CAS理论简介
复杂适应系统（Complexity Adaptive System，简称CAS）理论，是二十世纪九十年代以来，在复杂性研究领域出现的一种新理论。复杂性研究可以看作是系统科学研究和发展的深入或新阶段。相对于早期的、考察比较简单的系统与控制问题的系统研究工作而言，今天人们更需要研究的是比较复杂的系统，或者复杂系统的行为。
adaptive
1994年美国桑塔费研究所（Santa Fe Institute，简称SFI）成立十周年时，因提出遗传算法（Genetic Algorithm）而享有盛名的J·霍兰德教授以“隐藏的秩序”（Hidden Order）为题作了演讲。在这个演讲报告中，霍兰德凭借多年对复杂系统的研究提出了关于复杂适应系统的比较完整的理论。
CAS理论的提出对于人们认识、理解、控制、管理复杂系统提供了新的思路。CAS理论包括微观和宏观两个方面。在微观方面，CAS理论的最基本的概念是具有适应能力的、主动的个体，简称主体。这种主体在与环境的交互作用中遵循一般的刺激——反应模型，所谓适应能力表现在它能够根据行为的效果修改自己的行为规则，以便更好地在客观环境中生存。在宏观方面，由这样的主体组成的系统，将在主体之间以及主体与环境的相互作用中发展，表现出宏观系统的分化、涌现等种种复杂的演化过程。
基本思想
CAS理论的最基本的思想可以概述如下：我们把系统中的成员称为具有适应性的主体（Adaptive Agent），简称为主体。所谓具有适应性，就是指它能够与环境以及其它主体进行交流，在这种交流的过程中“学习”或“积累经验”，并且根据学到的经验改变自身的结构和行为方式。整个系统的演变或进化，包括新层次的产生，分化和多样性的出现，新的、聚合而成的、更大的主体的出现等等，都是在这个基础上出现的。
霍兰德在采用Agent这个词的同时，指出了在研究适应和演化过程中特别要注意的七个相关概念：
聚集      aggregation
主要用于个体通过“粘合”（Adhesion）形成较大的所谓的多主体的聚
集体（Aggregation Agent）
非线性    non-linearity
指个体以及它们的属性在发生变化时，并非遵从简单的线性关系  流        flows
在个体与环境之间存在有物质资源，能量和信息流
多样性    diversity
在适应过程中，由于种种原因，个体之间的差别会发展与扩大，最终形
成分化，这是CAS的一个显著特点
标识      tagging
为了相互识别和选择，个体的标识在个体与环境的相互作用中是非常重
要的，因而无论在建模中，还是实际系统中，标识的功能与效率是必须
认真考虑的因素
内部模型  internal models
每个个体都是有复杂的内部机制的，对于整个系统来说，这就统称为内
部模型
积木      building blocks
复杂系统常常是通过相对简单的一些部分通过改变组合方式而形成的 在这七个概念中，前面四个是个
体的某种属性，它们将在适应和进化中发挥作用，而后三个则是个体与环境进行交流时的机制和有关概念。这七个方面的表述充分表现了主体多层次、与外界不断交互、不断发展演化的特点。
CAS理论把系统的成员看作是具有自身目的与主动性的积极的主体，正是这种主动性以及它与环境的反复的、相互的作用，才是系统发展和进化的基本动因。霍兰德把个体与环境之间这种主动的、反复的交互作用用“适应”一词加以概括。这就是CAS理论的基本思想——适应产生复杂性。
这个思想具有十分重要的认识论意义，可以说是人们在系统运动和演化规律认识方面的一个飞跃，表现在以下四个方面：
主体（Adaptive Agent）是主动的、活的实体，这是CAS与其它建模方法的关键区别
个体与环境（包括个体之间）的相互影响，相互作用，是系统演变和进化的主要动力
这种建模方法不像许多其他的方法那样，把宏观和微观截然分开，而是把它们有机地联系起来
引进了随机因素的作用，具有更强的描述和表达能力
CAS的实现
CAS理论的一个重要特点就是它的可操作性。桑塔费研究所的ＳＷＡＲＭ就是实现上述理念的一个高效率的、可信的、可重用的软件实验平台。
ＳＷＡＲＭ的建模思想是建立一系列独立的个体，通过独立事件之间进行交互，考察和研究系统的行为和演化规律。在这种框架下，ＳＷＡＲＭ的使用者不必花费精力在特定模型的实现上。ＳＷＡＲＭ不限定特定的领域，例如空间环境，物理现象、个体表现或交互模式的不同。它可以用于不同的领域，如化学、经济、物理、人类学和政治科学等。
应用与发展
CAS理论虽然提出不久，但是由于其思想新颖和富有启发，已经在许多领域得到了应用。在经济、生物、生态与环境以及其他一些社会科学与自然科学中，CAS理论的概念与方法都得到了不同程度的应用和验证。CAS理论对于人们的思维方法具有不少启发，它的影响正在逐步传播到各个领域，推动着人们对于复杂系统的行为规律进行进一步的深入研究。
另一方面，CAS理论还需要进一步的发展与完善。我们可以发现，CAS的理论框架本身带有十分明显的经济学与生物学的印记。关于CAS理论在系统科学中的位置问题也值得进一步探讨。从系统科学的整个研究范围来说，很自然地会提
出这样的问题，产生复杂性的途径有哪几种？适应在其中起的是什么样的作用？另外，作为支持其研究的工具与环境——SWARM，也还处于完善过程之中。从实际应用的角度来看，除了需要应用到更广泛的范围之外，CAS理论还需要在实际的控制与管理方面提出有效的、切实可行的方法。因此说，CAS理论是一个很新的领域，距离成熟还有很大的历程。

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。