一、什么是复杂，什么是复杂系统？

“Comlpex（复杂）”一词的词根来自拉丁语plectere，意为编制、缠绕。中文的“复杂”由“复”、“杂”二词组成，“复”代表多样，重复，反复，具有某种层次嵌套的自相似结构；而“杂”代表多样、破碎，纷乱，具有某种不规则、无序的结构；“复而不杂”、“杂而不复”还不是真正完全的复杂，只有“既复且杂”才是真正的完全的复杂。

从20世纪40年代开始，科学家们在探索复杂事物时逐渐开始运用系统的概念，提出一般系统论、信息论、控制论，初步建立了系统科学的理论框架。随着科学研究在大脑、昆虫群落、免疫系统、生物进化、经济与社会等复杂领域的不断深入，在80年代初期，来自不同学科的数十位科学家汇聚一堂，讨论“科学中涌现的综合”，正式提出复杂系统的概念。

复杂系统是由大量组分组成的一种网络，它不存在中央控制，通过简单运作规则产生出复杂的集体行为和复杂的信息处理，并通过学习和进化产生适应性。复杂系统试图解释，在不存在中央控制的情况下，大量简单个体如何自行组织成能够产生模式、处理信息甚至能够进化和学习的整体。例如，蚂蚁是如何形成复杂社会结构的，免疫系统是如何抵抗疾病的，细胞是如何自组织成眼睛和大脑，经济系统中自利的个体是如何形成结构复杂的全球市场的。

二、复杂系统的核心问题是什么？

涌现和自组织行为是如何产生的。

涌现是系统整体具有，而部分或者部分和所不具有的属性、特征、行为、功能等特性，也可以这么说，涌现是整体大于部分之和的那一部分。涌现是事物组成要素在排列方式上的变化而引起的质变。（讲清楚这个很难。。。在此省略3000字）

自组织行为是指系统在不存在内部和外部的控制者和领导者的情况下，自行从简单向复杂、从粗糙向细致方向发展，不断提高自身的复杂度和精细度的过程。（讲清楚这个也很难。。。同样省略3000字）

总之，复杂系统的核心问题真的是很“复杂”！

三、复杂系统研究的最大挑战是什么？

要想理解、预测或是引导和控制具有涌现性质的自组织系统，就必须有适当的概念词汇和适当的数学。而发展出这样的概念和数学工具在过去、现在和未来都是复杂系统科学研究面临的最大挑战。我们能够发明复杂性的“微积分”吗——一种能抓住复杂系统的自组织、涌现行为和适应性的起源和机制的数学语言？一些科学家的已经开始着手这项宏伟的计划。此外，世界各国纷纷启动了围绕复杂系统的国家科技计划，例如基因组计划、脑科学计划等等。

以脑科学计划为例。时至今日，大脑依旧是人类认知的最大的黑箱。人类大脑大约有1000亿个神经元，它们如何连接以及连接错误导致精神错乱或是出现严重的神经性疾病，它们如何产生感知、思维、情感和意识等复杂活动？人类迫切地希望知道：大脑是如何工作的！

复杂系统科学的未来是什么？我想，这个问题的答案与“人类的未来是什么”是一样难以回答？人机对接？人工智能？碳基生命向硅基生命的转化？我也不知道，多看看科幻电影或许会有启发。不敢远离海岸线，就别想发现新大陆。朋友们，让我们一起向复杂性的新疆域进发吧！

欲知更多“复杂”的故事，请看《第一推动丛书综合系列复杂》，湖南科技出版社，2011年出版；同时继续关注我的博客。