第1章系统和系统思想

1、 11系统的概念和属性一、系统的定义贝塔朗菲:系统是“相互作 用的多元素的复合体.钱学森:系统是由 若干相 互 联系与作用的组成部分所 组成的，具有一定结构和功 能的有机整体.这个整体本 身又是它所从属的更大系 统的组成部分.会系组分一组成部分或 子系统不需再细分的称元 素或竜元系统和要素是相辅 相成、对立统一的. 11系统的概念和属性系统举例：系统n构成组分呼吸系统计算机系统口、鼻、 气管、肺硬件系统 软件系统功能新陈代谢科学计算数据处理生理技术项管理经理部作业队工期.质量 成本经济 11系统的概念和属性系统科学的基本命题:系统是一切事物存在的方式之一（世界皆系统）, 都可用 系统观点来考無

2、 用 系统方法来描述.洞察世界方式的改变:系统的形式化描述:令A记系统S中全部元素构成的集合，以r记元素 之间的关系，RJt所有关系的集合，A中不存在相 对于R的孤立的元,则有：S二A, R. 11系统的概念和属性二、系统的基本属槎31集合（多元）性一系统是有两个以上可区别的耍素构成的。是 是系统生命力的董耍源泉.多样性的统一.差异性的统一.世wr集嫂単显輸胃ri 2.相关性一组成部分之间 特有的 相互依赖与作用的关系.也捷生 命力的伍耍源泉.一台收音机，由许多电子元件组成，可收听节目，“牙好，胃 口就好，吃嘛嘛香，身体倍儿棒”消化管：口、胃、肠物理性消化过程.消化腺：大、小消化腺化学性消化过

3、程3.层次性一是系统所有元素Jt合为垂体过程中的 涌现等级.二、系统的基本属性*4.錢体性一是系统所k组分构 成的统一基体.这个Jt体才具*、孤立的部分及其总和不具有 的待性，被称为at体涌 现性（或突 现性）.如出0, H和0的性质完全不同；机器与零件是系统科学意义的质变；通俗表达：整体大于部分之 和。对整体性(整体涌现性)的进一步理解：(1) 体现在规律上，是指系统的整体规律，不 是某个或某几个要素的规律；(2) 体现在功能上，是指系统的整体功能，不 是某个或某几个要素的功能；(3) 体现在实现系统目标上，要求整体目标最 优化，不是某个或某几个要素最优化。二、系统的基本属性要注意的是要处理

4、好子 目 的与 子目的、子目的与总目的的关系。二.系统的基本属性6.环境适应性一环境的定义:一个系统之外的一切与它相 关联的 事物构成的集合，称为该系统的环境。更确切地说，系统S的环境E是指系统S之外的一切 与S具有不可忽略的关联事物的集合，即：Es= x | %6S 且S具有不可忽略的关耳关环境适应性一 环境对系统的作用和影响还没有使 系统发生质的改变时，系统相 对稳定，处于对环 境的适应状态，称之为环境适应性。境系统（处理）输一1 I I 1 1 1 、 丿 质量息 物能伍反馈完善的系统模式 11系统的概念和属性系统属性小结系统概念：是由若干相互联系与作用的组成部分所组成的，具有一定结构和

5、功能的 有机整体。这个整体本身又是它所从属的更大系统的组成部分。集合性整体性目的性相关性层次性一、按系统组成要素的自然属性来划分1. 自然系统2. 人工系统3. 复合系统二、按系统与环境的关系来划分、1. 开放系统2. 封闭系统入输H H H H H H质量息物能僵纟反馈质量息 物能信完善的系统模式三、按系统所处的状态来划分1. 静态系统2. 动态系统四、按系统形态来划分1. 实体系统2. 概念（抽象）系统五、按系统的自然发展层次来划分1. 无机系统 2.生物系统 3.社会系统六、按系统的规模来划分1. 小型系统2.中型系统3.大型系统4.巨型系统2系统.结杯层次七按结构简单与否：简单系统和复

6、杂系统.简单系统仅一个层次； 牛顿力学描述； 满足疊加原理； 得到确定性结果.小系统大系统简单巨系统子系统数目较多； 作用关系不复杂; 不适合疊加原理; 状态用燔来描述.巨系统、复杂巨系统有物质、能量和信息 的交换，是开放的； 子系统很多，成万上亿, 是巨系统；子系统种类繁多，成百 上百种，是复杂的。一般复杂巨系统特殊复杂巨系统复杂巨系统的最大特点是复杂性，仍然是当前研究的重中之重.一、系统的结构系统的结构是指系统诸要素相 互联系与作用 的 内 在组织方式，或称内部的秩序。二、系统的功能系统的功能是指系统同环境相互耳关系与作用 的夕卜 在活动形式，或称夕卜部的秩序。三、系统结构与功能的关系请问

7、:两者间 谁决定谁？三、系统结构与功能的关系客观现实系统表明，电是多数学者认为的，系统 的功能对其结构有着极大依赖性的一面，同时又存在 相对独立性的一面。依赖性：指系统的结构一般决定系统的功能；相对独立性：指系统的结构与功能两者之间不一 定是一一对应关系如“殊途同归”或“同途殊归”之 意.下面讨论系统的结构与功能关系的几个方面:1 . 不同结构的系统具有不同的功能(1) 由不同要素组成的不同结构系统，具有不 同的功能。(2) 由相同要素组成的不同结构系统，电具有 不同的功育皂。如碳黑. 石墨弄口金刚石，是三中碳素系统，其 硬度分别为o、1、1 Oo2、不同结构的系统，可以有相同的功能如电脑与人

8、脑；再如企业为了达到提高生产育邑力的 目的，可采取 多种方案：增加原料投资、更新设备、弓I进新工艺、 改革管理体制等。3、同一结构的系统，可以有多种功能请问：为什么会如此？任何系统者B不另皂脱离他的环境，当他在不同环境 中发挥作用时，就表现出多种功能。CJL2. 掌握两者之间关系的意义例田忌与齐王赛马中马1中马2田忌与齐王赛马 马阵A齐王:上马1出场顺4田忌：上马2比赛结果0 :下马23马阵B齐王：出畅顺昏田忌：上马1 中马1比赛结果 2马的马数齐王：上马1t中马1 t下马1田忌：上马2中马2下马2马阵A系俛马阵B系俛量和质量都没改变,却取得了负与胜质的变化齐王:田忌：上马1 中马1 下马启示

9、:要不 断变阵一 改变结构.例2.精明女工诸事迅上世纪60年代，数学家华罗 庚教授在讲学时所举 的一个极富启发性的例子.毎天6:30起床,7:30上 班.期间要做的事情:收拾5、 洗漱5、热早点15、吃早点5、化妆5、准备5、乘车 30分钟。（70分钟）6:306:3515分6:506:357:257:30启示:系统（过程）结构 有序化，达到系统功能 最优化系统思想是系统科学处理问题的核丿指导思想，对其理解应融入到 人类对 客观世界认识的历史长河中去。人类对自然界的认识的三个阶段:1 古代朴素唯物主义2 形而上学3 辨证口隹物主义一古代朴素唯物主义一系统思想的萌芽二形而上学一系统，鬼想的贡献三

10、辨证唯物主义一系统，鬼想的精髓US20世纪中期的科学技术成就一系统思想演化为专门的科学一 古代朴素唯物主义一系统思想的萌芽表现在哲学上：就是把自然界当作这一思想特征在古中国、古希腊、古罗 马等文 明 古国的 哲学著作 中 随处可见。表现在工程实践上：就是从事物之间相互联系的环度余政造客观世界古代农事、工程. 医药、天文知识和成就，都不同 程度上反映了才卜素的 系统槪念的自 发应用。我 国古代系统思想应用事例:事例1三皇宫修复工程事例2仝 都江堰水利工程 （略）例3永乐大钟（略）宫修冀工程梦溪笔谈记载，北宋真宗时期，皇宫失火，宫殿焚毁。皇帝派大臣丁渭主持修复。当时，面临的三大难题是：1、如何就近

11、取土烧砖？2、如何运输建筑材料？3、如何清理废墟?丁渭经过系统思考后，体提出了一举三 得的好办卡马路/1挖路取土就近烧砖，引河水形成水路。2 利用水路运输大型建筑材料。3 填沟复路处理废墟。丁渭的方案是三个环节环环紧扣，巧妙结合。河 可谓“一举三役济”、“省费以亿万计”。 试想：三个难题分别做会怎么样？皇宫修复工程的系统分析这些实例既反映了古代劳动人民的智慧， 也反映了系统思想的自发应用， 以及系统思趣 的由来已久。古代朴素唯物主义思想虽然強调对 自然界整体性统一片生的认识，但由于缺少理论弄口工缺乏对这一整体的各个局部.各个细节.和各个仪|面的认识能力，因 而对整体性和统 一性的 认识是不完全

12、. 不深刻的。二.形而上学一系统，鬼想的贡献十五世纪下半叶，社会生产的发展为科学技术的 进步提供了物资条件（望远镜、显微镜、气压计、温 度计等） ,力学、天文学、物理学、化学、生物 学等从混为一体的哲学中分离出来，形成了自然科学。近代自然科学发展了研究自然界的独特的分析方 法，包括实验、解剖和观察，就是把自然界的细节从 总的自然联系中抽出来，分门别类地加以研究。这种考察自然界的方法移植到哲学中，就形成了 形而上学的思维方式。它也是时代的需要，因为在深入的、细节的 考察方面比古代哲学是一个进步，在300多年的 历史时期中，对科学、技术、文化的蓬勃发展起 了不可磨灭的作用。形象地说：在古代，既缺乏

13、理论依据,又缺少 观察和实验手段，所以对许多事物，往往只能， 目睹其貌，犹如站在林海边缘，却只育皂望见一 片 “郁郁葱葱”，看到 的是林而不是树。随着 科学技术的发展，道路通了，工具有了，可以 深入林海，遗，1感的是不知不觉地只见树而不见三.辨证唯物主义一系统思想 的精髓 十九世纪下半叶以后，随着社会生产和科学技 术的快速发展，特别是自然科学中的三大发现，揭 示了客观世界的普遍联系。哲学电取得了伟大成果， 马、思创立了辨证唯物主义。系统思想:辨证唯物主义所体现的物质世界普遍 联系及其整体性的思想就是系统思想。按系统思想处理问题时，总是把披研究对象当作 由若干部分组成的整体一系统，并从整体与部分

14、、部 分与部分、整体与环境的相互联系与作用中，来探索 对象整体的本质特征和运动规律。系统思维方法与传统思维方法的区别:(P 12林业系统工程)出发点不同前者以整体为出发 点;后者以部分为出发点.研究基点不同前者以各组成部分的关系为基点;后者以部分为基点.研究顺序不同前者从整体到局部的顺序分解再有局部向 整体综合;后者从部分到整体.为基础形成局部目标，然后叠加形成整体目标.局部目标与整体目标的关系不同前者认为局部目标必须 服从整体目标，整体目标是局部目标的综合;后者以局部利益(5)考虑系统状态不同前者动态地研究事物全过程，后者静态 地研究事物的单一过程.20世纪中期的科学技术成就一系统思想演化为

15、专门的科学系统思想的定量化：成为一套具有数学理论.能够定量 处理系统个组成部分相互关系的科学方法；电子计算机：为定量化系统思想的实际应用提供了强有利的计算工具概括地说，系统思想是进行分析与综合的辨证思维工具， 它在辨证唯物主义那里取得了哲学的表达形式，在运筹学等科 学那里取得了定量表述形式，在系统工程那里获得了丰富的实 践内容。演化路径：朴素唯物主义自然观一形而上学自然观-辨证 唯物主义自然观定量表达与计算工具，使系统思想从经验到 哲学到科学，从思辨到定性到定量。一.一般系统的创立的目的一般系统也称普通系统论，是一门 运用 逻辑和 数学的方法研究一般系统运动规律的理论（因 此也可以 说是逻辑和

16、 数学领域的科学）.一般系统论创始人是美藉奥地利理论生物学家冯贝塔朗菲.创立的目的是“力图找到一般地适 用于各种系统的模式.原则和规律”.1937年提出一般系统论原理，奠定了系 统科学的理论基础.1945年发表关于 一般系统论系 统论形成标志.1948年再次讲授一 般系统论引起学术 界到度重视.1968年发表专著：一般系统理论一基础、发展和应用，被公认为是这门学科的代表作.二. 一般系统论的产生背景在生物学史上，存在过机械论和活力论之争机械论:生物物理、化学;原因 结果.解咅！J 器官组织纟田胞失望:知道的细反而知道的少了，很是迷茫!活力论:有目的的超物质的“活力” 有机无机有鸿沟三、一般系统

17、论的观点与原则20世纪20年代,贝塔朗菲开始 了 理论生物学研究， 他认为 只有把生命看成是一个有机整体，才能正确解 释生命现象，主张用机体论来代替机械论和活力论.他扌旨出，机械论有三个错误观点:(1) 简单相加观点，把有机体简单分解为各要素， 采用简单相加来说明有机体的属性；(2) 机械观点,把生命现象简单比作机器；(3) 被动反应观点，认为有机体只有受到刺激时才 作出反应，否则 是静止不动的.针对“简单相加观点” 提出了著名的“非加和定律系统的这种非加和性可以分为两种情况:（1）“整体大于部分之和” 一整体功另皂放大效应.（2）“整体小于部分之和” 一整体功能缩小效应.整体大于部分之和：是

18、指事物的整体属性和功能 大于各孤立普P分的皂和. 原因是各瞥卩分通过一定的关 系联结在一起组成整体（系统）后，便产生了各组成部 分孤立情况下没有的 新功能.例如H20的性质与H或0都不同；人与细胞贝塔朗菲总结了机体论的发展成就，提出了以下 基本观点：（1）系统观点，认为一切有机体都是由相互联系、 相互影响的各部分组成的整体-系统；动态观点,认为一切生命现象本身都处于积极 的运动状态；等级观点，认为各种有机体都是按严格的等级 组织起来的。上述观点经过进一步总结归纳，形成了适用于各 种系统的一般原则：整箱性原则、相互关联原则、动 态原则和有序性原则。一般系统论的产生是对系统思想的重要发展，对系 统科学的形成和发展作出了重要贡献.一般系统论已成为国际性学科,1954年成立“一般 系统论学会”，1956年易名为“一般系统研究会” ,80 年代末又改名为 “国际系统科学学会”，出版的刊物有 行为科学、一般系统年鉴。一般系统论是关于各种系统共同规律的探索，还是 定性描述和概念性的阐述居多，深入的定量理论和方法 较少。系统科学方法的哲学依据,归根到底是口隹物辩 A7系绽方法论凡是用系统观点来认识和处理的方法，亦即把对象当作系统来认识和处理的方法，不管是理论的 或经验的，数学的或非数学的，定