系统科学思想

1、系统科学思想,简介：系统科学是一门学科群体. 20世纪40年代，诞生了系统论（贝塔朗菲）、信息论（申农）、控制论（维纳），被称为“老三论”； 20世纪70年代诞生了耗散结构理论（普里高津）、协同学（哈肯）、超循环理论（艾根），被称为“新三论”，也被称为自组织理论； 20世纪90年代诞生了复杂性理论，如混沌理论、分叉学说等。 所有这些理论虽然各不相同，但有一个共同点，即都把事物作为系统来进行研究。,一、系统含义及其组成,含义：系统是“处于一定的相互关系中并与环境发生关系的各组成部分的总体” 。 组成： 1)任何系统都有要素（性能、数量、种类、关系）。 2）各种要素通过相互关系结合成一定结构 。

2、3）具有结构的系统处在一定的环境中 。 4）任何系统都具有功能。,二、系统科学中的具体思想,（一）整体突现思想 产生各组分原来没有的新性质 各组分的部分性质被屏蔽 整体功能达到最优（客观性、相对性、条件性） 处理好整体与部分关系 加和性（W=Pi ） 非加和性（ WPi ） 整体中的部分不同于孤立状态下的部分 同一部分进入不同整体具有不同特性,（二）非线性思想,数学函数关系式 线性函数：f(x)= ax 非线性函数： f(x)= ax2 特点： 非加和性、相干性、多重选择性 线性特点：叠加性、独立性、 单一性 恩格斯：“相互作用是事物的真正的终极原因” 普里高津：“对于耗散结构所必须的另一个基

3、本特征是在系统的各个元素中存在着一种非线性机制。”,杨子之邻人亡羊,既率其党;又请杨子之竖 追之.杨子曰:嘻!亡一羊,何追者之众 邻人曰:多歧路.既反,问:获羊乎 曰:亡之矣.曰:奚亡之 曰:歧路之中又有歧焉,吾不知所之,所以反也. ,（三）多元竞争协同思想,系统既有快变量，也有慢变量 慢变量指在系统内部非迅速衰减，而是缓慢增长的量（长寿命） 快变量指在系统中迅速衰减的量（短寿命） 系统中慢变量支配快变量 慢变量也被称为序参量，一个系统只有几个很少的序参量。 各种序参量的合作和竞争促使系统 演化。 协同学更强调系统内部对立要素的 协同合作：既对立又互补的两重性逻辑. （如：有序和无序、整体和部

4、分、 观察着和对象等） Order from noise,（四）等级层次思想,层次性普遍存在。 ab X Y 层次性特征 低层次是高层次的基础， 高层次对低层次具有指导作用 层次越多，系统越稳定， 越具有抗环境的干扰能力 除大尺度天体外，系统层次尺度 与能量阈值成反比,（五）开放思想,开放系统：与环境交换物质、能量、信息的系统。 系统熵变公式：ds=dis+des,其中，ds表示系统的总熵；dis表示系统内部所产生的熵，叫做熵产生，根据热力学第二定律dis0；des表示系统与环境交换的熵，叫做熵流，可正可负。,系统状态分析图表,（六）随机性思想,事件出现频率具有某种稳定性的或然性事件是随机性事

5、件。 必然性事件：C条件下A必然发生。 或然性事件：C条件下B可能发生也可能不发生。 随机现象服从统计规律。 思考：随机性=偶然性？ 随机事件具有客观属性，是普遍存在的。 随机事件具有确定的概率：limK/Np(K/N代表事件发生的频率，p为概率，满足0p 1) 科学研究中的概率性事件怎样认识？,（七）反馈回环原理,反馈：将输出回输到原系统中去（u=j-y）. 反馈作用：正反馈加剧系统的不稳定；负反馈使系统趋于稳定。 正反馈是否只起破坏性作用？ 前馈：在扰动发生之前通过前馈装置测量信息，从而起到调节作用。 系统演化是众多自我反馈、依赖反馈、因果反馈链环结构相互作用的结果。 认识系统在某种角度上

6、就是认识系统的环形因果性,系统,输入,输出,j=目标值，y=输出值,运用反馈控制的步骤 确定目的，即输出期望值。 了解控制机构，如被控对象、反馈装置及其组合方式。 观测、分析输入与输出值及干扰因素。 根据实际分析结果结合目的值，确定反馈的性质和强度。 实际操控并及时纠正偏差。,（八）系统与环境同塑共生思想,环境对系统的塑造： 资源：为系统提供生存发展的条件 压力：为系统提供约束、扰动、压力，危害其生存和发展。 结果：不同环境造就不同系统。 系统对环境的塑造： 功能：积极作用。 污染：破坏作用。 思考：系统的环境生态问题,(九)动态演化思想,可逆思想：无时间箭头F=md2r/dt2 不可逆思想：退化时间观和进化时间观。 三种时间、两种冲突。 解决不可逆现象的矛盾是自组织理论。 自组织条件：开放系统、远离平衡态、非线性