مقاله "معماری پیچیدگی" نوشته Herbert A. Simon، یکی از مقالات بنیادین در حوزه نظریه سیستمها و پیچیدگی است. سایمون در این مقاله به بررسی ساختار سیستمهای پیچیده و ویژگیهای مشترک آنها در حوزههای مختلف علمی از جمله علوم اجتماعی، زیستی و فیزیکی میپردازد. او استدلال میکند که پیچیدگی اغلب به شکل سلسلهمراتبی ظاهر میشود و سیستمهای سلسلهمراتبی دارای ویژگیهای مشترکی هستند که مستقل از محتوای خاص آنها است. این مقاله به چهار بخش اصلی تقسیم میشود:
هربرت سایمون سیستمهای پیچیده را اینگونه تعریف میکند: سیستمهایی که از تعداد زیادی اجزا تشکیل شدهاند و این اجزا به شیوهای پیچیده و غیرساده با یکدیگر در تعامل هستند. در چنین سیستمهایی، "کل" چیزی بیش از مجموع ساده اجزای آن است. البته این به معنای متافیزیکی نیست، بلکه به این معناست که پیشبینی رفتار کل سیستم تنها بر اساس رفتار تکتک اجزای آن کار آسانی نیست. سایمون تأکید میکند که حتی اگر کسی از نظر تئوری به رویکرد کاهشگرایی (یعنی تحلیل سیستمها با تجزیه آنها به اجزای کوچکتر) اعتقاد داشته باشد، در عمل ممکن است مجبور شود به رویکرد کلنگری (یعنی در نظر گرفتن سیستم به عنوان یک کل واحد) روی آورد. به عبارت دیگر، وقتی با پیچیدگی مواجه میشویم، ممکن است از نظر تئوری بخواهیم سیستم را به اجزای کوچکتر تقسیم کنیم و آنها را جداگانه تحلیل کنیم، اما در عمل متوجه میشویم که سیستم به عنوان یک کل، ویژگیهایی دارد که فقط با نگاه به کل سیستم و نه اجزای آن، قابل درک است.
سایمون استدلال میکند که بسیاری از سیستمهای پیچیده در طبیعت به شکل سلسلهمراتبی سازمانیافتهاند. در این سیستمها، هر سیستم از زیرسیستمهایی تشکیل شده است که خود آنها نیز به نوبهخود از زیرسیستمهای کوچکتری ساخته شدهاند. این ساختار سلسلهمراتبی در حوزههای مختلفی از جمله سیستمهای اجتماعی، زیستی و فیزیکی مشاهده میشود.
در سیستمهای اجتماعی، خانوادهها به عنوان واحدهای ابتدایی در نظر گرفته میشوند که در روستاها، شهرها و کشورها سازماندهی میشوند. به عنوان نمونه، یک شرکت تجاری یا یک دانشگاه دارای ساختاری سلسلهمراتبی است که در آن هر بخش به زیربخشهای کوچکتری تقسیم میشود. سایمون اشاره میکند که حتی در سازمانهای رسمی، روابط واقعی بین افراد ممکن است فراتر از روابط سلسلهمراتبی رسمی باشد، اما ساختار کلی همچنان سلسلهمراتبی است.
در سیستمهای زیستی، سلولها به عنوان واحدهای ابتدایی در نظر گرفته میشوند که به بافتها، بافتها به اندامها و اندامها به سیستمهای بزرگتر سازماندهی میشوند. به عنوان نمونه، یک سلول از زیرسیستمهایی مانند هسته، غشای سلولی، میتوکندری و غیره تشکیل شده است. سایمون تأکید میکند که این ساختار سلسلهمراتبی به دانشمندان اجازه میدهد که سیستمهای پیچیده را به شیوهای سادهتر تحلیل کنند.
در سیستمهای فیزیکی نیز ساختار سلسلهمراتبی به وضوح قابل مشاهده است. در سطح میکروسکوپی، ذرات بنیادی به اتمها، اتمها به مولکولها و مولکولها به ماکرومولکولها سازماندهی میشوند. در سطح ماکروسکوپی، سیستمهای سیارهای، کهکشانها و خوشههای کهکشانی نیز دارای ساختار سلسلهمراتبی هستند. سایمون اشاره میکند که حتی در سیستمهایی مانند الماس یا گازهای مولکولی، ساختار سلسلهمراتبی وجود دارد، اگرچه این ساختار ممکن است بسیار "مسطح" باشد.
سایمون با استفاده از یک تمثیل به نام "ساعتسازان" (Hora و Tempus) نشان میدهد که سیستمهای سلسلهمراتبی بسیار سریعتر از سیستمهای غیرسلسلهمراتبی با اندازه مشابه تکامل مییابند. در این تمثیل، Tempus ساعتهایی میسازد که اگر در حین ساخت متوقف شوند، تمام اجزا از هم میپاشند، در حالی که Hora ساعتهایی میسازد که از زیرمجموعههای کوچکتری تشکیل شدهاند و در صورت توقف، تنها بخش کوچکی از کار از بین میرود. این تمثیل نشان میدهد که وجود زیرمجموعههای پایدار در سیستمهای سلسلهمراتبی، زمان لازم برای تکامل سیستمهای پیچیده را به شدت کاهش میدهد.
سایمون استدلال میکند که این تمثیل میتواند به درک تکامل زیستی نیز کمک کند. او اشاره میکند که زمان لازم برای تکامل یک سیستم پیچیده از اجزای ساده به شدت، به تعداد و توزیع فرمهای پایدار میانی بستگی دارد. اگر سلسلهمراتبی از فرمهای پایدار میانی وجود داشته باشد، زمان لازم برای تکامل سیستمهای پیچیده به طور قابل توجهی کاهش مییابد. به عنوان نمونه، زمان لازم برای تکامل موجودات چندسلولی از تکسلولیها ممکن است در همان مرتبه بزرگی باشد که زمان لازم برای تکامل تکسلولیها از ماکرومولکولها.
سایمون مفهوم "سیستمهای تقریباً تجزیهپذیر" (Nearly Decomposable Systems) را معرفی میکند. در این سیستمها، تعاملات درون زیرسیستمها بسیار قویتر از تعاملات بین زیرسیستمها است. این ویژگی باعث میشود که رفتار کوتاهمدت هر زیرسیستم تقریباً مستقل از دیگر زیرسیستمها باشد، در حالی که در بلندمدت، رفتار هر زیرسیستم به صورت کلی تحت تأثیر رفتار دیگر زیرسیستمها قرار میگیرد. این ویژگی به ما امکان میدهد که سیستمهای پیچیده را به صورت سلسلهمراتبی تحلیل کنیم و رفتار آنها را درک کنیم.
سایمون یک نمونه ساده از یک سیستم تقریباً تجزیهپذیر ارائه میدهد: یک ساختمان که به چندین اتاق تقسیم شده است و هر اتاق به چندین بخش کوچکتر (مانند کابینها) تقسیم شده است. اگر در ابتدا دما در هر کابین متفاوت باشد، پس از چند ساعت، دما در هر اتاق به تعادل میرسد، اما تفاوت دما بین اتاقها همچنان باقی میماند. پس از چند روز، دما در کل ساختمان به تعادل میرسد. این مثال نشان میدهد که در سیستمهای تقریباً تجزیهپذیر، تعاملات درون زیرسیستمها (اتاقها) بسیار قویتر از تعاملات بین زیرسیستمها (اتاقها) است.
سایمون به این موضوع میپردازد که چگونه میتوان سیستمهای پیچیده را به شیوهای ساده توصیف کرد. او دو نوع توصیف را معرفی میکند: توصیف حالت (State Description) و توصیف فرآیند (Process Description). توصیف حالت به توصیف وضعیت سیستم در یک لحظه خاص میپردازد، در حالی که توصیف فرآیند به توصیف تغییرات سیستم در طول زمان میپردازد. سایمون استدلال میکند که بسیاری از سیستمهای پیچیده را میتوان با استفاده از توصیف فرآیند به شیوهای سادهتر و کارآمدتر توصیف کرد.
سایمون به بررسی سیستمهای خودتکثیر شونده (Self-Reproducing Systems) میپردازد و استدلال میکند که تکثیر سیستمهای پیچیده نیازمند توصیفی ساده و کارآمد از سیستم است. او به عنوان نمونه، DNA را به عنوان یک سیستم خودتکثیر شونده معرفی میکند که اطلاعات لازم برای تکثیر خود را در قالب یک توصیف فرآیند (برنامه ژنتیکی) ذخیره میکند. این برنامه ژنتیکی نه تنها اطلاعات لازم برای تکثیر DNA را فراهم میکند، بلکه فرآیندهای متابولیک سلول را نیز کنترل میکند.
سایمون در پایان مقاله تأکید میکند که ساختار سلسلهمراتبی و ویژگی تقریباً تجزیهپذیری سیستمهای پیچیده، درک و تحلیل این سیستمها را بسیار سادهتر میکند. او استدلال میکند که این ویژگیها نه تنها در سیستمهای طبیعی، بلکه در سیستمهای مهندسی و اجتماعی نیز مشاهده میشوند. سایمون پیشنهاد میکند که مطالعه سیستمهای پیچیده و توسعه نظریههایی برای درک آنها، یکی از چالشهای اصلی علم و مهندسی در آینده خواهد بود.
