啟示：Panarchy 擾沌

前言:在佛家有成空住壞，在道家有生長旺衰，這些都是對系統論的一種提煉與總結，所不同的是，宗教式的說法裡，往往只有一個模糊的表述，通常是一個名詞或一句話，往往不會進行更深入理論細節探討，這裡有較為細緻的探討，對於證道格物是極其有益的。 標題：Panarchy 擾沌 作者：xsplendor Panarchy 擾沌 1.引言 誰都知道任何一樣活的東西都的壽命是有限的，一個人從出生、長大、慢慢衰老、最後死去；神龜雖壽，猶有竟時。除此之外的其它發雜系統也有類似現象，如一個王朝也經歷從建立、興盛、腐朽、衰亡這些過程；一個生態系統從先鋒種進入，然後其它物種定居並改造非生物環境，逐漸達到一種複雜的結果，最後可能毀於一場大火。不過，這些都只是故事的一個部分，瓦解後的系統還會經歷新生，似乎又開始了一個新的輪迴，但卻又不完全相同。這些現象是如此的普遍，不禁使人猜想其中是否有一條複雜系統演化的重要理論呢？ 2.理論簡介 2.1 源來 維基百科： Panarchy is a conceptual term first coined by the Belgian botanist and economist Paul Emile de Puydt in 1860, referring to a specific form of governance (-archy) that would encompass (pan-) all others.In the twentieth century the term was re-coined separately by scholars in international relations to describe the notion of global governance and then by systems theorists to describe non-hierarchical organizing theories. 這裡所要介紹的Panarchy理論是由Holling等人提出來的，他們在2002年寫了一本書：《Panarchy: Understanding Transformations in Systems of Humans and Nature 》其中說到： "The term [panarchy] was coined as an antithesis to the word hierarchy (literally, sacred rules). Our view is that panarchy is a framework of nature's rules, hinted at by the name of the Greek god of nature, Pan." 2.2 適應性循環(adaptive cycle) 要理解Panarchy，首先一個概念是適應性循環。 所謂的適應性循環大致可以看作某個複雜系統的一個生命週期，分為4個階段。首先是r階段，系統經歷比較快的增長，然後進入到一個緩慢而保守的K階段。在這期間，系統的連接度和穩定性增加，並且積累了資本。對於生態系統，如養分、生物量、物理結構，對於經濟或社會系統，其積累的資本如技術、人際關係網等。這些增加的資本不僅可被本系統所適用，也可能被其它系統所使用。當進入K階段的時候，聚集的養分和生物量越來越為系統所固持，而排斥其它競爭者對其的使用，即系統的連接度增加、控制力越來越強，而這最終導致過度連接和僵硬的控制，系統的恢復力(resilience)降低了，最後意外不可避免地將要發生。這時系統進入 Ω階段， 此時，在某種外界的干擾下，系統將發生一種突然變化，將其逐漸積累和固持的資源釋放，而系統的組織嚴密性也喪失了。隨後系統進入α階段，系統進行重新組織，有可能重複上一循環，也可能進入新的不同的循環。也可把適應性循環看做由兩個半環組成，即r階段和K階段組成front roop，omiga階段和alpha階段組成back roop。在前半環，系統的發展基本上是確定的、可預測的，而後半環則是不確定和不可預測的，發生了一種“創造性毀滅”。 adaptive cycle 在適應性循環的描述中，有三個量來刻畫系統狀態變化： 1)潛力(potential)：即系統可接受的改變量，它決定了系統未來的可能性範圍。 2）連接度(connectedness)：系統內部的控制力大小，即內部控制變量和過程的連接度，它是系統是靈活或僵化的度量，如它們對外界干擾的靈敏性。 3）適應能力(resilience)：系統對於不可預測的衝擊的脆弱性。 //這三個性質顯然不是獨立的，不過我沒見到作者對其進行仔細解釋。 前面那個圖只用了前兩個維度，若加上第三個維度，則適應性循環看起來是這個樣子： adaptive cycle 然而並非所有的複雜系統都嚴格遵守適應性循環的這4個階段，其中會有一些變化（如圖所示）。例如，為自組織臨界理論所描述的沙堆，只經歷了前半的環，這是因為沙堆作為一個物理系統太過簡單了。 adaptive cycle 2.3 Panarchy （擾沌） 有了適應性循環的概念之後就可以介紹Panarchy了，簡單的說，它是由適應性循環為層次而組成的一個等級系統。 書中對Panarchy介紹： “Panarchy, a term devised to describe evolving hierarchical systems with multiple interrelated elements, offers an important new framework for understanding and resolving this dilemma. Panarchy is the structure in which systems, including those of nature (e.g., forests) and of humans (e.g., capitalism), as well as combined human-natural systems (e.g., institutions that govern natural resource use such as the Forest Service), are interlinked in continual adaptive cycles of growth, accumulation, restructuring, and renewal.” 在panarchy不同層次之間的不同階段，會存在各種聯繫。其中比較關鍵的是兩類：一類是“revolt”，一個低層次的關鍵變化可能會級聯到高層次即較大較慢的層次，尤其是當高層次處於其K階段，處於僵化和脆弱狀態時。生態學上的一個例子是森林火災。一般情況下一點零星小火是不會蔓延開來的，然而在某些情況下，一個局部的火星首先造成一個小範圍的地面著火，然後蔓延到樹冠，接著到整個斑塊，再到整個區域。 另一類是“remember”，即當某一層次發生災變後的重生過程中，其處於K階段的上一層次會對其起很大影響作用。一個生態學的例子，森林中的一場小火過後，留下一片跡地，高層次的過程和資源減緩了養分的流失，並且提供了種子庫、倖存種等“生物遺產”促進其更新。 整個Panarchy是一種複雜適應系統，其結構是通過演化而產生的。低層次的相互作用在一定時候會產生高層次的適應性循環。 創新與保守 Panarchy既是創新的，因而可以不斷適應；也是保守的，因而保存了自身。低層次上的適應性循環（比較小和快）可看作是整體的某種試驗，為自己儲備新奇的東西。 Panarchy中的三類創新 1）背景創新（Background） 產生於邊緣地帶，不同層次的適應性環之間。 //顯然Panarchy中的並不是完全包含型的等級，所以高等級並非完全由低等級組成。 2）增量創新（Incremental） 發生在r和k階段，即front loop，隨著系統的成長而逐漸增加的複雜性。也有可能會增加新層次的適應性循環。 3）間斷創新（Punctuated） 發生在適應性環的omiga階段，即創造性毀滅。 3.相關資料： 書： Gunderson, Lance H., and C.S. Holling. Panarchy: Understanding Transformations in Human and Natural Systems. '1st ed'. Washington: Island Press, 2002. 文章： Holling. Understanding the Complexity of Economic,Ecological,and Social Systems.2001 Ecosystems (2001) 4: 390 – 405 Understanding the Complexity of Economic,Ecological,and Social Systems Allen, C. R. and C. Holling 2010. Novelty, adaptive capacity, and resilience. Ecology and Society 15(3): 24. Novelty, Adaptive Capacity, and Resilience 4.相關理論 金觀濤在其《整體的哲學》中曾提出過類似的但未成體系的理論。其主要觀點是：一個複雜系統為了維持自身的功能，在其運作過程中不得不耦合進一些多餘的東西，想要消除它們的時候又不得不引進其它的東西。表現為系統的無組織力量不斷增長，組織本身被異化，如果它沒有往新的結構轉變的可能的話，那就不可避免地發生老化，並最終消亡。從另一個角度看待，即組織的容量是有限的。 似乎與Stanley N. Salthe的《Evolving Hierarchical Systems》有類似，但是沒看過這本書。 其它相關理論有：等級理論、自組織臨界理論等。