Komplexní adaptivní systémy jsou zvláštní případy komplexních systémů. Jsou komplexní v tom, že jsou různorodé a složené z více vzájemně propojených prvků a adaptivní v tom, že mají schopnost měnit se a učit se ze zkušeností. Termín komplexní adaptivní systémy vymysleli v interdisciplinárním Santa Fe Institutu (SFI) John H. Holland, Murray Gell-Mann a další. John H. Holland je jedním z vynálezců evolučních výpočtů a genetických algoritmů. Nositel Nobelovy ceny Murray Gell-Mann objevil kvarky.
Termín komplexní adaptivní systémy (nebo věda o složitosti) se často používá k popisu volně organizovaného akademického oboru, který vyrostl kolem studia takových systémů. Věda o složitosti není jedinou teorií – zahrnuje více než jeden teoretický rámec a je vysoce interdisciplinární, hledá odpovědi na některé základní otázky o živých, adaptabilních, proměnlivých systémech.
Příklady komplexních adaptivních systémů zahrnují burzu, kolonie sociálního hmyzu a mravenců, biosféru a ekosystém, mozek a imunitní systém, buňku a vyvíjející se embryo, výrobní podniky a veškeré úsilí založené na lidských sociálních skupinách v kulturním a sociálním systému, jako jsou politické strany nebo komunity. Mezi oblastí CAS a umělým životem existují úzké vztahy. V obou oblastech jsou velmi důležité principy vzniku a sebeorganizace.
CAS je komplexní, sobě podobná kolekce interagujících adaptivních agentů. Studium CAS se zaměřuje na komplexní, emergentní a makroskopické vlastnosti systému. Různí výzkumníci nabídli různé definice:
To, co odlišuje CAS od čistě multiagentního systému (MAS), je zaměření na vlastnosti nejvyšší úrovně a vlastnosti, jako je vlastní podobnost, složitost, vznik a sebeorganizace. MAS je jednoduše definován jako systém složený z více interagujících agentů. V CAS jsou agenti i systém adaptivní: systém je sebepodobný. CAS je komplexní, sobě podobná kolektivita interagujících adaptivních agentů.
Dalšími důležitými vlastnostmi jsou adaptace (nebo homeostáza), komunikace, spolupráce, specializace, prostorová a časová organizace a samozřejmě reprodukce. Lze je nalézt na všech úrovních: buňky se specializují, přizpůsobují a reprodukují stejně jako větší organismy. Komunikace a spolupráce probíhá na všech úrovních, od agenta až po systémovou úroveň.