة المعقدة التكيفية على خصائصها المعقدة والناشئة والكلية. ^{[ 4 ] [ 11 ] [ 12 ]} وقد ذكر جون هـ. هولاند أن الأنظمة المعقدة التكيفية "هي أنظمة تحتوي على عدد كبير من المكونات، والتي تُسمى غالبًا بالعوامل، والتي تتفاعل وتتكيف أو تتعلم". ^{[ 13 ]}

تشمل الأمثلة النموذجية للأنظمة التكيفية المعقدة ما يلي: المناخ، والمدن، والشركات، والأسواق، والحكومات، والصناعات، والنظم البيئية، والشبكات الاجتماعية، وشبكات الطاقة، وأسراب الحيوانات، وحركة المرور، ومستعمرات الحشرات الاجتماعية (مثل النمل )، ^{[ 14 ]} والدماغ والجهاز المناعي ، والخلية والجنين النامي . كما تُعتبر المساعي الجماعية البشرية، مثل الأحزاب السياسية ، والمجتمعات ، والمنظمات الجيوسياسية ، والحروب ، وسلاسل التوريد ، والشبكات الإرهابية ، أنظمة تكيفية معقدة. ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]} ويُعتبر الإنترنت والفضاء الإلكتروني - اللذان يتكونان ويتعاونان ويداران من خلال مزيج معقد من التفاعلات بين الإنسان والحاسوب - نظامًا تكيفيًا معقدًا أيضًا. ^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]} قد تكون الأنظمة التكيفية المعقدة هرمية، ولكنها غالبًا ما تُظهر جوانب من "التنظيم الذاتي". ^{[ 21 ]}

صاغ عالم الاجتماع والتر ف. باكلي مصطلح "النظام التكيفي المعقد" عام 1968 ^{[ 22 ] [ 23 ]} ، حيث اقترح نموذجًا للتطور الثقافي يعتبر الأنظمة النفسية والاجتماعية والثقافية مماثلة للأنواع البيولوجية . ^{[ 24 ]} في السياق المعاصر، يُربط النظام التكيفي المعقد أحيانًا بعلم الميمات ، ^{[ 25 ]} أو يُقترح كإعادة صياغة له. ^{[ 26 ]} مع ذلك، يجادل مايكل د. كوهين وروبرت أكسلرود بأن هذا النهج ليس دارونية اجتماعية أو علم أحياء اجتماعي ، لأنه على الرغم من إمكانية تطبيق مفاهيم التباين والتفاعل والانتقاء على نمذجة " مجموعات استراتيجيات الأعمال"، على سبيل المثال، فإن الآليات التطورية التفصيلية غالبًا ما تكون غير بيولوجية بشكل واضح. ^{[ 27 ]} ولذلك، فإن النظام التكيفي المعقد أقرب إلى فكرة ريتشارد دوكينز عن المُستنسخين . ^{[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]}

يعتمد تنظيم النظام التكيفي المعقد على استخدام نماذج داخلية ، أو نماذج ذهنية ، أو مخططات توجه سلوكيات النظام. ويمكننا تمييز ثلاثة مستويات لتكيف النظام:

• استخدام مخطط للتفاعل مع الظروف المتغيرة في البيئة. ^{[ 37 ]}
• تغيير المخطط عندما لا يؤدي المخطط الحالي إلى نتائج مرضية. ^{[ 37 ]}
• اختيار الأنظمة باستخدام المخططات الناجحة من بين مجموعة من الأفراد ( بقاء الأصلح ). ^{[ 37 ]}

تُنمذج الأنظمة المعقدة المعقدة أحيانًا باستخدام نماذج قائمة على العوامل ونماذج قائمة على الشبكات المعقدة . ^{[ 38 ]} تُطوَّر النماذج القائمة على العوامل باستخدام طرق وأدوات متنوعة، وذلك بشكل أساسي من خلال تحديد العوامل المختلفة داخل النموذج. ^{[ 39 ]} وهناك طريقة أخرى لتطوير نماذج الأنظمة المعقدة المعقدة، وهي تطوير نماذج الشبكات المعقدة باستخدام بيانات التفاعل بين مكونات النظام المختلفة. ^{[ 40 ]}

تُستخدم النماذج والمحاكاة غالبًا لدراسة ظواهر الأنظمة المقترحة في أنظمة البنية التحتية الكبيرة، حيث يكون الاختبار التجريبي مكلفًا للغاية ومحفوفًا بالمخاطر. ومن الأمثلة على ذلك استخدام مناهج قائمة على الوكلاء ونظرية الرسوم البيانية في التوائم الرقمية لسلاسل التوريد ، والكشف عن الحالات الشاذة في الشبكات عالية السرعة. ^{[ 41 ] [ 42 ]}

في عام 2013، أطلقت SpringerOpen/BioMed Central مجلة إلكترونية مفتوحة الوصول حول موضوع نمذجة الأنظمة التكيفية المعقدة (CASM). توقف نشر المجلة في عام 2020. ^{[ 43 ]}

الكائنات الحية أنظمة تكيفية معقدة. ورغم صعوبة قياس التعقيد كمياً في علم الأحياء، فقد أنتج التطور بعض الكائنات الحية ذات التعقيد الملحوظ. ^{[ 44 ]} وقد أدت هذه الملاحظة إلى الاعتقاد الخاطئ الشائع بأن التطور عملية تدريجية تؤدي إلى ما يُنظر إليه على أنه "كائنات حية أكثر تطوراً". ^{[ 45 ]}

لو كان هذا صحيحًا بشكل عام، لكان التطور يميل نحو التعقيد. وكما هو موضح أدناه، في هذا النوع من العمليات، تزداد قيمة مستوى التعقيد الأكثر شيوعًا بمرور الوقت. ^{[ 46 ]} في الواقع، أشارت بعض محاكاة الحياة الاصطناعية إلى أن توليد الأنظمة المعقدة التكيفية سمة لا مفر منها في التطور. ^{[ 47 ] [ 48 ]}

مع ذلك، يمكن تفسير فكرة الاتجاه العام نحو التعقيد في التطور من خلال عملية سلبية. ^{[ 46 ]} تتضمن هذه العملية زيادة في التباين ، لكن القيمة الأكثر شيوعًا، أي المنوال ، لا تتغير. وبالتالي، يزداد الحد الأقصى لمستوى التعقيد بمرور الوقت، ولكن فقط كنتيجة غير مباشرة لزيادة عدد الكائنات الحية إجمالًا. يُطلق على هذا النوع من العمليات العشوائية أيضًا اسم " المسار العشوائي المحدود ".

في هذه الفرضية، يُعدّ الاتجاه الظاهر نحو الكائنات الأكثر تعقيدًا وهمًا ناتجًا عن التركيز على عدد قليل من الكائنات الحية الكبيرة والمعقدة للغاية التي تسكن الطرف الأيمن من توزيع التعقيد، وتجاهل الكائنات الأبسط والأكثر شيوعًا. يؤكد هذا النموذج السلبي أن الغالبية العظمى من الأنواع هي كائنات بدائية النواة مجهرية ، ^{[ 49 ]} والتي تشكل حوالي نصف الكتلة الحيوية في العالم، ^{[ 50 ]} وتمثل الغالبية العظمى من التنوع البيولوجي على الأرض. ^{[ 51 ]} لذلك، تبقى الحياة البسيطة هي السائدة على الأرض، ويبدو أن الحياة المعقدة أكثر تنوعًا فقط بسبب تحيز العينة .

إذا لم يكن هناك اتجاه عام نحو التعقيد في علم الأحياء، فإن هذا لا ينفي وجود قوى تدفع الأنظمة نحو التعقيد في بعض الحالات. وتُوازن هذه الاتجاهات الطفيفة بضغوط تطورية أخرى تدفع الأنظمة نحو حالات أقل تعقيدًا.

• مجموعة الأنظمة التكيفية المعقدة: مجموعة غير مترابطة من العلماء ومهندسي البرمجيات المهتمين بالأنظمة التكيفية المعقدة
• مجموعة أبحاث الحمض النووي في ويلز: أبحاث حالية في مجال التغيير التنظيمي، أخبار متعلقة بـ CAS/CES وبيانات بحثية مجانية. كما أنها مرتبطة بسلسلة الأفلام الوثائقية "طبيب الأعمال" و"بي بي سي".
• وصف للأنظمة التكيفية المعقدة على موقع Principia Cybernetica الإلكتروني.
• وصف موجز من صفحة واحدة لـ "عالم" التعقيد والأفكار ذات الصلة، يستضيفه مركز دراسة الأنظمة المعقدة في جامعة ميشيغان.
• شبكة أبحاث الأنظمة المعقدة
• اتحاد النمذجة المفتوحة القائمة على الوكلاء
• مؤتمر TEDxRotterdam – إيغور نيكوليتش ​​– الأنظمة التكيفية المعقدة ، وظهور الوعي الكوني: بريندان هيوز في مؤتمر TEDxPretoria . محاضرات تناقش أمثلة عملية متنوعة للأنظمة التكيفية المعقدة، بما في ذلك ويكيبيديا، والمجرات النجمية، والطفرات الجينية، وغيرها.