Loading AI tools
מוויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
מערכת מורכבת היא מערכת המכילה מספר גדול של מרכיבים אשר משפיעים זה על זה. מערכות מורכבות מופיעות בתחומים רבים כולל פיזיקה (מרמת האטום עד מערכות כוכבים וגלקסיות), סוציולוגיה (חברה של בני אדם, מדינות), כלכלה (שוק ההון), זואולוגיה (מערכת אקולוגית) ביולוגיה (גוף האדם), פסיכולוגיה, טכנולוגיה, מטאורולוגיה, ניהול (ארגונים גדולים) וכיוצא בזה.
למרות קיומן של מערכות מורכבות בתחומים רבים השונים זה מזה, מתפתחים מאפיינים התנהגותיים ומבניים דומים במערכות אלה, ומטרת הענף המדעי של חקר המערכות המורכבות היא לחקור דפוסים אלה, להגדירם בצורה פורמלית בעזרת כלים הנלקחים מענפים שונים של המתמטיקה, ועל ידי-כך להבין בצורה טובה יותר את המערכות אשר מסביבנו, ולשפר את היכולת לחזות את התנהגותן. התפתחות המחשב אפשרה לחקור את נושא המערכות המורכבות ונתנה דחיפה עצומה לחקר התחום כולו.
מערכת מורכבת לרוב מוגדרת כמערכת המכילה מספר גדול של מרכיבים אשר משפיעים זה על זה[דרוש מקור].
שני הגורמים המרכזיים המבדילים בין מערכות מורכבות למערכות פשוטות הם:
גורמים אלה מובילים להתנהגות לא ליניארית של המערכת, ולכן המערכת אינה עונה על עקרון הסופרפוזיציה (כלומר התנהגות המערכת אינה סכום של התנהגויות כל אחד מחלקיה בנפרד). דבר זה מוביל לכך שקשה מאוד לחזות את התנהגות המערכת בצורה מדויקת, ובמקרים מסוימים עשוי אף להוביל להתנהגות כאוטית.
הגדרה מפורטת יותר הובאה במהדורה מיוחדת של כתב העת Science על מערכות מורכבות[1]:
נהוג לתאר מספר תכונות גנריות בסיסיות שמשותפות לכלל המערכות המורכבות[2][3]:
החלקים של המערכת המורכבת עשויים להיות בעצמם מערכות מורכבות (לדוגמה מדינה אשר היא מערכת מורכבת, המכילה בתוכה מבנים חברתיים אשר הם מערכות מורכבות, ואשר מורכבים מבני אדם שהם מערכות מורכבות).
קיומם של מסלולים מעגליים בתוך מערכת מורכבת (מערכת א משפיעה על מערכת ב, אשר משפיעה על מערכת ג, אשר בתורה משפיעה על מערכת א), מוביל להיווצרות משובים חיוביים (אשר עשויים להוביל להתבדרות של המערכת) ושליליים (אשר בולמים שינויים אשר מתפתחים במערכת). קיומם של משובים אלה הוא הגורם המרכזי להיווצרות התבניות במערכת.
שינויים קטנים יכולים לגרום להשפעה גדולה על המערכת (אפקט הפרפר), השפעה דומה בגודלה, או לא להשפיע בכלל.
מערכות מורכבות הן לרוב מערכות פתוחות ומושפעות מהסביבה בה הן נמצאות. דבר זה מקשה על היכולת לחקור את המערכת, ולכן אחד השלבים הראשונים בניתוח מערכת מורכבת הוא להגדיר בצורה ברורה את גבולות המערכת בתוך הסביבה בצורה בה ניתן יהיה לקרב את המערכת למערכת סגורה.
למרות חוסר הליניאריות של המערכת המורכבת והעובדה שהיא מערכת פתוחה, ניתן להבחין במספר תבניות אופייניות המתפתחות במערכות מורכבות. גם כאשר מתפתחת תבנית המערכת אין הדבר אומר שהמערכת נמצאת בשיווי משקל (מערכות מורכבות כמעט לעולם אינן מגיעות לשיווי משקל יציב). לרוב מדובר בתבנית דומיננטית אשר מתפתחת במערכת, כאשר במקביל מתפתחות מספר תבניות משניות, אשר עשויות להפוך לדומיננטיות (או לחלופין להיעלם) בהמשך.
העבר של מערכת מורכבת משפיע על התנהגותה, ולכן הכנסת קלטים זהים מהסביבה למערכת עשויה לגרום לתוצאות שונות, בהתאם להיסטוריה של המערכת. דבר זה מקשה על היכולת לשלוט בהתנהגות המערכת מבחוץ.
רשת הקשרים במערכת מורכבת היא רשת דינמית, וקשרים בין חלקי המערכת עשויים להיווצר, להיעלם או להשתנות.
מערכות מורכבות נוטות לפתח התנהגות חדשה (Emergent behavior) ברמות הגבוהות כתוצאה מדינמיקה פנימית ברמות הנמוכות יותר ולא כתוצאה מהכוונה חיצונית. תכונה זו נקראת ארגון-עצמי, והיא נושא מחקרי מרכזי בתחום של מערכות מורכבות, בעיקר מכיוון שבמקרים מסוימים מרכיבים וקשרים מאוד פשוטים ברמה הנמוכה עשויה להוביל להתנהגות חדשה מורכבת ברמה הגבוהה. דוגמאות ידועות למקרים כאלה הם רשתות עצביות ותל נמלים.
בשל רגישותה לתנאים ההתחלתיים לא ניתן לשלוט במערכת מורכבת. יכולת הלמידה העצמית של המערכת תניב תוצאות שונות לשינויים קלים ואפילו זהים שניצור בה.
לא ניתן לנבא כיצד תגיב מערכת מורכבת לשינוי ולו הקטן ביותר.
מערכות מורכבות עשויות, מעצם הגדרתן, להציג התנהגות מורכבת ומאוד לא-סדירה, שבה קשה לחזות מה מרכיב מסוים יעשה במשך הזמן, אם כי בפרקי זמן מסוימים מערכת מורכבת עשויה גם להציג התנהגות פשוטה יחסית. חלק גדול מהמחקר במערכות מורכבות עוסק בניסיון להתחקות אחר התבניות שמתארות בצורה פשוטה יותר (אם כי מקורבת בלבד) את ההתנהגות של המערכות מורכבות. התבניות עשויות להתפתח מקומית באזורים מסוימים של המערכת או במערכת כולה. גם כאשר מתפתחת תבנית דומיננטית במערכת, קיימות לרוב תבניות משניות נוספות, אשר בסופו של דבר מוציאות את המערכת מהתבנית אשר התפתחה. שלוש התבניות הבסיסיות הן:
תבניות מורכבות יותר אשר עשויות להתפתח הן תבנית מחזורית, תבנית S (המכונה S-curve), תבנית מדרגות, חשל (היסטרזיס), תבניות כאוטיות (המבוססות על מושכים לא פשוטים) ועוד.
מחקר המערכות המורכבות מפיח חיים חדשים בתחומים רבים של המדע, שהאסטרטגיה הרדוקציוניסטית לא הצליחה להסביר אותם. לפיכך, מדע זה עוזר לפתור בעיות רבות בתחומים שונים כמו נוירולוגיה, מטאורולוגיה, פיזיקה, מדעי המחשב, בינה מלאכותית, מחשוב אבולוציוני, כלכלה, ניהול (ארגונים גדולים ובינוניים), חיזוי רעידות אדמה, סינכרוניזציה של תאי לב, מערכות חיסוניות, אפילפסיה, שימור של מערכות אקולוגיות ועוד. במחקרים אלה, המדענים מנסים בדרך כלל להבין את החוקים הלא-ליניאריים הפשוטים שגורמים לתופעות המורכבות (ולא לתאר את התופעות האלה).
באופן מסורתי, ההנדסה ניסתה לשמור על הליניאריות של המערכות שלה, מכיוון שכך קל יותר לבנות אותן ולחזות את התנהגותן. אולם מצד אחד מערכות פיזיקליות רבות (לדוגמה לייזרים) הן מערכות מורכבות ומצד שני גם מערכות הנדסיות פשוטות עשויות להפוך להיות מורכבות, אם בני אדם מעורבים בעבודת המערכת והם עשויים להשפיע עליה, ולכן בתכנון מערכת הנדסית יש להתחשב גם בהיבטים של חקר המערכות המורכבות.
ארגון הוא מערכת פתוחה, מערכת המתקיימת ופועלת כתוצאה מקשרי חליפין עם הסביבה. הארגון בנוי לרוב ממספר רב של תתי-מערכות, הפועלות באופן עצמאי למחצה (מבחינת הפקה, אחזקה, חליפין, הסתגלות וניהול הארגון). ארגון מוכרח לנהל קשרי גומלין מתמשכים עם סביבתו (אחרת אין לו קיום) הכוללת משקיעים, ספקים, משאבים ולקוחות. מערכת זו מקיימת שיווי משקל דינאמי המאפשר למערכת להתאזן אחרת לאחר השינוי הארגוני, שינוי ברכיב כלשהו במערכת גורר שינויים ברכיבי מערכת אחרים. פקטור המשפיע על שיווי המשקל הדינאמי הוא סוג הצימוד:
ככל שרמת הצימוד הדוקה יותר, כך עולה הסבירות שיתקיימו יותר שינויים מסדר שני (שינויים המייצרים תופעות וקטגוריות חדשות בהתנהלות הארגונית).
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.