Tom de Greef
Download
1 / 34

Tom de Greef Het Tijdperk van Complexiteit College 1 - PowerPoint PPT Presentation


  • 167 Views
  • Uploaded on

Tom de Greef Het Tijdperk van Complexiteit College 1. http://www.tue-tm.org/complexity/. Verbindingen. Schema van de ondergrondse infrastructuur van het TU/e terrein toont de noodzakelijke verbindingen tussen gebouwen, onderzoeksfaciliteiten en de buitenwereld. Verbindingen.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Tom de Greef Het Tijdperk van Complexiteit College 1' - aerona


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

Tom de Greef

Het Tijdperk van Complexiteit

College 1

http://www.tue-tm.org/complexity/


Verbindingen
Verbindingen

Schema van de ondergrondse infrastructuur van het TU/e terrein toont de noodzakelijke verbindingen tussen gebouwen, onderzoeksfaciliteiten en de buitenwereld.


Verbindingen1
Verbindingen

Tussen faculteiten

Tussen disciplines

Tussen campus en stad

Tussen wetenschap & technologie en maatschappij

Essentieel voor het functioneren van de universiteit

Essentieel voor het functioneren van een academicus


Academische vorming
Academische Vorming

Wie van alles een beetje weet, is een dilettant.

Wie van een beetje alles weet is een vakidioot.

Academisch gevormd is degene die veel weet

over een klein gebied en in staat is om die kennis

in eengrotergeheelteplaatsen

GuentherRohpol, techniekfilosoof en ingenieur


Academische vorming1
Academische Vorming

De maatschappij verlangt veel van een academisch opgeleide ingenieur:

  • Kundigheid in een technische discipline

  • Bekwaamheid in onderzoeken en ontwerpen

  • Een wetenschappelijke benadering van problemen

  • Teamwork met mensen uit andere disciplines

  • Oplossingen die aan technische en maatschappelijke eisen voldoen

  • Communicatie over problemen en oplossingen met vakgenoten en leken


De minor
De Minor

Academische Vorming vindt plaats gedurende de hele opleiding.

De minor is een belangrijke stap naar verbreding:

Het programma Academische Vorming in de minor (universiteitscolleges + lezingen Studium Generale) is gemaakt om hieraan bij te dragen.

  • Kennismaking met een andere discipline

  • Leren om disciplines te verbinden en te overschrijden


Complexe Systemen

Wat betekent het woord complex?

com (samen) + plectere (vlechten, weven)


Complexe systemen
Complexe Systemen

Veelvoorbeelden in…



Voorbeelden i
Voorbeelden I

Verkeer

Hersenen

Diffusie van

technologie

Internet


Voorbeelden ii
Voorbeelden II

Organisaties

Mieren

Cel


Definitie complex systeem?

Simon (1981):

A complex system is seen as a hierarchic system, i.e. a system composed by subsystems that in turn have their own subsystems, and so on...

H.A. Simon, The Sciences of the Artificial, MIT Press

Mitchell (2009):

A system in which large networks of components with no central control

and simple rules of operation give rise to complex collective behavior,

sophisticated information processing, and adaptation via learning or evolution.

M. Mitchell, Complexity A Guided Tour, Oxford Press


Definitie complex systeem
Definitie complex systeem?

  • Geen uniforme definitie:

  • Internet, levende cel, aandelenkoers, turbulentie in vloeistoffen

  • Karakteristieke kenmerken complexe systemen

    • Groot aantal componenten

    • Veelvoud van interacties

    • De interacties tussen de componenten zijn sterk niet-lineair

    • Zelforganiserend

    • Informatieverwerkend

    • Adaptief

    • Robuust  Fragiel


Kenmerken Complexe Systemen (I)

Groot aantal componenten (actoren)

  • Actoren zijn sterk heterogeen

De overheid (1)

Aandeelhouders (106)

Banken (30)


Kenmerken complexe systemen ii
Kenmerken Complexe Systemen (II)

Veelvoud van interacties

  • Zwakke en sterke interacties

  • Interacties zijn dynamisch, d.w.z. tijdsafhankelijk

  • Geen relatie grootte interactie en effect op systeem

  • door sterke niet-lineariteit (bijv. amplificatie of negatieve feedback)

Financiële Crisis Azië 1997

Roepie

Thaise Bath

Pesos


Kenmerken complexe systemen iii
Kenmerken Complexe Systemen (III)

Interactieszijnsterkniet-lineair

  • Extreme gevoeligheid complex systeem t.o.v. begincondities

  • Onvoorspelbaarheid

  • Bifurcaties

  • Terugkoppeling (feedback)


Kenmerken Complexe Systemen (IV)

Zelforganisatie

  • Interacties tussen de componenten op lokaal niveau zorgen voor het

  • ontstaan van orde (patroon) op globaal niveau.

  • Geen centrale leider!

  • Entropie, een maat voor de orde van een systeem, daalt.

  • Energie dissipatie (ver buiten thermodynamisch evenwicht)

Convectie cel Mierenspoor


Kenmerken complexe systemen v
Kenmerken Complexe Systemen (V)

Verwerken informatie

  • Zonder informatieverwerking geen zelforganisatie!

  • Simpel op microscopisch niveau  complex op macroscopisch niveau

Positie


Kenmerken Complexe Systemen (VI)

Adaptief

  • Componenten (actoren) kunnen zich aanpassen

  • Feedback omgeving

  • Evolutie door competitie en coöperatie

  • Interacties met andere actoren veranderen


Kenmerken Complexe Systemen (VII)

Robuust  Fragiel

  • Gelijkblijvende functie onder externe verstoringen

  • Interacties componenten veranderen door externe verstoring

  • Geoptimaliseerd op algemene externe verstoringen

  • Fragiel t.o.v. zeldzame externe verstoringen

-Robuust: Atmosferische drukschommelingen

- Fragiel: Elektronische verstoringen


Kenmerken Complexe Systemen

Veelvoud

van interacties

Groot aantal

componenten

Informatieverwerkend

Simpele regels

Zelforganiserend

Adaptief

Niet-lineair

  • Robuust  Fragiel


Simpel gecompliceerd en complex
Simpel, Gecompliceerd en Complex

Simpel Gecompliceerd Complex


Oorsprong complexe systemen
Oorsprong Complexe Systemen

  • Wetenschappers geloofden dat de toekomst compleet voorspelbaar is (demon van Laplace, 1814).

  • Door analyze van deelstystemen kan het hele systeem begrepen worden (Descartes: reductionisme).

  • Natuurverschijnselen kunnen worden gereduceerd tot eenvoudige oorzaak en gevolg relaties.


Oorsprong complexe systemen1
Oorsprong Complexe Systemen

  • Poincaré, Lorenz: Chaos

  • Wiener, Von Neumann, Simon, von Bertalanffy: Cybernetics

Systeem benadering: feedback en informatie staan centraal


Convergentie van disciplines
Convergentie van Disciplines

Chemistry

Computer

Science

Biology

Mathematics

Psychology

Sociology

Physics

Economics

Meteorology

Ecology


Subdisciplines
Subdisciplines

Chemie

Economie

Biologie

Systeem chemie

Econophysica

Systeem biologie

Synthetische biologie


Drie Thema’s

Netwerken

Micro-macro

Onvoorspelbaarheid


Netwerken
Netwerken

College 3 : Sociale Netwerken (3 Oktober)

College 4 : Biologische Netwerken (10 en 17 Oktober)

College 7 : Dynamica op Netwerken (12 en 19 December)


Micro macro
Micro-Macro

College 6: Micro-Macro (28 november en 5 december)

Moleculen

Mensen


Onvoorspelbaarheid
Onvoorspelbaarheid

College 2: Chaos (19 en 26 september)

College 5: Overlevingslandschappen (14 en 21 november)

Deterministisch

Stochastisch

Chaos

Overlevingslandschappen


Overzicht en achtergrondinformatie
Overzicht en Achtergrondinformatie

  • 7 colleges + 5 begeleide zelfstudies

  • Begeleide zelfstudies onderdeel tentamen: geen uitwerkingen!

  • Begeleide zelfstudies en sheets beschikbaar op de website:

  • http://www.tue-tm.org/complexity/

  • Materiaal in reader en sheets.

  • Tentamen: 23 Jan – 4 februari

  • Tentamen in Nederlands


Leerdoelen
Leerdoelen

Algemeen

Beschrijven van karakteristieke eigenschappen van complexe systemen.

Formuleren van nieuwe wetenschappelijke stromingen en hun relatie m.b.t. het begrip complexiteit.

Micro-Macro

Interpretatie van gedrag op macroschaal als gevolg van interacties op microschaal d.m.v. simulatie studies.

Netwerken

Formuleren van belangrijke maten in de theorie van complexe netwerken.

Analyseren van de topologie van netwerken m.b.v. grafentheorie.

Samenvatten van verschillende netwerkgenerende algoritmes.

Analyseren van dynamica op netwerken toegepast op verspreiding van epidemieën en adoptie van nieuwe producten.

Onvoorspelbaarheid

Analyseren van deterministische chaos in simpele dynamische systemen.

Begrijpen van stochastische invloeden en padafhankelijkheid op de zelforganisatie van een complex systeem.

Begrijpen van adaptieve complexe systemen d.m.v. overlevingslandschappen.


Data colleges en bz
Data Colleges en BZ

Maandag 12 september: Introductie college, Rutger van Santen en Tom de Greef.

Maandag 19 en 26 september: College en begl. zelfstudie Chaostheorie, Kees Storm.

Maandag 3 oktober: College Netwerken I, Chris Snijders.

Maandag 10 en 17 oktober: College en begl. zelfstudie Netwerken II, Tom de Greef.

Maandag 24 oktober VRIJ

Maandag 14 en 21 november: College en begl. zelfstudie Fitness landscapes, Koen Frenken

Maandag  28 november en 5 december: College en begl. zelfstudie Simulatiestudies,

Chris Snijders en Kees Storm.

Maandag 12 en 19 december: College en begl. zelfstudie Netwerkdynamica

Tom de Greef en Koen Frenken


De roep om complexiteit onderzoek
De roep om complexiteit onderzoek

Nature2009, 460, 685

Science2009, 323, 892

Science2009, 325, 406

Nature2009, 460, 680


ad