第三章 復(fù)雜適應(yīng)信息系統(tǒng)范式

第三章復(fù)雜適應(yīng)信息系統(tǒng)范式系統(tǒng)思考修煉的精義在于心靈的轉(zhuǎn)換：觀察環(huán)狀因果的互動(dòng)關(guān)系，而不是線段式的因果關(guān)系。觀察一連串的變化過(guò)程，而非片段的、一幕一幕的個(gè)別事件?！说?圣吉（《第五項(xiàng)修煉》之“系統(tǒng)思考”p80.⑴）在第二章，我們對(duì)一些Web2.0進(jìn)行了分析，總結(jié)出一些簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)在多重交互下涌現(xiàn)出復(fù)雜的新系統(tǒng)功能特征的規(guī)律，并歸納出四類(lèi)系統(tǒng)特征（主體參與式架構(gòu)、開(kāi)放式架構(gòu)、多重非線性機(jī)制和反饋機(jī)制的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)內(nèi)引入社會(huì)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)等）。主體參與式架構(gòu)把人的行為納入系統(tǒng)之內(nèi)，系統(tǒng)內(nèi)引入社會(huì)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)讓信息系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生類(lèi)似真實(shí)社會(huì)的組織演化機(jī)制，開(kāi)放式架構(gòu)讓跨系統(tǒng)的協(xié)作與協(xié)同進(jìn)化成為可能、并讓信息系統(tǒng)之間的交互協(xié)作關(guān)系呈現(xiàn)出類(lèi)生態(tài)的特征，多重非線性機(jī)制和反饋機(jī)制的設(shè)計(jì)在系統(tǒng)內(nèi)形成各種難以直觀理解和線性控制的涌現(xiàn)現(xiàn)象、并讓系統(tǒng)能夠在使用中適應(yīng)性進(jìn)化，等等。所有的這些都讓社會(huì)性軟件和Web2.0具有了前所未有的動(dòng)態(tài)復(fù)雜性，給它們的研究開(kāi)發(fā)及工程設(shè)計(jì)帶來(lái)了許多新問(wèn)題和新挑戰(zhàn)。如系統(tǒng)動(dòng)態(tài)機(jī)制的設(shè)計(jì)難以控制和把握、系統(tǒng)適應(yīng)性的設(shè)計(jì)難以理解和規(guī)劃、系統(tǒng)的行為不可預(yù)期、系統(tǒng)的發(fā)展前景難以評(píng)估、無(wú)法進(jìn)行可重復(fù)測(cè)試84、信息系統(tǒng)及相關(guān)技術(shù)的演化發(fā)展趨勢(shì)難以認(rèn)識(shí)，等等。這些問(wèn)題和挑戰(zhàn)為引入系統(tǒng)復(fù)雜性研究相關(guān)的理論和方法以輔助信息系統(tǒng)的架構(gòu)與設(shè)計(jì)提出了現(xiàn)實(shí)的需求。本章先簡(jiǎn)要介紹了系統(tǒng)復(fù)雜性研究的背景及研究對(duì)象，對(duì)信息系統(tǒng)的復(fù)雜性進(jìn)行了分析，然后提出了復(fù)雜適應(yīng)信息系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)的理論框架（復(fù)雜適應(yīng)信息系統(tǒng)范式）。正如有機(jī)化學(xué)的產(chǎn)生并非是無(wú)機(jī)化學(xué)的否定和替代，復(fù)雜適應(yīng)信息系統(tǒng)范式的提出也并非傳統(tǒng)的信息系統(tǒng)范式的否定和替代，而是針對(duì)具有特定復(fù)雜性的信息系統(tǒng)研究設(shè)計(jì)所面臨的一些特殊困難發(fā)展出的應(yīng)用基礎(chǔ)理論。本章最后對(duì)CAIS范式的適用范疇和設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則進(jìn)行了討論。本章是在第二章對(duì)一些社會(huì)性軟件與Web2.0進(jìn)行分類(lèi)介紹的基礎(chǔ)上的理8系統(tǒng)性能與功能的穩(wěn)定性和不變性是可重復(fù)測(cè)試的預(yù)設(shè)前提，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)復(fù)雜性和適應(yīng)性演化特征讓這一預(yù)設(shè)前提不再成立。論抽象，是本書(shū)后續(xù)幾章內(nèi)容的理論基礎(chǔ)。3.1系統(tǒng)復(fù)雜性研究與信息系統(tǒng)的復(fù)雜性3.1.1系統(tǒng)復(fù)雜性研究產(chǎn)生的背景及研究的對(duì)象系統(tǒng)復(fù)雜性研究是一般系統(tǒng)論的延續(xù)，而一般系統(tǒng)論和系統(tǒng)復(fù)雜性研究興起的現(xiàn)實(shí)背景，是現(xiàn)代的技術(shù)和社會(huì)已經(jīng)變得十分復(fù)雜，以至于傳統(tǒng)的思維方式和研究手段不再能滿足需要。正如貝塔朗菲所指出的那樣，“我們被迫在一切知識(shí)領(lǐng)域中運(yùn)用‘整體’或‘系統(tǒng)’的概念來(lái)處理復(fù)雜性問(wèn)題”［61］。作為系統(tǒng)科學(xué)前沿的系統(tǒng)復(fù)雜性研究，又被稱(chēng)為復(fù)雜科學(xué)。這門(mén)學(xué)科還非常新，涉及范圍又非常廣泛，以至于還無(wú)人完全知曉如何確切地定義它，甚至不知道它的邊界之所在［62］。但這并沒(méi)有妨礙復(fù)雜性相關(guān)研究成為當(dāng)今世界科學(xué)研究的前沿和熱點(diǎn)，目前，系統(tǒng)復(fù)雜性研究正在向各個(gè)學(xué)科滲透，受到眾多學(xué)者的關(guān)注，并已經(jīng)對(duì)很多領(lǐng)域都產(chǎn)生了巨大的影響?？梢赃@樣說(shuō)，復(fù)雜性科學(xué)的誕生“對(duì)人類(lèi)的一個(gè)封閉的、片段的和簡(jiǎn)化的理論的喪鐘敲響了，而一個(gè)開(kāi)放的、多方面的和復(fù)雜的理論時(shí)代開(kāi)始了?！保邰桑輳?fù)雜性科學(xué)被譽(yù)作“21世紀(jì)的新科學(xué)”，法國(guó)著名的思想家埃德加?莫蘭在當(dāng)代復(fù)雜性科學(xué)研究的熱潮中明確地提出了“復(fù)雜性思維范式”，認(rèn)為復(fù)雜性研究代表著科學(xué)研究范式的革命，引導(dǎo)科學(xué)思維方式從還原論思維方式到復(fù)雜性思維方式的變革⑷。著名物理學(xué)家、耗散結(jié)構(gòu)理論的提出者普利高津也宣稱(chēng)：“我們正處于科學(xué)發(fā)展史上的一個(gè)大轉(zhuǎn)折時(shí)代，這就是從經(jīng)典的機(jī)械論科學(xué)到新型科學(xué)的轉(zhuǎn)變，從簡(jiǎn)單性到復(fù)雜性研究的轉(zhuǎn)變”［61］。復(fù)雜科學(xué)的研究對(duì)象是具有動(dòng)態(tài)行為復(fù)雜性的復(fù)雜系統(tǒng)(Complexsystem)；復(fù)雜系統(tǒng)是指具有大量組分、組分間存在著非線性關(guān)系、各個(gè)組分能自主地按照一定的行為規(guī)則相互交互、從而自底向上地形成不同層級(jí)的自組織的系統(tǒng)85。那種雖然具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，但系統(tǒng)組分間不存在非線性關(guān)系，組分不具有自主性、不能靈活地調(diào)整彼此關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)，稱(chēng)為復(fù)雜的系統(tǒng)(Complicatedsystem)；如飛機(jī)、鐘表等。復(fù)雜的系統(tǒng)不具有動(dòng)態(tài)復(fù)雜性，不屬于復(fù)雜科學(xué)的研究范疇［64］。85希爾伯特?西蒙在文獻(xiàn)［127］中給復(fù)雜系統(tǒng)下的定義是：“整體大于部分之和，這并不是就最終的、形而上學(xué)抽象的意義而是就重要的、實(shí)用意義來(lái)說(shuō)。知道了部分的性質(zhì)及其互相作用的規(guī)律，要推斷出整體的性質(zhì)決不是輕而易舉的事?！睆?fù)雜系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為復(fù)雜性是指其行為不可預(yù)期。在龐加萊證明三體問(wèn)題產(chǎn)生混沌時(shí)就已指出：即便是只有三個(gè)主體組成的封閉系統(tǒng)，如果主體間存在非線性關(guān)系，三體的運(yùn)動(dòng)軌跡也是不可預(yù)期的；初始狀態(tài)的微小差異，也會(huì)帶來(lái)最終運(yùn)動(dòng)軌跡的迥然不同（初始條件敏感性）；如果系統(tǒng)是開(kāi)放的，則在發(fā)展過(guò)程中任一隨機(jī)的細(xì)微變化，也會(huì)造成系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展和演化路徑的巨大差異（系統(tǒng)的混沌分岔及路徑依賴性）。3.1.2信息系統(tǒng)的復(fù)雜性分析信息系統(tǒng)的復(fù)雜性由低到高可分為3個(gè)層次：對(duì)象復(fù)雜性（作為工程技術(shù)設(shè)計(jì)對(duì)象的復(fù)雜性）、社會(huì)復(fù)雜性（用戶群體以信息系統(tǒng)為媒介在系統(tǒng)內(nèi)形成的各種社會(huì)協(xié)作、社會(huì)交互行為產(chǎn)生的復(fù)雜性）、生態(tài)復(fù)雜性（信息系統(tǒng)之間的交互形成的類(lèi)生態(tài)協(xié)作網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性）。下面是這3個(gè)層次復(fù)雜性的解釋?zhuān)渲兄攸c(diǎn)解釋了最難以理解的社會(huì)復(fù)雜性。一、對(duì)象復(fù)雜性信息系統(tǒng)的對(duì)象復(fù)雜性是由機(jī)械式信息系統(tǒng)到有機(jī)信息系統(tǒng)轉(zhuǎn)化發(fā)展過(guò)程中產(chǎn)生的。傳統(tǒng)信息系統(tǒng)的體系架構(gòu)是靜態(tài)的，即各功能組件之間的搭配組合關(guān)系是在設(shè)計(jì)階段確定下來(lái)的、固定的，信息系統(tǒng)具有類(lèi)機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)剛性，因此可稱(chēng)為機(jī)械式信息系統(tǒng)。隨著信息系統(tǒng)以自頂向下、逐步細(xì)分設(shè)計(jì)為主轉(zhuǎn)化為以自底向上、逐步集成設(shè)計(jì)為主，信息系統(tǒng)各功能部件/模塊的獨(dú)立性越來(lái)越高，部件間的耦合度越來(lái)越低，從而為各部件自主交互、自由搭配組合提供了可能。這種可靈活改變部件間組合關(guān)系的、具有動(dòng)態(tài)體系結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)柔性）的信息系統(tǒng)，稱(chēng)為有機(jī)信息系統(tǒng)。機(jī)械式信息系統(tǒng)與有機(jī)信息系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意圖如圖3-1所示。圖3-1：機(jī)械式信息系統(tǒng)（左）與有機(jī)信息系統(tǒng)（右）二、社會(huì)復(fù)雜性信息系統(tǒng)的社會(huì)復(fù)雜性是信息系統(tǒng)由人為設(shè)計(jì)的系統(tǒng)發(fā)展為人參與的社會(huì)一技術(shù)混合系統(tǒng)時(shí)所帶來(lái)的。主體參與式架構(gòu)把用戶的行為、用戶的自主決策機(jī)制和社會(huì)交互機(jī)制納入系統(tǒng)設(shè)計(jì)，讓來(lái)自用戶的人力智能和系統(tǒng)的計(jì)算智能有機(jī)結(jié)合起來(lái)，并在系統(tǒng)內(nèi)自底向上地形成各種社會(huì)組織、涌現(xiàn)出各種社會(huì)集合行為（Collectivebehavior）等。信息系統(tǒng)因此由純粹的人為設(shè)計(jì)對(duì)象系統(tǒng)，發(fā)展成為人參與架構(gòu)的社會(huì)一技術(shù)混合系統(tǒng)，而具有了社會(huì)系統(tǒng)的復(fù)雜性，簡(jiǎn)稱(chēng)為社會(huì)復(fù)雜性。信息系統(tǒng)引入社會(huì)復(fù)雜性后的示意圖如圖3-2所示。圖3-2:社會(huì)一技術(shù)混合系統(tǒng)的復(fù)雜信息系統(tǒng)簡(jiǎn)化示意圖社會(huì)復(fù)雜性讓信息系統(tǒng)不再是單純的工程技術(shù)設(shè)計(jì)對(duì)象，而同時(shí)成為社會(huì)科學(xué)研究（如社會(huì)政策規(guī)劃）及設(shè)計(jì)（如組織行為設(shè)計(jì)等）的對(duì)象。根據(jù)新制度經(jīng)濟(jì)學(xué)的社會(huì)結(jié)構(gòu)嵌入理論，人類(lèi)的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)活動(dòng)都是在特定社會(huì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中展開(kāi)的，受社會(huì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的制約［51，隨著信息系統(tǒng)內(nèi)用戶群規(guī)模的日趨巨大，信息系統(tǒng)內(nèi)的用戶也發(fā)展出復(fù)雜的社會(huì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。與真實(shí)社會(huì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)隱蔽地存在于社會(huì)系統(tǒng)中不同，用戶在信息系統(tǒng)內(nèi)的所有社會(huì)活動(dòng)和發(fā)展的所有社會(huì)關(guān)系都在系統(tǒng)中留下紀(jì)錄，可以直接進(jìn)行分析（而無(wú)須額外調(diào)查），并對(duì)所有成員都是公開(kāi)可用的（所有用戶都可以基于自己的應(yīng)用需求分析處理這些數(shù)據(jù))。因此，為了更有效地促進(jìn)系統(tǒng)用戶間的協(xié)商與協(xié)作，優(yōu)化系統(tǒng)內(nèi)社會(huì)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，改善系統(tǒng)內(nèi)的社會(huì)秩序，可在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)計(jì)用戶誠(chéng)信度的自動(dòng)評(píng)價(jià)及傳播機(jī)制、用戶心理激勵(lì)機(jī)制、眾人協(xié)商機(jī)制、社會(huì)關(guān)系傳遞機(jī)制、多方博弈機(jī)制、群體決策機(jī)制等。這些機(jī)制的設(shè)計(jì)需要在軟件工程中綜合社會(huì)科學(xué)與社會(huì)系統(tǒng)復(fù)雜性相關(guān)的研究理論和方法。社會(huì)復(fù)雜性是信息系統(tǒng)最難以理解的復(fù)雜性，具有社會(huì)復(fù)雜性的信息系統(tǒng)比一般社會(huì)科學(xué)研究的對(duì)象系統(tǒng)還要復(fù)雜86。依據(jù)StephenJones對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)涌現(xiàn)機(jī)制的劃分，在系統(tǒng)整體和個(gè)體行為之間具有雙向反饋機(jī)制(feedforwardandfeedback)的涌現(xiàn)稱(chēng)為2階涌現(xiàn)(2ndorderemergence)，只有單向反饋機(jī)制的涌現(xiàn)稱(chēng)為1階涌現(xiàn)［143］。具有社會(huì)復(fù)雜性的信息系統(tǒng)中的涌現(xiàn)屬于2階涌現(xiàn)。如在社會(huì)性網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中，通過(guò)系統(tǒng)計(jì)算匯總出用戶的集體行為結(jié)果(全局用戶關(guān)系圖、分眾分類(lèi)、最熱話題、Wiki匯總的群體寫(xiě)作，等等)，在系統(tǒng)內(nèi)直接反饋給每個(gè)用戶，如圖3-3所示。2階涌現(xiàn)在1階涌現(xiàn)基礎(chǔ)上增加了一個(gè)閉合的反饋、構(gòu)成了反饋環(huán)，該反饋環(huán)增加了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為的復(fù)雜程度。涌現(xiàn)反饋影響個(gè)體行為系統(tǒng)RSS優(yōu)化和分類(lèi)聚合分眾分類(lèi)涌現(xiàn)反饋影響個(gè)體行為系統(tǒng)RSS優(yōu)化和分類(lèi)聚合分眾分類(lèi)Folksoncmy全局社會(huì)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)Wiki規(guī)范文本大眾評(píng)價(jià)排名Web頁(yè)面的關(guān)聯(lián)性計(jì)算協(xié)同過(guò)濾Anti~Spain個(gè)體行為圖3-3:信息系統(tǒng)的社會(huì)復(fù)雜性及2階涌現(xiàn)對(duì)涌現(xiàn)機(jī)制的分析有助于設(shè)計(jì)各種層級(jí)的復(fù)雜系統(tǒng)，在文獻(xiàn)［144］中，JochenFromm根據(jù)涌現(xiàn)作用機(jī)制的不同，進(jìn)一步把涌現(xiàn)系統(tǒng)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜分為2個(gè)層次5個(gè)類(lèi)別。另外，Purao等人在文獻(xiàn)［72］中提出了涌現(xiàn)系統(tǒng)(Emergentsystem)的概念，并明確指出涌現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要綜合軟件工程和社會(huì)科學(xué)兩方面的研86從抽象的過(guò)程結(jié)構(gòu)看，具有社會(huì)復(fù)雜性的信息系統(tǒng)比真實(shí)社會(huì)系統(tǒng)還復(fù)雜，因?yàn)檎鎸?shí)社會(huì)系統(tǒng)中集體行為的涌現(xiàn)并不必然能夠被統(tǒng)計(jì)出來(lái)，也并不必然能夠反饋到具體的個(gè)體行為中去。當(dāng)然，信息系統(tǒng)本身也可以看作是真實(shí)社會(huì)的一部分，或作為真實(shí)社會(huì)中整體涌現(xiàn)和個(gè)體行為之間反饋的一種渠道。究力量。下面以信息個(gè)性化檢索的協(xié)同過(guò)濾為例，進(jìn)一步解釋信息系統(tǒng)中社會(huì)復(fù)雜性產(chǎn)生的機(jī)制及其作用原理。個(gè)性化檢索是讓系統(tǒng)針對(duì)不同用戶的興趣和知識(shí)背景返回與之相匹配的個(gè)性化檢索結(jié)果。協(xié)同過(guò)濾是通過(guò)分析用戶的歷史檢索記錄對(duì)用戶和信息進(jìn)行聚類(lèi)，然后根據(jù)聚類(lèi)得到的用戶相關(guān)性和信息相關(guān)性實(shí)現(xiàn)用戶之間的協(xié)同，讓具有相近檢索需求的同類(lèi)用戶能借鑒彼此的經(jīng)驗(yàn)網(wǎng)］。傳統(tǒng)的協(xié)同過(guò)濾系統(tǒng)沒(méi)有考慮用戶的自主性，用戶不能自主地利用自己的判斷力、利用自己的分類(lèi)關(guān)聯(lián)知識(shí)對(duì)信息進(jìn)行分類(lèi)，也不能自主地引入或發(fā)展自己的社會(huì)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，不能利用在現(xiàn)實(shí)中發(fā)展出來(lái)的可信任社會(huì)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行協(xié)同過(guò)濾。在原協(xié)同過(guò)濾系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加用戶的自主性，讓用戶能夠自主地對(duì)信息進(jìn)行分類(lèi)（自定義分類(lèi)，或自定義信息之間的關(guān)聯(lián)），并能自主地在系統(tǒng)內(nèi)發(fā)展社會(huì)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，或把現(xiàn)實(shí)中的社會(huì)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)帶入系統(tǒng)之內(nèi)，由用戶自主地選擇協(xié)同過(guò)濾的伙伴，自主地建立可信任的社會(huì)關(guān)系，自主地從其信任的社會(huì)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)中學(xué)習(xí)和借鑒參考，系統(tǒng)便具有了社會(huì)復(fù)雜性。引入用戶自主性的系統(tǒng)中存在兩種不同方法形成的用戶關(guān)聯(lián)網(wǎng)和資源關(guān)聯(lián)網(wǎng)，一種是通過(guò)傳統(tǒng)的系統(tǒng)聚類(lèi)算法計(jì)算得出的，一種是依賴每個(gè)用戶的知識(shí)和判斷力自主發(fā)展出來(lái)的。在兩類(lèi)關(guān)聯(lián)網(wǎng)間構(gòu)成了反饋循環(huán)，圖3-4是用戶關(guān)聯(lián)網(wǎng)的例子。系統(tǒng)聚類(lèi)推薦的用戶關(guān)系網(wǎng)可把用戶自主發(fā)展的關(guān)系網(wǎng)作為反饋學(xué)習(xí)的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，用來(lái)改進(jìn)優(yōu)化算法；用戶在自主發(fā)展社會(huì)關(guān)系過(guò)程中也可以參考系統(tǒng)的聚類(lèi)推薦。正是這一反饋循環(huán)讓系統(tǒng)的計(jì)算智能和用戶的群體智能得到了有機(jī)的協(xié)同。圖3-4:兩種方法得到的用戶關(guān)系網(wǎng)之間的循環(huán)反饋此外，增加用戶協(xié)同自主性的原則并不限于信息檢索的協(xié)同過(guò)濾，而可推廣應(yīng)用到系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的協(xié)同優(yōu)化中去。通過(guò)打破系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能組合的預(yù)先設(shè)計(jì)和安排，允許在使用階段由用戶自主地進(jìn)行系統(tǒng)功能的選配組合，系統(tǒng)就可以根據(jù)用戶的群體行為綜合調(diào)整優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)的功能組合結(jié)構(gòu)，并可根據(jù)用戶的個(gè)人行為和自主發(fā)展的協(xié)作關(guān)系網(wǎng)絡(luò)提供個(gè)性化的功能組合方式。三、生態(tài)復(fù)雜性開(kāi)放式架構(gòu)讓信息系統(tǒng)由孤立、封閉的系統(tǒng)發(fā)展到開(kāi)放協(xié)作的系統(tǒng)，眾多系統(tǒng)間的開(kāi)放協(xié)作構(gòu)成了錯(cuò)綜復(fù)雜的協(xié)作關(guān)系網(wǎng)絡(luò)。在協(xié)作關(guān)系網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)信息系統(tǒng)有其特定的功能和用途，相當(dāng)于生態(tài)系統(tǒng)中不同生態(tài)位的生物，不同的協(xié)作組合可以完成更大的任務(wù)，類(lèi)似于不同生物之間的生態(tài)協(xié)作。隨著信息系統(tǒng)越來(lái)越開(kāi)放，信息系統(tǒng)之間的綜合、混合與互操作越來(lái)越普遍，系統(tǒng)之間的協(xié)作關(guān)系網(wǎng)也越來(lái)越復(fù)雜，信息系統(tǒng)因此具有了生態(tài)復(fù)雜性。信息系統(tǒng)的生態(tài)復(fù)雜性并不屬于具體的某個(gè)信息系統(tǒng)，而屬于多個(gè)相互協(xié)同與交互的系統(tǒng)構(gòu)成的系統(tǒng)(System-of-systems)涌現(xiàn)出的特征。3.1.3信息系統(tǒng)復(fù)雜性所帶來(lái)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)3種復(fù)雜性讓信息系統(tǒng)具有了靈活的適應(yīng)性。其中，對(duì)象復(fù)雜性讓系統(tǒng)能夠在使用過(guò)程中不斷地優(yōu)化系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)外在環(huán)境的變化和用戶需求的變化；社會(huì)復(fù)雜性能帶動(dòng)系統(tǒng)用戶社群關(guān)系網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)功能組織網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同優(yōu)化，信息系統(tǒng)因此能適應(yīng)不同應(yīng)用用戶群體的社會(huì)結(jié)構(gòu)；生態(tài)復(fù)雜性讓信息系統(tǒng)能夠與其他的系統(tǒng)一道協(xié)同進(jìn)化，從而能最大限度地適應(yīng)應(yīng)用環(huán)境中的其他系統(tǒng)。在大量信息系統(tǒng)項(xiàng)目或因?yàn)橘|(zhì)量控制的困難、或因?yàn)殡y以適應(yīng)應(yīng)用環(huán)境和需求發(fā)生的變化，而在開(kāi)發(fā)過(guò)程中就被中止、或剛被應(yīng)用不久就被用戶被市場(chǎng)所拋棄，造成巨大的投資浪費(fèi)和智力浪費(fèi)的情形下，適應(yīng)性對(duì)于克服信息系統(tǒng)的質(zhì)量危機(jī)(軟件危機(jī))、提高信息化項(xiàng)目投資的成效具有特別的意義［75］。因此，信息系統(tǒng)日趨復(fù)雜與靈活所帶來(lái)的適應(yīng)性對(duì)信息系統(tǒng)發(fā)展是一個(gè)很好的機(jī)遇；也正因?yàn)槿绱耍瑖?guó)際上許多科研機(jī)構(gòu)都專(zhuān)門(mén)成立了相關(guān)研究團(tuán)隊(duì)［6,13,17,70］。在看到信息系統(tǒng)日趨復(fù)雜性所帶來(lái)機(jī)遇的同時(shí)，也需要清晰地認(rèn)識(shí)到其給信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究所帶來(lái)的困難和挑戰(zhàn)。信息系統(tǒng)日趨復(fù)雜性給信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來(lái)的挑戰(zhàn)首先來(lái)自于觀念變革的困難。對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)、理解和研究的難度原本就高于簡(jiǎn)單系統(tǒng)，作為20世紀(jì)的科學(xué)范式革命，系統(tǒng)復(fù)雜性研究雖然正在引導(dǎo)致科學(xué)從二元論、簡(jiǎn)化還原論、線性思維到整體論、系統(tǒng)論和復(fù)雜性思維的轉(zhuǎn)向，并在許多學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)卓有成效，但觀念的變革比技術(shù)革新更為困難，傳統(tǒng)科學(xué)范式在信息系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)的影響已經(jīng)根深蒂固，信息系統(tǒng)復(fù)雜性研究所需要革新的觀念一時(shí)還很難得到廣泛地理解和認(rèn)可。信息系統(tǒng)復(fù)雜性研究帶來(lái)的巨大挑戰(zhàn)的另一方面原因在于，與一般系統(tǒng)復(fù)雜性研究相比，信息系統(tǒng)復(fù)雜性研究有其特殊性。一般系統(tǒng)復(fù)雜性研究的對(duì)象都是自然系統(tǒng)和社會(huì)系統(tǒng)，這些系統(tǒng)在研究伊始就已具有復(fù)雜性；而信息系統(tǒng)復(fù)雜性并非一個(gè)已然存在的研究對(duì)象，而需要去人為設(shè)計(jì)或培育，系統(tǒng)復(fù)雜性本身是研究設(shè)計(jì)的結(jié)果，而非前提，信息系統(tǒng)復(fù)雜性研究的目的是設(shè)計(jì)出具有特殊復(fù)雜性結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，其中的復(fù)雜動(dòng)力學(xué)機(jī)制和運(yùn)作規(guī)律都是人為設(shè)計(jì)和規(guī)劃出來(lái)的（所有工程類(lèi)系統(tǒng)復(fù)雜性研究都具有這一特殊性，如仿生機(jī)器系統(tǒng)等）。相對(duì)現(xiàn)存復(fù)雜系統(tǒng)的研究，人為設(shè)計(jì)與構(gòu)造復(fù)雜系統(tǒng)的研究要更為困難，尤其是當(dāng)系統(tǒng)中還需要包含對(duì)具有目的和意圖的人的行為進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，更增加了這一任務(wù)的艱巨性。信息系統(tǒng)復(fù)雜性研究所帶來(lái)的具體挑戰(zhàn)包括如系統(tǒng)動(dòng)態(tài)機(jī)制的設(shè)計(jì)難以控制和把握，系統(tǒng)適應(yīng)性的設(shè)計(jì)難以理解和規(guī)劃，系統(tǒng)的非線性動(dòng)態(tài)行為不可預(yù)期、發(fā)展前景難以評(píng)估，無(wú)法進(jìn)行可重復(fù)測(cè)試，信息系統(tǒng)及相關(guān)技術(shù)的演化發(fā)展趨勢(shì)難以認(rèn)識(shí)，等等。為了把握信息系統(tǒng)復(fù)雜性所帶來(lái)的機(jī)遇，并自覺(jué)迎接其挑戰(zhàn)，需要把復(fù)雜信息系統(tǒng)的研究納入到一般系統(tǒng)復(fù)雜性研究的范式（復(fù)雜范式）中去，以繼承復(fù)雜范式中的思維原則和研究方法，同時(shí)，考慮信息系統(tǒng)復(fù)雜性研究的特殊性，需要對(duì)復(fù)雜范式進(jìn)一步具化。下面我們先簡(jiǎn)要介紹一下科學(xué)研究的復(fù)雜范式，然后再給出復(fù)雜信息系統(tǒng)范式。3.2復(fù)雜范式及復(fù)雜適應(yīng)信息系統(tǒng)范式3.2.1科學(xué)研究的復(fù)雜范式“范式”(Paradigm)是科學(xué)哲學(xué)家?guī)於髟凇翱茖W(xué)革命的結(jié)構(gòu)”理論中闡述的核心概念，庫(kù)恩用范式的產(chǎn)生和變更來(lái)解釋科學(xué)的歷史發(fā)展過(guò)程。根據(jù)庫(kù)恩的解釋?zhuān)妒降幕竞x有兩個(gè)方面，一方面指科學(xué)群體的共同態(tài)度和信念，包括從事某一學(xué)科的科學(xué)家所共同分享的哲學(xué)立場(chǎng)和思維方式；另外一方面指科學(xué)群體所公認(rèn)的“理論模型”或“研究框架”[15。]。幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，所謂經(jīng)典的科學(xué)一直在科學(xué)研究中占據(jù)著主導(dǎo)地位。經(jīng)典科學(xué)的范式以牛頓模式和笛卡爾的二元論為代表。牛頓模式對(duì)應(yīng)的是機(jī)械還原主義，把宇宙看作一個(gè)完全確定性的鐘表，科學(xué)設(shè)定的目標(biāo)就是不斷地簡(jiǎn)化分析這個(gè)世界，科學(xué)的信念在于盡可能地分析出宇宙構(gòu)成的最基本的構(gòu)件和普遍存在的客觀規(guī)律，以完全控制和預(yù)知宇宙的未來(lái)(拉普拉斯的決定論)。二元論假定自然與人類(lèi)、物理世界與社會(huì)/精神世界間存在著根本的差異。在經(jīng)典科學(xué)的主宰下，科學(xué)被日益細(xì)分，首先二分為社會(huì)科學(xué)與自然科學(xué)，然后又細(xì)分為各門(mén)具體的學(xué)科與專(zhuān)門(mén)的工程技術(shù)。隨著科學(xué)認(rèn)識(shí)的發(fā)展，人們逐漸認(rèn)識(shí)到經(jīng)典科學(xué)的還原傾向帶來(lái)科學(xué)的危機(jī)，現(xiàn)實(shí)世界的復(fù)雜性讓人們?nèi)找鎸?duì)牛頓以來(lái)的簡(jiǎn)化思維模式、線性還原主義及決定論的確定性產(chǎn)生了懷疑。1984年，一大批來(lái)自不同學(xué)科領(lǐng)域的科學(xué)家匯集于美國(guó)新墨西哥的圣菲研究所(SantaFeInstitute)。他們通過(guò)對(duì)不同學(xué)科之間聯(lián)系的深入探討，試圖找出各種不同的系統(tǒng)之間稱(chēng)之為復(fù)雜，性(Complexity)的共性[30]o專(zhuān)注于系統(tǒng)復(fù)雜性研究的科學(xué)后來(lái)被統(tǒng)稱(chēng)為復(fù)雜科學(xué)，復(fù)雜科學(xué)以復(fù)雜系統(tǒng)為研究對(duì)象。復(fù)雜系統(tǒng)存在于我們的世界的各個(gè)領(lǐng)域，物理系統(tǒng)、生物系統(tǒng)、人類(lèi)社會(huì)系統(tǒng)等，從一個(gè)細(xì)胞呈現(xiàn)出來(lái)的生命現(xiàn)象、大腦的結(jié)構(gòu)及心智、股票市場(chǎng)的漲落、到社會(huì)的興衰及人體的免疫系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)的共同特點(diǎn)是在它們的變化無(wú)常的背后呈現(xiàn)出某種捉摸不定的秩序。復(fù)雜性研究的目的除揭示和描述復(fù)雜系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律外，更重要的還在于尋求解決我們以前看來(lái)是無(wú)法解決和束手無(wú)策的復(fù)雜系統(tǒng)的預(yù)測(cè)和控制問(wèn)題。在質(zhì)疑傳統(tǒng)的哲學(xué)、社會(huì)及科學(xué)觀，批判傳統(tǒng)社會(huì)割裂、簡(jiǎn)約各門(mén)學(xué)科的思維模式后，當(dāng)代著名思想家、法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心名譽(yù)導(dǎo)師埃德加?莫蘭通過(guò)闡述現(xiàn)實(shí)的復(fù)雜性，提出了一種能融通各種知識(shí)的復(fù)雜思維模式。這種思維方式被稱(chēng)為“復(fù)雜方法”論，或“復(fù)雜范式”。“復(fù)雜范式”與“簡(jiǎn)化范式”的區(qū)別在于“簡(jiǎn)化范式規(guī)定了分解和化歸（化簡(jiǎn)規(guī)約），而復(fù)雜范式要求在區(qū)分一切的同時(shí)要聯(lián)系它們”囹。莫蘭提出的“復(fù)雜范式”包括“組織性的回歸”原則，注重循環(huán)因果考察，如系統(tǒng)整體與部分之間的雙向反饋；反二元論的“兩重性邏輯”原則，把在表象上應(yīng)該互相排斥的兩個(gè)對(duì)立的原則或概念聯(lián)接起來(lái)，有助于反向思維和綜合思考；等系列思維原則。莫蘭的“復(fù)雜范式”目前已在世界范圍內(nèi)許多國(guó)家的思想和學(xué)術(shù)界引起普遍關(guān)注⑷?！皬?fù)雜范式”的提出為困擾在還原論漩渦中的科學(xué)家們提供了新的思路，促使人們從單純研究構(gòu)成系統(tǒng)的各要素中抽身而出，開(kāi)始關(guān)注更為本質(zhì)的要素間關(guān)系以及系統(tǒng)演化的過(guò)程。3.2.2信息系統(tǒng)的范式客觀上，信息系統(tǒng)的范式是指大量信息系統(tǒng)所共同采用的技術(shù)架構(gòu)、設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)原則及表現(xiàn)出來(lái)的系統(tǒng)特征和行為規(guī)范；主觀上，信息系統(tǒng)的范式對(duì)應(yīng)的是人們對(duì)于信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)及其研究方法的系列共識(shí)。主觀上的認(rèn)知影響了客觀上范式的形成。信息系統(tǒng)范式可以有靜態(tài)的和動(dòng)態(tài)的、封閉孤立的和開(kāi)放聯(lián)系的、機(jī)械的和有機(jī)的、線性的和非線性等多種維度的二分法，分別對(duì)應(yīng)兩種不同的哲學(xué)背景：機(jī)械還原論和有機(jī)系統(tǒng)論；以及兩種不同的思維方式：簡(jiǎn)單線性思維和復(fù)雜非線性思維方式囹。傳統(tǒng)的以還原論為指導(dǎo)的信息系統(tǒng)范式，受二元論主客觀二分的哲學(xué)影響，把信息系統(tǒng)看作一個(gè)純粹的客體對(duì)象加以設(shè)計(jì)，很少考慮主體（用戶行為）對(duì)信息系統(tǒng)的影響。還原主義按照分析的原則，設(shè)計(jì)出來(lái)的信息系統(tǒng)具有機(jī)械系統(tǒng)的特征：無(wú)論是功能組成結(jié)構(gòu)還是內(nèi)容組織結(jié)構(gòu)，一旦設(shè)計(jì)成型，在應(yīng)用過(guò)程中不能改變。這種結(jié)構(gòu)不變性特征（結(jié)構(gòu)剛性）是機(jī)械系統(tǒng)的共同特征。這種類(lèi)機(jī)械信息系統(tǒng)是靜態(tài)的，并非指信息系統(tǒng)不會(huì)活動(dòng)、不能操作，而是指信息系統(tǒng)本身不能發(fā)展、不能在應(yīng)用中成長(zhǎng)變演——在使用的時(shí)間軸上，t+1時(shí)刻與t時(shí)刻的信息系統(tǒng)對(duì)用戶來(lái)說(shuō)并沒(méi)有什么不同。我們把傳統(tǒng)信息系統(tǒng)的范式命名為簡(jiǎn)單信息系統(tǒng)范式。簡(jiǎn)單信息系統(tǒng)范式無(wú)法解釋信息系統(tǒng)的各類(lèi)復(fù)雜性及涌現(xiàn)現(xiàn)象，而傳統(tǒng)的軟件工程學(xué)和項(xiàng)目管理等，也都是針對(duì)具有固定的功能規(guī)格和需求說(shuō)明的系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)的，只適合靜態(tài)體系結(jié)構(gòu)的信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，不足以描述信息系統(tǒng)的適應(yīng)性演化特征，傳統(tǒng)的軟件工程也無(wú)法綜合社會(huì)科學(xué)相關(guān)的研究方法和理論，因此不再勝任具有動(dòng)態(tài)復(fù)雜性和適應(yīng)性的復(fù)雜性信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。文獻(xiàn)［68］和文獻(xiàn)［149］也分別從不同的角度提出同樣的觀點(diǎn)，認(rèn)為現(xiàn)有的以控制為中心的設(shè)計(jì)思維模式、以分析還原為主導(dǎo)的研究方法以及傳統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)方法、開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)工具、軟件測(cè)試原則等，都不再能勝任具有動(dòng)態(tài)復(fù)雜性的信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。為適應(yīng)復(fù)雜信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，需要一種新的、能夠有效思考和研究動(dòng)態(tài)復(fù)雜性和適應(yīng)性的有機(jī)信息系統(tǒng)理論框架（范式），以及與之對(duì)應(yīng)的新的工程設(shè)計(jì)及測(cè)試方法、新的設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則等［152］。來(lái)自物理系統(tǒng)（凝聚態(tài)物理學(xué)）、社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、生物生態(tài)系統(tǒng)等領(lǐng)域的大量應(yīng)用研究表明，復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)（CAS）理論能夠很好地用來(lái)研究具有多層次的各類(lèi)適應(yīng)性復(fù)雜系統(tǒng)，因此可以用來(lái)統(tǒng)一研究信息系統(tǒng)三個(gè)層次的復(fù)雜性。CAS理論描述的抽象系統(tǒng)架構(gòu)，可以作為復(fù)雜信息系統(tǒng)的抽象范例（設(shè)計(jì)藍(lán)圖）。我們把以CAS抽象架構(gòu)為設(shè)計(jì)藍(lán)圖，以CAS理論為基礎(chǔ)，綜合相關(guān)研究方法（如多主體建模、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析、生態(tài)分析等）來(lái)輔助信息系統(tǒng)研究及架構(gòu)設(shè)計(jì)的理論框架，稱(chēng)為復(fù)雜適應(yīng)信息系統(tǒng)（CAIS）范式。下面是CAIS范式的具體定義。3.2.3復(fù)雜適應(yīng)信息系統(tǒng)（CAIS）范式依據(jù)庫(kù)恩科學(xué)“范式”的兩方面的含義，復(fù)雜適應(yīng)信息系統(tǒng)（CAIS）范式也包含兩方面的內(nèi)容。一方面是信息系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)與研究者的共同態(tài)度和信念，共同分享的哲學(xué)立場(chǎng)和思維方式；對(duì)應(yīng)的是信息系統(tǒng)復(fù)雜性所帶來(lái)的一系列觀念變革。另外一方面指的是以CAS抽象架構(gòu)為信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)藍(lán)圖的“理論模型”和“研究框架”。信息系統(tǒng)復(fù)雜性帶來(lái)的觀念變革可歸納為以下幾點(diǎn)。不僅僅是用戶使用信息系統(tǒng)，信息系統(tǒng)同時(shí)也在使用人用戶群體和信息系統(tǒng)之間不再是單方面的使用與被使用的關(guān)系，而是相互促進(jìn)、協(xié)同發(fā)展的關(guān)系。用戶群體借助于信息系統(tǒng)改善彼此之間的協(xié)作關(guān)系網(wǎng)絡(luò)和社會(huì)組織結(jié)構(gòu)，同時(shí)，信息系統(tǒng)借助于用戶的參與，以類(lèi)似神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方式從用戶的行為和知識(shí)中學(xué)習(xí)，以優(yōu)化和改善系統(tǒng)的功能組織結(jié)構(gòu)和內(nèi)容組織。信息系統(tǒng)因此表現(xiàn)出越用越好用、用的人越多越具有智能性的適應(yīng)性進(jìn)化特征。復(fù)雜信息系統(tǒng)不再是純粹的工程設(shè)計(jì)對(duì)象，而是必須要綜合社會(huì)科學(xué)、人文科學(xué)研究設(shè)計(jì)的對(duì)象隨著社會(huì)性軟件的應(yīng)用推廣，社會(huì)復(fù)雜性日益受到重視，信息系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)越來(lái)越多地需要社會(huì)科學(xué)乃至人文科學(xué)的參與。對(duì)應(yīng)研究對(duì)象預(yù)設(shè)發(fā)生了變化，研究對(duì)象不再被看作一個(gè)無(wú)意識(shí)的機(jī)械系統(tǒng)(mindlessmechanicalsystem)，而應(yīng)視作為多意識(shí)的社會(huì)文化系統(tǒng)(multi-mindedsocio-culturalsystem)［145］。這對(duì)現(xiàn)有的信息系統(tǒng)學(xué)科的設(shè)置提出了挑戰(zhàn)，信息系統(tǒng)研究不再屬于純粹的理工科，而成為必須綜合社會(huì)科學(xué)和人文科學(xué)才能有效研究的對(duì)象。確定性喪失系統(tǒng)功能的穩(wěn)定性與性能的確定性過(guò)去一直作為軟件工程和質(zhì)量測(cè)試追求的目標(biāo)。然而，復(fù)雜信息系統(tǒng)的特殊性正在于其能不斷地適應(yīng)性優(yōu)化，其優(yōu)化結(jié)果與用戶使用行為、用戶的操作順序都有關(guān)，信息系統(tǒng)因此喪失了確定性。用戶只有深入體驗(yàn)才能理解系統(tǒng)越用越好用的適應(yīng)性特征，一些針對(duì)不同用戶的個(gè)性化服務(wù)功能也只有在用戶持續(xù)使用過(guò)一段時(shí)間后、在系統(tǒng)比較了解用戶的行為方式后才能夠顯現(xiàn)出來(lái)，靜態(tài)的全面測(cè)試無(wú)法把握系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特征，無(wú)法用傳統(tǒng)的方法進(jìn)行重復(fù)測(cè)試或客觀的算法效率評(píng)價(jià)，因?yàn)樵跍y(cè)試中不可避免地會(huì)受測(cè)試用戶群體的影響。這給動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的理解、評(píng)價(jià)和設(shè)計(jì)帶來(lái)了困難。簡(jiǎn)化分析的還原主義失效在設(shè)計(jì)具有非線性動(dòng)力學(xué)機(jī)制的復(fù)雜性系統(tǒng)時(shí)，一些細(xì)微的設(shè)計(jì)變化就可能會(huì)帶來(lái)完全不可預(yù)期宏觀系統(tǒng)表現(xiàn)。如果繼續(xù)沿用還原主義思維的簡(jiǎn)化分析方法處理非線性機(jī)制的設(shè)計(jì)，往往會(huì)過(guò)高地估計(jì)自己的理性而失去對(duì)系統(tǒng)的整體性的把握能力、忽視系統(tǒng)各個(gè)組分之間微不足道的關(guān)聯(lián)在非線性系統(tǒng)中表現(xiàn)出的控制困難，這一點(diǎn)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和生態(tài)系統(tǒng)中已經(jīng)得到了大量的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，在《復(fù)雜》中列舉了大量的經(jīng)濟(jì)金融危機(jī)、核泄漏、生態(tài)破壞等事例，都是因?yàn)楹鲆暦蔷€性系統(tǒng)內(nèi)存在的各種隱含的微弱關(guān)聯(lián)造成的災(zāi)難［30］。在《失敗的邏輯》中，德國(guó)心理學(xué)家、復(fù)雜性研究專(zhuān)家迪特里希?德?tīng)柤{以模擬決策心理實(shí)驗(yàn)的方式指出人們的這種思維慣性是內(nèi)在的（與生俱來(lái)的）、普遍存在的，只有借助于能高效處理大量復(fù)雜因素間復(fù)雜關(guān)系的計(jì)算機(jī)模型才能克服思維的局限性［76］。在設(shè)計(jì)一個(gè)具有非線性機(jī)制的系統(tǒng)時(shí)，我們應(yīng)汲取這一教訓(xùn)，不應(yīng)過(guò)于理所當(dāng)然，而應(yīng)當(dāng)借鑒動(dòng)態(tài)復(fù)雜系統(tǒng)研究中常用的多主體建模法進(jìn)行進(jìn)行系統(tǒng)動(dòng)態(tài)原型的設(shè)計(jì)。事實(shí)上，隨著系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)外交互復(fù)雜程度的增高，非線性機(jī)制將會(huì)給系統(tǒng)安全和魯棒性的控制帶來(lái)更大的挑戰(zhàn)，一些利用系統(tǒng)非線性機(jī)制進(jìn)行破壞的新型病毒將比現(xiàn)有的病毒更難以控制87。系統(tǒng)設(shè)計(jì)邊界不再明確傳統(tǒng)信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)假定信息系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境和用戶需求都是確定的，在確定的系統(tǒng)邊界的假設(shè)下，進(jìn)行獨(dú)立信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。然而，在大量標(biāo)準(zhǔn)交互協(xié)議的支持下，信息系統(tǒng)之間的相互依賴越來(lái)越緊密，信息系統(tǒng)之間的協(xié)作網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了一個(gè)統(tǒng)一的生態(tài)環(huán)境，信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用都越來(lái)越依賴于變化發(fā)展的信息系統(tǒng)生態(tài)環(huán)境，信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)的邊界日益模糊。新系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須考慮其在信息系統(tǒng)生態(tài)環(huán)境中的位勢(shì)。而傳統(tǒng)的局部孤立思考和靜態(tài)思維的習(xí)慣難以把握系統(tǒng)在全局應(yīng)用環(huán)境中的動(dòng)態(tài)發(fā)展趨勢(shì)?？缦到y(tǒng)的交互協(xié)作給信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和規(guī)劃帶來(lái)了認(rèn)識(shí)上的障礙，有時(shí)一個(gè)看上去很簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，在被大規(guī)模的重復(fù)應(yīng)用后，會(huì)在整體上表現(xiàn)出復(fù)雜的集合行為特征，類(lèi)似于產(chǎn)業(yè)界的企業(yè)組織集群，這些簡(jiǎn)單的系統(tǒng)集合發(fā)揮出群體的優(yōu)化協(xié)作效應(yīng)。典型的，如Blog、Wiki等。只有拓寬視野，從整體上考察系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境和用戶需求的變化，才能設(shè)計(jì)出能夠適應(yīng)動(dòng)態(tài)環(huán)境的信息系統(tǒng)。在總結(jié)信息系統(tǒng)復(fù)雜性帶來(lái)的觀念變革后，下面我們給出CAIS的“理論模型”。CAIS理論模型是以CAS為藍(lán)圖的信息系統(tǒng)抽象架構(gòu)，是CAS抽象架構(gòu)的具體化。因此，我們需要做的就是結(jié)合信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)抽象的CAS系統(tǒng)中的各基本組成要素（主體、環(huán)境、聚集、非線性、流、多樣性等）與特征機(jī)制87筆者在RSS反饋循環(huán)中提出一個(gè)利用RSS分揀機(jī)制傳遞的新型病毒原型，該病毒可以利用該機(jī)制在系統(tǒng)間形成正反饋循環(huán)制造出信息阻塞，類(lèi)似麥克風(fēng)嘯音產(chǎn)生的機(jī)理。該病毒與傳統(tǒng)病毒的不同之處在于它不寄生于任何一個(gè)系統(tǒng)之內(nèi)，而寄生于大量交互系統(tǒng)之間，屬于分布式網(wǎng)絡(luò)病毒（/blog/zhangsr.php）o（標(biāo)識(shí)、內(nèi)部模型和集成塊等）進(jìn)行具體化的規(guī)定88。其中內(nèi)部模型和集成塊屬于主體的行為設(shè)計(jì)，在介紹主體時(shí)一并說(shuō)明。下面是具體的內(nèi)容。1.主體在CAIS中，主體分為3類(lèi)：用戶主體、功能主體和內(nèi)容主體。其中用戶主體是特殊的一類(lèi)主體，是人件和系統(tǒng)件的綜合。人通過(guò)信息系統(tǒng)提供的功能與其他系統(tǒng)互動(dòng)（信息交換與互聯(lián)），相當(dāng)于用戶主體的行為，用戶主體的主動(dòng)性與目的性掌握在系統(tǒng)功能界面背后的真正的用戶手中，用戶主體的實(shí)際執(zhí)行則通過(guò)系統(tǒng)的互操作功能去完成，與之互動(dòng)的其他系統(tǒng)也是人機(jī)混合的主體。參照知識(shí)管理領(lǐng)域有名的SECI模型89,一個(gè)CAIS系統(tǒng)可以看作一個(gè)組織，其中用戶主體交流過(guò)程中積累的“經(jīng)驗(yàn)”以信息的方式記錄在用戶主體的系統(tǒng)件中，相當(dāng)于用戶主體的顯性知識(shí)；互動(dòng)過(guò)程中建立的友誼、情感、信任等保存在用戶主體的人件中，相當(dāng)于用戶主體的隱性知識(shí)；用戶通過(guò)信息系統(tǒng)輔助管理自己在現(xiàn)實(shí)世界中的社會(huì)關(guān)系，把真實(shí)社會(huì)關(guān)系帶入系統(tǒng)內(nèi)，這個(gè)過(guò)程相當(dāng)于隱性知識(shí)的外化；系統(tǒng)通過(guò)收集用戶個(gè)人的知識(shí)（如個(gè)人分類(lèi)或個(gè)人社會(huì)關(guān)系網(wǎng)），加以統(tǒng)計(jì)綜合，表現(xiàn)為系統(tǒng)整體的知識(shí)（如分眾分類(lèi)或全局社會(huì)關(guān)系網(wǎng)等），這個(gè)過(guò)程相當(dāng)于知識(shí)的社會(huì)化；用戶從系統(tǒng)整體知識(shí)的反饋中學(xué)習(xí)，規(guī)范自己的行為，這個(gè)過(guò)程相當(dāng)于知識(shí)的內(nèi)化°CAIS中知識(shí)在人件與系統(tǒng)件間流轉(zhuǎn)示意圖如圖3-5所示。88主體是CAS理論的核心，聚集、非線性、流、多樣性、標(biāo)識(shí)、內(nèi)部模型和集成塊等概念是約翰?霍蘭提出的CAS理論中7個(gè)基本概念。除約翰?霍蘭外，因發(fā)現(xiàn)夸克而獲得諾貝爾獎(jiǎng)的蓋爾曼（M?GellMan），圣菲研究所的創(chuàng)始人，也提出了有別于霍蘭的CAS理論；英國(guó)學(xué)者拉爾夫?斯泰西（Ralph?D?Stacey）將復(fù)雜性科學(xué)的理論觀念“映射”到組織行為和管理中去，也較詳細(xì)地闡發(fā)了CAS理論。但大多數(shù)CAS應(yīng)用研究都參考的是約翰?霍蘭的CAS理論，本研究所提到的CAS理論也都參考自約翰?霍蘭德隱秩序一書(shū)。89SECI是組織知識(shí)管理的經(jīng)典模型，由野中郁次郎等提出［78］。野中把組織中的知識(shí)分為隱性知識(shí)和顯性知識(shí)、組織知識(shí)和社會(huì)化知識(shí)，對(duì)組織內(nèi)知識(shí)流轉(zhuǎn)的過(guò)程進(jìn)行了分析。CAIS涉及系統(tǒng)與用戶社群之間的學(xué)習(xí)，因此可用該模型輔助解釋。

知識(shí)內(nèi)化人件盼CAIS系統(tǒng)件部分系統(tǒng)件部分儲(chǔ)存系統(tǒng)的顯性知識(shí)（以在線系統(tǒng)為媒介的虛擬社會(huì)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)）；并負(fù)責(zé)知識(shí)的自動(dòng)整理和社死人件部分儲(chǔ)存系統(tǒng)的隱性知識(shí)（真實(shí)社會(huì)中的社會(huì)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)）知識(shí)內(nèi)化人件盼CAIS系統(tǒng)件部分系統(tǒng)件部分儲(chǔ)存系統(tǒng)的顯性知識(shí)（以在線系統(tǒng)為媒介的虛擬社會(huì)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)）；并負(fù)責(zé)知識(shí)的自動(dòng)整理和社死圖3-5：CAIS中的“知識(shí)”流轉(zhuǎn)圖對(duì)于多用戶系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)為每一個(gè)注冊(cè)成員提供了個(gè)性化局域子系統(tǒng)，每個(gè)成員和他的子系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)用戶主體，系統(tǒng)中其他公共信息部分作為環(huán)境，整個(gè)系統(tǒng)和它的所有用戶相當(dāng)于一個(gè)層次的CAIS；對(duì)單用戶系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，一個(gè)安裝實(shí)例和它的使用者構(gòu)成一個(gè)用戶主體，這個(gè)用戶主體與其他的用戶主體（可能是同類(lèi)的，也可能是群體社會(huì)性軟件中的主體），構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)邊界開(kāi)放的CAIS。功能主體對(duì)應(yīng)普通信息系統(tǒng)中的功能模塊。在CAIS中，并非所有的功能都需要或都能夠設(shè)計(jì)為功能主體，只有那些具有很高的獨(dú)立性、能獨(dú)立里完成某項(xiàng)具體任務(wù)的功能模塊，才可以設(shè)計(jì)為功能主體。功能主體是在原來(lái)的功能模塊之上，增加了一層封裝，并額外增設(shè)一些內(nèi)部狀態(tài)和行為規(guī)則。內(nèi)部狀態(tài)用于記錄功能的用戶使用情況以及與其它模塊之間的調(diào)用使用情況，行為規(guī)則用于主動(dòng)或被動(dòng)調(diào)整功能主體在系統(tǒng)組織網(wǎng)絡(luò)中的位置。根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和行為規(guī)則，功能主體能夠自動(dòng)尋找合適的其他功能主體搭配組合，也能夠自動(dòng)調(diào)整與不同用戶主體間的關(guān)系，推送到最可能使用本功能的用戶主體的交互應(yīng)用情境中去。此外，功能主體如果具有系統(tǒng)外的接口，也應(yīng)該是完全獨(dú)立的。功能主體之間的集成（搭配組合）盡可能使用標(biāo)準(zhǔn)的方法，以方便與第三方設(shè)計(jì)的主體的集成和交互組合。內(nèi)容主體對(duì)應(yīng)傳統(tǒng)信息系統(tǒng)中所處理的信息，包括系統(tǒng)初始信息和由用戶帶來(lái)的信息。在CAIS中，這些信息需要轉(zhuǎn)化為具有內(nèi)部狀態(tài)和行為規(guī)則的內(nèi)容主體。系統(tǒng)內(nèi)事先設(shè)計(jì)好內(nèi)容主體的包裝，我們稱(chēng)為內(nèi)容主體殼。一個(gè)內(nèi)容主體殼包括一些內(nèi)部狀態(tài)的記錄變量、不同視圖的外部顯示方法，以及一些行為規(guī)則。記錄變量可以有內(nèi)容被訪問(wèn)的記錄、被加標(biāo)記的記錄、與之關(guān)聯(lián)的其他內(nèi)容主體等。不同視圖的外部顯示方法還可以包括不同的布局調(diào)整方式，行為規(guī)則是當(dāng)內(nèi)容被訪問(wèn)后以什么樣的規(guī)則調(diào)整與其他內(nèi)容主體之間的關(guān)聯(lián)、當(dāng)內(nèi)容被修改后以什么樣的方式調(diào)整視圖顯示等。所有動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)的信息被用戶帶入系統(tǒng)后都被包裝在一個(gè)內(nèi)容主體殼中，構(gòu)成一個(gè)內(nèi)容主體為。每類(lèi)主體都有兩類(lèi)行為規(guī)則，一類(lèi)是基于系統(tǒng)聚類(lèi)計(jì)算的行為規(guī)則，每個(gè)主體(內(nèi)容項(xiàng)、功能項(xiàng)、或用戶主體)根據(jù)系統(tǒng)計(jì)算自動(dòng)改變與其他主體之間的交互關(guān)系或交互方式(最簡(jiǎn)單的交互方式體現(xiàn)為增加相關(guān)鏈接，如Web信息系統(tǒng)中頁(yè)面之間的超級(jí)鏈接，復(fù)雜的交互方式可以是自定義的功能調(diào)用和集成)；一類(lèi)是基于用戶驅(qū)動(dòng)的行為規(guī)則，通過(guò)用戶行為和操作的驅(qū)動(dòng)，顯式地改變主體之間的交互關(guān)系或交互方式。兩種行為規(guī)則都依據(jù)主體現(xiàn)有的狀態(tài)和環(huán)境調(diào)整與其他主體間的關(guān)系，在這個(gè)過(guò)程中達(dá)成用戶智能和系統(tǒng)智能的間接協(xié)作。2.環(huán)境CAIS中的環(huán)境包括系統(tǒng)應(yīng)用的外部環(huán)境、系統(tǒng)內(nèi)與構(gòu)成各類(lèi)主體無(wú)關(guān)的普通用戶行為、與構(gòu)成主體無(wú)關(guān)的普通系統(tǒng)功能構(gòu)件、系統(tǒng)全局的基本數(shù)據(jù)等。這些環(huán)境都可以與主體交互，但與主體不同，主體可以在與環(huán)境的交互中改變環(huán)境或改變自己，而環(huán)境在這些交互中只能被動(dòng)地改變。3.聚集(Aggregation)原CAS理論中的聚集有兩種含義，一種是物以類(lèi)聚、人以群分的分類(lèi)匯集。在CAIS中，系統(tǒng)常常會(huì)在用戶操作過(guò)程中，通過(guò)系統(tǒng)算法自動(dòng)把相似行為特征的用戶聚合為一組、把相似的資源聚合為一類(lèi)；或通過(guò)用戶操作把許多同類(lèi)的RSS信息聚合為一個(gè)新的RSS，把許多相似的資源加一共同的標(biāo)簽，形成一組或一類(lèi)等。這類(lèi)聚集不會(huì)降低構(gòu)成主體的獨(dú)立性，但可以產(chǎn)生集體行為的集合效應(yīng)。9在具體系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)，那些提供關(guān)系數(shù)據(jù)一對(duì)象映射(R2O:Relationdatabasetoobject)的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)框架非常適合內(nèi)容主體殼的設(shè)計(jì)，如Rubyonrails、Django等，因?yàn)橹С諶2O自動(dòng)映射，在Web2.0開(kāi)發(fā)群體中倍受推崇。聚集的另一個(gè)含義是指主體通過(guò)“粘合”形成高一級(jí)的主體，高一級(jí)的主體能夠進(jìn)行再聚集，產(chǎn)生更高一級(jí)的主體，這個(gè)過(guò)程重復(fù)幾次之后，可以產(chǎn)生CAS系統(tǒng)中普遍具有的層次組織。一些簡(jiǎn)單的主體在一定條件下、在雙方彼此接受時(shí)組成的新個(gè)體稱(chēng)為聚集體(AggregationAgent)，聚集體在系統(tǒng)中像一個(gè)單獨(dú)的主體那樣行動(dòng)，在聚集體中組成主體彼此之間增加了制約而喪失了獨(dú)立性?？梢钥闯觯奂牡诙€(gè)含義不是簡(jiǎn)單的合并，也不是消滅個(gè)體的吞并，而是新類(lèi)型的、更高層次主體的涌現(xiàn)。在復(fù)雜信息系統(tǒng)中表現(xiàn)為Web2.0中常見(jiàn)的混合文化，許多新應(yīng)用通過(guò)一些基本的Web2.0部件組合而成。在復(fù)雜系統(tǒng)的演變過(guò)程中，較小的、較低層次的個(gè)體通過(guò)某種特定的方式結(jié)合起來(lái)，形成較大的、較高層次的個(gè)體，是宏觀形態(tài)發(fā)生變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。聚集是所有CAS的一個(gè)基本特征，由此所產(chǎn)生的涌現(xiàn)現(xiàn)象正是系統(tǒng)復(fù)雜性研究的焦點(diǎn)。4.標(biāo)簽機(jī)制(Tag)在聚集過(guò)程每個(gè)主體選擇聚集對(duì)象時(shí)并非隨意的，標(biāo)簽的作用在于區(qū)別各個(gè)主體，促進(jìn)主體有選擇性的相互作用。在信息系統(tǒng)中，標(biāo)簽對(duì)應(yīng)的就是已經(jīng)獲得大量應(yīng)用的自由標(biāo)簽(FreeTag)或社會(huì)性標(biāo)簽(SocialTag)。在CAIS中，不僅用戶主體可以對(duì)其他主體加標(biāo)簽，其他主體也可以根據(jù)系統(tǒng)聚類(lèi)行為規(guī)則給其他系統(tǒng)加標(biāo)簽，以記錄系統(tǒng)聚類(lèi)的中間結(jié)果。每個(gè)主體可以被重復(fù)添加多個(gè)標(biāo)簽，其中被添加的最多的標(biāo)簽，構(gòu)成主體的突出標(biāo)識(shí)。5.非線性(Non-Linearity)線性系統(tǒng)服從疊加原理，兩次獨(dú)立的輸入與兩個(gè)聯(lián)合的輸入產(chǎn)生同樣的系統(tǒng)效果。用數(shù)學(xué)方式可表示為：f(x1)+f(x2)=f(x1+x2)。非線性系統(tǒng)不服從疊加，即f(x1)+f(x2)主f(x1+x2)。非線性是系統(tǒng)自組織形成的基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)合適的非線性機(jī)制，有助于促進(jìn)系統(tǒng)內(nèi)各主體之間的分類(lèi)聚合，增加主體之間的協(xié)同協(xié)作能力。非線性機(jī)制是CAIS設(shè)計(jì)的重心。以收藏書(shū)簽系統(tǒng)為例，把用戶u收藏資源v的系統(tǒng)輸出的結(jié)果表示為二元關(guān)系＜u,v＞。在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)書(shū)簽中(線性系統(tǒng)，如3721曾提供的網(wǎng)絡(luò)書(shū)簽)，每個(gè)用戶的收藏行為是獨(dú)立的，每個(gè)只能看到自己的收藏，而不會(huì)在系統(tǒng)內(nèi)形成相互影響。用戶a收藏資源x，則系統(tǒng)輸出結(jié)果為＜a,x＞，用戶b收藏資源x，輸出的結(jié)果為<b,x>，兩個(gè)用戶分別收藏資源x的結(jié)果用二元組集合表示為ka,x>,<b,x>}=(<a,x>}+{<b,x>}。在社會(huì)性網(wǎng)絡(luò)書(shū)簽中，用戶收藏不再是與其他用戶無(wú)關(guān)的獨(dú)立行為，系統(tǒng)把每個(gè)用戶的收藏公開(kāi)，讓所有其他用戶都可見(jiàn)，這樣就在用戶之間形成了相互影響，如上兩個(gè)用戶分別收藏資源x后，系統(tǒng)內(nèi)記錄有三個(gè)二元關(guān)系{<a,x>,<b,x>,<a,b>}>(<a,x>}+(<b,x>}，其中的<a,b>是系統(tǒng)根據(jù)共同收藏建立起的顯式用戶關(guān)聯(lián)。非線性讓用戶可以直接發(fā)現(xiàn)與其有共同收藏的其他用戶，因此，有助于彼此借鑒和分享更多的收藏。并方便用戶之間建立起直接的聯(lián)系。在非線性系統(tǒng)中檢索文獻(xiàn)，可以發(fā)現(xiàn)與自己研究興趣重合的人，特別是在查到那些生僻的文獻(xiàn)時(shí)，了解還有哪些人對(duì)這個(gè)問(wèn)題關(guān)注，以及這些人在這個(gè)問(wèn)題下還收藏了哪些文獻(xiàn)，可很方便建立起學(xué)術(shù)研究間的默契協(xié)作。6.流(Flow)在個(gè)體與環(huán)境之間存在著物質(zhì)流、能量流和信息流。這些流的渠道是否通暢、周轉(zhuǎn)迅速到什么程度，直接影響系統(tǒng)的演化過(guò)程。〈節(jié)點(diǎn)，連接者，資源〉三元組合是流的一種典型的表示方法。在信息系統(tǒng)中流主要是信息流，如社會(huì)性書(shū)簽系統(tǒng)中信息流表示為〈用戶，收藏，資源〉，社會(huì)性網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中的信息流表示為〈用戶，關(guān)系，朋友〉；生態(tài)系統(tǒng)的〈物種，食物網(wǎng)，生化作用〉；互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的〈計(jì)算機(jī)站，光纜，消息〉等等。一般來(lái)說(shuō)，節(jié)點(diǎn)是處理者，即“主體”，而連接是某種相互作用關(guān)系。在CAS中，節(jié)點(diǎn)和連接會(huì)隨著主體的適應(yīng)或不適應(yīng)而出現(xiàn)或消失。因此，無(wú)論是流，還是網(wǎng)絡(luò)，都在隨時(shí)間的流逝和經(jīng)驗(yàn)的積累而反映出其不斷變化的適應(yīng)性模式。對(duì)CAIS來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)內(nèi)信息流轉(zhuǎn)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)有助于用戶更快地查找到所需的信息、更便捷地找到合適的合作伙伴，系統(tǒng)內(nèi)各類(lèi)主體都能很容易地通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遍歷途徑找到合適的聚集組合對(duì)象等。在第四章，我們將根據(jù)CAIS應(yīng)用背景，提出一些復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析算法，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)信息流的路徑優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的研究。7.多樣性(Diversity)在CAS理論中，以生態(tài)學(xué)的觀點(diǎn)考察了系統(tǒng)內(nèi)多樣性的產(chǎn)生。系統(tǒng)內(nèi)低層次主體聚集為高層次主體時(shí)，不同選擇性的組合形式會(huì)產(chǎn)生多種多樣的高層次主體，這些聚集形成的主體的維持依賴于系統(tǒng)內(nèi)其他主體提供的環(huán)境。以生態(tài)學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看，每個(gè)主體都安頓在由以該主體與其他主體相互作用所限定的生態(tài)位（Niche）上。主體維持存在（Sustain）需要一個(gè)完善協(xié)調(diào)的生態(tài)環(huán)境；如果系統(tǒng)被移去一種主體，產(chǎn)生一個(gè)“空位”，整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)作出一系列的適應(yīng)性反應(yīng)，產(chǎn)生一類(lèi)新的主體來(lái)填補(bǔ)空位，新的主體會(huì)通常代替原主體的小生境，原主體與系統(tǒng)其他部分之間的相互作用，也會(huì)大部分由新主體所接替彌補(bǔ)。當(dāng)主體的蔓延開(kāi)辟了一個(gè)新的小生境，產(chǎn)生可以被其他主體通過(guò)調(diào)整加以利用的新的相互作用機(jī)會(huì)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)新的主體類(lèi)，在這個(gè)過(guò)程中系統(tǒng)內(nèi)主體不斷分化，產(chǎn)生了多樣性。多樣性機(jī)制可以解釋CAIS內(nèi)聚合主體的多樣性，如內(nèi)容主體聚合為不同的主題、用戶主體聚合為不同的社會(huì)組織。當(dāng)把互聯(lián)網(wǎng)作為一個(gè)整體進(jìn)行研究時(shí)，多樣性機(jī)制可以用來(lái)研究目前呈爆發(fā)式增長(zhǎng)的社會(huì)性軟件和Web2.0的衍生機(jī)制，以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)創(chuàng)新的一般規(guī)律，輔助信息系統(tǒng)項(xiàng)目立項(xiàng)等，在第六章，我們將對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行專(zhuān)題研究。CAIS范式與簡(jiǎn)單信息系統(tǒng)范式的比較與簡(jiǎn)單信息系統(tǒng)相比，CAIS在設(shè)計(jì)原則、思維方式、哲學(xué)（世界觀）、設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)目標(biāo)、信息系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境的預(yù)設(shè)、項(xiàng)目設(shè)計(jì)的時(shí)間跨度、設(shè)計(jì)理念等都有所不同。表3-1是兩類(lèi)信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)范式的比較對(duì)照表。表3-1簡(jiǎn)單信息系統(tǒng)范式與復(fù)雜適應(yīng)信息系統(tǒng)范式的比較簡(jiǎn)單信息系統(tǒng)范式復(fù)雜適應(yīng)信息系統(tǒng)范式設(shè)計(jì)原則：以系統(tǒng)為中心，人必須去適應(yīng)許多不同的系統(tǒng)。設(shè)計(jì)原則：以人為中心，系統(tǒng)適應(yīng)人，多系統(tǒng)間適應(yīng)性地?zé)o縫整合。思維方式：簡(jiǎn)單線性思維。把信息系統(tǒng)作為純粹的工程設(shè)計(jì)對(duì)象，系統(tǒng)功能要素之間的銜接是固定的、機(jī)械的，系統(tǒng)復(fù)雜度遵從線性疊加原理。思維方式：復(fù)雜思維和非線性思維。把信息系統(tǒng)作為工程技術(shù)和社會(huì)人文研究的對(duì)象，系統(tǒng)內(nèi)各要素間的關(guān)系是有機(jī)的，存在各種自組織機(jī)制與非線性反饋。系統(tǒng)在應(yīng)用中涌現(xiàn)出的新功能特性不可還原分析。世界觀：二元論。用戶和系統(tǒng)之間是單向的使用與被使用的關(guān)系。不考慮系統(tǒng)與用戶社會(huì)協(xié)作關(guān)系網(wǎng)絡(luò)間的協(xié)同進(jìn)化。世界觀：反二元的有機(jī)系統(tǒng)論。參與式架構(gòu)讓用戶和系統(tǒng)統(tǒng)一起來(lái)，不僅是用戶使用信息系統(tǒng)，信息系統(tǒng)也“使用”用戶一一系統(tǒng)能從用戶的行為和用戶的知識(shí)中學(xué)習(xí)。設(shè)計(jì)方法：自頂向下為主。設(shè)計(jì)方法：自底向上為主。

系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)秩序與分類(lèi)在設(shè)計(jì)時(shí)由設(shè)計(jì)者預(yù)先規(guī)定。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)秩序與分類(lèi)主要在應(yīng)用中由用戶參與決定、自低向上地涌現(xiàn)而出。設(shè)計(jì)目標(biāo)：確定的系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)和項(xiàng)目需求分析。系統(tǒng)具有固定的功能列表、剛性結(jié)構(gòu)和非適應(yīng)性被動(dòng)界面。系統(tǒng)表現(xiàn)為孤立、封閉等特征。設(shè)計(jì)目標(biāo)：系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)及需求分析隨著系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、集成與應(yīng)用不斷地發(fā)展變化。系統(tǒng)具有在與外在環(huán)境交互學(xué)習(xí)的過(guò)程中可裁剪和追加集成的功能、動(dòng)態(tài)可變的結(jié)構(gòu)、主動(dòng)適應(yīng)用戶的個(gè)性化界面。系統(tǒng)表現(xiàn)為開(kāi)放、交叉集成與協(xié)作等特征。應(yīng)用環(huán)境預(yù)設(shè)：不考慮變化的應(yīng)用環(huán)境，假設(shè)系統(tǒng)功能不受應(yīng)用環(huán)境的影響。不考慮變化的需求，假設(shè)系統(tǒng)在所有應(yīng)用情景下用戶的需求是同一的。應(yīng)用環(huán)境預(yù)設(shè)：系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境和需求是動(dòng)態(tài)變化的，大量的系統(tǒng)間交互與交叉集成影響了系統(tǒng)的功能表現(xiàn)。應(yīng)改采用生態(tài)分析方法來(lái)考慮環(huán)境與用戶需求的復(fù)雜多變。設(shè)計(jì)時(shí)間跨度：設(shè)計(jì)只需考慮系統(tǒng)從立項(xiàng)到發(fā)布之間的生命周期。系統(tǒng)投入使用后的發(fā)展全部由系統(tǒng)管理員和用戶負(fù)責(zé)。設(shè)計(jì)時(shí)間跨度：設(shè)計(jì)視角跨越系統(tǒng)的整個(gè)生命周期。在設(shè)計(jì)之初就必須考慮系統(tǒng)發(fā)布后的生存與發(fā)展問(wèn)題，系統(tǒng)的適應(yīng)性演化取決于能否設(shè)計(jì)出適合的動(dòng)態(tài)演化機(jī)制。設(shè)計(jì)理念：系統(tǒng)的高效率源自于精確地控制設(shè)計(jì)、源自于算法。系統(tǒng)的健壯性源自于設(shè)計(jì)和管理上嚴(yán)格的安全控制。設(shè)計(jì)理念：系統(tǒng)的高效率源自于用戶群體間有效的社會(huì)化協(xié)作，源自于用戶智力參與的激勵(lì)。系統(tǒng)的健壯性源自于開(kāi)放式架構(gòu)中大眾用戶的反饋與相互約束。CAIS設(shè)計(jì)的指導(dǎo)原則在CAIS架構(gòu)設(shè)計(jì)中，功能主體的劃分、人件的設(shè)計(jì)和非線性反饋機(jī)制的設(shè)計(jì)是關(guān)鍵，下面結(jié)合一些例子，給出一些可供參考的指導(dǎo)原則。功能設(shè)計(jì)的自底向上原則在設(shè)計(jì)CAIS中的功能主體時(shí)，應(yīng)該遵循自底向上的設(shè)計(jì)原則，注重各個(gè)層次主體的獨(dú)立性，降低層次內(nèi)主體間的耦合度，增加主體對(duì)外自主交互的功能/權(quán)限。這里的獨(dú)立性和低耦合度，是指最終架構(gòu)出的系統(tǒng)角度來(lái)說(shuō)的，是從普通用戶角度來(lái)看的。功能主體的最高獨(dú)立性是指用戶可以單獨(dú)使用一個(gè)功能主體而不必考慮系統(tǒng)的別的部分，功能主體具有完整自治性。低耦合度是指在這樣集成的一個(gè)系統(tǒng)中，各功能主體之間的聯(lián)系是松散的，由用戶選擇配置。自低向上的設(shè)計(jì)原則是系統(tǒng)適應(yīng)性的基礎(chǔ)。根據(jù)CAS理論，系統(tǒng)新結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)以原有結(jié)構(gòu)失去穩(wěn)定性為前提，或者以破壞系統(tǒng)與環(huán)境間的穩(wěn)定平衡為前提。自底向上的設(shè)計(jì)有助于去除信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的剛性，讓系統(tǒng)變得柔性，降低系統(tǒng)內(nèi)子系統(tǒng)之間的耦合度。系統(tǒng)因此才能夠適應(yīng)外界的變化。功能主體粒度劃分的單一任務(wù)原則功能主體細(xì)分的粒度決定了系統(tǒng)的適應(yīng)度。如果系統(tǒng)只有少數(shù)幾個(gè)組成子系統(tǒng)，那么子系統(tǒng)之間組合關(guān)系就十分有限，系統(tǒng)適應(yīng)性調(diào)整組織結(jié)構(gòu)的余地就不大，很難表現(xiàn)出強(qiáng)適應(yīng)能力和高靈活度。但子系統(tǒng)過(guò)多也會(huì)帶來(lái)系統(tǒng)復(fù)雜度與設(shè)計(jì)難度的幾何級(jí)數(shù)的增長(zhǎng)。功能主體粒度劃分的單一任務(wù)原則是指按照剛剛能完成一個(gè)完整的、有意義的任務(wù)得標(biāo)準(zhǔn)來(lái)劃分系統(tǒng)的功能，用戶對(duì)該功能子系統(tǒng)地操作可以完全獨(dú)立于其他子系統(tǒng)，這樣劃分的子系統(tǒng)具有主體的自治性和獨(dú)立性，從而能夠單獨(dú)設(shè)計(jì)出具有標(biāo)準(zhǔn)化的外部接口（WebAPI：網(wǎng)絡(luò)使用接口或調(diào)用接口），方便與其他主體或外部環(huán)境交互（人或其他系統(tǒng)）。從增加社會(huì)性、讓用戶能夠在參與中達(dá)成廣泛協(xié)作的角度來(lái)看，把系統(tǒng)分解為單一子功能的系統(tǒng)有助于區(qū)分可社會(huì)化的功能和不可社會(huì)化的功能，從而可以針對(duì)社會(huì)化的功能主體進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化、協(xié)同化、社會(huì)化的改造91，方便基于單一任務(wù)（基于功能主體）的系統(tǒng)間的協(xié)作。功能主體的多層次開(kāi)放原則開(kāi)放性是自組織的必要條件。只有開(kāi)放的系統(tǒng)才能有負(fù)熵輸入，系統(tǒng)熵減時(shí)，自組織得以產(chǎn)生。對(duì)信息系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)放自己的功能接口，以方便應(yīng)用集成，以獲得更多的用戶，從更多用戶那里獲得群體智慧（間接的通過(guò)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)反饋，直接的從用戶行為中適應(yīng)性學(xué)習(xí)優(yōu)化系統(tǒng)），是系統(tǒng)適應(yīng)性演化的關(guān)健。功能主體的多層次開(kāi)放原則是指讓各層次的功能主體（子系統(tǒng)）都具有獨(dú)立的對(duì)外接口，以提高功能子系統(tǒng)的利用率，為整個(gè)系統(tǒng)帶來(lái)更多的用戶行為信息或數(shù)據(jù)來(lái)源92。這個(gè)原則在現(xiàn)有的信息系統(tǒng)實(shí)踐中有多種表現(xiàn)形式，比如開(kāi)放式調(diào)用接口、開(kāi)放式服務(wù)注冊(cè)、二次開(kāi)發(fā)的開(kāi)放接口（API）、擴(kuò)充插件的開(kāi)91參見(jiàn)第二章第49頁(yè)。92在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)可以具體分析，可以對(duì)外部調(diào)用進(jìn)行授權(quán)驗(yàn)證管理。如果系統(tǒng)的應(yīng)用是有邊界的（如限制在一個(gè)組織之內(nèi)），系統(tǒng)的開(kāi)放還應(yīng)該有一些信息安全的保障。這些安全限制并不違背開(kāi)放的設(shè)計(jì)原貝L在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，仍然可以從這種開(kāi)放原則中獲得益處。即便是有邊界的應(yīng)用，開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)也可以為將來(lái)設(shè)計(jì)上的擴(kuò)充或替換其中的功能留有余地。放接口（PluginAPI）、開(kāi)放源碼（把系統(tǒng)的設(shè)計(jì)完全敞開(kāi)，把演化交給公眾），等。最特殊的開(kāi)放方式是以Wiki的方式編寫(xiě)Plugin，并及時(shí)反映到在線系統(tǒng)中去。在這種情形下，每個(gè)用戶都可參與系統(tǒng)的功能豐富與完善，Wiki機(jī)制保證惡意的破壞會(huì)被自動(dòng)恢復(fù)，核心功能的保護(hù)則可以保證系統(tǒng)不會(huì)因?yàn)闊o(wú)經(jīng)驗(yàn)用戶的隨意操作而造成不可恢復(fù)性的破壞。Blog系統(tǒng)架構(gòu)的演化可用來(lái)說(shuō)明上述三個(gè)原則在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。如圖3-6所示，早期的Blog系統(tǒng)各功能模塊沒(méi)有獨(dú)立性，系統(tǒng)是封閉的。每個(gè)系統(tǒng)都獨(dú)立完整地實(shí)現(xiàn)所有功能，功能模塊之間的銜接是固定的。雖然可以基于Blog組合為更高層級(jí)的系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)，如基于個(gè)人Blog的組織知識(shí)管理系統(tǒng)等，但模塊的劃分不符合單一子任務(wù)原則。圖3-6：Blog中的功能模塊而在圖3-7所示意的后期發(fā)展的Blog系統(tǒng)中，根據(jù)功能主體的分解原則，降低了Blog各功能模塊之間的耦合度，各個(gè)功能主體都可完成一個(gè)單項(xiàng)的任務(wù)，如內(nèi)容的RSS輸出、Ping、TrackBack、FreeTags和BlogRoll（友情鏈接的其他Blog列表）、FeedSyndicate（對(duì)其他系統(tǒng)的內(nèi)容同步）等。系統(tǒng)中功能之間的組合接口是開(kāi)放的，用戶可以選擇系統(tǒng)自身提供的功能，也可以使用其他系統(tǒng)提供的對(duì)等功能，如圖中虛線外的專(zhuān)門(mén)代理各類(lèi)功能的第三方系統(tǒng)。目前許多個(gè)人Blog都集成了許多來(lái)自于第三方的功能插件（Widget），體現(xiàn)出這一發(fā)展趨勢(shì)。圖3-7：Blog功能模塊的分解與開(kāi)放圖3-8示意了一種Blog系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展形態(tài)一一完全開(kāi)放集成的Blog系統(tǒng)，在主體功能開(kāi)放的基礎(chǔ)上，凡是可以社會(huì)化的功能，都交由專(zhuān)門(mén)的代理系統(tǒng)去完成，各個(gè)Blog在集成來(lái)自各代理系統(tǒng)的功能調(diào)用中，從而實(shí)現(xiàn)了在各個(gè)功能層次上的社會(huì)化協(xié)作。以TrackBack為例。原來(lái)每個(gè)系統(tǒng)需要自己管理自己的TrackBack，每個(gè)Blog用戶獨(dú)立負(fù)責(zé)自己的TrackBack安全，用戶相互之間難以分享和借鑒彼此的Spam黑名單/地址庫(kù)。在交給專(zhuān)業(yè)代理TrackBack系統(tǒng)服務(wù)后，該專(zhuān)業(yè)代理可以把從每個(gè)用戶那里得到的不良Spam名單/地址信息聚集起來(lái)，再服務(wù)到所有的用戶。圖3-8:開(kāi)放集成的Blog系統(tǒng)Blog系統(tǒng)的演化反映了信息系統(tǒng)發(fā)展的一般趨勢(shì)，先分解、專(zhuān)門(mén)化設(shè)計(jì)獨(dú)立代理系統(tǒng)對(duì)外開(kāi)放、然后再由用戶集成。其中，在專(zhuān)門(mén)化的過(guò)程中可實(shí)現(xiàn)基于各功能層次的社會(huì)化協(xié)作，社會(huì)化協(xié)作可以實(shí)現(xiàn)比單個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)計(jì)更好的功能效果。這個(gè)過(guò)程可以與人的社會(huì)化分工作比照，自然經(jīng)濟(jì)時(shí)代，每個(gè)人必須都是多面手，要獨(dú)立從事許多經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)活動(dòng)，在社會(huì)化分工高度發(fā)展后，人可以把一些活動(dòng)轉(zhuǎn)交給專(zhuān)門(mén)服務(wù)的機(jī)構(gòu)，而專(zhuān)注于自己所專(zhuān)長(zhǎng)的工作，這些專(zhuān)門(mén)服務(wù)的機(jī)構(gòu)也可通過(guò)為公眾提供社會(huì)化服務(wù)，提高了工作效率。任何一種看上去很簡(jiǎn)單的功能，只要有大眾化的需求，都可以專(zhuān)門(mén)化（專(zhuān)門(mén)做該項(xiàng)服務(wù)），然后把功能對(duì)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放（為尚不具備該功能的系統(tǒng)或系統(tǒng)本身該功能太簡(jiǎn)陋的系統(tǒng)服務(wù)），在吸引眾多用戶使用之后，再進(jìn)行后續(xù)的社會(huì)計(jì)算，比如社會(huì)評(píng)價(jià)排名、社會(huì)協(xié)同推薦等。對(duì)真實(shí)運(yùn)作的系統(tǒng)而言，開(kāi)發(fā)一款可開(kāi)放功能接口的實(shí)用功能只是技術(shù)問(wèn)題，是可控制管理的，而如何吸引足夠多的使用用戶則是一個(gè)難以把握的問(wèn)題，提高用戶體驗(yàn)、激發(fā)使用者的興趣是這類(lèi)新興服務(wù)從各種同類(lèi)服務(wù)中脫穎而出的關(guān)鍵。人件設(shè)計(jì)的人機(jī)對(duì)等的原則該原則指的是在CAIS設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)用戶主體行為的設(shè)計(jì)（人件）與功能主體（系統(tǒng)件）的設(shè)計(jì)同樣對(duì)待，用戶行為與系統(tǒng)算法對(duì)CAIS系統(tǒng)的演化同等重要。設(shè)計(jì)時(shí)不僅體現(xiàn)為用戶主體的設(shè)計(jì)，還體現(xiàn)為各類(lèi)主體的兩類(lèi)行為規(guī)則的設(shè)計(jì)上。在設(shè)計(jì)各類(lèi)主體的兩類(lèi)行為規(guī)則時(shí)，把用戶主體和其他主體看作對(duì)等的可交互對(duì)象。在設(shè)計(jì)有面向其他系統(tǒng)、其他功能主體的功能接口時(shí)，都要設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)的面向用戶主體的操作接口，而所有最終用戶的操作接口，也都要設(shè)計(jì)面向其他系統(tǒng)開(kāi)放的功能調(diào)用接口。這一點(diǎn)在錢(qián)學(xué)森的綜合集成研討廳中表現(xiàn)為強(qiáng)調(diào)“人機(jī)結(jié)合、以專(zhuān)家為主”的原則［24］，在早稻田大學(xué)的DAISY項(xiàng)目中表現(xiàn)為所有的系統(tǒng)都是人機(jī)系統(tǒng)的觀點(diǎn)⑹。針對(duì)過(guò)去對(duì)人件設(shè)計(jì)的輕視，把人件正式納入系統(tǒng)設(shè)計(jì)的范疇，在凡是可以交給用戶自主判斷決定的地方，都留有讓用戶自主決策的界面接口；同時(shí)提供系統(tǒng)的自動(dòng)化計(jì)算實(shí)現(xiàn)的替代方法，并在二者之間形成反饋（即讓系統(tǒng)自動(dòng)化計(jì)算的中間結(jié)果作為用戶自主決策的參考，讓用戶的決策結(jié)果影響系統(tǒng)的自動(dòng)化推薦）。這樣才能充分發(fā)揮用戶的自主性，系統(tǒng)才能有效地從用戶智能中學(xué)習(xí)優(yōu)化。在目前的各類(lèi)社會(huì)性標(biāo)簽應(yīng)用系統(tǒng)中，對(duì)標(biāo)簽的分類(lèi)聚集都只提供系統(tǒng)計(jì)算的聚類(lèi)方法，而很少提供依賴于用戶智能的人工聚類(lèi)方法；因而都可以根據(jù)這一原則進(jìn)行改進(jìn)，以更充分地利用用戶的智慧。系統(tǒng)為用戶操作提供對(duì)應(yīng)的開(kāi)放功能調(diào)用接口，有助于系統(tǒng)間的協(xié)同協(xié)作，有利于更有效地發(fā)揮系統(tǒng)自動(dòng)化帶來(lái)的效率。以Blog系統(tǒng)為例，凡是用戶操作接口都提供了對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)遠(yuǎn)程調(diào)用接口（BlogAPI）,因此，都可以設(shè)計(jì)第三方的系統(tǒng)自動(dòng)化地與Blog系統(tǒng)交互。用戶可以借助于第三方開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)，提高Blog操作的效率。盡可能縮短反饋路徑的原則根據(jù)CAS理論中“流”的概念，系統(tǒng)內(nèi)的流構(gòu)成各種網(wǎng)絡(luò)，流的各個(gè)節(jié)點(diǎn)間的非線性關(guān)系以節(jié)點(diǎn)間的反饋?zhàn)饔帽憩F(xiàn)出來(lái)。正反饋和負(fù)反饋的共同作用保證了流網(wǎng)絡(luò)的自組織、自生長(zhǎng)與自抑制。反饋有直接反饋和間接反饋，反饋越直接、越迅速，系統(tǒng)越靈敏、越容易促進(jìn)節(jié)點(diǎn)間的關(guān)聯(lián)聚合。因此，可以把反饋的直截程度、