מערכת מורכבת היא מערכת שיש בה הרבה חלקים שמשפיעים זה על זה. מערכות כאלה מופיעות בתחומים רבים, כמו פיזיקה, ביולוגיה, אקולוגיה, כלכלה וטכנולוגיה. המטרה של חקר המערכות המורכבות היא לזהות דפוסים התנהגותיים שחוזרים על עצמם, להסבירם בעזרת כלים מתמטיים, ולשפר את היכולת לחזות מה יקרה במערכות האלה. המחשב וההדמיות העניקו דחיפה גדולה לנושא.
מערכת מורכבת מוגדרת בדרך כלל כמערכת עם מספר רב של מרכיבים שמשפיעים זה על זה. שני גורמים מרכזיים שמבדילים מערכות מורכבות מפשוטות הם: מרכיבים רבים שמשפיעים זה על זה, וקשרים שאינם פשוטים בין החלקים. אלה יוצרים התנהגות לא־ליניארית. לא־ליניאריות פירושה שהתנהגות המערכת אינה סכום של התנהגויות החלקים לבד. ולכן קשה לחזות את מה שתקרה, ולעתים עשויה להתפתח גם התנהגות כאוטית.
יש כמה תכונות שמופיעות פעמים רבות במערכות כאלה. הן עוזרות להבין למה מערכות מורכבות מתנהגות כך.
חלקים במערכת מורכבת יכולים להיות בעצמם מערכות מורכבות. למשל מדינה מכילה מבנים חברתיים, והם מכילים אנשים.
משוב הוא מסלול מעגלי שבו שינוי בחלק אחד משפיע על חלק אחר, ואז חוזר. משוב חיובי יכול להגביר שינוי ולהוביל להתפתחות מהירה. משוב שלילי מפחית או מתאזן שינויים. משובים אלה יוצרים תבניות במערכת.
שינויים קטנים במערכת יכולים לגרום לשינויים גדולים, או שלא ישנו דבר. זה נקרא לעתים אפקט הפרפר.
מערכות מורכבות בדרך כלל מושפעות מהסביבה. לכן בניתוח צריך לקבוע מהו גבול המערכת, כדי לקרב אותה למערכת סגורה ולחקור אותה טוב יותר.
למרות חוסר הליניאריות וההשפעה מהסביבה, מתפתחות לעתים תבניות יציבות יחסית. תבנית דומיננטית יכולה להופיע בזמן שהן תבניות משניות קיימות גם כן. מערכות מורכבות כמעט לעולם לא מגיעות לשיווי משקל סטטי ארוך טווח.
העבר של המערכת משפיע על ההתנהגות שלה. הכנסת אותו הקלט פעמיים עשויה לתת תוצאות שונות, לפי ההיסטוריה של המערכת. זה מקשה על שליטה חיצונית.
הקשרים בין מרכיבי המערכת משתנים עם הזמן. קשרים יכולים להיווצר, להיעלם או להשתנות.
הגחה (Emergent behavior) היא הופעת התנהגות חדשה בגובה גבוה שמתקבלת מהאינטראקציות הפשוטות בגובה נמוך. דוגמה לכך היא רשתות עצביות ותלים של נמלים. ארגון עצמי הוא תהליך שבו סדר נוצר מתוך פעולות מקומיות של חלקים בלי בקרה חיצונית. זה קורה כאשר יש מספיק אנרגיה חופשית ומשובים חיוביים שמעצימים תנודות קטנות.
עקב הרגישות לתנאי ההתחלה ולזיכרון ההיסטורי, קשה או בלתי אפשרי לשלוט במערכת מורכבת. למערכת יש יכולת ללמוד ולשנות את עצמה, ותוצאות עלולות להיות בלתי צפויות.
מודלים מדעיים נבדקים לפי כוח ההסבר וכוח הניבוי שלהם. בחלק מהמקרים ניתן לנבא התנהגות של מערכת מורכבת. לדוגמה, צמח נשרף כששמים אותו באש. במצבים אחרים קשה מאוד לנבא התגובה אפילו לשינוי קטן.
מערכות רבות פועלות בתוך טווח תנאים מסוים שנקרא נישה. לדוגמה, צמח צריך טמפרטורה, מים ואור בטווח מתאים כדי לשרוד. גם מערכות אקולוגיות נשמרות בתוך טווחים אלו דרך אינטראקציות בין מינים. הפרעה חיצונית חזקה עלולה לדחוף מערכת מעבר לנקודה קריטית ולגרום לקריסה אקולוגית, שבה מינים רבים ייעלמו בסביבה.
מערכות מורכבות מציגות לפעמים התנהגות סוערת ולא־סדירה, ולפעמים דפוסים פשוטים יחסית. חוקרים מחפשים תבניות שמסבירות במקצת את התנהגותן, למשל התנהגויות מחזוריות, עקומות גדילה (S-curve), ותופעות היסטרזיס.
המחקר תורם להבנה ופתרון בעיות במדעים כמו נוירולוגיה, מטאורולוגיה, בינה מלאכותית, כלכלה וניהול. בתחום ההנדסה צריך לקחת בחשבון אלמנטים מורכבים, במיוחד כשבני אדם משפיעים על המערכת.
ארגון הוא מערכת פתוחה שמתקיימת בזכות קשרים עם הסביבה, כגון לקוחות, ספקים ומשקיעים. בארגון קיימות תת־מערכות שפועלות באופן עצמאי למחצה. שיווי משקל דינמי בארגון מתאפשר באמצעות התאמות כשמשהו משתנה. ככל שהצימוד בין החלקים הדוק יותר, כך גדלה האפשרות ליצירת שינויים מסדר שני שיובילו לתופעות חדשות.
מערכת מורכבת היא מערכת עם הרבה חלקים שמשפיעים זה על זה. אפשר למצוא מערכות כאלה בטבע ובחיים. למשל צמחים, מערכות אקולוגיות, גופים של בעלי חיים, כלכלה וטכנולוגיה.
מערכת מורכבת כוללת הרבה חלקים שמתחברים ומשפיעים זה על זה. בגלל זה קשה לנבא מה יקרה לה.
יש כמה דברים שחוזרים במערכות האלה.
חלק אחד במערכת יכול להיות בעצמו מערכת. לדוגמה, מדינה היא מערכת שמכילה אנשים ומערכת חברתית.
משוב זה מעגל שבו שינוי אחד משפיע על חלק אחר ואז חוזר. משוב חיובי מחזק שינויים. משוב שלילי מבלום אותם.
שינוי קטן יכול לגרום לשינוי גדול, או שלא ישנה דבר. זה נקרא אפקט הפרפר.
מערכות מורכבות מקבלות השפעות מהסביבה. לכן חשוב להחליט מה הגבולות של המערכת כשבוחנים אותה.
גם כשיש הרבה בלגן, לפעמים מתפתחות תבניות מסוימות במערכת. תבניות אלה יכולות להשתנות עם הזמן.
לעבר של המערכת יש השפעה על העתיד שלה. אותו קלט יכול להניב תוצאות שונות לפי ההיסטוריה.
הקשרים בין החלקים משתנים. קשרים נוצרים ונעלמים.
הגחה (התנהגות חדשה) היא כשלחלקים פשוטים יוצא משהו מורכב ביחד. דוגמה: נמלים שעובדות ביחד בונות תל. ארגון עצמי זה סדר שנוצר בלי שאף אחד הפקיד עליו.
קשה לשלוט במערכת מורכבת כי היא רגישה לשינויים קטנים ולזיכרון שלה.
מעריכה פועלת היטב רק בתנאים מתאימים, שנקראים נישה. למשל צמח צריך את כמו המים, האור והטמפרטורה הנכונים.
המחקר עוזר בתחומים כמו בריאות, חיזוי מזג אוויר, בינה מלאכותית וניהול. הוא מסביר איך דברים פשוטים יכולים ליצור תופעות מסובכות.
ארגון חי על קשרים עם הלקוחות, הספקים והסביבה. חלקיו עובדים ביחד ומשפיעים זה על זה, ושינויים באחד משפיעים על כולם.
תגובות גולשים