복잡계 개론 요약 1
1장 복잡한 세상으로의 초대
다이내믹스
다이내믹스는 다양한 변화를 기술하기 위한 이론체계이다. 가을바람에 떨어지는 낙엽에서 거대한 경기 순환에 이르기까지, 인간은 세상의 변화를 기술하기 위해 많은 노력을 기울여왔다. 물리학과 같은 자연과학은 물론 정치학, 사회학, 경제학 등의 사회 과학 각 분야까지 다이내믹스라는 이름 아래 변화에 대한 답을 탐색해왔다. 다이내믹스는 자연과학과 공학 분야에서 많은 성공을 거두었다. 빠르게 움직이는 혜성을 명중시킬정도로 천체의 다이내믹스는 잘 밝혀져있다. 하지만 일상생활에서 맞닥뜨리는 다이내믹스는 아니다. 일상생활에서 그릇에 담긴 시럽은 정지해있을때는 “가능한 무게중심을 낮추려 할것 이다"라는 시럽의 성질 하나만으로도 충분히 예측이 가능하다. 하지만 비포장도로를 달리는 차 안에 있다면 예측이 어려워진다. 시럽의 끈적한 정도라는 추가적인 정보도 알아야 한다. 차 안의 아이들이 시럽을 더 붓거나 빨아먹는 것처럼 외부의 영향이 더 많아지면 점점더 많은 정보와 이론이 필요해진다. 주식 시장도 마찬가지다. 시간이 흐르면서 거래가 이루어지고 시장에 유입되는 참여자가 있고 이탈하는 참여자가 있다. “모든 시장참여자는 돈을 벌고 싶어한다”, “가격은 수급 균형이 이뤄지는 방향으로 움직인다”라는 이론만으로는 시장을 예측하기 힘들다 . 시럽과 주식시장 변동같이 일상생활의 다이내믹스는 쉽사리 이해되지 못하고 있다.
다이내믹스가 복잡해지는 이유
우리가 사는 세상에서 점점 예측이 어려워지는 이유는 자연과 사회,경제 분야의 현상들이 갈수록 복잡해지기때문이다. 복잡함의 기원은 다음과 같이 세가지로 생각해 볼 수 있다.
- 현상에 관여하는 개체의 종류와 수가 많다. 예) 소득수준이 낮았던 시대에는 소비자의 욕구가 단순했다면 지금은 다양해졌다.
- 현상에 관여하는 개체들 각각의 행동을 지배하는 법칙을 잘 알지 못한다.. 일식같은 경우에는 경험적인 규칙성을 찾기 아주 어려울정도로 예외적인 사건은 경험으로 인과고리를 발견하기 힘들다. 그리고 인간자체에 관해서도 명쾌한 법칙이 발견되지 않았다.
영화의 흥행코드도 달라졌다. 뚜렷한 스타급 주연도 없고 익숙하지 않은 소재로 성공하는 영화들이 생긴다 이런영화들은 예전에는 안되는 코드의 영화들이였다.
시중에 출간된 마케팅의 법칙같은 책도 큰도움이 안된다. - 현상에 관여하는 개체들이 서로 다양한 영향을 주고 받으며 적응해 나간다. 자연생태계가 복잡한 이유는 생물들의 운동 패턴이 알기 어렵거나 그 종류와 수가 많아서만은 아니다. 이들은 서로가 서로에게 생명유지에 필요한 영양분을 공급하면서 상호작용하고 있으며, 변화하는 환경에 적응하며 진화하기 때문에 복잡한것이다.
복잡한 현상에 어떻게 접근할 것인가
복잡한 현상은 접근하기 매우 어렵기 때문에 최대한 단순화된 설정부터 탐구되었다.
단순화의 한 가지 방향은 모든 개체들이 똑같은 종류라고 가정하는 것이다.
경제학에서는 미시경제현상을 설명하기 위해 대표행위자(representative agent ) 모형을 도입했다. 실제 경제계를 구성하는 여러 행위자들은 다양한 기호화 성향을 가지고 있지만, 이들을 종합하면 평균적인 한 종류의 대표행위자로 나타낼 수 있다는 관점이다. 이 대표 행위자 모형을 구성하는 행위자들은 모두 같은 기호를 가지는, 즉 같은 효용함수를 가지고 합리적으로 행동하는 똑같은 개체들이다.
또 다른 단순화 방향은 운동이 무작위적이라고 가정하는것이다. 무작위적이라 함은 우리가 원인을 알지 못하는 더 미시적인 요인에 의해 다음 순간순간의 운동이 완전히 확률적으로 결정된다는 이야기이다.
하지만 모든 개체들이 똑같이 생각하는 결정론적 세계관과 모든 개체들이 무작위적으로 운동한다고 생각하는 확률론적 세계관이라는 두가지 단순화된 모형만으로는 다이내믹하고 복잡한 현상을 설명하기에는 부족하다.
복잡한 현상을 가로지르는 거시적 질서
우리가 사는 세상은 수많은 개체들이 복잡하게 얽혀 있어서 어떤 일이 발생할지 잘 모른다. 그런데 매우 복잡한 것처럼 보이면서도 세상이 체계적으로 돌아간다. 복잡계에서 관찰되는 대표적인 질서현상인 거듭제곱법칙은 자연계뿐만 아니라 사회계에서도 다양하게 나타난다.
- 지진의 에너지가 10배가 될 때마다 그 발생 빈도는 10분의 1로 줄어든다.(구텐베르크-리히터의 법칙)
- 율리시스에 나오는 영어단어 빈도 분포 : 가장 많이 쓰인 단어 ‘the’ 는 전체 빈도의 9% 열번째로 많이 쓰인단어 ‘I’는 1%, 백번째로 많이쓰인 단어”say”는 0.1%정도를 차지 했다.
- 한국과 일본의 도시 인구수 분포
- 전쟁빈도와 강도
- 피고용인 수에 따른 미국 기업의 크기 분포
- 수입에 따른 미국기업의 크기분포
복잡계의 핵심적인 특징 창발
복잡계는 수많은 구성요소들로 이루어져 있으며, 이들 구성요소들은 독립적으로 존재하지 않고 다양한 상호작용을 주고 받는다. 그 결과 구성요소를 따로따로 놓고 봤을 때의 특성과는 사뭇 다른 거시적인 새로운 현상과 질서가 나타난다.
새로운 질서의 출현을 창발이라고 하며, 이로인해 나타나는 질서적인 현상을 창발현상이라고 한다. 거듭제곱법칙으로 드러나는 통계적인 질서도 전형적인 창발현상이다.
많은 구성요소를 가지고 있다해도 거시적인 새로운 질서가 나타나지 않는다면 그것은 뒤엉킨 시스템에 불과하다. 창발이 일어날때 비로소 복잡계라고 할 수 있다.
창발현상은 전체적인 의도를 가지고 세세하게 조직된 현상이 아니라는 점에 유의해야 한다. 거듭제곱법칙을 나타내는 수많은 현상은 시스템 전체를 관장하는 중앙권력이나 초자연적 존재에 의해 만들어진 것이 아니다.
복잡계의 5가지 특징
오늘날 일반적으로 받아들여지고 있는 복잡계로서 갖춰야 할 특징을 정리하면 다음과 같이 다섯 가지로 나눠볼 수 있다.
- 복잡계는 상호작용 하는 많은 구성요소를 가지고 있다. 이는 시스템 전체를 이해하는 데 개별요소들 이상으로 그들 사이의 연관관계와 상호작용을 이해하는 것이 중요하다는 것을 의미한다.
- 복잡계 구성요소들의 상호 작용은 흔히 비선형적이다.
- 복잡계 구성요소들의 상호작용은 흔히 되먹임 고리(feedback loop)를 형성한다. 구성요소들 사이의 상호작용은 한쪽 방향으로만 이뤄지지 않고 다양한 경로를 거쳐 자기 자신에게 돌아오는 경우가 많다. 이 되먹임은 변화를 진정시키기도 하지만(음의 되먹임), 거꾸로 변화를 중폭시키기도 한다. (양의 되먹임)
- 복잡계는 열린 시스템이며 그 경계가 불분명하다. 시스템이 열려 있다는 이야기는 외부환경과 차단되어 있지 않고 끊임없이 영향을 주고 받는다는 것이다. 예를 들어 사람이 음식을 먹으면 소화기관에서 흡수되어 몸의 일부를 형성한다.
- 복잡계의 구성요소는 또 다른 복잡계이며 종종 끊임없이 적응해나간다. 시장을 구성하는 기업, 기업을 구성하는 부서, 부서를 구성하는 인간, 인간을 구성하는 세포 모두 하나의 복잡계이다. 이들은 서로 다양한 영향을 주는데 그치지 않고 스스로 환경을 변화시키며 끊임 없이 적응해 나간다. 사회, 경제계에서 흔히 관찰되는, 적응하는 구성요소들로 이루어진 복잡계를 특히 복잡적응계라고 한다.
더 복잡하다는 것의 의미
더욱 복잡하다는 것 또는 높은 복잡성을 갖고 있다.는 것은 그 대상을 기술하는데 더 많은 정보가 필요하다는 의미이다. 복잡성은 이와 같이 다분히 추상적인 정보의 양의 많고 적음에 대한 성질이다. 그리고 구체적으로 이 복잡성이 정도를 재는 척도를 복잡도라고 한다.
복잡성으로 정의하는 복잡계의 창발
복잡성에는 중요한 특징이 있다. 똑같은 대상에 대해 이야기하더라도 이를 바라보는 축척에 따라 복잡성의 정도가 달라진다는 점이다.
(a)어떤사람이 한강변을 시속 4km로 걷고 있을때
1. 몇키로 떨어진 멀리서 봤을때 작은 점이 일정한 속력으로 움직이고 있는 것처럼 보인다. 이거리에서는 그사림의 운동에 대해 서쪽으로 시속 4km로 움직임이라고 기술하면 된다.
2. 좀더 가까이서 봤을때 다리뿐만아니라 팔을 휘젓고 고개도 끄덕여가며 움직이는 모습이 보인다. 이사람을 기술하기 위해서는 머리, 양팔, 양다리의 움직임에 대한 정보도 추가해줘야한다.
3. 더 가깝게 접근하면 더많은 움직임이 관찰된다. 근육의 떨림 심장의요동, 출렁이는 머리카락 등 더 많은 정보가 필요해진다.
4. 신체 내부까지 들여다 본다면 상황은 더 극적으로 변한다. 피가 순환하며 여러 세포에 산소와 영양분을 공급하고, 이산화탄소와 노폐물을 받아낸다. 이러한 모든 현상을 기술하려면 쉽게 상상하기 어려운 정보가 필요하다.
이처럼 더욱 가까이 접근한다는 것은, 좀더 정확히 표현하자면 보다 미세한부분까지 바라본다는 이야기이며, 이것을 축척이 작아진다고 한다.
(b) 사람과 똑같은 종류와 양만큼의 원자들을 일정한 온도의 기체상태로 밀폐된 용기에 담았다면 복잡성 관점에서는 다른 특성을 나타낸다. 원자를 볼수있을 만큼 가까이 가지 않는 이상 복잡도는 변하지 않고 원자를 볼수 있는 축척부터 복잡성이 크게 올라간다. 사람이라는 유기체로 있을때보다 복잡성이 커진다.
(c ) 반대 방향의 극단 동일한 원자를 고체로 했을때 스케일에 관계없이 복잡성이 낮은 수준으로 일정하다.
이것은 동일한 구성요소들을 모아 놓은 시스템이라고 해도 축척에 따른 복잡성의 변화양상은 다양할 수 있음을 보여준다. 그리고 이것은 기업조직에도 그대로 적용된다. 똑같은 경영자와 사원, 자산을 가지고 있어도 이들을 다양한 형태로 결합시켜 조직을 구성할 수 있으며, 각 경우마다 복잡성의 변화양상은 다르다
(c )와같은 조직은 최고경영자가 조종하는 하나의 로봇과도 같은 조직이며, 조직의 운명은 전적으로 최고경영자 한 사람에게 달려 있다. 어떤 축척에서 보더라도 이 기업의 조직의 복잡성은 최고경영자의 복잡성과 거의 동일하다.
(b)는 반대로 어떤위계도 통제도 가지고 있지 않은 기업조직이다. 작은 축척에서보면 각자 무엇인가 열심히 하는 만큼 복잡성이 매우크지만, 조금만 큰 축척에서 보면 특별히 기술할 만한 집합적인 움직임이 없으므로 복잡성이 거의 없다 .
현실 속의 일반 기업조직은 이 중간상태에 놓여 있는, (a) 같은 복잡성 변화 양상을 보인다. 사원들의 자율적인 창의력이 중요한 벤처기업은 a와 b의 사이에 있겠고, 토목이나 건축을 하는 기업은 a와 c사이에 있겠다.
이런 복잡성의 관점에서 복잡계를 다시 정의하면, 복잡계는 축척을 변화시킴에 따라 그 복잡성이 뚜렷한 변화를 보이는 시스템을 말한다. 이런 양상을 보이는 시스템에서는 축척을 키워감에 따라 복잡성이 감소하며, 그 시스템을 기술하기가 점차 쉬워진다. 이것은 축척이 커지면서 새로운 질서가 생겨났기 때문이다.
