Сложность

Сложность - характеристика, отражающая степень трудности для понимания, создания и верификации объекта, проекта, системы или элемента системы (ISO/IEC/IEEE 24765:2010 Systems and software engineering -- Vocabulary ISO/IEC/IEEE 24765:2010 Разработка программного обеспечения и системотехника. Словарь.) Характеризует единство поведения системы или модели, которое получается не на основании единых принципов, а в результате взаимодействий отдельных элементов, в которых каждый элемент действует на основании своих собственных локальных принципов. Согласно энциклопедии Британника, «сложность — это научная теория, утверждающая, что некоторые системы демонстрируют поведенческие явления, которые совершенно необъяснимы при любом обычном анализе составных частей системы». Этот термин обычно используется для характеристики системы, состоящей из многих частей, где взаимодействие частей между собой приводит к возникновению новых качеств системы в целом. В сложной системе целое больше простой суммы своих частей. Изучение таких взаимодействий на различных уровнях — основная цель теории сложных систем.

По состоянию на 2010 год используются несколько подходов к характеристике сложности. Нил Джонсон утверждает, что «даже среди ученых нет единого определения сложности — и научное понятие традиционно передавалось на конкретных примерах». В конечном итоге Джонсон принимает определение «науки о сложности» как «изучение явлений, возникающих из совокупности взаимодействующих объектов».

Обзор

Определения сложности часто зависят от понятия «система» — множества частей или элементов, отношения между которыми (система отношений) отличаются от отношений с другими элементами за пределами системы. Многие определения имеют тенденцию предполагать, что сложность выражает состояние множества элементов в системе и многочисленные формы отношений между элементами. Однако то, что кажется сложным и то, что кажется простым, относительно и меняется со временем.

В 1948 году Уоррен Уивер провёл различие между двумя формами сложности: дезорганизованной сложностью и организованной сложностью. Явления «неорганизованной сложности» рассматриваются с использованием теории вероятностей и статистической механики, в то время как «организованная сложность» имеет дело с явлениями, которые требуют «одновременного рассмотрения значительного числа факторов, взаимосвязанных в единое целое». Работа Уивера 1948 года повлияла на последующие исследования сложности.

Дезорганизованная и организованная сложность

Одна из проблем при решении вопроса о сложности заключается в формализации интуитивного различия между системами с большим количеством случайных взаимодействий и системами, в которых количество взаимодействий хотя и велико, но сами взаимодействия происходят в рамках некоторых ограничений и связаны с корреляцией между элементами.

Уивер решал эту проблему тем, что проводил различие между «дезорганизованной сложностью» и «организованной сложностью».

По мнению Уивера, дезорганизованная сложность возникает из-за того, что конкретная система имеет очень большое количество частей. Хотя взаимодействия частей в ситуации «дезорганизованной сложности» можно рассматривать как в значительной степени случайные, свойства системы в целом можно понять с помощью вероятностных и статистических методов.

Ярким примером дезорганизованной сложности являются молекулы газа в контейнере. Некоторые предполагают, что систему дезорганизованной сложности можно сравнить с (относительной) простотой планетных орбит — последние можно предсказать, применив законы движения Ньютона. Конечно, большинство реальных систем, включая планетные орбиты, в конечном итоге становятся теоретически непредсказуемыми даже с использованием ньютоновской динамики, как обнаружено современной теорией хаоса.

Организованная сложность, с точки зрения Уивера, заключается в неслучайном или коррелированном взаимодействии между частями. Эти коррелированные взаимодействия создают скоординированную структуру, которая как система может взаимодействовать с другими системами. Скоординированная система проявляет свойства, не характерные для её частей. Можно сказать, что организованный аспект этой системы «возникает» без какой-либо «направляющей руки».

Количество частей не должно быть очень большим, чтобы конкретная система имела эмерджентные свойства. Систему организованной сложности можно понять по её свойствам (поведению) посредством моделирования и симуляции, в частности, моделирования и симуляции с помощью компьютеров. Примером организованной сложности является городской квартал как живой механизм, с его жителями как частями системы.