SỰ RA ĐỜI CỦA MỘT LÝ THUYẾT Ở NGÃ TƯ CÁC NGÀNH KHOA HỌC
Philippe Pajot
Sự xuất hiện của khoa học các hệ thống phức hợp phát sinh ban đầu từ các công trình nghiên cứu về sự hỗn độn. Cách tiếp cận đa ngành này đối với nhiều hệ thống tương tác lẫn nhau cho phép tiếp cận vô số cách đặt vấn đề, các khoa học cứng và các khoa học nhân văn, liên quan đến dịch tễ học, lịch sử học, kinh tế học, sinh thái học...
Hiện tượng nhiều nghĩa của thuật ngữ “phức hợp” làm cho mọi định nghĩa về một “hệ thống phức hợp” là gì trở nên càng mơ hồ hơn. Tuy nhiên, một số nhà nghiên cứu đồng ý với định nghĩa sau đây: “Đó là một hệ thống được cấu thành bởi một lượng lớn các yếu tố tương tác lẫn nhau mà không có sự phối hợp trung tâm, không có một kế hoạch do một kiến trúc sư thiết kế, và tự động dẫn đến sự xuất hiện của các ‘cấu trúc phức hợp’, có nghĩa là những cấu trúc bền vững với các mô thức có nhiều cấp độ về không gian và thời gian”, theo mô tả của Alain Barrat từ Trung tâm Vật lý lý thuyết của Marseille.
 |
| Alain Barrat (1971-) |
 |
| Pablo Jensen |
Định nghĩa này cũng giúp phân biệt các hệ thống phức hợp với các hệ thống phức tạp. Các hệ thống phức tạp, chẳng hạn như máy bay hoặc máy tính, có nhiều bộ phận tương tác với nhau, được sắp xếp theo một kế hoạch đã định trước. Định nghĩa này cũng giúp phân biệt các hệ thống “đơn giản”, chẳng hạn như khí được cấu thành bởi nhiều nguyên tử tương tác một cách ít ỏi mà từ đó xuất hiện một cấu trúc đồng nhất có thể được diễn tả bởi một mối quan hệ đơn giản – giống như hệ thống hành tinh nơi mà cấu trúc chịu sự tác động của các luật hấp dẫn. “Các hệ thống phức hợp được biểu hiện bởi sự tương tác ‘tự phát’ giữa những con kiến, làm xuất hiện kiến trúc phức hợp của tổ kiến, giữa những tế bào sinh học được tự tổ chức để tạo ra bộ khung các tế bào hoặc giữa những cổ động viên tại sân vận động để tạo ra một làn sóng người. Tất cả những đặc điểm đó rất khó dự đoán xuất phát từ thuộc tính của các bộ phận”, theo lời tóm tắt của Pablo Jensen, nhà vật lý học thuộc trường ENS [École Normale Supérieure] của Lyon. Ngày nay, trên toàn thế giới, có khoảng sáu mươi định chế tự cho mình nghiên cứu các hệ thống phức hợp. Để hiểu được sự xuất hiện [các hệ thống phức hợp], thì cần phải nhìn vào nguồn gốc hình thành chúng. Và trước hết, liệu đó có thực sự là một ngành khoa học hay không? Đối với Fabrizio Li Vigni, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Trường nghiên cứu cao cấp về khoa học xã hội ở Paris, người đã phỏng vấn hơn 200 nhà nghiên cứu làm việc về các hệ thống phức hợp, thì đó là một ”ngã tư siêu ngành khoa học”. “Đó là điểm gặp gỡ giữa các nhà khoa học thuộc nhiều ngành khoa học khác nhau, dưới danh nghĩa mơ hồ về ‘hệ thống phức hợp’, bao gồm các hệ sinh thái cũng như các thị trường tài chính, kết hợp lại với nhau để làm công tác nghiên cứu được gọi là liên ngành và tìm ra một điểm tựa về mặt định chế, để thu hút tiền và để làm mới ngành khoa học riêng của họ.”
Bối cảnh
Các hệ thống phức hợp ra đời vào những năm 1980. Khái niệm được kết tinh xung quanh những nhà nghiên cứu mong muốn tiếp cận các khoa học theo kiểu đa ngành, bằng cách sử dụng những công cụ từ toán học, khoa học máy tính và vật lý học.
Sức mạnh của máy tính
Nguồn gốc của dự án có thể được truy nguyên từ phòng thí nghiệm Los Alamos của Mỹ, ở New Mexico. Đó là một nơi dung hợp các nhà khoa học đến từ nhiều chân trời khác nhau – các nhà vật lý, nhà hóa học, nhà toán học và kỹ sư –, trong đó có một số người đã tham gia vào dự án Manhattan về bom nguyên tử. Vào đầu những năm 1980, các nhà nghiên cứu đó, những người đã nghiên cứu về vật lý hạt nhân, lý thuyết dây hoặc [lý thuyết] hỗn độn, đã từng trải qua thời kỳ hoàng kim của tính liên ngành trong phòng thí nghiệm; họ cũng nhận thức được sức mạnh của máy tính. Chính vào giai đoạn đó mà ý tưởng này đã ra đời cho rằng, với những công cụ của họ, họ có thể chinh phục các lĩnh vực tri thức khác. “Với văn hóa khoa học của họ, với các công cụ kỹ thuật và lý thuyết hiệu quả của họ, với thế giới quan và bản chất vật lý học tính toán của họ, các nhà nghiên cứu này đã muốn ‘khoa học hóa’ các ngành khoa học khác”, theo lời của Fabrizio Li Vigni.
 |
| Henri Poincaré (1854-1912) |
 |
| Jacques Hadamard (1865-1963) |
Đó chủ yếu là toán học của các hệ thống động và toán học của sự hỗn độn, những thứ được sử dụng từ lúc khởi đầu. “Tất cả các nhà nghiên cứu này đều viện đến, một cách mặc định, bộ công cụ các hệ thống động, được Henri Poincaré và Jacques Hadamard đặc biệt phát triển, những công cụ từng bị bỏ quên vì thiếu những phương tiện kỹ thuật số để xử lý các phương thức phức hợp, “nhà xã hội học về các khoa học nói tiếp. Rất nhanh chóng, nhóm nghiên cứu Los Alamos hiểu rằng, ngoài sự hỗn độn, chủ đề thống nhất chính là sự phức hợp và các hệ thống phức hợp. Năm 1984, cùng với các đồng nghiệp đến từ nhiều tổ chức nghiên cứu quan trọng khác của Mỹ, họ thành lập viện nghiên cứu đầu tiên về các hệ thống phức hợp, ở Santa Fe, cách Los Alamos không bao xa. Chính từ mô hình này mà hầu hết các viện nghiên cứu về các hệ thống phức hợp đua nhau ra đời sau đó, trong đó có Viện nghiên cứu các Hệ thống phức hợp Paris Ile-de-France và Viện nghiên cứu các hệ thống phức hợp vùng Rhône-Alpes, ở Lyon.
Người ta có thể đề cập đến tất cả các lĩnh vực. Cho dù đó là sử học với động thái lịch sử [cliodynamics, được ghép bởi Clio – Nữ thần Lịch sử trong Thần thoại Hy Lạp, và dynamics/động thái][*], là kinh tế-vật lý học [econophysics, được ghép từ economics (kinh tế học) và physics (vật lý học)], là chính trị học, tập tính học, sinh thái học, địa lý học, khảo cổ học... Còn trong số những công cụ được sử dụng ngày nay, người ta thấy có khoa học mạng, các mô hình dựa trên tác nhân, các thuật toán, các phương pháp vật lý tĩnh, các tế bào ô-tô-mát, thuỷ tinh spin, học máy – nói tóm lại, là một số những công cụ từ toán học, khoa học máy tính và vật lý học.
 |
CÁC TRUYỀN THỐNG VỀ SỰ PHỨC HỢP
- Complexité de Kolmogorov [Sự phức hợp của Kolmogorov] (Khoa học máy tính)
- Complexité computationelle [Sự phức hợp tính toán] (Khoa học máy tính)
- Pensée complexe d’Edgar Morin [Tư tưởng phức hợp của Edgar Morin] (triết học)
- Ingénierie des systèmes [Kỹ thuật các hệ thống]
- Complexité intégrative [Sự phức hợp tích hợp] (tâm lý học)
- Théorie de la complexité [Lý thuyết phức hợp] (y học)
- Systèmes complexes [Các hệ thống phức hợp] (đa ngành)
Sự neo đậu về mặt định chế
 |
| Fabrizio Li Vigni |
 |
| Paul Bourgine (1945-) |
Nhưng liệu các kết quả có xứng tầm với sự mong đợi của những người tạo lập ra nó không? Có một số kết quả rất ấn tượng: trong dịch tễ học có sử dụng máy điện toán, các phương pháp đa tác tử[**] có thể có một khả năng tuyệt vời đến mức người ta có thể xác định liệu có nên đóng cửa trường học hay không, khi dự báo được khả năng lây lan của một đại dịch[1]. Hoặc các hệ thống mạng, như từng được nhóm nghiên cứu quốc tế sử dụng để phát triển mô hình Gleam Viz, cho phép dự báo, với xác suất 80% thành công, tuần lễ mà đỉnh điểm lây nhiễm của một bệnh nào đó có nguy cơ xảy ra tại một nước nhất định[2]. Sự bùng nổ dữ liệu trong thế giới kỹ thuật số đang mở ra những con đường nghiên cứu mới, đặc biệt gắn liền với các mạng xã hội (xem bài Grandeur et influence des résaux sociaux). Còn việc tìm hiểu liệu siêu ngành này tồn tại được bao lâu, thì điều đó rất khó nói. “Từ quan điểm xã hội học, vì đây là một lĩnh vực neo đậu yếu về mặt thể chế, nên nó có thể biến mất nhanh chóng giống như nó từng xuất hiện”, theo lời của Fabrizio Li Vigni. Nhà toán học Paul Bourgine, người thành lập Viện Hệ thống Phức hợp của Paris Ile-de-France từ thuở ban đầu, ít bi quan hơn và thấy ở đó một tính xuyên ngành còn phát triển nữa. “Khoa học các hệ thống phức hợp, khi tạo ra những con đường [nghiên cứu] mới và trực tiếp giữa các nhà khoa học, sẽ làm tăng tốc dòng chảy các tri thức khoa học và sự tích hợp của các khoa học. Nó kiến tạo những cầu nối giữa khoa học tự nhiên và khoa học xã hội.” ■
Huỳnh Thiện Quốc Việt dịch
Nguồn: La naissance d'une théorie au carrefour des disciplines, La Recherche, juillet-août 2018.
Chú thích:
[*] Động thái lịch sử nhắm đến việc diễn tả các động thái lịch sử bằng các công cụ toán học.↩
[**] Hệ thống đa tác tử được hình thành từ những thực thể hoạt động tự trị một phần (như các chương trình hoặc các rô-bốt), tương tác với nhau theo các quy tắc.↩
[1] S. Mniszewski và cộng sự, SpringSim ’08, Springer, p. 556, 2008.↩
[2] D. Balcan và cộng sự, BMC Medicine, doi: 10. 1186/1741-7015-7-45, 2009.↩
