Varför behövs olinjäritet för att få komplexitet?

Linjära system utmärks av superpositionsegenskapen: om man har två möjliga tillstånd kan de adderas till varandra och man får ett tredje möjligt tillstånd:
F(x) + F(y) = F(x + y)
Det här innebär att det ena tillståndet inte påverkar det andra, summan tillför så att säga inget nytt till systemet.

I ett olinjärt system gäller inte superpositionsegenskapen: x plus y blir inte x+y utan något nytt, z. Man kan säga att olinjäriteten tillåter kreativitet i systemet.

Varför är återkoppling nödvändigt för att få adaptation?

Utan återkoppling har systemet inget minne, det nuvarande tillståndet är oberoende av det förflutna. Därför kan dess beteende inte bli annat än en direkt respons till insignalerna (stimulus och respons).

Ett system med återkoppling kan ha "minne", det förflutna spelar en roll och det interna tillståndet kan förändras beroende på vad som sker, vilket möjliggör mer komplexa beteenden än stimulus och respons.

Är komplexitet och adaptation något oväntat?

Det är lätt att bli överväldigad av komplexiteten hos adaptiva system, framför allt genom att de genom epifenomen och emergens uppvisar nya och oväntade egenskaper man inte kan enkelt härleda från delarna. Men är de unika och ovanliga, eller normaltillståndet i återkopplade olinjära system?

Vi lever i en komplex värld där adaptation är möjlig. Hade vi inte gjort det skulle vi inte kunnat notera detta faktum, eftersom intelligens förutsätter komplexitet och adaptation. Därför bör vi inte bli förvånade över att vi ser komplexitet omkring oss, den är helt enkelt en nödvändighet för att vi ska kunna ha utvecklats. Även om adaptation vore något som mycket få möjliga uppsättningar naturlagar uppvisade skulle vi av nödvändighet uppleva ett universum med adaptation, åtminstone i den miljö där vi själva lever.

Om man provar slumpmässiga cellulära automater finner man rätt få klass IV regler med komplexa beteenden, men de uppträder ändå tillräckligt ofta för att man ska se ett par när man slumpmässigt leker med regeluppsättningen en stund. De är knappast helt unika och ovanliga, bara lite färre än de tråkigare klass I, II och III. När det gäller system som uppvisar självorganiserad kritikalitet är komplexiteten stabil; systemet tenderar att hamna i ett komplext läge mellan super- och sub-kritikalitet. För dynamiska system i högre dimensioner verkar kaotiska attraktorer vara det generiska fallet. Mängden linjära, icke återkopplade system är en delmängd med måttet noll i mängden av alla system. Kort sagt, i allmänhet är nog komplexitet det allmänna fallet och enkelhet specialfallet.