tom de greef het tijdperk van complexiteit college 1
DESCRIPTION
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. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Tom de Greef Het Tijdperk van Complexiteit College 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/56816401550346895dd5a046/html5/thumbnails/1.jpg)
Tom de GreefHet Tijdperk van ComplexiteitCollege 1
http://www.tue-tm.org/complexity/
![Page 2: Tom de Greef Het Tijdperk van Complexiteit College 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/56816401550346895dd5a046/html5/thumbnails/2.jpg)
Verbindingen
Schema van de ondergrondse infrastructuur van het TU/e terrein toont de noodzakelijke verbindingen tussen gebouwen, onderzoeksfaciliteiten en de buitenwereld.
![Page 3: Tom de Greef Het Tijdperk van Complexiteit College 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/56816401550346895dd5a046/html5/thumbnails/3.jpg)
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
![Page 4: Tom de Greef Het Tijdperk van Complexiteit College 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/56816401550346895dd5a046/html5/thumbnails/4.jpg)
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 een groter geheel te plaatsen
Guenther Rohpol, techniekfilosoof en ingenieur
![Page 5: Tom de Greef Het Tijdperk van Complexiteit College 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/56816401550346895dd5a046/html5/thumbnails/5.jpg)
Academische Vorming
• 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 maatschappij verlangt veel van een academisch opgeleide ingenieur:
![Page 6: Tom de Greef Het Tijdperk van Complexiteit College 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/56816401550346895dd5a046/html5/thumbnails/6.jpg)
De Minor
• Kennismaking met een andere discipline• Leren om disciplines te verbinden en te overschrijden
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.
![Page 7: Tom de Greef Het Tijdperk van Complexiteit College 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/56816401550346895dd5a046/html5/thumbnails/7.jpg)
Complexe Systemen
Wat betekent het woord complex?
com (samen) + plectere (vlechten, weven)
![Page 8: Tom de Greef Het Tijdperk van Complexiteit College 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/56816401550346895dd5a046/html5/thumbnails/8.jpg)
Complexe Systemen
Veel voorbeelden in…
![Page 9: Tom de Greef Het Tijdperk van Complexiteit College 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/56816401550346895dd5a046/html5/thumbnails/9.jpg)
Voorbeelden
![Page 10: Tom de Greef Het Tijdperk van Complexiteit College 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/56816401550346895dd5a046/html5/thumbnails/10.jpg)
Voorbeelden I
HersenenVerkeer
Diffusie van technologie Internet
![Page 11: Tom de Greef Het Tijdperk van Complexiteit College 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/56816401550346895dd5a046/html5/thumbnails/11.jpg)
Voorbeelden II
MierenCel
Organisaties
![Page 12: Tom de Greef Het Tijdperk van Complexiteit College 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/56816401550346895dd5a046/html5/thumbnails/12.jpg)
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
Definitie complex systeem?
Mitchell (2009):
A system in which large networks of components with no central controland 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
![Page 13: Tom de Greef Het Tijdperk van Complexiteit College 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/56816401550346895dd5a046/html5/thumbnails/13.jpg)
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
![Page 14: Tom de Greef Het Tijdperk van Complexiteit College 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/56816401550346895dd5a046/html5/thumbnails/14.jpg)
Kenmerken Complexe Systemen (I) Groot aantal componenten (actoren)
• Actoren zijn sterk heterogeen
Aandeelhouders (106)De overheid (1)
Banken (30)
![Page 15: Tom de Greef Het Tijdperk van Complexiteit College 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/56816401550346895dd5a046/html5/thumbnails/15.jpg)
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
Thaise Bath
Roepie
Pesos
![Page 16: Tom de Greef Het Tijdperk van Complexiteit College 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/56816401550346895dd5a046/html5/thumbnails/16.jpg)
Kenmerken Complexe Systemen (III)
Interacties zijn sterk niet-lineair
• Extreme gevoeligheid complex systeem t.o.v. begincondities
• Onvoorspelbaarheid
• Bifurcaties
• Terugkoppeling (feedback)
![Page 17: Tom de Greef Het Tijdperk van Complexiteit College 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/56816401550346895dd5a046/html5/thumbnails/17.jpg)
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
![Page 18: Tom de Greef Het Tijdperk van Complexiteit College 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/56816401550346895dd5a046/html5/thumbnails/18.jpg)
Kenmerken Complexe Systemen (V)
Verwerken informatie
• Zonder informatieverwerking geen zelforganisatie!
• Simpel op microscopisch niveau complex op macroscopisch niveau
Pos
itie
![Page 19: Tom de Greef Het Tijdperk van Complexiteit College 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/56816401550346895dd5a046/html5/thumbnails/19.jpg)
Kenmerken Complexe Systemen (VI)
Adaptief
• Componenten (actoren) kunnen zich aanpassen
• Feedback omgeving
• Evolutie door competitie en coöperatie
• Interacties met andere actoren veranderen
![Page 20: Tom de Greef Het Tijdperk van Complexiteit College 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/56816401550346895dd5a046/html5/thumbnails/20.jpg)
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
![Page 21: Tom de Greef Het Tijdperk van Complexiteit College 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/56816401550346895dd5a046/html5/thumbnails/21.jpg)
Kenmerken Complexe Systemen
Veelvoud van interacties
Zelforganiserend
Adaptief
Robuust Fragiel
Groot aantal componenten
Niet-lineair
Simpele regels
Informatieverwerkend
![Page 22: Tom de Greef Het Tijdperk van Complexiteit College 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/56816401550346895dd5a046/html5/thumbnails/22.jpg)
Simpel, Gecompliceerd en Complex
Simpel Gecompliceerd Complex
![Page 23: Tom de Greef Het Tijdperk van Complexiteit College 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/56816401550346895dd5a046/html5/thumbnails/23.jpg)
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.
![Page 24: Tom de Greef Het Tijdperk van Complexiteit College 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/56816401550346895dd5a046/html5/thumbnails/24.jpg)
Oorsprong Complexe Systemen
• Poincaré, Lorenz: Chaos
• Wiener, Von Neumann, Simon, von Bertalanffy: Cybernetics
Systeem benadering: feedback en informatie staan centraal
![Page 25: Tom de Greef Het Tijdperk van Complexiteit College 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/56816401550346895dd5a046/html5/thumbnails/25.jpg)
Convergentie van Disciplines
BiologyMeteorology
MathematicsChemistry
PsychologySociologyPhysics
Computer Science
EcologyEconomics
![Page 26: Tom de Greef Het Tijdperk van Complexiteit College 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/56816401550346895dd5a046/html5/thumbnails/26.jpg)
Subdisciplines
Biologie
Econophysica
Systeem biologie
EconomieChemie
Synthetische biologie
Systeem chemie
![Page 27: Tom de Greef Het Tijdperk van Complexiteit College 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/56816401550346895dd5a046/html5/thumbnails/27.jpg)
Netwerken
Micro-macro Onvoorspelbaarheid
Drie Thema’s
![Page 28: Tom de Greef Het Tijdperk van Complexiteit College 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/56816401550346895dd5a046/html5/thumbnails/28.jpg)
Netwerken
College 3 : Sociale Netwerken (3 Oktober)
College 4 : Biologische Netwerken (10 en 17 Oktober)
College 7 : Dynamica op Netwerken (12 en 19 December)
![Page 29: Tom de Greef Het Tijdperk van Complexiteit College 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/56816401550346895dd5a046/html5/thumbnails/29.jpg)
Micro-MacroCollege 6: Micro-Macro (28 november en 5 december)
Moleculen Mensen
![Page 30: Tom de Greef Het Tijdperk van Complexiteit College 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/56816401550346895dd5a046/html5/thumbnails/30.jpg)
Onvoorspelbaarheid
Deterministisch
College 2: Chaos (19 en 26 september)
College 5: Overlevingslandschappen (14 en 21 november)
Stochastisch
Chaos Overlevingslandschappen
![Page 31: Tom de Greef Het Tijdperk van Complexiteit College 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/56816401550346895dd5a046/html5/thumbnails/31.jpg)
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
![Page 32: Tom de Greef Het Tijdperk van Complexiteit College 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/56816401550346895dd5a046/html5/thumbnails/32.jpg)
Leerdoelen
AlgemeenBeschrijven van karakteristieke eigenschappen van complexe systemen.
Formuleren van nieuwe wetenschappelijke stromingen en hun relatie m.b.t. het begrip complexiteit.
Micro-MacroInterpretatie van gedrag op macroschaal als gevolg van interacties op microschaal d.m.v. simulatie studies.
NetwerkenFormuleren 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.
OnvoorspelbaarheidAnalyseren 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.
![Page 33: Tom de Greef Het Tijdperk van Complexiteit College 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/56816401550346895dd5a046/html5/thumbnails/33.jpg)
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
Data Colleges en BZ
![Page 34: Tom de Greef Het Tijdperk van Complexiteit College 1](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062302/56816401550346895dd5a046/html5/thumbnails/34.jpg)
De roep om complexiteit onderzoek
Nature 2009, 460, 685
Science 2009, 323, 892
Nature 2009, 460, 680
Science 2009, 325, 406