A perspective on chaos theory: Potential applications to intelligent buildings

Mathematical models have been vitally important in the development of technologies in building engineering. A literature review identifies that linear models are the most widely used building simulation models. The advent of intelligent buildings has added new challenges in the application of the existing models as an intelligent building requires learning and self-adjusting capabilities based on environmental and occupants' factors. It is therefore argued that the linearity is an impropriate basis for any model of either complex building systems or occupant behaviours for control or whatever purpose. Chaos and complexity theory reflects nonlinear dynamic properties of the intelligent systems excised by occupants and environment and has been used widely in modelling various engineering, natural and social systems. It is proposed that chaos and complexity theory be applied to study intelligent buildings. This paper gives a brief description of chaos and complexity theory and presents its current positioning, recent developments in building engineering research and future potential applications to intelligent building studies, which provides a bridge between chaos and complexity theory and intelligent building research.

Hayek and complexity: coordination, evolution and methodology in social adaptive systems

The affinity between the work of the Austrian economist Friedrich A. Hayek and the approach of Complexity Economics is widely recognized by the literature. In spite of this, there still is a lack of studies that seek to analyze in depth the relationship between Hayek and complexity. This dissertation is a contribution to the filling of this large gap in the literature. In the first part of the work, we analyze the various periods in the development of Hayek\'s vision of complexity, showing that this vision is strongly present in his works on knowledge, competition, methodology, evolution, and spontaneous order. In the second part, we explore how Hayek was influenced by two of the main precursors of modern complexity theory - cybernetics and general system theory - from the time he was working on his book on theoretical psychology, The Sensory Order (1952), until the end of his intellectual career.

Learning to manage complexity through simulation: students' challenges and possible strategies

Many have called for medical students to learn how to manage complexity in healthcare. This study examines the nuances of students' challenges in coping with a complex simulation learning activity, using concepts from complexity theory, and suggests strategies to help them better understand and manage complexity.Wearing video glasses, participants took part in a simulation ward-based exercise that incorporated characteristics of complexity. Video footage was used to elicit interviews, which were transcribed. Using complexity theory as a theoretical lens, an iterative approach was taken to identify the challenges that participants faced and possible coping strategies using both interview transcripts and video footage.Students' challenges in coping with clinical complexity included being: a) unprepared for 'diving in', b) caught in an escalating system, c) captured by the patient, and d) unable to assert boundaries of acceptable practice.Many characteristics of complexity can be recreated in a ward-based simulation learning activity, affording learners an embodied and immersive experience of these complexity challenges. Possible strategies for managing complexity themes include: a) taking time to size up the system, b) attuning to what emerges, c) reducing complexity, d) boundary practices, and e) working with uncertainty. This study signals pedagogical opportunities for recognizing and dealing with complexity.

An Array Recursive Least-Squares Algorithm With Generic Nonfading Regularization Matrix

We present a novel array RLS algorithm with forgetting factor that circumvents the problem of fading regularization, inherent to the standard exponentially-weighted RLS, by allowing for time-varying regularization matrices with generic structure. Simulations in finite precision show the algorithm`s superiority as compared to alternative algorithms in the context of adaptive beamforming.

The future role of government in knowledge-based economies

In this article, we draw together aspects of contemporary theories of knowledge (particularly organisational knowledge) and complexity theory to demonstrate how appropriate conceptual rigor enables both the role of government and the directions of policy development in knowledge-based economies to be identified. Specifically we ask, what is the role of government in helping shape the knowledge society of the future? We argue that knowledge policy regimes must go beyond the modes of policy analysis currently used in innovation, information and technology policy because they are based in an industrial rather than post-industrial analytical framework. We also argue that if we are to develop knowledge-based economies, more encompassing images of the future than currently obtain in policy discourse are required. We therefore seek to stimulate and provoke an array of lines of thought about government and policy for such economies. Our objective is to focus on ideas more than argument and persuasion.

Phenomenological turbulence and innovation in knowledge systems

Most considerations of knowledge management focus on corporations and, until recently, considered knowledge to be objective, stable, and asocial. In this paper we wish to move the focus away from corporations, and examine knowledge and national innovation systems. We argue that the knowledge systems in which innovation takes place are phenomenologically turbulent, a state not made explicit in the change, innovation and socio-economic studies of knowledge literature, and that this omission poses a serious limitation to the successful analysis of innovation and knowledge systems. To address this lack we suggest that three evolutionary processes must be considered: self-referencing, self-transformation and self-organisation. These processes, acting simultaneously, enable system cohesion, radical innovation and adaptation. More specifically, we argue that in knowledge-based economies the high levels of phenomenological turbulence drives these processes. Finally, we spell out important policy principles that derive from these processes.

Multi-apprentice learning for meta-heuristics parameter tuning in a multi agent scheduling system

The scheduling problem is considered in complexity theory as a NP-hard combinatorial optimization problem. Meta-heuristics proved to be very useful in the resolution of this class of problems. However, these techniques require parameter tuning which is a very hard task to perform. A Case-based Reasoning module is proposed in order to solve the parameter tuning problem in a Multi-Agent Scheduling System. A computational study is performed in order to evaluate the proposed CBR module performance.

Characterizations of Lojasiewicz inequalities and applications

The classical Lojasiewicz inequality and its extensions for partial differential equation problems (Simon) and to o-minimal structures (Kurdyka) have a considerable impact on the analysis of gradient-like methods and related problems: minimization methods, complexity theory, asymptotic analysis of dissipative partial differential equations, tame geometry. This paper provides alternative characterizations of this type of inequalities for nonsmooth lower semicontinuous functions defined on a metric or a real Hilbert space. In a metric context, we show that a generalized form of the Lojasiewicz inequality (hereby called the Kurdyka- Lojasiewicz inequality) relates to metric regularity and to the Lipschitz continuity of the sublevel mapping, yielding applications to discrete methods (strong convergence of the proximal algorithm). In a Hilbert setting we further establish that asymptotic properties of the semiflow generated by -∂f are strongly linked to this inequality. This is done by introducing the notion of a piecewise subgradient curve: such curves have uniformly bounded lengths if and only if the Kurdyka- Lojasiewicz inequality is satisfied. Further characterizations in terms of talweg lines -a concept linked to the location of the less steepest points at the level sets of f- and integrability conditions are given. In the convex case these results are significantly reinforced, allowing in particular to establish the asymptotic equivalence of discrete gradient methods and continuous gradient curves. On the other hand, a counterexample of a convex C2 function in R2 is constructed to illustrate the fact that, contrary to our intuition, and unless a specific growth condition is satisfied, convex functions may fail to fulfill the Kurdyka- Lojasiewicz inequality.

Explaining rapid transitions in the practice of flood risk management

This article draws on empirical material to reflect on what drives rapid change in flood risk management practice, reflecting wider interest in the way that scientific practices make risk landscapes and a specific focus on extreme events as drivers of rapid change. Such events are commonly referred to as a form of creative destruction, ones that reveal both the composition of socioenvironmental assemblages and provide a creative opportunity to remake those assemblages in alternate ways, therefore rapidly changing policy and practice. Drawing on wider thinking in complexity theory, we argue that what happens between events might be as, if not more, important than the events themselves. We use two empirical examples concerned with flood risk management practice: a rapid shift in the dominant technologies used to map flood risk in the United Kingdom and an experimental approach to public participation tested in two different locations, with dramatically different consequences. Both show that the state of the socioenvironmental assemblage in which the events take place matters as much as the magnitude of the events themselves. The periods between rapid changes are not simply periods of discursive consolidation but involve the ongoing mutation of such assemblages, which could either sensitize or desensitize them to rapid change. Understanding these intervening periods matters as much as the events themselves. If events matter, it is because of the ways in which they might bring into sharp focus the coding or framing of a socioenvironmental assemblage in policy or scientific practice irrespective of whether or not those events evolve the assemblage in subtle or more radical ways.

A complexidade e o construtivismo na economia

Complexity and constructivism in economics. This paper attempts to show and summarize the concept of rules, order and complexity introduced around the mid-twentieth century by Friedrich August von Hayek. It also attempts to create a current parallel between those concepts and the field of complexity economics. At the time of his writings, the author sought to present arguments against the Cartesian rationality. Nowadays, the concepts presented by him could also serve as arguments against the way of thought used in mainstream microeconomics. A debate can now be seen between the mainstream microeconomics and the authors of the complexity theory applied to the economy, which can be understood as explanations guided by generic assumptions versus natural explanations guided in a computational approach.

Les théories de la complexité et la systémique en gouvernance clinique: le cas des soins intensifs chirurgicaux

Deux thématiques importantes des technologies de la santé: la pratique médicale fondée sur des preuves probantes et l’évaluation des interventions en médecine sont fondées sur une approche positiviste et une conception mécaniste des organisations en santé. Dans ce mémoire, nous soulevons l’hypothèse selon laquelle les théories de la complexité et la systémique permettent une conceptualisation différente de ces deux aspects de la gouvernance clinique d’une unité de Soins Intensifs Chirurgicaux (SIC), qui est considérée comme un système adaptatif dynamique non linéaire qui nécessite une approche systémique de la cognition. L’étude de cas d’une unité de SIC, permet de démontrer par de nombreux exemples et des analyses de micro-situations, toutes les caractéristiques de la complexité des patients critiques et instables et de la structure organisationnelle des SIC. Après une critique épistémologique de l’Evidence-Based Medicine nous proposons une pratique fondée sur des raisonnements cliniques alliant l’abduction, l’herméneutique et la systémique aux SIC. En nous inspirant des travaux de Karl Weick, nous suggérons aussi de repenser l’évaluation des modes d’interventions cliniques en s’inspirant de la notion d’organisation de haute fiabilité pour mettre en place les conditions nécessaires à l’amélioration des pratiques aux SIC.

Preuves interactives quantiques

Cette thèse est consacrée à la complexité basée sur le paradigme des preuves interactives. Les classes ainsi définies ont toutes en commun qu’un ou plusieurs prouveurs, infiniment puissants, tentent de convaincre un vérificateur, de puissance bornée, de l’appartenance d’un mot à un langage. Nous abordons ici le modèle classique, où les participants sont des machines de Turing, et le modèle quantique, où ceux-ci sont des circuits quantiques. La revue de littérature que comprend cette thèse s’adresse à un lecteur déjà familier avec la complexité et l’informatique quantique. Cette thèse présente comme résultat la caractérisation de la classe NP par une classe de preuves interactives quantiques de taille logarithmique. Les différentes classes sont présentées dans un ordre permettant d’aborder aussi facilement que possible les classes interactives. Le premier chapitre est consacré aux classes de base de la complexité ; celles-ci seront utiles pour situer les classes subséquemment présentées. Les chapitres deux et trois présentent respectivement les classes à un et à plusieurs prouveurs. La présentation du résultat ci-haut mentionné est l’objet du chapitre quatre.

Multi-Prover and parallel repetition in non-classical interactive games

Depuis l’introduction de la mécanique quantique, plusieurs mystères de la nature ont trouvé leurs explications. De plus en plus, les concepts de la mécanique quantique se sont entremêlés avec d’autres de la théorie de la complexité du calcul. De nouvelles idées et solutions ont été découvertes et élaborées dans le but de résoudre ces problèmes informatiques. En particulier, la mécanique quantique a secoué plusieurs preuves de sécurité de protocoles classiques. Dans ce m´emoire, nous faisons un étalage de résultats récents de l’implication de la mécanique quantique sur la complexité du calcul, et cela plus précisément dans le cas de classes avec interaction. Nous présentons ces travaux de recherches avec la nomenclature des jeux à information imparfaite avec coopération. Nous exposons les différences entre les théories classiques, quantiques et non-signalantes et les démontrons par l’exemple du jeu à cycle impair. Nous centralisons notre attention autour de deux grands thèmes : l’effet sur un jeu de l’ajout de joueurs et de la répétition parallèle. Nous observons que l’effet de ces modifications a des conséquences très différentes en fonction de la théorie physique considérée.

L’analyse de l’introduction du changement dans les systèmes de santé des pays en développement : le cas d’un système de surveillance épidémiologique en Haïti

Les systèmes de santé des pays en développement font face à de nombreux enjeux organisationnels pour améliorer l’état de santé de leur population. Au nombre de ces enjeux, il est fréquemment mentionné la présence d’organisations internationales ayant des objectifs et caractéristiques peu convergents et qui interviennent de façon non nécessairement coordonnée. Cette thèse explore la thématique de l’introduction du changement dans ces systèmes de santé en mettant un accent spécifique sur l’enjeu lié à la présence de ces organisations internationales. La méthodologie utilisée est une analyse de concept. Cette approche méthodologique consiste à effectuer des revues critiques de la littérature sur des concepts, à mobiliser de nouvelles approches théoriques pour clarifier ces concepts et à réaliser des études de cas pour leur mise à l’épreuve empirique. En nous appuyant sur la théorie de l’action sociale de Parsons, la théorie de la complexité ainsi que les expériences d’introduction du changement dans différents systèmes de santé, nous avons développé un cadre théorique d’analyse de l’introduction du changement dans les systèmes de santé des pays en développement (1er concept). Ce cadre théorique, qui suggère de concevoir le processus d’introduction du changement comme un système d’action sociale complexe et émergent, a été appliqué à l’analyse de l’introduction d’un système de surveillance épidémiologique en Haïti. Plus précisément, nous avons analysé une étape ainsi que certains aspects du mécanisme sous-jacent au processus d’introduction du changement. Ce faisant, nous avons analysé, dans les deux premiers articles de la thèse, l’étape d’adoption du système de surveillance épidémiologique (2ème concept) ainsi que les déterminants de la collaboration entre les organisations impliquées dans le processus d’introduction du changement (3ème concept). Les résultats de ces analyses nous ont permis d’objectiver de faibles niveaux d’adoption, ainsi qu’une faible articulation des déterminants de la collaboration entre les différentes organisations impliquées dans le processus d’introduction du changement. Partant de ces constats, nous avons pu mettre en évidence, dans le troisième article, une phase de « chaos » dans le fonctionnement du système de santé d’Haïti. Cette phase de « chaos », qui pourrait expliquer les difficultés liées à l’introduction du changement dans les systèmes de santé des pays en développement en général et plus particulièrement en Haïti, était caractérisée par la présence d’un ordre sous-jacent au désordre apparent dans le fonctionnement de certaines composantes du système de santé d’Haïti, l’existence d’une instabilité, d’une imprédictibilité ainsi que d’une invariance structurelle aux différents niveaux de gouvernance. Par ailleurs, cette recherche a également permis de démontrer que les caractéristiques du « chaos » sont entretenues par la présence de trois groupes de systèmes d’action sociale bien articulés et bien cohérents à tous les échelons de la pyramide sanitaire en Haïti. Il s’agissait des systèmes d’action liés aux agences de coopération bilatérale, ceux liés aux initiatives ou fondations internationales de lutte contre le sida et finalement ceux associés aux organisations onusiennes. Ces systèmes d’action sociale sont en outre associés à d’autres systèmes d’action plus complexes qui sont situés à l’extérieur du système de santé d’Haïti. Au regard de ces résultats, nous avons proposé une nouvelle approche permettant de mieux appréhender l’introduction du changement dans les systèmes de santé des pays en développement et qui s’inscrit dans une logique permettant de favoriser une plus grande variété et une plus grande diversification. Cette variété et cette diversification étant soutenue par la création et la mise en place de plusieurs interconnections entre tous les systèmes d’action en présence dans les systèmes de santé qu’ils soient d’appartenance nationale, internationale ou qu’ils agissent au niveau central, départemental ou local. La finalité de ce processus étant l’émergence de propriétés systémiques issues non seulement des propriétés des groupes de systèmes d’action individuels qui interviennent dans la constitution du système émergent, mais aussi d’autres propriétés résultant de leur mise en commun.

L’adaptation des services de santé à l’égard de personnes migrantes : cas des services infirmiers en première ligne

Comment s’adaptent des organisations lorsqu’elles font face à des changements qui les dépassent? De cette question a émergé une recherche voulant comprendre comment et pourquoi des organisations de santé décident d’adapter (ou non) leurs services aux besoins et aux caractéristiques des populations migrantes accueillies sur leur territoire. Pour y répondre, cette thèse s’est intéressée à la gouvernance multiniveaux appliquée aux organisations de santé fournissant des services à des populations migrantes. Dans un contexte de régionalisation de l’immigration, la dynamique du processus migratoire est de mieux en mieux documentée, mais les capacités organisationnelles d’adaptation le sont beaucoup moins. Nous avons réalisé une étude de cas multiples à l’aide d’entrevues semi-directives auprès d’acteurs provenant de deux CSSS montéregiens (région au sud de Montréal, Québec) et des paliers locaux, régionaux et nationaux. Les résultats de cette étude ont permis (1) de mettre en évidence les différents acteurs impliqués dans ce processus d’adaptation, dont des acteurs de connectivité; (2) de cerner huit leviers d’action, divisés en trois catégories de leviers : administratif, émergent et d’habilitation. La possible imbrication de ces trois catégories de leviers facilite l’apparition de structures de connectivité, légitimant ainsi l’adaptation de l’organisation; et (3) de montrer l’ambigüité de l’adaptation à travers des facteurs d’influence qui favorisent ou entravent le processus d’adaptation à plusieurs niveaux de la gouvernance. Cette thèse est construite autour de quatre articles. Le premier, de nature conceptuelle, permet de circonscrire les concepts d’adaptation et de gouvernance multiniveaux à travers la lentille des théories de la complexité. Nous campons ainsi notre sujet dans une problématique liée à la vulnérabilité et la migration tout en appréhendant l’adaptation du système et son opérationnalisation au niveau local. Il en ressort un cadre conceptuel avec six propositions de recherches. Le second article permet quant à lui de comprendre les jeux des acteurs au sein d’une organisation de santé et à travers son Environnement. Le rôle spécifique d’acteurs de connectivité y est révélé. C’est dans un troisième article que nous nous intéressons davantage aux différents leviers d’action, analysés selon trois catégories : administrative, émergente et d’habilitation. Les acteurs peuvent les solliciter afin de d’adapter leurs pratiques au contexte particulier de la prise en charge de patients migrants. Un passage des acteurs aux structures de connectivité est alors rendu possible via un espace : la gouvernance multiniveaux. Enfin, le quatrième et dernier article s’articule autour de l’analyse des différents facteurs pouvant influencer l’adaptation d’une organisation de santé, en lien avec son Environnement. Il en ressort principalement que les facteurs identifiés sont pour beaucoup des leviers d’action (cf. article3) qui à travers le temps, et par récursivité, deviennent des facteurs d’influence. De plus, le type d’interdépendance développé par les acteurs a tendance soit à façonner un Environnement « stable », laissant reposer les besoins d’adaptation sur les acteurs opérationnels; soit à façonner un Environnement plus « accidenté », reposant davantage sur des interactions diversifiées entre les acteurs d’une gouvernance multiniveaux. De cette adéquation avec l’Environnement à façonner découle l’ambigüité de s’adapter ou non pour une organisation.