Tiếp cận hệ thống trong nghiên cứu môi trường và phát triển (NXB đại học quốc gia 2006) nguyễn đình hòe, 176 trang

• Tiếp cận Hệ thông o Việt NamTập tài liệu mỏng Vci không Ơươc phát hành rông râi "Vố hộ thống và tĩrìli ì hệ hong" của Phan D ũng 19 96 [1] có lõ là tài liêu đáu tiên vố ỉý th u y ế t

M ụ c L u c

G iới th iệ u c h u n g - 5

C h ư ơ ng 1 Đ ại cương vế hệ th ố n g 11

1.1 Định nghĩa 11

1.2 Các dãc tính và chức năng của hệ th ố n g 11

1.3 Xác định hệ th ố n g 16

1.4 Mò hinh hóa các hệ th ố n g -1 7 1.5 Tiến hóa và thích ứng của hệ th ố n g 20

1.6 Các nguỡng cùa hệ thống và hệ sinh thái toàn c ấ u - 24

1.7 Tính ổn định của hệ th ố n g 26

1.8 Rủi ro của hệ th ố n g - 28

1.9 Phi tuyến và điểm tới h ạ n 29

1.10 Khòng gian pha và chuyển p h a 30

1.11 Tính mém mại cùa hệ th ố n g 34

1.12 Các mức dộ của tính bén v ũ n g 35

C h ư ơ n g 2 Đ ạ i cương vể tiế p cận hệ th ố n g 38

2.1 Giới thiệu chung 38

2.2 Các hướng tiếp cận hệ thống 43

C h ư ơ n g 3 C ông cụ Tiếp cận hệ th ố n g ứng d ụ n g tro n g ng h iê n cứu m ôi trườ ng và p h á t t r iể n 59

3.1 Giới thiệu chung 59

3.2 Thước đo tính bén vững (B S ) 60

3.3 Phân tích hệ thống và quy h o ạ c h 63

3.4 Tháp hành động - 65

3.5 Đánh giá và quy hoạch phát triển bén vững nòng thổn 66

3.6 Thương thuyết chiến lược - 70

3.7 Biểu đỏ S A M 71

3.8 Biểu đồ D ow njone sinh thái E D I - 75

3.9 Kiến tạo chỉ s ố 77

3.10 Phương pháp xác định ƯU tiên và trọng số ƯU tiê n 82

3.11 Phân tích khung logic - L F A 85

3.12 Phân tích S W O T - - - — 90

3 1 3 Phân tích S M A R T 91

3.14 Phân tích N B B L K 93

3.15 Quan sát hệ th ố n g - 94

3.16 X ác định nhiễu loạn hệ th ố n g 99

3.17 Tránh 10 phản đề thường gặp của tư duy hệ th ố n g - 101

C hươ ng 4 C ác hệ th ố n g s ả n x u ấ t — 115

4.1 Giới thiệu c h u n g - 115

4.2 Những đặc tính của các hệ sản xuất 116

4.3 Nguyên lý hiên tại trong phàn tích diễn thế hệ thống sản xuất — 121 4.4 Phàn loại tài nguyên của các hệ sản xu ấ t - 1 2 2 4.5 Nghiên cứu trường hợp 1 - H ệ thống chăn thả gia súc có sừng ở khu vực SAVAN khò hạn Ninh T h u ậ n -124

4.6 Nghiên cứu trường hợp 2 - Hệ thống nuôi thủy sản mặn lơ Nghĩa - 129

Hưng, Nam Đ ịnh (nam 2002) - — - - -—

4.7 Nghiên cứu trường hợp 3 - Tính trồi của hệ thổng tài nguyén mõi trường và quản lý hệ thống trong phòng trừ sâu hạ i - 140

4.8 Nghiên cứu trường hợp 4 - ứng dụng Tiếp cận Hệ thống để xác lập các tiẽu chí mói trường cho điểm tái định cư bền vữ ng - 149

4.9 Nghiên cứu trường hợp 5 -Tính gổ ghé của hệ thống vá ứng dụng — 158 K ết lu ậ n 163

T ài liệu th a m k h ả o - 165

P hụ lụ c th u ậ t n g ữ hệ t h ố n g -167

G i ỏ i t h i ệ u c h u n g

Vai nét vẽ lịch sử cùa Tiếp cạn Ilẹ thòng

N ă m 1927 là m ỏ t m ố c thời g ia n q u a n tro n g n h ấ t tro n g lịch sử tư

d u y hiên đại: đ ó là n ă m E in s te in đưa ra lý th u y ế t T rư ờ n g tn ố n g n h ấ t và

n h ó m kh o a h ọ c C o p e n h a g e n c ó n g b ổ c h ín h th ứ c v ề lỷ th u y ế t Cơ h ọ c lượng tử T h e o thuyết Cơ học lượng tử, thê giới kh á c h q u a n k h ô n g gì khá c hơn là sự chuyổrì động c ủ a cá c "h ạ t” q u a rk cỏ kích thước 10 '8 m ét tu y

n h iê n cái g ọ i la "hat" q u a r k n ã y là k h ô n g tồ n tạ i n h ư n h ử n g v ậ t thể m ã

c h ỉ lã hệ quả c ủ a c á c m ố i tương tá c giữ a c á c trư ờ n g p h i v à t c h ấ t T ừ

c á r Mh ạ t" q u a rk , nh ữ n g v i hệ th ố n g đ ấ u tiê n đư ợ c h ìn h th à n h (proton

và nơtron) để sa u đó x u ấ t h iệ n hạ t n h â n n g u y ê n tử c ó đư ờ ng kính 1 0 'M

m é t Sự k ế t hợp giữa h ạ t n h â n với c á c e le c tro n đ ã là m n ả y sin h c á c hệ

th ố n g k h á c n h a u : đ ó ỉà c á c n g u y ê n tử (đ = 1 0 '10 m é t) M ộ t h ệ th ố n g

g ồ m 2 n g u y ê n tử h y đ rò v à 1 n g u y ê n tử ô x y x u ấ t h iệ n , đ ỏ c h ỉn h là p h ả n

từ nước - H 20 m ộ t hợ p p h ầ n cơ bả n c ủ a th ế giớ i s ố n g có nhử ng tính

c h á t đ ặ c b iệ t m à c á c y ế u tố tạo nê n nó k h ô n g có

T h ế giới k h á c h q u a n n g à y n a y trê n T rá i Đ ấ t c h ỉ b a o g ồ m ỉo a n là

c á c hệ th ố n g có Cấu trú c , tính c h ấ t v à q u y m ô rấ t k h á c n h a u , từ n h ữ n g

h ệ th ố n g vỏ cơ đơn g iả n c h o đế n c á c h ệ x ã h ộ i n h ả n v ă n p h ứ c tạp

C á c hệ th ố n g x u ấ t h iệ n , tiế n hóa, s u y th o á i, ta n r ã th e o n h ữ n g q u y

lu ậ t riô n g T u y n h iê n , co n người n h ậ n d iệ n v à h iể u b iế t v ề hệ th ố n g lạ i

C á c h ệ th ố n g - ngư ợc lại - là n h ữ n g tổ n g th ể c h ỉ c ó th ể n h ậ n d iệ n trê n

cơ sở p h â n tích liê n n g à n h , đa n g à n h và g ia n n g à n h

N ă m 1956 đ á n h dấ u sự x u ấ t hiện c ủ a tiế p c ậ n h ệ th ố n g với c ô n g trin h c ủ a nhà s in h v ậ t h ọ c người á o c ó tê n là L u d w ig von B e rta la n ffy ,

"Học thuyết chung về hệ thống":

"Hệ thống là một tổng thể, duy trì sự tồn tại bảng sự tương tác giữa các tổ phần tạo nén nô".

H ọ c th u y ế t c ủ a B e rta la n ffy c h ỉ rõ c á c h thức đ ú n g đ ắ n m à c o n người xâ y dựng k h á i n iệ m về thự c tạ i x u n g q u a n h m in h , đ ổ n g thờ i

c ũ n g là m ộ t tiế p c ậ n s ắ c s ả o đ ể g iả i q u y ế t c á c v ấ n đề được đ ậ t ra

T iế p c ậ n hệ th ố n g k h ô n g c h ỉ sử d ụ n g kiế n thức c h u y ê n sâu c ủ a m ộ t

n g à n h k h o a h ọ c, m à c ò n sử d ụ n g k iế n thứ c đ a n g à n h và liê n n g à n h Ờ

đâ u có sự đa d ạ n g kiế n thứ c kh o a h ọ c được sử d ụ n g c h ổ n g c h ặ p tro n g

cù n g m ộ t hệ phư ơng p h á p đ ể g iả i q u y ế t c ù n g m ộ t vấn đề, ở đ ó tiế p

cậ n hệ th ố n g được ứng d ụ n g và p h á t triể n

N hữ ng lý do trẽ n c h o th ấ y tại sa o tiế p c ậ n h ệ th ố n g lại p h á t triể n

m ạ n h khi nó g ắ n với lĩnh vực n g h iê n cứu m ô i trườ ng và p h á t triể n -

m ả n h đ ấ t đa d ạ n g đ ò i hỏ i củ a c á c kiế n thứ c liên n g à n h và đa n g à n h

C õ n g trìn h củ a C la y to n và đ ổ n g n g h iệ p , 1 9 9 7 [7] ch ín h thức m ờ đ ầ u

c h o g ia i đ o ạ n n à y vi nó c u n g c ấ p m ộ t b ộ c ô n g cụ s ắ c s ả o dựa trê n tiế p cận hệ th ố n g c h o p h á t triể n b ề n vững

• Nhúng nền tảng khoa họ c - g ó p phấn p h á t triển Tiếp cận Hệ thống

T iế p c ậ n H ệ th ố n g , n h iề u trư ờ ng hợp c ò n được gọ i là Tư d u y H ệ

th ố n g , là m ộ t íĩnh vự c mới m ẻ và đ a n g được h o à n th iệ n rấ t n h a n h d o tính thự c tiễ n c a o củ a nó T iế p c ậ n Hệ th ố n g k h ô n g hình th à n h m ộ t

c á c h đơn độc M ộ t s ố th à n h tựu k h o a h ọ c sa u đ ó đã x u ấ t h iệ n g ó p

p h ầ n c h o "H ọ c th u y ế t c h u n g về h ệ th ố n g " c ủ a B e rta la n ffy p h á t triể n

Đ ó là lý thu yết Nhiễu ioạn (chaos) v à Hinh học G ổ ghề (fractal geom etry)

V à o đ á u nhữ ng n ă m 1970 m ộ t s ô nh à kh o a h ọ c  u , M ỹ b ắ t đ ầ u

c h ú ý đến h iệ n tượng m ấ t (rậ t tự c ủ a khí q u y ể n , đ ặ c tin h s ó n g g ió c ủ a

m ặ t nước, sự tâ n g g iả m s ố lượng cá th ể tro n g c á c q u ầ n th ể s in h v ậ t

h o a n g dã, b iế n đ ộ n g g iá cả c ủ a c á c m ă t h á n g , c á c vụ k ẹ t xe trẽ n đường g ia o Ih õ n g D ã y là nhữ ng hệ đ ộ r.g lực m à sự tiế n hó a c ủ a n ó

k h ô n g thể x á c đ ịn h được b ằ n g c á c đ ịn h lu ậ t v ậ t lỷ C á c hệ th ố n g n à y

c ó tin h c h ấ t n h iễ u lo ạ n h o ặ c h ỗ n độ n (c h a o s ), tức là tính c h ấ t đ ặ c trư n g c h o m ộ t hệ đ ộ n g lực m à h à n h vi c ủ a nó tro n g k h ô n g g ia n p h a phụ th u ộ c m ộ t c á c h cực kỳ n h ạ y c ả m v à o c á c điểu kiệ n rất mờ n h ạ t,

rấ t tả n m an ba n đầu Lý th u y ế t N h iễ u lo ạ n là k h o a h ọ c v ề c á c q u á trin h chứ k h ô n g p h ả i v ề c á c trạ n g th á i cụ thể , v ề c á i s ắ p hình th à n h

c h ứ k h ô n g p h ả i củ a c á i đã x á c lậ p (N g u y ễ n N g ọ c G ia o , 19 98 , [2]) L ý

th u y ế t N h iễ u lo ạ n được c o i iả c u ộ c c á c h m ạ n g k h o a h ọ c lớn đ ứ n g

h à n g thứ ba sa u th u y ế t Tương d ố i và Cơ h ọ c lượng tử: th u y ế t Tươ ng

đ ố i p h á bỏ q u a n n iệ m v ề k h ô n g g ia n , thời g ia n tu y ệ t đ ố i; th u y ế t C ơ

h ọ c lượng tử phá bỏ q u a n n iệ m v ề th ế giới v ặ t c h ấ t c ó th ể c ả n , đ o n g ,

đ o , đ ế m ; c ò n th u v ô t N h iễ u lo ạ n ph á bỏ q u a n n iệ m v ề tính tấ t đ ịn h tro n g tiế n h ó a c ù a c á c hệ th ố n g (tín h tấ t đ ịn h là tính c h ấ t c ủ a m ộ t h ệ

p h â n Đ ó là n h ữ n g h in h d ạ n g lớn hơn m ộ t đ iể m nh ư ng n h ỏ hơ n m ộ t

đ o ạ n , lớn hơn m ộ t đường như ng n h ỏ hơn m ộ t m ặ t lớn hơ n m ộ t m ặ t

nh ư ng n h ỏ hơ n m ộ t k h ố i T ừ h ìn h h ọ c g ồ g h ề , p h á t triể n th à n h lý

th u y ế t v ề c á c hệ th ố n g gổ g h ề , đ a c h iề u với s ố th ứ n g u y ê n là s ố th ậ p

p h â n Đ ó ch ín h là h in h ảnh c ủ a c á c h ệ sả n xu ấ t C h ín h c á c hệ g ổ g h ề mới là d ạ n g tổ n tạ i thự c tiễ n v à tạ o ra sự đ a d ạ n g củ a m ô i trường

C á c hệ th ố n g g ổ g h ề n ằ m tro n g k h o ả n g tru n g g ia n giữa th ê giới

c á c n h iễ u lo ạ n k h ô n g k iể m s o á t được và th ế giới c ó trậ t tự th á i q u á ,

m ới này T u y n h iê n , v iệ c m ở rộ n g lý th u y ế t h ệ th ố n g sa n g lĩnh vực x ã

h ộ i (m ỏ i trường v à p h á t triể n ) cò n p h ả i chờ đợi th ê m sự x u ấ t hiện c ủ a

m ộ t hệ phư ơng p h á p nữa, đ ó là hệ phư ơ ng p h á p kiế n tạ o c h ỉ số

T h ậ p n iê n 19 90 được đ á n h dấ u b ằ n g sự x u ấ t h iệ n c á c c h ỉ s ố đ o lường sự tiế n bộ xã h ộ i c ủ a C h ư ơ ng trìn h P h á t triể n Lièn Hợp Q u ố c

U N D P Đ ó là c á c c h ỉ s ố nh ư HD I (c h ỉ s ố p h á t triể n n h â n vã n ), H PI (c h ỉ

s ố n g h è o n h â n vă n ), C P M (đ ộ đ o n g h è o tiề m n ă n g ), G DI (c h ỉ s ố p h á t triể n giới) v v Đ â y là m ộ t hệ phư ơ ng p h á p x á c đ ịn h gấn đ ú n g c h ấ t lượng c ủ a c á c hệ th ố n g xã hộ i b ằ n g m ộ t s ố tố i th iể u c h ỉ s ố định lượng,

đư ợ c đo đ ạ c th ô n g qu a m ộ t s ố ít tiê u c h í đ ặ c trưng, đơn giản và d ễ x á c

đ ịn h C á c c h ỉ sô' p h á t triể n c ù a U N D P đã m ở ra phương hướng mới

n h ằ m đ o lường c h ấ t lượng m ộ t hệ th ố n g xã h ộ i đa c h iể u bằ ng m ộ t s ố

ít c h iề u đ ặ c trưng, m ỗ i c h iề u được x á c đ ịn h qu a tỷ lệ giữa mức độ đ ạ t được s o với m ứ c đ ộ kỳ v ọ n g Đ á y là m ộ t h ệ phư ơng p h á p c ó ý ng hĩa

• Tiếp cận Hệ thông o Việt Nam

Tập tài liệu mỏng Vci không Ơươc phát hành rông râi "Vố hộ thống và tĩrìli ì hệ (hong" của Phan D ũng (19 96 ) [1] có lõ là tài liêu đáu tiên vố ỉý

th u y ế t hệ thống ở Việt N am Đ ây là tâ p tài liệu sử dung lý thuyết Hỏ thống

lã m cơ sở của sảng tạo khoa hoc chứ chưa nhằm ứng dung váo cá c hê

th õ n g thưc liền

Lý thu yết Hê thông được N guyễn Đ inh Hoổ (1998, 1999, 2002,

20 05 ) [3 4, 5 6] sử dung để nghiên cứu các hệ thống chăn thà gia súc có sừng, nuỏ! trổng thủy sản, các hê thố ng sinh thái nhản vàn nhay cảm và

đ á n h g iá cá c dư án phát triển bằng sơ đổ khung logic Trên cơ sỏ này

m ôn hoc “ Tiếp cản hệ thống trong nghiên cứu m ỏi trường và phát triển" đươc đưa vào giản g day tại khoa MỎI Trường, trương Đ ại học Khoa hoc Tư

nh iê n, Đ ại hoc Q uố c gia Hà Nôi từ năm 2002 Q ua m ỗi lán giảng day,

g iá o trinh được cập nhật và bổ sung thèm trên cơ sở các nghiên cứu thưc tiễn củng nhơ nguồn tài liệu tham khảo mới ngày câng phong phú hơn Đảng chú

ý cò các tài liệu vế tư duy hệ thống của ứng dung lý thuyết hê thống vào quản

tn doanh nghiệp [1 2 1 9 ]

Như vậy, những năm đầu thế kỷ 21 đánh dấu bước phát triển ứng

d u n g ồ at của tiế p cận hệ thống vào c á c hệ sản xuất, vào nghién cứu phát triển M ỗi bước phát triển đòi hỏi lý th u yế t hệ thố ng phải đươc hoàn thiện

th ê m và ng ày càn g đươc các nhả kho a hoc cá c nhà quản lý tài nguyên,

m ô i trường và các hệ sản xuất chú ý rộn g rải

* Cấu trú c của giảo trinh

G iá o trinh đươc cấu trúc thành 4 chương

Chương 1 - Dại cương về hệ thống, trình bảy khái niệm về hệ thống

v à tinh cá c chất chung cùa hệ thông Người đ o c cẩn nắm vừng những

kh á i n iệ m cơ bản ở chương này để có thể đi tiếp vào những chương tiếp theo T rên đại dương m ênh m ỏng củ a các khoa hoc phân tích, chia nhỏ

v à xâ y dưng luận để xung quanh các định luật tất định, cá c khái niệm hệ

th ố n g lý giải cải tổ n g thể cái nhiễu lo ạ n sẽ trà thành m ót thách thức với người đoc, bòi vi "tư duy hẻ thống là tư duy phi truyén thống dành cho nhữ ng đ ộ c giả phi truyền thống" (G h a ra je d a g h i 2005 [12])

Chương 2 - Đai cương về Tiếp cân Hệ thống, trinh bày những đ in h hướng chung của tiếp cận hê th ố n g như là môt cach nhin nhân th ế giới qua cấu trúc hê thống, thứ bậc, đô ng lực cùa chúng C á c cảch tiếp cậ n

m ềm và cứng, m ô hình và m ô phòng, những rủi ro và nhửng điểm cầ n lưu

ý khi sử dung tiếp cân hê thống đươc trinh bày ở chương này

Chương 3 - Mót số còng cụ của Tiếp cận Hệ thống trong nghiên cứu mối trường và phát triển. Đ ảy là chương quan trọng nhất của g iá o trinh , cung cấp cho người đoc các công cụ có thể áp dung và o nghiên cứu c á c

hệ thống khác nhau trong lĩnh VƯC c ó con người tham gia

Chương 4 - Các hệ thống sản xuất. Phấn này trình bày các n g h iê n cứu trường hơp, sử dụng tiếp cân hê thố ng để nghiên cứu các hệ sản x u á t khác nhau khi chắn thả gia súc có sừng ở vùn g khô han, nuôi trổ n g th ủ y sản, xác lập cá c điểm tái đinh CƯ, phòng trử dich hại cảy trồng v v Những nghiên cứu trường hơp ở chương này có thể chưa thưc sư điển hinh

mà c h ỉ là nhừng gơ! ý ch o người đoc

Phản cồng trách nhiêm giữa 2 tác giả của giảo trình như sau V ú Văn Hiếu tham gia soan th ả o m ôt phần chương 2 và m u c 4.6 chương 4 Nguyễn Đinh H oè chiu trách nhiêm biên soan toàn bô phần còn lại củ a giáo trinh Nhóm bỉên soạn xin cảm ơn nhủrig nhận xét, góp ý quỷ báu của PGS.TS Nguyễn Chu Hổi - Viên Kinh tế và Q uy hoach Thủy sản, Bô Thuỳ sản và của TS Nguyễn Xuân Cư, khoa Môi trường, trường Đại hoc Khoa hoc Tư nhiên, Đại học Q uố c gia Hà Nôi Nhờ n h ủtig góp ý sắc sảo của hai nhà khoa hoc nói trên mà bản thảo giáo trinh đà đươc hoàn thiên lên rấ t nhiều

Sự biết ơn sâu sắc của nhóm biên soạn cũng xin được gửi tới T h s Trần Phong, G iám đốc s ỏ Khoa học C ô n g nghệ tỉnh Ninh Thuận, vổ những hỏ trơ quý báu mà s ỏ đã tao điều kiện ch o nhóm biên soan trong việ c ứng dung tiếp cân hệ thố ng v à o ng h iê n cứu m ôt số vấn đề bức xú c

về mỏi trường và phát triển của Ninh Thuận - Không có những nghiên cứu ứng dung này, nội dung của chương 2 và 3 sẽ nghèo nàn đi rất nhiều

Nhóm tác giả m ong nhận được ý kiến phẻ binh của cá c đổng nghiệp

và người đọc để có thể tiếp tục hoàn th iê n giáo trinh trong tương lai

N g u y ề n Đỉnh H ò e

th u y ế t hệ th ố n g c ũ n g như phư ơng hư ớng ứng d ụ n g lý th u y ế t n à y tro n g thực tiề n

1.2 Các đặc tính và chức năng của hệ thống

T iế p cậ n hệ th ố n g nhấn m ạ n h và o v iệ c xác đ ịn h và m ô tả m ố i liê n

kế t g iừ a các y ế u tố cấu tạo nên hệ th ố n g và tương tác giữa ch ú n g

M ộ t hệ thống là một tập hợp các thành tố tương tác với nhau

Sự thay dổi m ột thành tỏ sè dẩn đến sự thay đổi một thành tố khác,

từ dó dần đến thay dổi thành tố th ứ ba Bất cứ m ộ t tương tá c nà o tro n g hẹ th ố n g c ũ n g vừa c ó tín h n g u y ê n nh ân , vừa có tín h đ ié u k h iể n Rất n h ic u tư ơ ng tác có thể liê n k ế t vớ i nh au th à n h c h u ỗ i urơ ng tá c

n g u y ê n nh ân - k ế t quả

M ộ i hệ th ố n g ihườrm c ó n h iề u chứ c n à n g , ư o n g (ló c ó ít nhất m ộ i

ch ứ c nâ ng c h ín h và nh iề u chức n â n g phụ V í dụ m ộ t hệ cứa sòn g vừa

c ổ chức nàng thoát lũ vận tải th ủ y , n u ô i trổ n g th ủ y sàn hoặc cáp nước

C ác thà nh tố tạo nên hệ ih ố n g c ũ n g c ó n h ữ n g chức nâng riê n g

th u ộ c h a i n h ó m cơ bàn:

- C hức nàng k iể m soát (g â y b iế n d ố i th à n h tố k h á c )

- C hức nâ ng bị k iể m soát (b ị các th à n h tố kh á c g â y b iế n d ổ i)

1-2.2 Mạng phản hói

C ò n được g ọ i là h iệ n tượng đa n h â n tố ( M u l t i - fa c iio n a lity ) Đ ó

là m ộ t c h u ỗ i tương tác n g u y ê n nhân - k ế t q u ả c ó the dan xen lẫ n nh au

Đ iề u đ ó c ó n g h ĩa là m ỗ i thà nh tỏ c ủ a hệ th ố n g c ó ih ẽ k h ở i đ ầ u m ộ t

c h u ỗ i n g u y ê n n h à n - k ế t quà đan x e n , là m c h o m ỗ i th à n h tố tro n g

m ạ n g lưới trở nên có khả nâ ng g â y ả n h hư ởng g iá n tiế p lê n c h ín h nó

C ấu trú c này (lược g ọ i là m ạ n g lư ớ i ph ản h ổ i M ộ t hệ th ố n g c ó thể chứ a n h iề u m ạn g lưới phản h ồ i, m ộ t số h a y tất cả cá c m ạ n g ph ản h ồ i

n à v đan xen với nhau, tro n g d ó m ộ t th à n h tố bất k ỳ hoạt (lộ n g vừa với

ch ứ c nă ng k iể m soát, vừa vớ i chức n ă n g b ị k iể m soát 1 ỉà n h v i củ a m ồ i

th à n h tố , v ì thế , là kết quả của hà ng lo ạ t các yếu tố c ạ n h tran h

M ạ n g phản h ồ i dược g ọ i là m ạ n g kích dộng (h a y tíc h cự c), k h i

tá c d ộ n g phàn h ổ i lạ i thà nh tố ban đ ầ u c ó tín h k íc h th íc h n g h ĩa là là m

c h o th à n h tố ấ y k h ở i phát m ộ t c h u ố i các sự k iệ n tương tự tiế p theo;

M ạ n g phản h ổ i sẽ được g ọ i là triệt tiêu ( k ìm h ã m , tiê u cực) k h i tác

đ ộ n g phản h ổ i trờ lạ i th à n h tố ban dầ u c ó tín h k ìm h à m , tig h ĩa là c ó xu

Iio ỵ c cac (lìà iìlì lõ U o ra hô th ô n g VI dụ c h iế c clồng hô c ó ihẽ c h i g iờ

í h ìn h .xác iro n g k ill Iiriiị! hò ph:'m cu a 11Ó k lìô n ụ c ó k lìà nang này

1.2 4 T ín h k iể m soát 1 li ứ bậc

T h ứ bậc là các cấp (lộ phức tạ p của m ộ i hộ th ố n g M ộ t hệ ih ổ n g

lu ô n lu ô n dược tạo thành từ các hẹ th ố im C()!1 (b ậ c (lư ớ i), và c h ín h nó

lạ i là thà nh lố cùa m ộ t hộ th ố n g lớ n hơn (th ư ợ n g hệ - bạc cao hơn) V ì thê hệ ih ò n e lu ô n c ó tín h thứ bậc Kiểm soát th ứ bậc là sự áp dạt chứ c

n ã n ụ m ớ i, ứng vớ i m ỏ i thứ bậc, s o vớ i các thứ bậc th ấ p hơn Sự k iể m soát c ó tín h k íc h d ộ n g ( k h i m ộ t số hoạt d ộ n g dược hoạt hóa), hoặc c ó tín h k ìm hãm ( k h i m ộ t số hoạt đ ộ n s irừ nén trì irệ )

M ộ t tro n g nh ữ ng th á ch ihứ c c ủ a các hệ llìó n g m ỏ i trường là sự tự

k ìm hãm quá d á n g (lạ o ra kh ả n ã n g th íc h ứng ké m trước nhữ ng hoàn

c ả n h m ớ i) và sư tự k iê m soát hời hợ t (g iả m n ă n g suất cùa hệ th ô n g , c ó

th e tạo ra rù i ro d o các quá trìn h n ộ i lực của hệ ih ố n g vượt ra k h ỏ i ran h iiiớ i hệ th ố n g , g â y tan rã hệ)

1.2.5 Tính lan truyền thông tin

L a n truyền thòng tin nhằm g â y tá c đ ộ n g d iề u c h in h và phán h ổ i

T h ỏ n s tin (lược la n tru y ề n ù r tác n h â n d iề u k h iể n (lèn tác nhân b ị d iề u

k h iể n dế thự c h iệ n chức nă ng k iể m soát của tác nhân d ié u k h iể n

T h ô n g tin c íin s cá n phải lan tru y ề n ngược từ lá c nhân b ị đ iề u k h iể n

đe n tá c nhân đ iề u k h iể n là m c h o tác n h â n đ iề u k h iể n có k lìả n ă n g

n i á m sát sự p h ụ c tù n g cùa tác nh ân bị d iề u k h iể n , từ (ló có thể d iề u

c h in h hoạt d ộ n g g iá m sái tro n g tư ơ ng la i M ạ n g phàn h ổ i k íc h d ộ n g và

k ìm h ã m , d o d ó , là cỏt lõ i cùa q u á trìn h la n tru y ề n N ế u tác nhân b ị

d iề u k h iế n k h ỏ iH ’ tạo dược sư đ á p ứng phù hợp in rớ e tín hiệu c u ố i

c ù n g phát ra từ tác nhAn (liề u k h iể n , th ì tác nhân đ iề u k h iế n phải phát

lạ i tín h iệ u hoặc tă n g cường tín h iệ u N ế u tác nhAn bị (liề u k h iể n đ á p ứng th á i quá th ì tác nhân đ iề u k h iể n c ó thể p h ả i gử i nhữ ng tín h iệ u (ỉic u c h in h dế k im hàm bới

B e rta la n fy y (1 9 6 9 ) là người đấ u tic n x â y dự ng các k h á i n iệ m về

h ệ c ô lậ p và hệ m ở [9 ] Sự phân h iệ t g iữ a hệ c ỏ lậ p và hệ m ờ phụ ih u ộ c

và o tín h chất n h iệ t d ộ n g lự c học ơ đ â v cần p h ả i nhác lạ i m ộ t tro n g

n h ữ n g q u y lu ậ t vật lý q u a n trọ n g n h ấ t, đ ó là cỉịnh lu ậ t th ứ hai vổ n h iệ t

d ộ n g lực học Đ ịn h lu ậ t n à y c h o rà n g , "Nếu không dược cung cấp them nãtig lượng, toàn bộ hệ thống sè chuyển từ trạng thủi có trậ t ỉ ự sang trạng thúi hỗn loạn". Đ â y là m ộ t đ ịn h lu ậ t cố t lõ i củ a lý th u y ế t

g ì hơn là nhữ ng m ớ hỗn đ ộ n cùa c á c ph ần tử riê n g b iệ t Đ ịn h lu ậ t thứ

h a i c h i rõ rằ n g , 'Theo thời gian, ngay cả các hệ thống cỏ trật tự cao cũng sè bị xuống cấp thành cúc hệ ỉ liếng cỏ trật tự tì lấp hơn Lượng

"’vô trật t ỉ f ' trong một hệ thống có í hể dược do lường và được gọi là entropy cùa hệ thống". Đ ịn h lu ậ t th ứ h a i n ó i rằ n g , e n tro p y củ a bất cứ

hệ th ố n g nào k h ô n g được c u n g cấp n ă n g lư ợ ng, chác chá n sẽ tâ n g theo

th ờ i g ia n D iề u c!ọ g iả i th íc h tạ i sao v ậ t g ì ró i c ũ n g sẽ b ị ph an h ủ y và b ị tiê u vo n g

Sư sống là m ội CỊIKÌ Irin h iịiừm entropy I lộ th ò n g sông có khá IIIÌMỊỊ x á y dư ng, ỉá i sinh và lạ o ra irậ ĩ lự L ý do ch o ràny sư sông có 1I1O

lố n lạ i lã b ờ i v ì T r á i f ) â ( lu ô n lu ô n (lư ợ c m ậ t trờ i c u n g c ấ p n â n g lư ợ n g

< 'hình n â n g lượng M ạ t I rơi c h o ph ép e n tro p y g iíim (li hơn là lã n g lòn

X u ấ t phát IƯ plìán líc h trớn, c h ú n g la SC phim tíc h SƯ khá c biộl

£Ìữ a các hộ cô lậ p và ỈIÕ mờ

ỉỉệ cỏ lụp c ó n h ừ n g th à n h p h á n k l ì ô n g l l i a v d ố i k h ô n g tư o Tìịĩ lá c VỚI m ó i ir ư ừ n ẹ n g o à i C h ú n g c u ố i c ù n g sò liạ ! ción m ô i Ir ạ n g i l ì á i L à n

hàng, như ng lu ô n vận lỉõ n t! ih eo hương có c n tro p v cao hơn VI khóm*

<IưỢc c u n g cấp tliC in nâng lương N ố i như th ô 'c ó ng hía là các hộ cô lâ p thư ờ ng d ạ i đòn m ô! iliõ iìì mà tại dó sè k h ô n g có th a v d ố i LM nữa

Ilệ mớ, ngược lạ i, Ira o dổ i lié n tụ c với m ò i trường của nổ Sư trao

t ỉố i n à v bao g ồ m vái d u ll nã niỉ lưcínL’ và th ô n g Iin Hộ m ờ có thò dại

<1011 m ộ t trạ n g th á i ổn đ ịn h tu \ th u ộ c vào m ố i quan hộ tra o d ố i liê n lụ c

vớ i Iììô i trường lỉược ilu v Irì, k h iê n c h o hệ có k lu ỉ Hãng tạo ra và d u y irì

ín in g th á i cố e n lro p \ tliííp D iề u n à y cỏ lìiĩln a rang Iììột số hệ m ờ có

Ih ô d u y n i tín h lo àn ve il của chú ng m ạc dù điỏu (Jó lu ô n lu ô n kem theo

NƯ g ia lâ n g e n tro p y ờ dâu lió

! 2.7 Càn hàng hệ thống

C ân hầng !à sự ỏn d ịn li V ớ i hệ th ố n g Iììờ (Jó là sự cân bảng d ộ n g

T o à n bộ các hệ th o n g sòng dều là hệ mở T át n lìiỏ n Iiìổ i trưừng tro n g vló các hổ tlìố n g sống lố n tạ i, tự nỏ k h ố n g hao g iờ hoàn toàn ổn tlịn h ,

đ o d ó các hộ tlìò n g sổng buộc phải cố trao d ổ i ổn d ịn li hợp lv với các

n g u ổ n tài n g u vò n vốn lu ồ n biến d ộ n g theo thờ i g ia n D iề u này có

n g h ía rằ n g các Ỉ1Ộ th ố n g srtng và cá c thứ hạc sin h th á i của các hệ th ô n g

s rin g p h ả i d u y trì các quá trìn h lan iru v ề n và k iể m soái sao c h o c h ú n g

c ỏ thô g iá m sál và ứng xử với sự x á o trộ n của m õ i trư ờ ng sống ihực to

O m c h ú V r a n g v iỌ c k iò m s o á i c ó h iệ u q u ả , i r o n g m ộ i m õ i trư ờ n g d ầ y

h iố n d ồ n g , đ ò i h ỏ i họ tliỏ n g phái c ổ m ò t cơ cho k iế m soát với nh iò u

k i lí u ứng xử tlìíc lì hợp \ (Vi các k iế u da d ạ n g của th ô n g tin m ò i trường

! liệ n tư ợ ng n à y dỏ i k h i (lược g ọ i là d ị fill luật về các hiến dôi cán lltièì.

Các biên d ổ i nàv (lược 1ỈỌI \ìi cần llìiê l dó d u y tri ranh g iớ i/ nhường an toàn của họ Ihrtng.

3- Xác dinh ranh gi('ri hệ. R a n h g iớ i họ q u y ế t (.lịnh các n g u ồ n vào và n g u ồ n ra của hệ, c ù n g như như ờng an toàn của hệ

4 - Xác (lịnh các phán hệ của hẻ, hoặc các thư ợ ng hệ của hệ (thư ợ ng hệ là m ộ t hệ th ố n g cấp bậc cao hem mà hộ da ng xé l là m ộ t phân Ỉ1Ộ cu a I1Ó)

K h ô n g có m ộ t sơ đổ phân lo ạ i hệ th ố n g nào được c o i là k h u ô n

m ầu m ặc dù thư ờ ng các hộ th ố n g c ũ n g g iố n g n h ư hệ th ố n g k in h tế

v ậ y Đ ô i k h i ngư ời ta phân b iệ t ra các hệ th ố n g số n g và lìộ th ố n g

k h ô n g sốn g, hộ th ố n g trừu tượng và hộ th ố n g cụ th ể , hệ m ở và hệ c ỏ lộp C ũ n g c ó thể c h ia thà nh các hệ cơ sở, hộ d ié u h à n h , hổ m ục tiê u và lìỌ k iổ m soát Các họ th ố n g được g ộ p th à n h 5 n h ó m là:

(1 ) C ác hẹ tự n liiỏ n (2 ) C ác hộ CƯ k h í (m á y m ó c )

(3 ) Các hộ trừ u tượng (to á n h ọ c)

(4 ) Các hệ nhàn van.

(5 ) Các hệ h u yên áo (c á c hệ n g o à i tr i thứ c)

C ác hệ th ố n g th u ộ c các n h ó m trên (lâ y th u ộ c các k iể u hoàn toàn

k h á c nhau Đ ậe b iệ i các hệ 2 - 3 và 4 lạ i hoàn toàn k h á c vớ i các hệ tự

Ih à n h tố c ó V n g h ĩa , bao trù m m ọ i k h o ả n g g iá tr ị và p h ả n án h x á c thực

n h iề u k h i k h ô n g c h ín h xá c k h iế n c h o k ế t qu ả b ị n h iề u

C ó 4 phư ơ ng đ iệ n cơ bàn d ể đ á n h g iá m ô h ìn h :

Tính thống nhất vé cấu trúc. M ồ h ìn h p h ả i phàn á n h cấu trú c cơ

b ả n của hệ th ố n g , cấu trú c d ó p h ả i phản ánh các yếu tố , m ố i liê n kết

tư ơ n g hỗ v à m ạ n g phản h ổ i tổ n tạ i tro n g thự c tế

Tính thòng nhái vé hành vi. M ỏ h ìn h phài c o hành v i c ù n g m ộ t

k iể u như Ỉ1Ộ thực tế, biểu hiện c ù n g m ộ t d ạ n g n h iề u lo ạ n , n g irở n g , lỉn h

k h ô n g ổ n (lịn h , b iế n d ổ i, trạ n g th á i c â n bằng

Sát thực tế. M ô h ìn h p h ả i p h ả n ánh g iố n g như hệ thực tế, c ó cù n g

cá c th ô n g số và d iề u k iệ n , có tín h thực tiề n , có tín h phù hợp đ ịa phương

Dẻ áp dụng. M ô h ìn h p h ả i trả lờ i dược các câu h ỏ i đặ t ra, cu n g

c ấ p dược th ô n g tin có g iá trị

M ô h ìn h hệ tu y ế n tín h thư ờ ng c u n g cấ p các đ ặ c tín h kh á c h ín h

x á c cùa m ộ t hộ th ố n g th ò n g qua m ộ i bộ phương trìn h phàn án h h à n h v i

c ù a hệ th ố n g V í dụ các m ô h ìn h k in h tế k in h đ iể n có th ể g ồ m hà ng trà m phương trìn h

M ộ t tro n g nh ữ n g đặc trư n g c ủ a m ô h ìn h ph i tu y ế n , ngược lạ i, là ờ

c h ỗ đ ộ n g lực CƯ bản của hệ đ ổ i k h i được ih u gọ n tro n a rấ t íĩ, đ ô i k h i

c h i 2 -r 3 phư ơng trìn h

1.4.1 Hành vi của hệ (hòng động lực

C ác hệ th ố n g th íc h ứng hoặc đ ộ n g lực v í dụ như th ờ i tiế t, quá

tr ìn h tiế n hóa, ho ặc vậ n hà nh th ị trư ờ n g tạo ra nh ữ n g vấn đé m ớ i của

m ỏ h ìn h hóa R ất k h ó m ô h ìn h hó a và d ự báo h à n h v i cù a nh ữ ng hệ

th ố n g phức tạp như vậ y C h o đến b â y g iờ vẩn chưa c ó dược các c ô n g

c ụ và k ỹ th u ậ t cấ n th iế t ch o m ụ c tiê u này T u y n h iê n n h ìn c h u n g , có

th ể th ấ y ràng k iể u liê n k ế t giữa cá c yế u tố của m ộ t hệ đ ộ n g lực tập tru n g vào v iệ c x á c đ ịn h hành v i cùa h ệ th ố n g dó

I ỉà n h v i cùa m ộ t hệ đ ộ n g lực thư ờ ng g ồ m 4 n h ó m như sau:

♦ Nhóm I : G ắn kết nếu h ệ “ đ ó n g b ă n g ” d o sự tự k iể m soát quá m ức

♦ Nhóm 2: Đ ịn h k ỳ nếu hệ vận hà nh qua m ộ t s ố chu k ỳ xác

đ ịn h

♦ Nhỏm I lỏ n loạn n o il hẹ là k h ô n g (he xá c (lịnh dù bat cứ

m ụ c lie u thực lie n nào Đ iế u n à y cũ n g c ó thể này s in h ở cấc

hệ ih ỏ n g vò n tuân ih e o m ộ t hộ xá c đ ịn h các q u y tắc - dược

u ọ i là k*sự hỏn lo ạn (lược x á c đ ịn h ' Bất kể sự h ỏ n loạn là (iưực xác d in h hav ill ực tố k h ô n g được xác đ ịn h , th ì hành vi

cụ ih ể củ a lo ạ i hệ th ố n g n à y c ù n g k h ô n g ih ể nào (lự báo được

♦ Nhỏm 4: G án hỏ n lo ạ n , nế u hệ nàm ờ v ị t r í g iữ a ổn d ịn h và

b iế n đ ộ n g Đ â y là m ộ t đ ớ i hẹp nh ư ng rấ t qu an trọ n g nằm giữ a các n h ó m hành v i 2 và 3 C ác lo à i s in h vật thư ờ ng c ó

hà nh v i ờ n h ó m 4

M ộ t hệ th ố n g c h i có m ộ t và i m ố i liê n kế t giữ a các yế u tố sẽ b iê u

lộ hà nh v i theo n h ổ m 1 N êu m ộ t hệ th ố n g như v ậ y b ị x á o trộ n tro n g

m ộ t ph ần của hệ\ th ì hậu quà th ư ờ n g c ó tín h c ụ c bộ vì tác đ ộ n g sẽ

k h ô n g la n tru y é n tro n g toàn hệ M ộ t hệ th ố n g c ó m ức đ ộ gán k ế t da

d ạ n g g iữ a các yêu tố th ì c ó hành v i ờ n h ỏ m 3 Bất cứ sự b iế n đ ộ n g nào

c ù n g la n toả loàn hệ ih ố n g , c ó ih ể dẫn đến đ iể m m à hộ trở nên hỏ n

lo ạ n N h ó m 4 có cách ứng xử k h ó dự báo hơn N ế u m ộ i hệ th ố n g

n h ỏ m 4 b ị xá o trộ n , th ì ho ặc sè ít p h ả n ứng, h o ậ c phàn ứng sẽ rấ t rộ n g

r ã i, th ậ m c h í r ố i lo ạ n tù y th e o đ iề u k iệ n n ộ i tạ i củ a hệ th ố n g lú c đó

CÁC hệ th ố n g c ó tín h tr ồ i, là h à n h v i của to à n hệ m à các th à n h

p h ồ n riê n g b iệ t của n ó k h ô n g c ó , c á c th à n h ph ẩn n à y c ũ n g có h à n h v i

m à c á c y ế u tố n h ỏ tạo ra c h ú n g k h ô n " có M ộ t ne t đặc trư n g của các

hệ d ộ n g lực là c lu in g có thể được sắp x ế p (đư ợc d iề u k h iể n ) và ổn

đ ịn h T ín h ổ n đ ịn h c ó thổ là tín h t r ồ i cùa hệ, m ộ t chức năng c h ỉ nảy

s in h d o tư ơ ng tấc g iữ a các yếu lố tro n g hệ V í dụ m ộ t hệ s in h th á i c ó

th e cỉuy trì trạ n g th á i ổn đ ịn h d o sự tương lá c g iữ a các lo à i c ó m ặt

tr o n g hệ T ro n g xà h ộ i, hành v i lổ n g hợ p c ủ a các cồ n g ty , người tiô u

đ ù n g , th ị trư ờ ng c ó thể là ồn (lịn h m ạ c (lù q u y ế t đ ịn h m u a bán củ a các

cá n h â n ta o nô n c ô n g đ ồ n g có thể k h ô n g dư đ o á n được

1.4.2 C á c hệ thích ứng |)hức tạp

C ó m ộ t n h ó m g ô m các hệ th ố n g phứ c tạp rất đặc b iệ t và rất quan trọ n g , dược g ọ i là các hệ th ố n g th íc h ứng Đ ặ c đ iể m d u y n h ấ t phan

qu á m ã n h liệ t k h iế n các lo à i ho ặc cá thể k h ô n g tà i nào th íc h ứng được

Đ iề u n à y thường dẫn đến sự h ủ y d iệ t C h ín h c á i g ọ i là 4ik h o lưu trữ

hà nh v i” hoặc q u y trìn h ứng xử tạ o đ iề u k iệ n c h o các s in h vật này

th íc h ứng, n h ư n s n h iề u k h i c ũ n g k h ô n g lạ i so với sự b iế n d ộ n g nhanh

củ a m ồ i trường

1.5 Tiến hóa và thích ứng của hệ thòng

T iế n hóa và th íc h ứng là h a i h iệ n tượng đặc b iệ t qu an trọ n g và liê n k ế t ch ặ t chẽ v ớ i nh au , rấ t p h ổ b iế n tro n g các k iể u hệ th ố n g N h à

s in h vậ t h ọ c tiế n hóa R ic h a rd D a w k in s (1 9 8 2 , 1 9 8 8 ) đã k h á i q u á t yếu tô' cơ bàn của tiế n hóa là “ bàn sao tíc h cự c” Ý tư ờ ng cù a ô n g như sau:

M ộ t “ bản sao” là bấ t cứ hộ th ố n g n à o có k h ả nă ng tự tá i tạo hoặc được

tá i tạo Q uá trìn h tá i tạo n à y k h ô n g nhất th iế t đ ò i h ỏ i p h ả i hoàn hảo,

tu y ộ t đ ố i k h ô n g c ó sai sót, bờ i v ì trẽ n thự c tế k h ổ n g c ó q u á trìn h tá i tạo nào là k h ô n g c ó sai sót

V í dụ d iể n h ìn h c h o các bản sao là các cơ thể s in h vật và cơ quan

d i tru y ề n cùa ch ú n g C ác bản p h o to c o p y , bản fa x c ũ n g là m ộ l lo ạ i bản sao D a w k in s c o i các dơn v ị th ô n g t in c ũ n g là bàn sao v ì k h i g ia o tiế p giữ a c o n ngư ời vớ i nh au , th ổ n g t in được c h u y ể n g ia o B àn sao th ô n g tin được D a w k in s g ọ i là “ m e m e ” ( từ chữ m e m o - m e m o ry )

Sail k h i x â v ( lirn i’ k h á i u iộ m vẽ “ han s a o ", D a w k in s lie n l<Vi phân

lo I c h íin s ih m il 2 n h ó m : n h o m 1'ln'i (ló n g và n h ó m b i (ÌỎIU! u iỳ ih u ộ c V,|I' chiìì lượn*: cua h;m sao lá c (lộ n s đón (lọ c h ín h xác của quá H ình sa< ch é p n h ư thê IKIO (ìe n là các bàn sao c h u (.lộng v ì cấc gen lo t ilu ừ n g dươc sao ch é ị) ló t n o n g cá c cá thó c o n c h á u , là iìì c h o ih è hẹ

r o i cháu <1 u y Irì và cài Iliiệ n (lược k h a 11 Jinn s in h lo n và irá n h dược ké sai m ó i, k iê m m ó i tot hơn hoặc có sức háp dẫ n hơn vớ i bạn tìn h

M e m e c ĩin s là lo ạ i bàn sao c h ủ (lộ n g , vì tro n g qu á trìn h tru y ề n Ilìc n c , các ih ỏ n s tin tố t, có ích (lược ch ọ n lọ c và tru y ề n bá tố t hơn các

Ih c n g tin v ỏ ích T ro n g k h i d ó , m ộ t bản p h o to c o p y lạ i là lo ạ i bản sao

b ị lộ n2, v ì (lù nó co n ọ i clung g] c ũ n g k h ô n g thể q u y ế t đ ịn h chất lượng

hả 1 c o p y

D a w k in s ph ân lo ạ i các b a il sao th à n h ha i n h ó m n g á n hạn và d à i

hạ ì tù y tlu iộ c vào v iệ c c h iíim c ó k h ả nà ng dược sao ché p m ã i hay

k ln n g C á c tế bào sòĩìv: cua c o n n sư ờ i (trừ lế bào s in h sản) là n h ó m

n u 111 hạn d ù rằ n g c h ú n g có th ể dược sao c h é p tro n g th ờ i g ia n m ộ t dời ne.rờ i, n h ư n g c h í có tố bào s in h d ụ c m ớ i dược tá i tạo tro n g các th ế hệ sai: M c m e và b a il c o p y th u ộ c lo ạ i d à i hạn vì c h ú n g c ó thể được tái

s ir h qu a rat n h iề u th ố hệ

Bởi v ì k lìỏ n ạ c ó qu á tr in h sao ch é p nào là hoàn hảo tu y ệ t đ ố i, d o

d ò hệ th ố n g q u a m ỏ i lán sao c h é p lạ i x u á t h iệ n các b iế n d ị (cá c sai SÓI

d o n h à n b à n ) M ặ c dù da phần c á c b iế n d ị là g â y h ạ i c h o các ih ế hệ sau, n h ư n g m ộ t sỏ trirờ n ạ hợp c ũ n g n ả y s in h nhữ ng b iế n d ị c ỏ lợ i, diều

n à / c h ỉ x a y ra tro n g trư ờ ng hợ p nhân bản ch ủ đ ộ n g N ế u bàn sao Ilv ộ c n h ó m d à i h ạ n , th ì rất có iliê cá c b iế n d ị c ó lợ i sẽ được líc h lũ y (lể n;Vig cấ p c h ấ t lư ợ ng cùa các th ế hệ m ớ i Đ ó c h ín h là h iệ n tượng tiế n

h ó i T iế n hó a f iilip ch o tă n s cư ờ ng khả n â n g s in h sản m ộ i số lượng ( iô ig c o n c h á u k h o e m ạn h và c ó k h ả nà ng s in h tồ n

T r o n g trư ờ n g hợp các hẹ th ố n g có khả nấng Iih tln bàn (tá i s in h ),

c ó h a i tổ p h ẩ n lá c h h iệ t củ a “ tín h c h ín h xác s in h s à n " là:

l ín h h iệ u quả của qu á trìn h nh ủn bản, c ó thể tiế n hóa dược

Bất cứ yen tỏ nào làm c h o quá trìn h nh ân hàn (lược i h i d i hợp hơn, g iú p c h o v iệ c tâ n g cường khá năng hái m ồ i, (hích

n g h i với m ô i trường, th u hút bạn lìn h

C ần phải hiểu rằng tín h tiế n hó a c h ín h xác của m ộ t cá the s in h

vậ t là k h ô n g bất b iế n , m à th a y đ ổ i đ o tự ih â n liế n hóa, và g ó p ph án

là m th a y đ ổ i các th ô n g số m ô i irư ờ n g tro n g d ó qu á trìn h nhân bàn x à y

ra Đ iề u đ ó dả n đế n sự xu ấ t h iệ n rấ t n h iề u h iế n th ể tiế n hóa T ro n g d ó

c ó cả h iệ n nrợ ng “ c h ạ y đua vũ k h r k h i vật dừ và c o n m ồ i c ũ n g p h ả i tiế n hóa dể săn m ồ i hoặc c h ạ y trố n tố t hơn

T iế n hó a cũ n g n h ằ m dể th íc h ứng, nh ư n g là m ộ t d ạ n g th íc h ứng

q u a n trọ n g và đặc b iệ t của quá trìn h th íc h ứng rộ n g rã i hơn K h ô n g

g iố n g như tiế n hóa, th íc h ứng n ó i c h u n g k h ô n g đ ò i h ỏ i h iệ n tượng nhân bản d à i hạ n ch ủ đ ộ n g V í du quá trìn h h ọ c tạp ở co n người và các

đ ộ n g vật k h á c , sự p h á t triể n cơ b á p , cá c qu á trìn h s in h h ọ c nh ảm d u y trì sự cân bà ng ỏ x y cùa k h í q u y ế n , sự m ó c n ố i của các m ạ n g p h ả n h ổ i

Ổn đ ịn h v.v

T ấ t n h iê n , th íc h ứng c ũ n g có nét tươ ng tự như tiế n hóa ờ c h ỏ nó

cũ n g k h ô n g yê u cầu các ng u yê n tá c tổ chức cao hơn, tr i thức (n h ậ n

th ứ c) ca o hơ n và sự c ó chủ đ ịn h sẵn C ả tiế n hóa lẩ n th íc h ứng đều là nhữ ng “ quá trìn h m ù " Sự (lánh giá cốt lõ i cùa một hệ thích ứng là ííỉìh

ổn dinh hơn là tinh nhàn bân (sao chép) chinh xác. O n đ ịn h g iữ m ộ t

C ó sự liề n hộ chật chê giữa tín h th íc h ứng và tiế n hóa:

k h a ĩiã n ự l i e ’ll h o a ( lỏ i k h i c ù n g c ỏ i h c g i ú p t â n g t h íc h ứ n g ,

v í lỉu n a o n g ư ờ i liê n h ỏ a là m l ã n g cường k h ả n à n g h ọ c tạ p

C á c hệ ih íc h ứng phức lạ p c ó thể hàm chứa các phản hệ tiế n

hóa.

( n ố i c ù n g , "sự tiế n h ó a " của các irạ n g th á i tro n g m ộ t số hệ th ố n g

th íc h ứng, có nghĩa lủ mồi trạng thúi cỏ ílìể "nhán b ả n ' một cách klìôỉìíỊ hoàn hào dể hỉnh thành một trạng ĩhúi tiếp theo của hệ thống

T h e o ý n g h ĩa k h ô n g c h ín h lắ c n à y , trạ n g th á i hệ c ũ n g sè dược phân

h iệ t th à n h các trạ n g th á i ch ù đ ộ n g * d à i hạn

N h ư v ậ y , c ó thê đ ịn h n g h ĩa tín h th íc h ứng của m ộ t hệ th ố n g là sự

c h ọ n lọ c , sấp x ế p lạ i các hà nh v i và CƯ cấu iổ chứ c cùa hệ th ố n g nh ằm

th íc h n g h i tó t với m ộ t k iể u m ỏ i trư ờ n g n h ấ t đ ịn h Sự ch ọ n lọ c và sáp

x ế p lìà v là nhừ ng b iế n d ổ i nộ i tạ i, k h ô n g là m tà n g tín h phức tạp, k h ô n g

là m n à n g cấp q u y m ô tổ chức và k h ô n g tă n g quá m ứ c đ ộ trậ t tự sán c ó

c ủ a hệ th ố n g

T rá i lạ i, tín h tiế n hóa của hệ th ố n g là sự th a y đ ổ i vé ch ấ t của hệ

th ò n g , đ ịn h hướng vào v iệ c x â y d ự n g m ộ t hệ th ố n g c ó cấu trú c ờ trìn h

đ ộ cao hơn, phức tạ p hơ n, trậ t tự h ơ n , c ó k h o lưu trữ hành v i da d ạ n g

hơ n, và hiệu qu à của c h ú n g là tao ra m ộ t cơ h ộ i th íc h ứng rộ n g rã i hơn

T h íc h ứng tạo cơ h ộ i c h o m ộ t hộ th ố n g ổ n đ ịn h , cò n tiế n hóa tạo

cơ h ộ i ch o m ộ t hệ th ố n g th a y đ ổ i th e o hướng h o à n th iệ n hơn để th íc h

dơ n g ià n , m ớ i c ó kh à nâ ng tiê n hó a th à n h d ộ n g vật lường cư sau này

M ộ t hệ th ố n g nhân bàn ciè th íc h ứng lu ô n lu ỏ n lưu trữ các b iế n d ị

M ộ t so ít các b iế n d ị dó sẽ là m ầ m m ô n g của tiế n hóa V ì th ế m ộ t hệ tlìô n g c ó k h ả n â n g tiế n hóa lu ô n lu ô n p h ả i c ó n h ic u lo ạ n , lu ô n lu ô n c ó

e n tro p v ở m ộ t g iá tr ị m à hệ th õ n g c ó the k iể m soái dược N h ữ n g họ

th õ n g ổ n (.lịnh cao, c ó e n tro p y th à p thư ờ ng là m ộ t hộ th ố n g c ó tín h

th íc h ứnu hơn là có tiề m n â n g lie n hóa C á c hệ th ố n g “ (ió n g b â n g " là

n h ữ n g hệ th ố n g k h ô n g c ó kh á n â n g tiế n hóa

V ì the, c ỏ m ộ t n g u y ê n lắ c tro n g d iề u k h iê n hệ th ố n g là “ k h ổ n g

g á n k ế t quá chạt đổ tạ o tié n dề c h o nh ữ n g ih a y đ ố i” X á c đ ịn h liề m

và d u y trì khả n ă n g tự p h ụ c h ổ i N g a y cả k h i m ộ t sô y ế u tỏ' đơ n lẻ c ủ a

hệ b ị phá h u ỷ , c h ú n g c ũ n g ih ư ừ n g được k h ỏ i phục k h iế n c h o hệ th ố n g dược d u y trì T u y n h iê n sự b à n h trư ớ ng h o ạ t đ ộ n g n h â n s in h đă dẫn

đ ế n v iệ c phá h ủ y cả các y ế u tố củ a hệ hoặc toàn bộ hệ, là m g iả m tín h

d à n h ồ i của hệ

C ó m ộ t sổ quá tr ìn h s in h h ọ c c ó va i t r ò d u y trì cá c d iề u k iệ n s in h

th á i h iệ n tạ i V í d ụ h o ạ t đ ộ n g s in h h ọ c g ó p phẩn d u y trì k h ố i lư ợ ng, tỉ

lệ và cân bảng các lo ạ i k h í tạo nên k h í q u y ể n T rá i Đ ấ t T ỷ lệ các lo ạ i

k h í tro n g k h í q u y ể n T r á i Đ ấ t h iệ n n a y là ở trạ n g th á i k h ô n g câ n bả ng

h ó a h ọ c , và k h í q u y ể n được d u y t r ì n h ư v ậ y là do m ạ n g phản h ồ i s in h

h ọ c N ế u các quá ir ìn h s in h h ọ c c h ấ m đứ t, k h í q u y ể n của T rá i Đ ấ t dần

d á n sẽ tiế n đến trạ n g th á i cAn b à n g h ó a h ọ c k h iế n c h o k h ô n g có dạ ng

s ố n g nà o c ó thể tổ n tạ i

t ỷ năm (lau tiC'11 của lịc h sir sự s ố n g 'I uy n h iê n thực ra k h í hciu trê n

I rái Đ ấ t dã k h ô n g c ó biên đ ổ i n h ié u tro n g su ố t thờ i k ỳ n à y T rá i Đ ấ t

k h ô n g hề d ó n g h ả n g n g a y cả k h i n ó tiế p nhộn m ộ t lư ợng n h iệ t

M ậ t T rờ i ít hơ n n c à y n a y 3 0 ^ [9 ]

L í d o cơ bàn là ở c h ỏ k h í q u y ể n T rá i Đ á i c ó dặc tín h "n h à k ín h " ,

m ậ c d ù h iệ u ứ ng n à v rát b iế n d ổ i tu v th e o th à n h phán của k h í q u y ể n

V í d ụ và o th ờ i g ia n T iề n C a m b ri (c á c h n g à y n a y irẽ n 5 5 0 triệ u n ã m ),

d ọ n g dưới đ á y b iể n dưới d ạ n g các m ù n bà hữu cơ (x á c ch ế t của s in h

v ạ t) v đ ổ n g th ờ i N I I, b ị phân h ủ y , g iả i p h ó n g I I đổ tạo th à n h nước hoặc

g ia n h ậ p và o k h í q u y ể n N ế u k h ô n g có cơ chê k iể m soát, sỗ x u ấ t h iệ n

sự th iế u h ụ i C 0 2 tro n g k h í q u y ể n , là m c h o n h iệ t đ ộ sẽ g iả m (li, tạo ra

k h í hạu b à n g hà B ả n g tu y ế t c ó tín h p h ả n xạ cao càn g là m n h iệ t đ ộ m ậ t

d á t g iả m đ i, th ậ m c h í dư ớ i 0 " C

T u v n h iỏ n m a y m á n th a y h iệ n tương d ó đã k h ỏ n g x ả v ra (11

x u ấ t h iệ n g iú p g ia tă n g h iệ u ứng nh à k ín h Sự b ù n g p lìá t cá c v i s in h vậr

n g u y ê n th ủ y m àu sám c ũ n g g iú p c h o v iệ c hấp thu n h iệ t

Sự d u y Irì cân bằ ng ỏ x y tro n g k h í lỊiiv ể n n g à v nay là m ộ i iro n i* nhữ ng qu á trìn h sin h h ọ c đặc b iệ t qu an trọ n g d ồ i vớ i n h â n lo ạ i K h í

q u y ê n h iệ n n a y chứa k h o ả n g 2 1 % ỗ x y G ià sử hàm lư ợng ô x y táng đ ế n

2 5 % , th ì c h i cán m ộ t tia lửa nh ỏ c ũ n g đủ d ố t c h á y n g a v cả c ỏ tươi v à

g ỗ ướt lạnh* toàn b ộ n h iê n liệ u hó a th ạ ch trên T rá i Đ ấ t sẽ c h á y h ế t

N h ư n g nếu hàm lượng ô x y g iả m d i, th ì khả nă ng sàn x u ấ t của c á c

d ạ n g s in h vật cạn ưa k h í sẽ su y g iả m dá ng kể S in h vậ t b iể n c ó thể sẽ

dỡ c h ịu tác đ ộ n g hơn v ì dại (lương cò n tàng trữ n h iề u ô x y hoà tan, t u v

n h iê n nếu hàm hrợ ng ô x y tro n g k h í q u y ê n g iả m m ạ n h th ì rồ i sẽ đ ế n

lú c nước b iể n c ũ n g trở nên th iê u ó x y và s in h v ậ t b iể n SC b ị h u ỷ d iệ t

h à n g lo ạ t, g iố n g như th á m họa đã từng x à y ra vào ra n h g iớ i giữa k y

P e cm i và k ỷ T r ia l (2 5 0 triệ u nám trư ớ c), dã tiê u d iệ t 9 5 % tổ n g số lo à i iré n T rá i Đ á t

T u y n h iê n c ũ n g c ó cả m ạ n g p h ả n hỏ i tíc h cực V í dụ nếu n h iệ i đ ô

tă n g là m lan hăng hà, th ì đ ộ phản x ạ của T rá i Đ ấ t sè g iả m đ i, d iề u d ỏ

lạ i th ú c đ ẩ y n h iệ t đ ộ cà n g tả n g th ê m V ấ n để trờ nên phứ c tạp và d a

d ạ n g hơn nếu hai h a y n h iề u yêu t ố c ó qu an hệ th u ậ n n g h ịc h tíc h c ự c ,

sự tả n g tiế n của m ộ t yế u tố sỗ g â y ra sự tâ n g tiế n của y ê u tố kh á c v à ngược lại Mạng phản hồi tích cực nhiéu khi bị bao vây trong một

m ạ n g phản h ổ i tiê u cực rộ n g hơn để tạo ra m ố i củn b ằ n g tổ n g th ể

lạ i sự h iế n d ổ i tốt hơn T rẽ n thực lế , các hệ th ố n g phức tạ p có tín h ổ n

•.!| Ỉ1 cao hơn M ộ i lí (lo m in h ch ứ n g c h o d iề u d ó là m ộ t so he th ố n g

p h íe tạp (v í dụ các hệ th o n g sin h h ọ c ) sir d ụ n g các cách k iể m soát da

< liin chứ k lìỏ n ẹ phai cá cli dưn g iả n , và VI the cỏ n lìiố ti cơ hộ i sóng SÓI

li m T ư ơ ng lự Iih ir vậ y, sự (la ciạ n ii gcn tạo c h o hộ sin h th á i có khá

nã 11! llií c lì ứng tó t hơn (ỉỏ i với sức ép m ố i trư ờ ng, (la dạ ng \ an hóa

1’Cng g iú p c h o xã h ộ i hen vừng hơn

C ác hệ phức tạp Ihường thư ờ ng tiế n hóa từ các hệ đơn g iả n hơn

T h h p lu rc tạ p sẽ phát triế n nếu tạo ra sự th íc h ứng ưu thê hơn th ế hệ (li trước G íc hệ th ố n g phức tạp hơn c h i có kh ả n ă n g sin h tổn nếu hệ thực

sụ kh o ẻ m ạ n h , v ì thực lố c h ú n g p h ả i c h ịu đự n g n h iề u can th iệ p hơn

l u ng quá tr in h tồ n tại

M ộ t sỏ van dé cán lưu ỷ:

• Các hệ s in h th á i kh u vực và toàn cầu hao g iờ cũ n g nằm tro n g các

11 sường an toàn, bẽn ngoài ngưỡng, hệ sẽ biến đ ổ i đế ílạ l lớ i vị trí cán bằ ng đ ộ n g lực m ới

• V ì vậ y, nếu bị khai thác quá m ức, rất có thể các hộ sinh lỉìá i khu vực hoặc thậ m chí toàn cầu sẽ trải qua g ia i đoạn chu yển liế p sang

m ộ t t r ạ n g th á i ít th u ậ n lợ i h ơ n d ố i v ớ i COI1 n g ư ờ i.

• Đ ã c ó rất n h iề u ví dụ về tác đ ộ n g nhân s in h đã g á y biến d ộ n g sâu sắc các hệ sin h th á i kh u vực k h iế n ch o c u ộ c sống của co n người gặp k h ó k h ả n hoặc k h ô n g thể tiế p d iỗ n được, v í dụ sự ỏ n h iể m hóa c h ấ t h a y p h ón g xạ, sa m ạ c hóa, a x ít hóa, n h iễ m m ận

• ỉ lã y c ò n chưa rõ là hoạt đ ộ n g nhân s in h nào k h iế n ch o hệ sin h

s in h th á i bị phân rã tới đ iể m m à c h ú n g ch u y ể n sang m ộ t pha

k h ô n g ổn đ ịn h , sẽ c ó xu thê' b iế n đ ổ i c h o đế n k h i ch ú n g dại dược

trạ n g th á i cân bang m ớ i V iệ c dạt tiê n trạ n g th á i cân b ằ n g n à y c ó the dần đến những m ấ i m át tiế p lụ c k h ó k iê m soát.

• R ỏ rà n g rằng các ho ại động n h a n s in h đang gây biến đ ộ n g sâu sắc đến các hệ sin h th á i và các hệ th ố n g khá c tro n g s in h q u y ể n và

k h í q u yến M ộ t sỏ nhữ ng b iế n đ ộ n g này là rất rộ n g k ín , m ộ t số

đa ng đ iề n ra ở tốc đ ộ k h iế n c h o k h ô n g có quá trìn h tiế n hóa h a y

th íc h ứng theo k ịp

• N ế u m ức đ ộ tác dộ ng m ô i trường, bao g ồ m cả viộc g iả m đa d ạ n g gen, còn tiế p d iổ n vớ i tốc đ ộ n à y , có n h iề u khủ nâng tín h bất ổn

s in h th á i toàn cẩu và k h u vực sẽ cò n tăng lên C on n g u ờ i và xã

h ộ i phải d ố i m ặ t với cuộ c đ ạ i k h ủ n g hoàng về m ô i trư ờ ng vượt

N h ữ n g hạn ch ế và sự k h ô n g c h ắ c chắ n này tạo ra rủ i ro R ù i ro hệ thống là nhữns hành vi của hệ thống ngoài dự tính của chúng ta (nhà

p h â n tíc h ), x u ấ t phát lừ th u ộ c tín h b ấ t đ ịn h của hệ th ố n g L í d o :

- Sự h iể u b iế t về các hệ th ố n g n à y chưa hoàn hảo

- Sự hiểu biết vé hành v i của các hệ thố ng phức tạp là chưa toàn diện

- H à n h v i cùa các hộ th ố n g phứ c tạp , ít nhất cũ n g tạ i m ộ t sô' d iệ n tíc h cùa k h ô n g g ia n pha là k h ô n g xá c đ ịn h dược Đ iề u n à y có

n g h ĩa là hà nh v i cùa nhữ ng hộ th ố n g như th ế c h ì có th ể m ô h ìn h hóa theo xác suất, tro n g m ộ t p h ạ m v i nào d ấ y , ho ặc ư o n g

k h o ả n g th ờ i g ia n rất hẹp

T o à n hộ Iliu m *: chinh g iá nav clược ííp d ụ n g c h o các hệ phức tạp,

v í dụ các hệ m ó i írường xà h ộ i và k m h lê vò n tạ o ra (he g iớ i nùi

t hum : ta d a n g sònạ

Đ iề u d ó có nghĩa là cân p h iìi chinh Ị 2lá các sai SÓI hoặc rủ i ro di lic n với lấ t ca các kết quà (lược dự báo V iệ c tín h toán các rủ i ro tự nó liíì cỉi k è m với các sai sót N h ữ n g c h ỏ m ậ p m ờ như vạy c ó thể là khá

rộ n g , và c ó the ảnh lurởng (lốn các kết qu á củ a các q u y ế t sách N g o à i

ra m ò i k ế t qu à lạ i c ó thê chứa n h ìn m rủ i ro khác nhau tu ỳ th e o sự phàn hổ k h á c nhau vẽ chí phí và lợ i ích Đ iề u d ó c ó n g h ĩa là cần phai xcm xé t vé m ậ i k v th u ậ t và c h ín h t r ị tro n g bất cứ phép phân tíc h nào

vé xác suất và rù i ro

C ó nh ữ ne vấn dể k v ĩh u ặ i d i k è m với v iệ c đ á n h g iá r ủ i ro , kế cà

\ lỏ i vớ i các hệ th ố n g nhân tạo v ố n dược c o i là dã b iế t rỏ T ro n g trư ờ ng

hợ p các hệ th ố n s tự n h iê n phức tạp và thư ờng k h ô n g được h iể u rõ , v iệ c

đ á n h g iá r ủ i r o thực sự là k h ỏ khă n

1.9 Phi tuyến và đièni tói hạn

P hân b iệ t giữa hệ ph i tu y ế n v à hệ tu v ế n tín h là vấn đe rất qu an irọ n g T u y n h iê n tro n g tự n h iê n , hệ tu y ế n tín h c h ỉ là nh ữ ng trư ờ ng hợp hãn hữu T h ô n g thư ờ ng, do hậu q u ả củ a sức ì, n h iề u hệ th ố n g cả tự nhiên và nhân tạo thường biến đổi theo quỹ dạo chữ s (Hình 1) gồm 5

ẹ ia i đo ạn :

Hình 1 Đường cong chữS có thể coi là sự ghép nối 3 đoạn thẳng (tuyến tính)

dược nối với nhau bầng những đoạn cong [9]

1 ( ìiaỉ cioạn ì: hầu như k lìò n c tăng trường (lu y ế n tín h ).

2 'la n g trư ờ ng th e o h à m m ù

3 T á n g trư ở ng th e o lìà n i tu y ế n tín h

4 Bào hòa: m ứ c tă n g trư ờ ng g iả m dần

5 ỉ láu như k h ô n g tâ n g trư ở n g (tu y ế n tín h )

Đ iể m tớ i hạn là đ iể m m à k ể từ đ ó hệ th a y d ổ i đ ộ t b iế n về hà nh vi

V í d ụ d ie m hát dầu s in h trư ợ t nếu ta tá n g dần g ó c n g h iê n g c ù a sườn

d ố c Đ iể m bắt dầ u x u n g đ ộ t nếu tă n g dấ n m ứ c d ô m ủ u th u ẫ n tro n g

c ộ n g d ồ n g Đ iể m phân nhánh là m ộ t d ạ n g đặc b iệ t cùa đ iể m tớ i hạn,

tạ i đ ó hệ th a y d ổ i hành v i m ộ t cá ch q u y ế t liệ t (m ạ n h m ẽ ) T ậ p hợ p các

đ iể m tớ i hạn tạo th à n h n g ư ở n g an to a n c ủ a hệ th ố n g K ể từ n g ư ở ng an

to à n , hệ th ố n g c h u y ể n sa n g g ia i đ o ạ n sự cố

1.10 Không gian pha và chuyên pha

V ấ n đé c ố t lõ i cùa tín h bén vữ n g c ó th ể dược d iễ n tà b ằ n g th u ậ t ngữ "kh à n g gian pha". Khổng gian pha là mộl không g ia n trừu tượng

c ó sô c h iề u bà ng tổ n g các th a m s ố cần th iế t đ c m ô tả trạ n g th á i của

K h ô n g th ể k h ả o sát k h ổ n g g ia n pha q u á n h iề u c h iề u , người ta k h ả o sát

tr o n g m ộ t hệ tọa đ ộ p h ả n g 2 c h iề u , ứng v ớ i m ộ t cặp th a m s ố được lựa

c h ọ n M ậ t p h ả n g này c ó tô n là m ặ t ph ản g P o in ca ré , ơ chư ơ ng 3,

c lu in g ta sõ n ó i đến m ậ t p h ả n g S A M c h o ph ép k h ả o sát đa c h iề u c ù n g

m ộ t lú c , như ng m ặt p h ả n g đ ó c h i p h à n á n h h iệ n trạ n g cù a hệ th o n g tại

m ộ t th ờ i d iể m nhất d in h S A M th iế u c h iề u th ờ i g ia n

M ộ l hộ (h ó n g cực k y phức líip , v í (lu T rá i i) ; it á n i c h u n g ta g ỏ iìì Iih iõ u phân hộ plìức lạp lương tác vcVi n h iiu nh ư s in h hoc, s in h ỉh á i xã lìm , k in h to c ó thê (lin tc h ió u d iỏ n ờ bất cứ ih ỡ i {iiiHì nào như là m ộ t

(ĨỈÔ I1 Ì t r o i m k h ô n g g ia n p lu ì r ộ n " lớ n m à t r ụ c CÍKI I1Ó lã c á c yêu t ỏ k i ể m

so á i và tọ a tlộ của d iê m cỉó là Ịiiá i r ị h iệ n tạ i củ a hộ (XC111 h ìn h 2)

V é m ặ t k v th u ậ t tà! cà các b iế n sỏ k ic iìì soát (lộ c lậ p d c u được clưiì và o dưới (lạ n g m ột irụ c tọa đ ộ tro n g k h ô n g g ia n Ị)ha, Vi th ế m à trạ n g th á i cùa hệ hoàn lo à n dược x á c đ ịn h dựíi vào m ộ i d iể m tro n g

k h ổ n g g ia n pha mà hệ (lãng k ý , c ũ n g n h ư c ó thò xác d ịn lì to à n d iệ n lịc h sử và tương la i cùa hẹ

pH

Hình 2 Mặt cắt 2 chiểu (mật phảng Poincare) qua không gian pha của Trái Đất

Ba vúng sinh tổn cùa cãc hệ thống giả thiết là A, B và c Hệ A thích nghi với diện rông các giá trị pH và t°c, nhưng phu thuộc vào các hệ thống B và c vốn khồng thích nghi róng Vi thế vung tón tại hiỏu quà của hê thống A lả nơi chóng chảp của A với B và c

(vùng gạch sọc) [9]

Đ ố i vớ i m ộ t trụ c b iế n số k iể m s o á t n h ấ t (lịn h , c o n người c h i c ó

th è c h ịu đ ự n g (lược m ộ t k h o ả n g g iá t r ị rấ t hẹp V ù n g th íc h ứng củ a c o n

người là v ị t r í c h ồ n g c h ậ p c ủ a tất c ả các hệ th ố n g cần th iế t c h o sự tổ n

tạ i của c o n ngư ờ i N ó i c h u n g , k h i n ằ m tạ i ra n h g iớ i củ a v ù n g n à y , th ì

sự tổ n tại của COI1 người sẽ trờ nôn k h ó k h ă n và n g u y h iể m hom, ít tiệ n

n g h i hơn v ì co n người và các hệ th ố n g m à nó dựa và o clang c h ịu sức é p

n g à y c à n g tâ n g và đ a n g tiế p cận sự th a y đ ổ i về cản bản M ié n ra n h

g iớ i cùa v ù n g th íc h ứng c ó th ể g ọ i là v ù n g ta i b iế n

Một ví dụ điển hình cho sự chồng chập các vùng sinh tồn khác nhau cùa một hệ thống là khái niệm về khả náììg tải (hay sức chứa) của một điểm du lịch M ỗ i điểm du lịch đều có 3 khả nâng tả i: sinh th á i, kinh tế và x ã hội, dược do bằng số lượng du khách cực đụi clên viếng thăm điểm du lịch mà không gáy suy thoái điểm du lịch vé mặt sinh thái, kinh tế và xã hội Ra giá tr ị sức chứa này rấ t khúc nhau G iá tr ị nhỏ nhất cliinh là khoảng sinh tổn cm toàn của hê thống lãnh th ổ du lịch. _'ITieo th ờ i g ia n , nếu hệ th ố n g T r á i Đ ấ t c h u y ể n tớ i đ iể m tro n g

k h ô n g g ia n pha n ằ m n g o à i ra n h g iớ i của m ộ t h a y m ộ t số hệ th ố n g m à

co n người p h ả i dựa vào, th ì lo à i n g ư ờ i sẽ b ị tiê u d iệ t Sự s in h tồ n c ủ a

lo à i người p h ụ th u ộ c và o sự d u y t r ì cùa hộ th ố n g tro n g p h ạ m v i g iớ i hạn c h ịu d ự n g trê n tất cả các trụ c k iể m soát tớ i hạn D iệ n tíc h n h ư th ế tro n g k h ô n g g ia n pha được g ọ i là v ù n g bề n vữ ng (v ù n g g ạ c h ch é o ở

h ìn h 2 ) V ù n g b cn vữ ng k h ô n g b a o g iờ cân đ ố i, v ì co n ngư ờ i (c ù n g như đa ph ần cá c lo à i) c ó k h ả n ă n g m ờ rộ n g sự th íc h n g h i th e o m ộ t v à i hướng so vớ i các hướng kh á c

T h e o th ờ i g ia n , m ộ t hệ th ố n g d ịc h c h u y ể n tro n g k h ô n g g ia n p h a

th e o m ộ t q u ỹ đạ o - c ó thổ g ồ m n h iề u c h u k ỳ , n h ư n g k h ô n g bao g iờ lặ p

lạ i n g u y ê n vẹn ( H ìn h 3 )

Hĩnh 3 Quỹ đạo của một hệ lý thuyết theo mặt cắt 2 chiếu (mặt phẳng Poincarẽ) của không gian pha Nhiêu chu kỳ có thế xuất hiện nhưng quỹ đạo gấn như không bao

giờ lập lại (tính không xác định trong Vũ Trụ) [9]

H ệ th ố n g T rá i Đ ấ t vổ m ộ t số phư ơ ng d iệ n c ũ n g g iố n g như các hệ

s in h học Đ iể m k h á c nh au q u a n trọ n g nhất là hệ T r á i Đ ấ t k h ô n g thể tự

n h a n bàn được T u y n h iê n T r á i Đ ấ t c ũ n g liế n hóa và th íc h ứng, dù

rà n g cơ thứ c c ó k h á c nhau C ác trạ n g th á i hệ sẽ tiế n hó a k h i T r á i Đ ấ t

đ u hà nh tro n g k h ô n g g ia n pha ( H ìn h 4 )

C ó m ộ t k h u y n h hướng c h u n g đ ố i vớ i tấ t cả các hệ th ố n g là d i

c h u y ể n về phía trạ n g th á i ổ n đ ịn h T ấ t n h iê n sự ổ n đ ịn h c h ỉ là tương

đ ố i K h ô n g c ó trạ n g th á i ổn đ ịn h nào là tu yệ t đ ố i dù rằ n g m ộ t hệ sẽ dừng

lạ i tro n g các vùn g ổ n đ ịn h như ng nó lu ô n lu ô n ở ưạng th á i vận dộ ng

thế diên biến theo quỹ đạo cong, thay đổi hình dạng theo quá trinh vận động cùa Trái Đất Điểu đỏ là kết quả của những biến đổi tiến hóa và thích ứtig, đổng thời cũng là kết quả phát triển công nghệ Tuy nhiên không hể cỏ đảm bảo rằng vùng sinh tổn sẽ có khả nầng theo sát quỹ dạo cong đó một cách thành công; sự di chuyển càng nhanh thì sự

theo sát đỏ càng khỏ khản và càng không chắc chắn [9]

T ư ơ ng tác giữ a c o n n g ư ờ i và m ô i trư ờ ng c ó thể được s u y x é t từ sự

d i c h u y ể n của hệ T rá i Đ ấ t d ọ c th e o cá c trụ c k h á c nhau c ủ a k h ó n g g ia n pha m ộ t cách d ồ n g th ờ i N ế u đ iể u đ ó x ả y ra ờ tố c đ ộ vư ợt quá tố c đ ộ

mà các hệ thống khác có thể thích ứng tức là vượt quá khả nâng theo

k ịp cù a v ù n g bền vữ ng tro n g k h ô n g g ia n pha, th ì các hệ k h á c sẽ b ị h ủ y

d iệ t Sự sống trò n T r á i Đ ấ t đã từ n g n h iề u lầ n b ị h ủ y d iệ t tro n g s u ố t lịc h

sử sự sốn g trê n 5 0 0 tr iệ u n ă m q u a

Sự ấm lô n to à n cầ u là m ộ t v í d ụ đ iể n h ìn h N h iệ t đ ộ T r á i Đ ấ t cứ

tă n g r c th ì lớ p ph ủ th ự c v ậ t th â n gỗ sẽ tiế n về p h ía đ ịa cực k h o ả n g

2 0 0 k m T ố c đ ộ d i cư th ả m rừ n g v à o c u ố i g ia i đ o ạ n b â n g hà c u ố i c ù n g

là k h o ả n g 20 + 100 k m / 100 n ă m G iả sử tố c đ ộ ấm lên to à n cầu n h a n h

hơ n 100 lầ n , n h ié u lo à i c â y sẽ k h ô n g th ể d i cư về p h ía đ ịa cực v ớ i tố c

đ ộ n h a n h như v ậ y , c h ắ c c h ắ n g iớ i thự c vặt sẽ b ị k h ủ n g h o ản g trầ m trọ n g T ừ đ ó , g iớ i đ ộ n g v ậ t, và c u ố i c ù n g là c o n ngư ờ i và xâ h ộ i c ũ n g

sẽ b ị đe dọa bời th ả m h ọ a

1.11 Tính inềm mại của hệ thống

B ù n g nổ dân sô' c h ín h là m ộ t cách là m s u y g iả m tín h m ề m m ạ i,

đ ặ c b iệ t tro n g Irirờ n g h ợ p liê n k ế t vớ i cá c yếu tỏ' ta i b iế n n h ư nạn đ ó i

h a y d ịc h bệnh Đ ể g iả i q u y ế t cá c vấn đề về tín h bền v ữ n g , p h ả i g iả i

q u y ế t h a i vấ n đề c ù n g m ộ t lú c :

• T ín h m é m m ạ i c ầ n được phát h iệ n h a y tạ o ra để c ó thể được bào vộ th íc h hợp

• P hải n g ă n ngừ a v iệ c là m su y g iả m tín h m ề m m ạ i có thề lạ i

sẽ xuất hiện thêm trong tương lai.

1.12 Các mức độ bến vững của các hệ thống kinh tê

cà h a i lo ạ i tà i n g u yê n tá i tạo và k lìõ n g tá i tạ o , lạ i k h ô n g hề phụ th u ộ c

v à o cá c ra n h g iớ i hành c h ín h h a y ra n h g iớ i q u ố c g ia , th ì tro n g trường

hợ p lý tưởng, các q u ố c g ia cần p h ả i bền vữ n g như nhau B ờ i v ì bất cứ

! nó t m ứ c d ộ nào của tín h bển vữ ng, từ m ứ c cá nhân* hã ng , v ù n g , q u ố c yia, đại lục hoặc các liên mi 111 ] kinh tế, dổu có rất nhiều yếu tố phát

Ir iế n c ó n g u ồ n g ố c lừ bên n g o à i C h i c ó cá c yế u tố q u y ế t đ ịn h phát

tr iể n to à n cầu m ớ i là y ế u tố b ê n ir o n g d ố i v ớ i hệ th ố n g T rá i Đ ấ t V ì th ế

vé m ạ t lý th u y ế t, nó i đến lín h bển vữ n g là n ó i đến ph ạm v i to à n cẩu

T u y n h iê n tìn h h ìn h thự c tế lạ i k h ô n g đ ú n g như v ậ y C h ấp nh ận rằ n g

h iệ n n a y c ò n chưa có cách ứng xử to à n cầu c ó h iệ u quả, cò n th iế u các

c ấ u trú c và cơ c h ế để áp (lụ n g bất cứ th a y đ ổ i c ó ý n g h ĩa nào, c h ú n g ta

b u ộ c p h ả i g iả i q u y ế t m ộ t n h iệ m vụ k h ó k h ă n là p h ả i bằng cách nào đề

p h á t tr iể n th e o hướng bền vừ n g tro n g p h ạ m v i từng q u ố c g ia , từ ng k h u vực h o ặ c từ ng v ù n g T ừ đ ó n ả y s in h ra m ộ t n g u y ê n tắc n ổ i tiế n g cùa

p h á t triể n bổn vữ ng “ N g h ĩ - Toàn càu, Làm - Đ ịa phương

C ầ n p h ả i c h ia nhò vấn d ẻ na n g iả i n ó i trc n th à n h h a i g ia i đoạn,

lầ n lư ợ t được g ọ i là mức độ hệ thống và mức độ dự án. Đ ó là v ì yếu

tố q u a n trọ n g đ ố i với m ộ t hộ th ố n g n ó i c h u n g c h i dược đ o lư ờ ng ở m ứ c

đ ộ hệ th ố n g G ic yếu tố cấ p dự á n k iể m so á t từng phần và được lựa

c h ọ n ở các m ứ c đ ộ th ấ p , c ó thể là m c h u y ể n d ịc h lá c đ ộ n g sang các

p h ẩ n k h á c c ù a hệ th ố n g G iả dụ nế u như Hoa K ỳ cắt g iả m 1/2 lượng tic u th ụ dầ u m ỏ , th ì lợi n h u ậ n toàn cầu ch ắ c sẽ g iả m n g h iê m trọ n g nếu

c á c q u ố c g ia kh á c cũ n g tang cư ờng v iệ c g iả m g iá dáu, đ iề u n à y cũ n g

d â n đ ế n v iệ c g iả m tiê u th ụ tương ứng ờ cá c nước này

v ề m ặ t n g u y ê n tắ c, c ó th ể đ ạ t được sự k iể m soát to à n d iệ n b à n g

m ộ t số c á c h , v í dụ triể n k h a i c á c c ô n g c ụ k in h tế th íc h hợ p để tã n g g iá các n g u ồ n tà i n g u y ổ n , h o ặ c th ự c h iệ n các q u y d ịn h trự c tiế p đ ố i vớ i sự

k iể m soát, ho ặc cấm sử d ụ n g m ộ t v à i d ạ n g tà i n g u y ê n

M ộ t v í dụ về v iệ c áp d ụ n g c á c c h ín h sách bén vữ ng c ấ p hệ th ố n g

là th u ế c a c b o n , ho ặc th u ế n ã n g lư ợ n g T h ứ th u ế n à y tác đ ộ n g đ ế n v iệ c

sử d ụ n g n ă n g lư ợ ng tiế t k iệ m và c ó h iệ u q u ả hem tro n g hệ th ố n g

V ấ n đề thực tế sẽ n ả y s in h k h i cá c d ự án riô n g b iệ t được đ á n h g iá

về k h ả n ă n g đ ó n g g ó p cù a c h ú n g v à o tín h bền vữ ng c h u n g củ a hộ B ở i

lẽ dự án nào c ũ n g c h ỉ n h ằ m v à o m ộ t p h ầ n n h ỏ cù a hệ m à th ô i, d o d ó

v iệ c đ á n h g iá th íc h hợ p và c h ín h x á c v a i trò củ a dự án đ ố i v ớ i to à n b ộ

hệ là k h ó k h ă n V í d ụ m ộ t dự án đ a n g là m g iả m p h ú c lợ i ờ m ứ c đ ịa phương hiện tại, nhưng lại đóng góp và tăng cường phúc lợi ờ mức

rộ n g hơn, h o ặ c ờ th ờ i g ia n sau n à y ư o n g tương la i M ộ t dự án p h á t

tr iể n p h o n g n ă n g , rõ rà n g là c ó lợ i, n h ư n g lạ i g â y th iệ t h ạ i c h o tiệ n

n g h i m ô i ư ư ờ ng ờ đ ịa phương lắ p đ ặ t trạ m

M ộ t ư c n g nh ữ ng v ấ n để rấ t th ự c tế là là m cá ch nà o để th iế t lạ p

m ộ t “ dự án bé n vữ n g ” tro n g b ố i c ả n h trậ t tự k in h tế h iệ n tạ i v ố n k h ô n g bền vữ ng

T ro n g g ia i đ o ạ n triể n k h a i m ộ t dự án , k iể u m ẫ u tiê u c h u ẩ n c ủ a đầu tư sẽ đ ẫ n đến m ộ t d ò n g â m (d ò n g v à o ) về v ố n đ ầ u tư Đ â y k h ồ n g

• T ă n g cường n h u cầu c ủ a n g ư ờ i tiê u d ù n g đ ố i v ớ i sản ph ẩm và

d ịc h v ụ c ó tiê u chu ẩn đạ o đ ú c và m ô i trường cao

• Sử d ụ n g các c ổ n g cụ k in h t ế m ô i trư ờ ng để p h â n b ổ đ ú n g đ ắ n các c h i p h í m ô i trư ờ ng

• Sử d ụ n g các c ô n g cụ lu ậ t p h á p đổ cấ m cá c sản p h ẩ m h o ă c

h à n h đ ộ n g c ó h ạ i đế n m ô i trư ờ n g

• T iế p cậ n xã h ộ i học cần dược c o i trọ n g và phát h u y c ù n g lú c

vớ i các tiế p cận c ô n g n g h ệ , k ỹ th u ậ t h a y k in h tế

Câu hỏi thảo luận chương 1

1 T ạ i sao nói "có sự tồn tại của một trật tự trong nhiễu loạn"? Trật tự dó tạ i sao lạ i xuất hiện và xuất hiện nhu

th ế nào? Nhiễu loạn cỏ vai trò gì trong sự liến h ó a của các hệ động lực?

2 Có mối liên quan gì giữa tính trồ i và chức nang của một

hệ thong? Tại sơn một hệ í hông bao giờ cũng đa chức nâng vả đa chiều? Tại sao phần lớn hệ thống lạ i là hệ thống gồ glìề?

3 Những hệ thống nào có entropy âm? Quan hệ giữa entropy vù ỉượn% íhônẹ tin trong hệ thống? V ai trồ của môi trường bên ngoài đối với mộĩ hệ thống mở? Một hệ thống mở có khả năng xuất khẩu entropy sang các hệ thống khác không?

hư ớ ng tiế p cận đổ g iả i q u y ế t các vấn đề đạ t ra T h ự c tế c h o th ấ y ,

hư ớ ng tiế p cận n à y d ó n g v a i tr ò q u a n trọ n g tro n g lịc h sử p h á t tr iể n c ủ a

c á c n g à n h kh o a h ọ c bởi lẽ qu á trìn h ch u y ê n m ô n hó a tro n g sản x u ấ t

lu õ n đ i c ù n g v ớ i sự g ia tă n g x u hư ớ ng c h ia k iế n thứ c th à n h các h ợ p

p h ầ n n h ò để n g h iê n cứu T h ờ i k ỳ đ ầ u , có n h ié u n h à b á c h ọ c c ó k iế n

ĩh ứ c tổ n g q u á t về tấ t cả nh ữ n g g ì c ó th ể n á m bát được và o th ờ i k ỳ c ủ a

h ọ như M ic h e la n g e lo (1 4 7 5 - 1 5 6 4 ) và L e o n a rd o da V in c i (1 4 5 2 -

1 5 1 9 ) T u y n h iê n , sau th ế k ỷ 16, k iế n thứ c của th ế g iớ i phát triể n q u á

n h a n h đế n m ứ c các nh à k h o a h ọ c c h i c ó thể d i sâu n g h iê n cứu tro n g

in ộ t lĩn h vực cụ thể C o n người b ắ t đầu c h u y ê n m ô n hóa và các n g à n li

I k*|) fa n 1 lệ th n im H ong hoc ih u y c t cúa lỉc r ta la n ỉĩ y là sự kết hcrp i’ jir.i p ill rơn ỉ! p h á p phán líc h vii to n g hựị) lỉc r t a la n lĩ y c h o rằ n g tấ t cá các hê th ỏ n g dược các I i h i t vậi lý n g h iê n cứ u là hộ thông cô lập - hệ lin in g k h ô n g c ó Itrơ ng lác ci( tra o d ổ i vật ch ấ t và nà ng lư ợ n g) vớ i m ỏ i Irường bén n g o à i.

T u y n h iê n , là m ộ i nhà s in h h ọ c , l k r t i i l a n f f v b iế t ra n g nh ữ ng g iả

I lìiiy c l nh ir v ậ y là k lìỏ n ii the ;ip (lụ n g c h o hầu hct các h iệ n lư ợ ng tự

n h iê n , T íích rời k h ô i m ỏ i 1 rư ờng x u n g q u a n h , s in h vật sốn g sẽ n h a n h

c h ó n g d i liê n c á i c h c i VI ilìiê u ò x v , nước và thức ân S in h vật số n g là nhữ ng hệ th ố n g m ờ: c h ú n iỉ k h ô n g th ế tổ n tạ i I1CU th iế u sự tra o d ổ i liê n

lụ c vật ch ấ t và n à n g lượng với m ô i trư ờ ng Đ iể m dặc trư n g cù a hệ

ỉ h ổ n g m ờ là sự tươ ng tác với các hệ th ố n g bên ng oà i kh á c Sự tươm* lác này có hai th à n h phần: dầu v à o - nhữ ng gì từ bốn n g o à i d i và o hệ

th ố n g - và dầ u ra - nhữ ng gì từ b é n tro n g rời k h ỏ i hệ th ố n g ra m ỏ i irư ừ ng K h i n ó i d ê n bén tro n g và b ẽ n n g o à i cùa m ộ t hệ th ố n g , c h ú n g ta

cá n phân b iệ t được hệ th ố n g và m ô i trư ờ n g cù a nó H ệ th ố n g và m ô i Irư ờ ng được p h â n b iệ t bời m ộ t ra n h s iớ i được g ọ i là ra n h g iớ i c ủ a hệ ilìò n g V í dụ như: da d ỏ n g va i trò là ra n h g iớ i cùa hệ th ố n g số n g v ớ i

m ò i trường hên n g o à i D ầ u ra củ a m ộ t hệ th ố n g n h ìn c h u n g là các sản phàm trực tiế p hoặc g iá n tiế p từ đẩu vào N h ữ n g gì đ i ra n g o à i hệ

ih o n a tlu rờ n g c ó tro n g nhữ ng gì đ i v à o hệ th ố n g T u y n h iê n , dầu ra thường rất k h á c b iệ t so với đầ u và o : hệ th ố n g k h ô n g phải là m ộ t ố n g b ị vlộng (đầu v à o = dầ u ra ) m à là m ộ t b ộ p h ậ n xử lý ch ù d ộ n g

Hình 5 Hệ thống trong mối quan hệ với môi trường

K h i x e m xét k ỹ hơ n m ô i trư ờ n g cùa m ộ t hệ th ố n g , c h ú n g ta sẽ

th ấ y n ó lạ i bao g ồ m rấ t n h iề u hệ th ố n g tươ ng tác v ớ i m ô i trư ờ ng của

c h ú n g tương tá c , nên c ó m ộ t số y ế u tố dã dược th ê m vào V í d ụ : k h i

x e m x é t hệ s in h th á i c ó sự c ó m ặ t của c o n ngư ời (h ệ s in h th á i nhân

v á n ), yếu tố được th ê m và o c h ín h là yếu tố vé c ô n g n g h ệ - c ô n g cụ

k h a i th á c , c h ế b iế n , sử d ụ n g tà i n g u y ê n , x ử lý c h ấ t th ả i đưa và o m ô i trư ờ n g C ác hệ th ố n g th à n h phần được x e m như là ph ụ hệ (h a y p h â n hệ

h a y hộ th ố n g c o n ) c ủ a thư ợ n g hệ m à c h ú n g tạ o ra N gư ợ c lạ i, hệ th ố n g

lớ n bao g ổ m các p h ụ hệ được x e m n h ư là siê u hệ th ố n g h a y thư ợ ng hệ

đ ố i vớ i các ph ụ hệ

N ế u c h ú n g ta c o i thư ợ n g hệ (s iẽ u hệ th ố n g ) như là m ộ t k h ố i,

c h ú n g ta k h ô n g cấ n b iế t tấ t cả các th à n h ph ần cù a thư ợ ng hê (s iẻ u hệ

th ố n g ) đó C h ú n g ta c h ỉ cầ n q u a n tâ m đến tổ n g đầ u và o và tổ n g đẩ u ra

m à k h ô n g cẩn q u a n tâ m đế n ph ẩn n à o của đ ầ u và o đ i vào phân hộ nào

Q u a n d iể m n h ư v ậ y x e m x é t hệ th ố n g như là m ộ t "h ộ p đ e n " và x e m

x é t cá i g ì (n ă n g lư ợ n g, vậ t c h ấ t, th ô n g t in ) d i v à o đầu vào cùa hệ th ố n g

v à tạo ra đẩ u ra m à k h ô n g x e m x é t đ iề u gì x ả y ra bên tro n g đó N gượ c

lạ i, nếu c h ú n g ta c ó th ể b iế t được cá c quá trìn h n ộ i tạ i cù a hệ th ố n g ,

T u y n h iỏ n , tro n g n h iề u trư ờ ng hợp, các bác s ĩ b iế t rấ t ít về cơ c h ế m à