书名：代码本色：用编程模拟自然系统
作者：Daniel Shiffman
译者：周晗彬
ISBN：978-7-115-36947-5
第6章目录

6.10　复杂系统

1、个体和系统

• 思考一只蚂蚁，即蚂蚁个体，蚂蚁是一个自治智能体，它能够感知环境（用触角来收集化学信号的方向和强度信息），并能根据这些信号决定移动。
• 但仅凭一只蚂蚁能否完成筑巢、采集食物、捍卫蚁后这些艰巨的任务？
  蚂蚁是一种简单的单元，只能感知其周围的环境。
  而蚁群就是一个复杂的系统，是一个“超级有机体”，其中的各部分成员协同工作，共同完成艰巨和复杂的任务。

2、多个自治智能体

• 前面我们已经学习了如何构建自治智能体，接下来要做的就是让多个自治智能体并行运行——智能体不仅能感知物理环境，还能感知同伴的活动，最后根据这些信息决定如何移动。
  我们打算用Processing创建复杂系统。

3、复杂系统

• 什么是复杂系统？
  复杂系统通常是这么定义的：“一个复杂系统的整体不等同于局部的简单组合。”
  复杂系统的局部是很简单且易于理解的个体，但它们组成的整体会表现得非常复杂、智能且难以预测。

4、3个主要原则

复杂系统有3个主要原则：

• 个体之间存在小范围的联系。

一直以来我们都在遵循这个原则：小车对环境的感知能力是有限的。

• 个体的动作是并行的。

我们需要用代码模拟这个特性。在Processing的每一轮draw()循环中，每个个体都应该移动（并行地绘制它们的外形）。

• 系统在整体上会呈现一种自发现象。

个体之间的交互会出现复杂行为和智能模式。
自然界的复杂系统确实会呈现特定的模式（蚁群、白蚁、迁移、地震、雪
花，等等），
我们能否用Sketch模拟出同样的效果？

5、附加特性

以下3个附加特性有助于我们更好地讨论复杂系统，我们可以按照这些特性完善复杂系统的模拟。
需要注意的是，它们是一个模糊子集。并非所有复杂系统都具备这3个特性。

• 非线性

• 复杂系统的这个特性往往称为“蝴蝶效应”，“蝴蝶效应”理论是由数学家
  和气象学家Edward Norton Lornez提出的，他是混沌理论研究方面的先驱。

• 1961年，Lornez重复地运行一段天气模拟程序，也许是为了节省时间，他把某个初始值0.506 127输成了0.506，得到的结果却和输入0.506 127时应该得到的结果完全不同。换句话说，该理论认为，一只蝴蝶在地球的另一边扇动翅膀可能会引起大规模的气候转变，从而破坏周末的沙滩度假。

• 我们称这种特性为“非线性”，因为初始条件变化和结果变化之间不成线性关系。初始条件的微小变化可能对结果产生巨大的影响。非线性系统是混沌系统的一个超集。在下一章，我们会看到：在一个由0和1组成的系统中，即使只改变其中的一个比特位，结果也会完全不同。

• 竞争和合作

复杂系统的元素之间往往同时存在竞争和合作关系。
后面的群集系统将引入3个规则：协调、一致和分离。

• 协互“合作”——也就是聚集在一起并共同移动；
• 分离使个人为空间调和一致使个体相展开“竞争”。

在实现群集系统时，如果去掉竞争或合作规则，系统的复杂性可能随之丧失。
竞争和合作规则存在于有生命的复杂系统中，不存在于无生命的复杂系统中，比如气候系统。

• 反馈

• 复杂的系统通常包括一个反馈回路，系统的输出被反馈回系统，在正方向或反方向上影响自身行为。
• 举个例子，因为油价比较低，所以你每天开车上下班。在这种情况下，每个人都会开车上下班，导致汽油供不应求，油价因此上升。因为开车上下班的成本太高了，于是大家决定坐地铁上下班，汽油的需求变少，油价也随之降低。
• 油价同时是系统（决定你是开车还是坐地铁）的输入和输出（从需求中得到的结果）。需要特别指出的是，经济模式（如供应/需求，股市）就是人类复杂系统的一个例子。其他例子包括潮流和趋势、选举、人群和车流。
• 复杂性将是本书剩余部分的一大主题。接下来，我们将在Vehicle类中加入查看周围小车对象的能力。