复杂性科学视野下的城市管理三维结构
宋 刚
（北京大学遥感与地理信息系统研究所, 北京100871）
摘要：现代城市是一个开放的复杂巨系统，这必然给城市的管理带来相应的复杂性。本文分析了现代城市在经济结构、空间结构和社会结构等方面的复杂性。参照霍尔系统分析的三个维度，结合城市管理的实际，提出了城市管理中的三维结构概念模型，并应用复杂性科学的分析方法分别对城市管理的三个维度进行了分析，以期启发在城市管理方面的研究和思考、推动复杂性科学指导下的城市管理实践与探索。
关键字: 城市规划、城市建设、城市运行、城市管理三维结构
Three-Dimensional Morphology of Urban Management
in Perspective of Complexity Science
SONG Gang
Institute of RS and GIS, Peking University
Abstract：City is a complex system, which will surely bring corresponding complexity to urban management. This paper analyzes the complexity of economic structure, spatial structure and social structure of modern city. Referring to Hall’s three-dimensional morphology of systems engineering and combine the practice of urban management, we put forward the three-dimensional morphology of urban management, and analyze the three-dimensional morphology of urban management in perspective of complexity science. It will benefit the practice of modern urban management.
Keywords: urban planning, urban development, urban operations, three-dimensional morphology of urban management
1.0 概述
城市是现代文明的标志，是经济、政治、科技、文化、教育的中心，集中体现了国家的综合国力、政府管理能力和国际竞争力。
2001年诺贝尔经济奖获得者斯蒂格列茨（Joseph E. Stiglitz）认为，新世纪对于中国有三大挑战，居于首位的就是中国的城市化，他提出“中国的城市化将是区域经济增长的火车头，并产生最重要的经济利益”。联合国环境规划署署长托普菲尔（Klaus Toepfer）指出：“城市的成功就是国家的成功”。21世纪是城市的世纪，中国作为世界上人口最多的发展中国家，未来20年中国城市化进程将对全球发展产生深刻影响。许多国外学者都把“中国的城市化”与“美国的高科技”并列为影响21世纪人类发展进程的两大关键因素。统计数字表明，随着时代的前进和发展，城市化程度的明显加速是一个重大标志，其增长过程与财富积累呈非线形的对应关系[1]。
而城市内部也由于城市规模的扩大和要素的交互作用增强使得管理起来越来越困难。城市的兴起与发展受到自然、经济、社会和人口等众多因素的影响，同时城市也以自身的反馈不断影响周围环境，和外界区域进行着物质、能量、信息和人员的交流。所以周干峙院士从建筑科学发展的角度提出城市与其区域构成的系统是一个典型的开放复杂巨系统[2]；国内外
众多学者已对城市的复杂性进行过研究。王富臣从城市结构的基本概念出发，从生活的多样性、文化的多元性以及自然的规定性三个方面论述了城市结构复杂性的本质[3]；王以邃以自然群落的自主特征为事实基础，以系统理论及复杂性科学为哲学依据，对现代城市的问题及成因进行了归纳和分析，试图在前沿科学与哲学的对话中探索城市发展的新方向[4]；宋刚等学者分析了复杂性科学与城市管理的关系，指出现代城市及其管理是一类开放的复杂巨系统，应以复杂巨系统理论来指导城市管理工作，构建了城市管理的综合集成体系结构和流程图[5,6]，并指出现代城市管理者必须超越还原论的局限，走出现代科技支撑下的城市管理与发展之路[7]。复杂性科学在城市问题研究及其管理中的应用越来越受到学术研究及城市管理工作者的重视。
2.0 城市管理的复杂性
城市管理是指以城市这个开放的复杂巨系统为对象，以城市基本信息流为基础，运用决策、计划、组织、指挥、协调、控制等一系列机制，采用法律、经济、行政、技术等手段，通过政府、市场与社会的互动，围绕城市运行和发展进行的决策引导、规范协调、服务和经营行为[5]。广义的城市管理是指对城市一切活动进行管理，包括政治的、经济的、社会的和市政的管理。狭义的城市管理通常就是指市政管理，即与城市规划、建设及运行相关联的城市基础设施、公共服务设施和社会公共事务的管理。本文所研究的对象主要针对狭义的城市管理领域。
要分析事物的复杂性，就必须要弄清楚事物的结构。结构是各种事物中各组成部分或各要素之间相关关系的关联方式。在城市的结构中，城市的经济结构、空间结构、社会结构等构成了城市的主要结构，本文主要分析这三种结构的复杂性。
2.1、城市经济结构的复杂性
城市是由多个层次、众多子系统组成的复杂系统，体现为各组成要素之间的相互影响和相互制约作用。现代城市作为生产要素的聚集体。按照不同的研究需要，生产要素的分类有三种、五种，乃至几十种、几百种，甚至几十万种之多。它们共同聚集在有限的城市空间内，在特定的经济结构中发挥出各种功用。因此，在经济结构研究中，各种生产要素的变化就成为城市增长的变量。
城市经济结构就是组成城市经济系统各要素的组织体系。在这个体系中，各要素之间形成了相互适应、相互协调和相互制约的比例关系。城市经济结构是一个国家国民经济结构的重要组成部分，是社会分工状态在城市经济域内的反应。它不仅决定城市的经济功能和城市性质，并且充分展现城市生产力结构和生产关系结构的现状。具体说来城市的经济结构主要包括以下七个结构：城市产业结构、城市消费结构、城市基础结构、城市科技结构、城市劳动力结构、城市所有制结构、城市分配结构[8]。
城市经济结构合理与否，是决定城市经济系统正常运行的关键，城市经济结构是通过人口流、物质流、能量流、价值流和信息流这“五流”的循环运动、相互联系，相互沟通组合成一个完整的结构体系。如果城市经济结构不合理，不匹配，“五流”的循环运动就会受阻，各构成要素间的相互联系就会脱节，从而造成城市经济系统不能正常运转，最终阻碍城市经济发展。
2.2、城市空间结构的复杂性
城市空间结构包括城市形态和城市相互作用，其中城市形态是指城市各个要素（包括物质设施、社会群体、经济活动和公共机构）的空间分布模式；城市相互作用是指城市要素之间的相互关系，使之整合成为一个个功能各异的实体，也称为子系统；城市空间结构则以一定的组织规则，将城市形态和各个子系统相连接，并整合成为一个城市系统[9]。
“城市作为人类聚居的产物，成千上万的人聚居在城市里，而这些人的兴趣、能力、需求、财富甚至口味又都千差万别，它们之间相互关联同时又不断的相互适应，结果产生了错
综复杂并且相互支持的城市功用，形成了丰富多彩的城市空间。[10]”城市空间结构是一种复杂的人类社会系统和地理系统相互作用的表现形式，是城市功能组织方式在空间上的表征和时序上的动态演化，是以系统思维和地理思维看待研究城市而形成的对客观存在的抽象，是认识城市、研究城市、规划城市、建设城市、管理城市的独特视角和重要内容。城市系统的复杂本质使城市空间结构也具有诸多复杂性特征，而且随着城市发展，呈现出越来越复杂的趋势，见表一。
表1 不同历史阶段城市空间结构特点[11]
社会形态前工业社会工业社会后工业社会
建城思想生态自发生态失落生态觉醒
建城空间因地制宜隔离自然回归自然
绿色空间结构绿点、绿斑模式绿点、绿线模式半网状绿网
城乡关系共生对抗平等
城市空间结构特征简单封闭、紧
凑、功能区混合
复杂半开放、高密
度、功能区分化
更复杂开放、有
所松散、分散化
与自然空间关系
空间结构模式单中心结构同心圆结构主副中心结构
2.3、城市社会结构的复杂性
社会结构指一个群体或一个社会中的各要素相互关联的方式，或是个人或群体之间相互作用的模式。城市社会结构即是通过一定的社会标准来确定各阶层、等级在城市社会中的横向、纵向排列并由此而进一步确定各自的社会位置、相应的社会活动范围、活动模式以及彼此间的相互关系，即是城市的社会阶层结构[12]。
社会结构越复杂，社会活动的空间越广阔。组成社会复杂巨系统的元素是人，作为一种多层关系系统的个体和社会，若要有序的生存和稳定地发展，必然要求在其组分之间及其与环境之间存在和谐有序的相互作用过程，诸多的复杂性影响变量使得社会系统运行的复杂性产生其间。随着经济的发展和城市的加快，城市人口处于高流动状态，同时城市内部人口的利益也进行多元化的分化，社会结构急剧分化和不均匀分层、不同的利益群体大量涌现，使得城市的社会结构缺乏稳定性，不同利益之间的不同矛盾也对城市社会稳定形成巨大的冲击，进一步增加了城市管理的复杂性。
3.0、城市管理三维分析
复杂性科学的发展为现代城市管理提供了新的机遇。复杂性科学对世界的革命性推动，不仅仅在于它是一次科学革命，最重要的是它使人们的思维方式开始由线性思维转向非线性思维、从还原论思维转向整体思维、从实体思维转向关系思维、从静态思维转向动态思维[13]。复杂系统探究方式的基本出发点是非线性思维，而整体思维、关系思维和动态思维则是进行具体考察的三种基本手段和方式。
要做好城市管理工作，必须建立在对城市及其管理这类开放的复杂巨系统的正确认识基础上。从参与角色上，城市管理的主体包括政府（包括各级政府、各城市管理相关部门）、市场（包括企业等市场经济的各个主体）和社会（包括社区、民间组织、媒体和学术机构等）；从管理层次上，城市管理包括市级、区级、街道、社区、网格等多个层次；从时间维度上，城市管理包括前期规划管理、中期建设管理与后期运行管理几个部分；从逻辑维度上，城市管理包括预测、决策、组织、实施、协调和控制等一系列机制；从专业维度上，城市管理包括市政基础设施、公用事业、交通管理、废弃物管理、市容景观管理、生态环境管理等众多子系统，而每个子系统又包含许多子系统，整个系统呈现出多主体、多层次、多结构、多形态、非线性的复杂巨系统特性[5,6]。基于以上分析，参考霍尔系统分析的三个维度[14]，我们
提出一个分析模型以期帮助和启发在城市管理方面的研究和思考。基于时间维、逻辑维和知识维的城市管理三维分析模型见图一。
图1 城市管理三维结构图
3.1时间维度
从时间维度上，城市管理包括前期规划管理、中期建设管理与后期运行管理三个部分。大家所熟知的城市规划、建设、管理三段论中的管理，实际上指的就是运行管理。城市规划、城市建设、城市运行绝非简单的线性关系，三个阶段之间不仅存在互动反馈机制，而且处在不停的动态变化之中。
城市规划是以发展眼光、科学论证、专家决策为前提，对城市经济结构、空间结构、社会结构发展进行规划。具有指导和规范城市建设的重要作用，是城市综合管理的前期工作，是城市管理的龙头。城市的复杂巨系统特性决定了城市规划是随城市发展与运行状况长期调整、不断修订，持续改进和完善的复杂的连续决策过程。城市建设是以规划为依据，通过建设工程对城市人居环境进行改造，是为管理城市创造良好条件的基础性、阶段性工作，是过程性和周期性比较明显的一种特殊经济工作。城市运行就是指与维持城市正常运作相关的各项事宜，主要包括城市公共设施及其所承载服务的管理。城市规划和建设最终还是为了服务城市运行，服务市民。城市设施在规划、建设完成并投入运行后方能发挥功能，提供服务，真正为市民创造良好的人居环境，保障市民正常生活。如果说城市规划是一种专业设计及地方立法行为，城市建设是一种以质量竞争、价格竞争、技术竞争为主要手段的市场经济行为[15]，参照GBCP和谐三角模型[16]，我们认为城市运行是政府、市场与社会围绕城市公共产品与服务的提供、各要素共同作用于城市而产生的所有动态过程，正是这三者之间的互动推动了城市发展。
随着中国城市化进程的加快，城市管理中重规划建设、轻运行管理的问题也越来越突出，“重建轻管”的诟病已被广为认知。就每个具体建设项目而言，从规划到建设完工移交运行管理部门，其时间周期是有限的，管理对象和范围也相对明确和具体。而运行管理从时间上相对较长（古建筑保护甚至上千年）；管理对象和范围也更加复杂，如水电气热通讯的保障、城市交通的通达、环境卫生的保障、园林绿化与夜景照明、防灾防火防盗等无不是一个个复杂的系统工程，再加上生活于城市建筑、设施之中的市民和社会组织，使得城市运行管理更
加的复杂。
现代城市管理的非线性复杂巨系统特性要求必须加强城市的运行管理。通过城市运行指标体系的输理、数据模型的建立、城市运行系统的建设，及时、准确掌握城市运行总体情况、并按照城市发展的规律加强对城市运行各类问题的监测和预警，这不仅是城市规划和建设的重要依据，也是实现对城市这个复杂巨系统进行动态、科学、系统管理的必然要求。当企业以客户导向实现了从生产为中心向以市场为中心的转变，城市管理也将实现从以政府为中心到以人为本、以市民为中心的管理方式的转变。正确认识城市规划、城市建设与城市运行之间的关系是做好转型期城市管理工作的重要前提。现代城市管理者应当注重城市规划、建设与运行之间的互动；以科学发展观为指导，加强城市运行管理，并参照客户关系管理的思想，站在在城市公共产品最终提供角度，反溯整个公共产品的生产与管理过程，实现规划、建设、运行一体化的全流程城市管理。
3.2逻辑维度
从逻辑维度上，根据城市管理综合集成流程[6]，城市管理涵盖了从明确问题到指标设计、系统建模、系统分析与综合、决策、执行及监督评价等过程，本文不再累述。城市管理通过预测、决策、组织、实施、协调、控制等一系列机制，贯穿从明确问题、指标设计、系统建模、系统分析与综合、决策、执行到监督评价整个流程，以及城市规划、建设、运行管理全过程。具体城市管理逻辑图如图二。
图2 城市管理过程逻辑图
3.3知识维度
知识维是指为完成上述各阶段、各步骤所必需的理论知识和专门技术。现代城市及其管理是一类开放的复杂巨系统。对现代城市进行管理需要市政基础设施、公用事业、城市交通、环境卫生、市容景观、环境保护等城市管理众多领域的自然科学、工程技术、系统科学、经济学、管理学、法学、社会科学以及人文科学等各类知识。在城市管理三维结构图的知识维中，我们按照城市管理的领域（行业）知识进行划分。但这种划分并不意味着各领域之间的割裂，城市之作为一个系统，知识之作为一个连续的整体，各行业的管理互相影响，各领域、各专业的知识互相交融。城市管理必须按照复杂巨系统方法论，依托跨学科、跨行业的科学技术知识和专家队伍，充分利用信息技术，将各种信息和知识、将众人的才智和先人的智慧综合集成，做到科学管理城市[6]。
4.0 小结
现代科技、特别是信息技术的进步和发展，推动了复杂性科学的研究和发展，也为城市管理提供了新的机遇，为信息技术引领的城市管理变革提供了新的视野[6]。复杂系统并不是若干系统的简单相加，而是这些系统间若干复杂因素互相影响的结果。现代城市的内在结构和功能决定了其管理理论和方法必须屏除传统的管理思想和方法，以开放的复杂巨系统及其方法论为指导，充分重视从定性到定量的综合集成法的应用，充分综合集成市政基础设施、
公用事业、城市交通、环境卫生、市容景观、环境保护等城市管理众多领域的自然科学、工
程技术、系统科学、经济学、管理学、法学、社会科学以及人文科学等各类知识，统筹城市
规划、城市建设、城市运行管理全过程，确立一系列的科学原理和基本原则，以达到城市管
理的最佳目标。本文从城市管理的三个维度初步分析了城市管理的复杂性和综合性，以期启
发在城市管理方面的研究和思考、推动复杂性科学指导下的城市管理实践与探索。毫无疑问，
确立在一定的科学依据基础上的现代城市管理的科学原理和基本原则，是做好整个城市管理
工作的基础。
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建筑结构平法识图口诀平法识图总则口诀（1） 03G系列共七本，原有四本未出版， 901系列有五本，累计共有十二册， 可惜今年全作废，11G三本来替代。 规范更新图集变，施工人员要紧跟， 新图集中有提醒，图集施工看版本。 平法图集玄妙多，且听我们仔细说， 整体表示有规则，青来教授他首创。 平、截、列表有三种，各种标法要分清。 原位集中分得清，集中标注指贯通， 集中含在原位里，一排二排有比例。 英文字头汉拼音，一看便知其原意。 结构理论为基础，有些东西无需记， 弄懂以下八个字，就是一个好监理， “符号”和“锚固”，“连接”和“加密”。 符号一定要弄清，“B”是底，“T”是顶， “&”是and(安得），汉语原意是并和与。 锚固基本分两种，“La”和“LaE”， 尤其注意非框梁（L），底筋锚固12D。 连接方法有三种，绑扎、机械和焊接， 加密也要牢牢记，查表、计算看图集。
再说三本11G，变了的地方有很多， 只要弄懂03G，再变心中也有底。 首先钢材有变化，235兆帕的遭抛弃。 其二保护层再加大，现指箍筋至外皮。 其三钢排技术桥梁用，11G图集称并筋。其四锚固有新说法，改称基本锚固长。 其五顶梁边角柱，增加一个新做法。 柱箍加密几分之几，1/3加密设在嵌固位。其余变化也挺多，日后编辑飨大家。 平法识图之框架结构口诀（二） 框架结构有奥秘，听我慢慢说仔细。 抗震非抗样不一，就是抗震也分级， 一二三四共四级，非抗脚标少个E， 抗震标注“LaE”,锚固长度查图集。 直锚弯锚均可以，至少也得二百五， 11G有了新做法，减去50成二百。 底筋一般不连接，过了中线加5D， 筏板、地梁和楼梯，非抗、非框、井字梁，悬挑、板筋加条基，以上九种不带E。 遇上框架请慎重，楼梯可能要抗震， 悬挑是否要抗震，图纸一般会注明。
首都师范大学学报（社会科学版）Journal of Capital Normal University 2010年第2期 （Social Sciences Edition ） （总第193期） 经济研究 经济研究与复杂性科学 苗东升 摘要：本文讨论了经济研究与复杂性科学的互动关系，指出经济学前沿出现了把复杂性当复杂性对待的趋势，最后对中国经济学的发展提出一些想法。关键词： 复杂性；经济研究；复杂性科学；社会主义市场经济 中图分类号：F0－05 文献标识码：A 文章编号：1004－9142（2010）02－0030－07 收稿日期：2009- 11-22作者简介：苗东升，男，山西榆社人，中国人民大学哲学院教授。（北京100872） 一、经济研究是培育复杂性 科学的温床之一 复杂性科学从孕育到产生的历史可以简单概述为：19世纪与20世纪之交开始孕育，历时40多年；1940年代开始把复杂性看成科学概念，意识到复杂性正在成为科学前沿的研究对象，提出一系列有助于理解和描述复杂性的概念、方法、观点；70至80年代之交初步形成复杂性科学。一切科学思想都来自社会实践， 复杂性科学亦然。经济是社会的基础，经济活动本质上属于复杂系统， 因而是培育复杂性科学思想的重要土壤。科学整体作为系统，从简单性科学这种历史形态演化为复杂性科学这种历史形态， 需要而且事实上经历着一系列观念和方法的转变。今天回头看去，这一进程中始终有来自经济研究的影响和推动。其表现是多方面的，我们仅就以下五点略加说明。 1.从物理到事理。简单性科学是广义的物 理学（自然科学），只研究物质关系和物质运动，不涉及人的因素起重要作用的事理现象。研究事理既要考虑物质关系和物质运动，也要考量人的情感、思想、决策、行为等因素，原则上属于复杂性范畴。科学转型演化的一种必不可少的思想准备是从单纯的物质观转向同时承认事理观。这一转变始于20世纪初，人们试图把自然科学的方法应用于事理现象，主要是经营管理问题，逐步形成运筹学。运筹学遵循投入最小化、 收益最大化这一经济原则，用数学方法描述和处理有限资源分配、目标搜索、设备更新之类事理问题。列昂惕夫（1973）、康托罗维奇（1975）就是以运筹学的出色工作而获得经济学诺贝尔奖的。今天看来，运筹学能够有效解决的还是所谓硬系统、硬运筹、硬事理问题，原则上仍属于简单性科学。但它冲破单纯的物理观，开辟通向研究软系统、软运筹、软事理这类复杂性问题的道路，是经济对复杂性研究的重要影响。 3
系统科学思维方式 摘要：系统思维方式的整体性是由客观事物的整体性所决定，整体性是系统思维方式的基本特征，它存在于系统思维运动的始终，也体现在系统思维的成果之中。整体性是建立在整体与部分之辩证关系基础上的。整体与部分密不可分。整体的属性和功能是部分按一定方式相互作用、相互联系所造成的。而整体也正是依据这种相互联系、相互作用的方式实行对部分的支配。 关键词：系统科学，系统思维，辨别, 逻辑能力 引言： 思维方式作为表征人们思维活动不同特点、不同类型的一个哲学范畴，是在一定历史阶段上形成的相对稳定的规范着人们思维活动方向、过程和结果的范式。它是所处历史阶段上占有主导地位的哲学世界观、科学理论的硬核和科学方法的综合。思维方式变革的根源是实践方式的变革，实践方式的变革又与科学技术的发展水平紧密联系着。 2．正文： 2.1基本定义 系统是一种逻辑能力，也可以称为整体观、全局观。系统思维，简单来说就是对事情全面思考，不只就事论事。是把想要达到的结果、实现该结果的过程、过程优化以及对未来的影响等一系列问题作为一个整体系统进行研究。 2.2系统思维的历史 作为一门科学的系统论，人们公认是美籍奥地利人、理论生物学家贝塔朗菲创立的。他在1952年发表“抗体系统论”，提出了系统论的思想。确立这门科学学术地位的是1968年贝塔朗菲发表的专著：《一般系统理论基础、发展和应用》该书被公认为是这门学科的代表作，以新兴的探索复杂性的综合学科群一般系统论、信息论、控制论、耗散结构理论、协同学、超循环理论、突变论、混沌理论、分形理论等系统科学为基础，形成了新型的整体的科学思维方式。 之前，“系统”一词，来源于古希腊语。通常把“系统”定义为：由若干要素以一定结构形式，结构成的具有某种功能的有机整体。在这个定义中包括了系统、要素、结构、功能四个概念，表明了要素与要素、要素与系统、系统与环境三方面的关系。 贝塔朗菲的系统观点，比“系统”内涵要丰富得多。系统论的核心思想是系统的整体观念。贝塔朗菲强调，任何系统都是一个有机的整体，它不是各个部分的机械组合或简单相加，系统的整体功能是各要素在孤立状态下所没有的新质。他用亚里斯多德的“整体大于部分之和”的名言来说明系统的整体性，反对那种认为要素性能好，整体性能一定好，以局部说明整体的机械论的观点。同时认为，系统中各要素不是孤立地存在着，每个要素在系统中都处于一定的位置上，起着特定的作用。要素之间相互关联，构成了一个不可分割的整体。要素是整体中的要素，如果将要素从系统整体中割离出来，它将失去要素的作用。正象人手在人体中
系统是什么意思？复杂是什么意思？复杂系统又是什么意思？ 复杂系统和简单系统的区别在哪里？ 复杂系统的特征和基本性质是什么？ 现实生活和科研中我们接触到哪些复杂系统及其性质的实例？ 我们平时所接受的教育，对于自然界和人类世界的理解，所使用的基本假设和前提，有多少是来自于简单系统？可能存在哪些局限性？ 对于复杂系统的理解，会给我们的思维带来哪些变革，给科研和社会生活带来哪些新的启发？ 系统是由若干相互联系、相互作用的要素组成的具有特定结构与功能的有机整体。 简单系统： 微积分、牛顿力学、热力学的研究对象；机械结构、理想气体 死的，不演化的组分少线性的可还原的 复杂系统： 细胞；生物体；大脑；社会组织；生态系统 活的，演化的3个以上组分非线性的不可还原的涌现性 复杂系统 具有变量来自不同标度层次的结构，或者大量相互之间有差别的单元构成的动态系统。通常表现出复杂性，但也可能出现简单性。 复杂系统是具有中等数目基于局部信息做出行动的智能性、自适应性主体的系统。复杂系统是相对牛顿时代以来构成科学事业焦点的简单系统相比而言的，具有根本性的不同。简单系统它们之间的相互作用比较弱，比如封闭的气体或遥远的星系，以至于我们能够应用简单的统计平均的方法来研究它们的行为。而复杂并不一定与系统的规模成正比，复杂系统要有一定的规模，复杂系统中的个体一般来讲具有一定的智能性，例如组织中的细胞、股市中的股民、城市交通系统中的司机，这些个体都可以根据自身所处的部分环境通过自己的规则进行智能的判断或决策。 定义 复杂系统（complexsystem）是具有中等数目基于局部信息做出行动的智能性、自适应性主体的系统。复杂系统是一个很难定义的系统，它存在于这个世界各个角落。如此，我们也可以这样定义它: 1.不是简单系统，也不是随机系统。 2.是一个复合的系统，而不是纷繁的系统（It'scomplexsystem,notcomplicated.） 3.复杂系统是一个非线性系统。 4.复杂系统内部有很多子系统（subsystem），这些子系统之间又是相互依赖的（interdependence），子系统之间有许多协同作用，可以共同进化（coevolving）。在复杂系统中，子系统会分为很多层次，大小也各不相同（multi-level&multi-scale）。 关于系统的分类（和复杂系统相关的系统） 通俗的讲系统可以分为三类： a)简单系统simplesystem，特点是元素数目特别少，因此可以用较少的变数来描述，这种系统可以用牛顿力学去加以解析。简单系统又是可以控制的，可以预见的，可以组成的。在管理学中，这种组织一般是出现在组织的初期，比如一个班级，抱着同样的目的，有同样
中医学为复杂性科学的涌现性及其方法论难题提供了解决之道 中医学为复杂性科学的涌现性及其方法论难题提供了解决之道 赵宏杰张笑波 （吉林市中医院吉林吉林132011）摘要：复杂性科学的涌现性及其方法论难题，源于还原论思想和方法面对海量信息的力不从心。与之对应，越来越多的学者认为东方科学思想和方法可以解决这个不足。中医学是惟一的体系完整又继续发挥着功能影响的东方科学，它研究人体这个复杂巨系统的时空整体论和时空还原论思想方法，解决了涌现性难题。从信息、系统与复杂性角度可以为时空整体论和时空还原论提供现代科学的解读。信息中医学的提出与论述以及人工智能学科方法所体现的象数学思想方法和具体例证，再次证明了这种解读的正确性。 关键词: 信息中医学涌现性难题复杂性时空整体观时空还原论时间维分形取象比类模式识别人工智能定性推理 1.复杂性科学的涌现性及其方法论难题 复杂性科学是用以研究复杂系统和复杂性的一门方兴未艾的交叉学科，被有些科学家誉为是“21世纪的科学”,关于复杂性的研究受到了科学家们越来越强烈的关注。复杂性科学研究的复杂系统特别是复杂巨系统涉及到非常广的范围。[1] 若干部分按照一定方式相互关联起来形成系统，就会产生出整体具有而部分及其总和没有的特性。不同的关联方式产生不同的整体特性，一旦把系统整体分解为它的组成部分，这些特性便不复存在。这种整体特性就叫做涌现性。涌现性的另一种表述是：高层次具有低层次没有的特性，一旦还原到低层次这些特性便不复存在。面对生命、社会、思维等复杂巨系统，组分不但数量巨大，而且种类繁多，相互关联又异常错综复杂，从微观到宏观有许多中间层次，不同层次之间关系也很复杂。这种系统的组分本身往往已是复杂系统，可能具有主动性、适应性，甚至是智能主体，有价值追求，能够运用策略。这就使系统产生了更高级更复杂的整体涌现性，远远不能归结为统计特性，无法通过对微观子系统的统计综合得到宏观总系统的涌现特性。[2] 400年来科学的还原论思想和方法显得力不从心。这就是复杂性科学的涌现性及其方法论难题，它同时要求我们必须超越还原论，创立全新的方法论去描述复杂巨系统才具有的高级涌现性。[2] 苗东升认为要从信息科学的发展中吸取营养来研究整体涌现性，是一个非常正确的预见。[2] 与还原论相对应，越来越多的学者认为东方整体论指导下的东方科学思想和方法可以解决还原论思想和方法的不足。第58次香山科学会议，“中国传统文化与当代科学前沿发展”会议与会高级专家呼吁书，对此有充分的介绍。[3]姜岩在《东方科学与文明伟大复兴》文中和《东方科学文化的复兴》一书中也有详细的论述。[4][5] 在众多东方科学里面，中医学有着非常独特的地位，中医学是中国的传
1 三维可视化在城市规划的应用 三维可视化以其强大的功能和应用的广泛改变了城市规划和建筑设计表现形式从传统效果图、沙盘模型、三维动画的设计模式提升到数字技术发展的变革。更重要的是实现了对城市环境从过去到未来变化状态及趋势进行科学的仿真、模拟和预测。利用城市空间数据建立一个逼真的、立体的、可交互的虚拟城市环境，可实现城市规划的全方位、自动化设计理念；并且利用三维可视化技术构建的虚拟城市景观可以从众多的规划方案中选择具有最佳效益的一个。 1.1研究现状 目前，许多国外学者己经开发了三维GIS原型系统，使三维可视化技术在建筑、交通、城市规划等许多领域得到应用。德国Rostock大学、Stuttgart大学等研究机构联合研究了三维GIS在数字城市模型中的应用，他们对城市的空间对象进行了分类和表示，建立了数字城市模拟系统，对城市基础设施(包括房屋、道路、绿地等)可方便地进行查询、分析和显示。一些商用GIS系统中，也加入了三维GIS模块，如ArcINFO的ArcScene、IMAGINE的Virtual GIS模块，能在实时三维环境下，提供GIS分析和实时三维飞行方式的访问和漫游。还有许多其它一些模拟实验系统，其研究集中于三维可视化和虚拟现实功能方面，以及与计算机网络的结合上。目前，国际上成立了许多专门机构进行三维GIS的基础研究，大量有关三维GIS的学术论文开始涌现。20世纪90年代后，三维GIS研究得到了极大的发展。由于GIS 的容涉及很广，包括天文、地理、地质、城镇建设、环境评估等，同时GIS又是一门新兴的边缘学科，它涉及到图形学、管理学、计算机科学、测绘科学等众多的学科，各专业领域的专家都有人在根据自身学科的特点对真三维GIS进行研究。 在国，关于城市三维可视化软件较典型的有灵图软件技术的VRMap和适普软件的IMAGIS。VRMap是三维地理信息系统平台，可以在三维地理信息系统与虚拟现实领域提供从底层引擎到专业应用的全面解决方案，（如图 1－1为 VRMap 的界面）;IMAGIs三维可视地理信息系统，是一套以数字正射影像(DOM)。数字地面模型(DEM)、数字线划图(DLG)和数字栅格图(DRG)作为处理对象的GIS系统。该系统结合了三维可视化技术与虚拟现实技术，完全再现管理环境下的真实情况，把所有管理对象都置于一个真实的三维世界中，真正做到了管理意义上的“所见即所得”。（图1－ 2 为IMAGIS 电力系统解决方案）
第5卷第4期 复杂系统与复杂性科学 Vol .5No .42008年12月 COM P LEX SYSTE M S AND COM P LEX I TY SC I E NCE Dec .2008文章编号:1672-3813(2008)04-0021-08 收稿日期:2008-10-10 基金项目:国家基础研究计划973项目(2006CB705500);国家自然科学基金(60744003,10635040,10532060,10472116);中国科学院院长基金 特别支持项目计划《复杂网络的结构与功能及动力学性质研究》;高等学校博士学科点专项科研基金(20060358065) 作者简介:汪秉宏(1944-),男,江西婺源人,教授,中国科学技术大学理论物理研究所所长,主要研究方向为复杂系统理论、复杂性科学、统计 物理、计算物理和非线性动力学。 当前复杂系统研究的几个方向 汪秉宏1,2,周 涛 1,3,王文旭4,杨会杰2,5,刘建国1,3,赵 明1,6,殷传洋7,韩筱璞1,谢彦波 1(1.中国科学技术大学近代物理系理论物理研究所复杂系统研究组,合肥230026; 2.上海系统科学研究院及上海理工大学复杂适应系统研究所,上海200093; 3.瑞士弗里堡大学物理系,瑞士弗里堡CH -1700;4.亚利桑那州立大学电子工程系,美国亚利桑那州85287-5706; 5.新加坡国立大学物理系,新加坡119077; 6.香港浸会大学物理系,香港; 7.南京信息工程大学,南京210044) 摘要:复杂系统与复杂性科学被誉为21世纪的科学,是吸引跨学科广泛注意的新 型交叉科学。简要概述了复杂系统研究的几个重要方向,包括网络同步、网络交通 流、新一代信息网络的结构和动力学、演化合作博弈、生物网络复杂性、人类动力学 和信息物理学。 关键词:复杂系统;复杂性科学;复杂网络;人类动力学;信息物理学 中图分类号:N94文献标识码:A Severa l D i recti on s i n Co m plex Syste m Research WANG B ing 2hong 1,2,Z HOU Tao 1,3,WANG W en 2xu 4,Y ANG Hui 2jie 2,5,L IU J ian 2guo 1,3,ZHAO M ing 1,6,YIN Chuan 2yang 7,HAN Xiao 2pu 1,X IE Yan 2bo 1(1.Depart m ent of Modern Physics,I nstitute of Theoretical Physics and Gr oup of Comp lex Syste m, University of Science and Technol ogy of China,Hefei 230026,China; 2.I nstitute of Comp lex Adap tive Syste m s,Shanghai Acade my of Syste m Science and University of Shanghai f or Science and Technol ogy,Shanghai 200093,China; 3.Depart m ent of Physics,University of Fribourg,Fribourg CH -1700,S witzerland; 4.Depart m ent of Electr onic Engineering,A rizona State University,A rizona 85287-5706,US A; 5.Depart m ent of Physics,Nati onal University of Singapore,119077,Singapore; 6.Depart m ent of Physics,Hong Kong Bap tist University,Hong Kong,China; 7.Nanjing University of I nfor mati on Science and Technol ogy,Nanjing 210044,China ) Abstract:A s the 21st 2century ’s science,the comp lexity science is attracting wide attenti on fr om the sci 2 entific community .I n this paper,we highlight s ome relevant key issues,including net w ork 2based syn 2 chr onizati on,traffic dyna m ics on net w orks,structure and evoluti on of inf or mati on net w orks in the next generati on,ev oluti onary cooperating ga me,comp lexity of bi ol ogical net w orks,human dyna m ics and inf o 2 physics .
一、名词解释： 1. 系统: 是由相互联系相互作用的要素或部分组成的，具有一定结构和功能的有机整体。 2. 系统科学：以系统及其机理为对象，研究其类型内容运动规律的科学或知识体系。 3. 元素：最小的即为不需要划分的组分。 4. 系统的结构：组分与组分之间关联方式的总和或系统把元素整合为统一整体的模式。 5. 整体涌现性：多个要素组成系统后,出现了系统组成前单个要素所不具有的性质, 这个性质并不存在于任何单个要素当中,而是系统在低层次构成高层次时才表现出来，系统功能往往表现为“整体大于部分之和”。 6. 层次：通常是指构成系统的元素之间按照整体与部分的构成关系而形成的不同质态的分系统及其排列方式。 7. 环境：系统整体存在和发展的全部条件的总和。 8. 系统的边界：把系统和环境分开的的东西，从空间上看，边界是把系统与环境分开的所有点的集合。 9. 系统的功能：系统行为所引起的，有利于环境中某些事物乃至整个环境存续和发展的作用。 10. 系统的演化：系统的结构、状态特性、行为、功能等随时间的推移而发生的变化。 11. 系统方法：凡使用系统的方法认识和处理问题的方法，不管是理论的还是经验的，数学的还是非数学的等都是系统方法。 12. 模型：给对象实体以必要的简化，用适当的表现形式或规则，把它的主要特征描绘出来，这样的得到的模仿品。 13. 运筹学：是利用现代数学特别是统计数学的成就研究人力物力财力的运用和筹划，使能发挥最大效率的科学。 14. 控制论：研究动物（包括人类）和机器内部控制和通信的科学。 15. 模拟：根据原型来制造或组织模型，使模型与原型之间具有相似特征的过程。 16. 信息论：关于信息的本质和传递规律的科学理论，是研究信息的计量、发送、传递、交替、接受和贮存的一门新兴学科。 17. 信息：是指事物在内部或外部因素作用下所产生的变化或结果，其中作用者称为致信物，被作用者称为信息载体。 18. 黑箱方法：通过分析未知系统输入和输出地对应关系，来认识其内部结构并加以控制的方法。 19. 灰箱方法：运用已有知识结合黑箱方法去推测系统内部结构特征的认识方法。 20. 控制：指在一定环境中，一个系统通过一定方式驾驭或支配另一个系统做合目的的运动的行为及过程。 21. 系统工程：以组织建立或经营管理某一系统为目的的工程，如筹建矿山开建的工程为工业系统工程，农业农田建设的工程为农业系统工程。 22. 数学模型：是描述元素之间，子系统之间，层次之间相互作用以及系统与环境相互作用的数学表达式。
城市基础设施三维可视化管理系统（简介） 随着全球信息化的变革，科技的不断进步，三维模拟技术的适用领域也越来越广泛。基础设施三维可视化管理系统（以下简称为可视化管理系统）是就对当前基础设施资源基础数据三维模拟的综合应用。通过可视化管理系统的建立，模拟整全城的市貌，动态生成管网三维，并通过对基础设施的管理、分析，为基础设施建设、维护、指挥决策等各方面的应用提供依据。 可视化管理系统是将基础设施平面数据的三维可视化展现，通过将平面数据以及三维数据动态的联动，增强了“所见即所得”的用户体验。可以通过属性查询来获取当前的三维信息，也可以通过三维图形获取对应的属性信息，达到真正的图文联动，“三维”和“属性”的互查；可以通过动态生产管网三维，展示当前管网的三维模拟效果，并在此基础上进行日常的测量、浏览、查询、分析等，加强了基础设施的数字化建设，为基础设施的建设、指挥决策提供了更加明了、更加形象的可视化依据。 可视化管理系统的建立是符合当前社会新潮、满足当前社会需要的新型产业软件，是三维模拟技术与数字化基础设施结合的产物，具有蓬勃的发展潜力。 一、系统目标 建立可视化管理系统时，应在基础平台选择、数据规范、应用系统的可维护性和可扩充性等方面给予全面的考虑和留有充分的余地，使之能随着前期目标的实现，有计划有步骤地开展数据搜集和建库工作，不断完善系统功能、扩大应用范围，使系统逐步演进成一个更高层次的可视化管理系统。 结合市当前规划管理的业务特征，遵循求实可行的方针，以实用性、先进性、开放性、可靠性为原则，在统一的软硬件平台上，建立起可视化管理系统，具体目标主要有：建立各种建筑物、纹理材质以及管网附属设施模型库，是动态生成三维场景必不可少的一部分；建立三维的基础地形数据库；实现动态生成管网三维并建立对应的管网数据库；建立可视化管理系统，实现对城市管网属性的查询、
复杂性科学的简介 兴起于20世纪80年代的复杂性科学(complexity sciences)，是系统科学发展的新阶段，也是当代科学发展的前沿领域之一。复杂性科学的发展，不仅引发了自然科学界的变革，而且也日益渗透到哲学、人文社会科学领域。英国著名物理学家霍金称“21世纪将是复杂性科学的世纪”。复杂性科学为什么会赢得如此盛誉，并带给科学研究如此巨大的变革呢?主要是因为复杂性科学在研究方法论上的突破和创新。在某种意义上，甚至可以说复杂性科学带来的首先是一场方法论或者思维方式的变革。尽管国内外学者已经认识到研究复杂性科学的重要意义，然而要想找出一个能够符合各方研究旨趣的复杂性科学的概念还有困难。虽然目前人们对复杂性科学的认识不尽相同，但是可以肯定的是“复杂性科学的理论和方法将为人类的发展提供一种新思路、新方法和新途径，具有很好的应用前景”。黄欣荣认为尽管复杂性科学流派纷呈、观点多样，但是复杂性科学却具有一些共同的特点可循：(1)它只能通过研究方法来界定，其度量标尺和框架是非还原的研究方法论。(2)它不是一门具体的学科，而是分散在许多学科中，是学科互涉的。(3)它力图打破传统学科之间互不来往的界限，寻找各学科之间的相互联系、相互合作的统一机制。(4)它力图打破从牛顿力学以来一直统治和主宰世界的线性理论，抛弃还原论适用于所用学科的梦想。(5)它要创立新的理论框架体系或范式，应用新的思维模式来理解自然界带给我们的问题。 复杂性科学是指以复杂性系统为研究对象，以超越还原论为方法论特征，以揭示和解释复杂系统运行规律为主要任务，以提高人们认识世界、探究世界和改造世界的能力为主要目的的一种“学科互 涉”(inter—disciplinary)的新兴科学研究形态。 复杂性科学研究主流发展的三个阶段 复杂性科学研究主流发展的三个阶段主要是指：埃德加·莫兰的学说、普利高津的布鲁塞尔学派、圣塔菲研究所的理论。 (1)埃德加·莫兰的学说埃德加·莫兰是当代思想史上最先把“复杂性研究”作为课题提出来的人。莫兰正式提出“复杂性方法”是在他1973年发表的《迷失的范式：人性研究》一书中。莫兰复杂性思想的核心是他所说的“来自噪声的有序”的原则，该原则可以简要表述如下：将一些具有磁性的小立方体散乱地搁置在一个盒子里，然后任意摇动这个盒子，最后人们看到盒子中的小立方体在充分运动之后根据磁极的取向互相连接形成一个有序的结构。在这个例子中，任意地摇动盒子是无序的表现，显然单靠它不能导致小立方体形成整体的有序结构。小立方体本身具有磁性，是产生有序性的潜能，但是这个潜能借助了无序因素的辅助或中介而得以
systematic scientific methods; system science method; systematic scientific method; system science methods; 系统科学方法" 英文对照 1、是对系统方法、反馈方法、功能模拟方法、信息方法等现代科学方法的统称。△形象点说,系统科学是这些方法产生的母体,而这些新型方法则是系统科学的结晶,因而我们把这些方法统称为系统科学方法。(庞元正《现代思维与改革》) 查看全文 "系统科学方法" 在工具书中的解释 1、1.现代系统科学方法的基本观点所谓系统科学方法是指以系统论、控制论、信息论和耗散结构论、协同论、突变论的基本思想和方法 文献来源 "系统科学方法" 在学术文献中的解释 科学 系统 系统科学 "系统科学方法" 在工具书中的参考阅读 研究 "系统科学方法" 相关问题的主要学者 黄强 李明锋 畅建霞 马来平 王惠珍 陈有亮 王义民 王方华 王继荣 涂国平 陈依元 王凡 孟庆云 李丹 柳晓春 肖萍 李自强 张文泉 李妍 乌杰 《系统辩证学学报》 乌杰系统科学网https://www.doczj.com/doc/ad15408267.html,/Default.asp 系统科学中文书目 N.维纳《控制论》,郝季仁译，科学出版社，1962。 H.格林尼斯基《控制论简述》,科学出版社，1963。 W.R.艾什比《控制论导论》，张理京译，科学出版社，1965。 [奥]埃尔温·薛定谔《生命是什么？》上海人民出版社，1973。 N.维纳《人有人的用处》,陈步译，商务印书馆，1978。
冯.诺意曼《计算机和人脑》，甘子玉译，商务印书馆，1979。 W.B.坎农《躯体的智慧》，范岳年魏有仁译，商务印书馆，1980。 [苏]А.Я.列尔涅尔《控制论基础》，刘定一译，科学出版社，1980。 涂序彦潘华郭江黄秉宪编《生物控制论》，科学出版社，1980。 奥斯卡·兰格《经济控制论导论》，杨小凯译，中国社会科学出版社，1981。 M.A.阿尔贝勃《大脑、机器和数学》，朱熹豪金观涛译，商务印书馆，1982。 P.卡洛《生物机器--研究生命的控制论途径》，科学出版社，1982。， 湛垦华沈小峰等编《普里高津与耗散结构理论》。，陕西科学技术出版社，1982。 金观涛华国凡《控制论和思想方法论》，科学普及出版社，1983。 魏宏森《系统科学方法论导论》，人民出版社，1983。 金观涛刘青峰《兴盛与危机》，湖南人民出版社，1984。 H.哈肯《协同学--引论物理学、化学和生物学中的非平衡相变和自组织》，徐锡申等译，原子能出版社，1984。 A.F.G.汉肯《控制论和社会》，黎鸣译，商务印书馆，1984。 瓦·尼·萨多夫斯基《一般系统论原理》，贾泽林等译，人民出版社，1984。 黄麟雏李继宗邹珊刚《系统思想与方法》，陕西人民出版社，1984。 赫伯特·A·西蒙《关于人为事物的科学》，杨砾译，解放军出版社，1985。 [美]E.拉兹洛《用系统论的观点看世界》，闵家胤译，上国社会科学出版社，1985。 伊·普里戈金《从存在到演化》，曾庆宏等译，上海科学技术出版社，1986。 尼科利斯普里戈京合著《非平衡系统的自组织》，徐锡申等译，科学出版社，1986。 尼柯里斯普利高津合著《探索复杂性》，罗久星等译，四川教育出版社，1986。 王雨田主编《控制论、信息论、系统科学和哲学》，中国人民大学出版社，1986。 李如生编著《非平衡态热力学和耗散结构》，清华大学出版社，1986。 [美]拉·迈尔斯主编《系统思想》，杨志信、葛明浩译，四川人民出版社，1986。 [美]司马贺（Herbert A.Simon）《人类的认知--思维的信息加工理论》，荆其诚张厚粲译，科学出版社，1986。 宋毅何国祥编著《耗散结构论》，中国展望出版社，1986。 杨士尧编著《系统科学导论》，农业出版社，1986． 路·冯·贝塔朗菲《一般系统论--基础、发展、应用》,秋同、袁嘉新译，社会科学文献出版社,1987。 [美]冯·贝塔朗菲《一般系统论--基础、发展和应用》,林康义等译，清华大学文献出版社,1987。 E.拉兹洛《系统、结构和经验》，李创同译，上海译文出版社，1987。 普里戈金斯唐热合著《从混沌到有序》，曾庆宏沈小峰译，上海译文出版社，1987。 金观涛《整体的哲学》，四川人民出版社，1987。 邹珊刚、黄麟雏等《系统科学》，上海人民出版社，1987。 沈小峰胡岗姜璐编著《耗散结构论》，上海人民出版社，1987。 杰里米·里夫金《熵：一种新的世界观》，吕明袁舟译，上海译文出版社，1987。 H.哈肯《协同学——自然成功的奥秘》，载呜钟译，上海科学普及出版社，1988。 霍绍周编著《系统论》，科学技术文献出版社，1988。 拉兹洛《进化——广义综合理论》，社会科学文献出版社，1988。 金观涛《我的哲学探索》，上海人民出版社，1988。 勒内·托姆《突变论：思想和应用》，周仲良译，上海译文出版社，1989。 陈禹《关于系统的对话--现象、启示与探讨》，中国人民大学出版社，1989。 马清健《系统和辩证法》，求实出版社，1989。 [美]詹姆斯·格莱克《混沌--开创新科学》，张淑誉译，上海译文出版社，1990。
什么是复杂系统论 什么是复杂系统？也许你会说：具有复杂性的系统，就是复杂系统，而简单的系统就不是复杂系统。然而事实可能远没有这么简单，请尝试回答下面的几个问题： 飞鸟是如何聚集成群的？蚂蚁如何形成王国？为什么冷战结束，世界反而硝烟四起？为什么苏联以及东欧等一系列社会主义国家会在1989年的几个月内轰然坍塌？生命是如何起源的？计算机病毒具有生命么？为什么在1998年爆发了亚洲经济风暴，进而导致全球的经济危机？大脑是什么？感情、思想、目的和意识这样不可言喻的特征是如何产生的？难道大脑仅仅是简单的随机进化的结果么？ 这些问题看似不是什么科学的问题，然而它们都有一个共同点，就是属于同一种系统，既复杂系统。 首先，复杂系统是相对牛顿时代以来构成科学事业焦点的简单系统相比而言的，两者具有根本性的不同。简单系统通常具有少量个体对象，它们之间的相互作用比较弱，或者具有大量相近行为的个体，比如封闭的气体或遥远的星系，以至于我们能够应用简单的统计平均的方法来研究它们的行为。而复杂并不一定与系统的规模成正比，复杂系统要有一定的规模，但也不是越大越复杂。另外复杂系统中的个体一般来讲具有一定的智能性，例如组织中的细胞、股市中的股民、城市交通系统中的司机、生态系统中的动植物……，这些个体都可以根据自身所处的部分环境通过自己的规则进行智能的判断或决策。 根据以上的描述，我们可以得到复杂性科学中对复杂系统的描述性定义：复杂系统是具有中等数目基于局部信息做出行动的智能性、自适应性主体的系统。根据这个定义，我们不难总结出复杂系统的以下几个核心的特点： （1）中等大小数目的主体，通俗的讲也就是元素不能少，也不能太多。对于一般的系统我们可以按照系统内个体的数目以及相互作用的强度进行分类，得到下面的图： a)简单系统b)无组织的复杂系统c)有组织的复杂系统 说明：a)简单系统，特点是元素数目特别少，因此可以用较少的变数来描述，这种系统可以用牛顿力学去加以解析。 b)无组织的“复杂”系统：其特征是元素和变量数很多，但其间的耦合是微弱的，或随机的，即只能用统计的方法去分析。热力学研究的对象一般就是这样的系统。 c)有组织的复杂系统：特征是元素数目很多，且其间存在着强烈的耦合作用。
自然辩证法论文 论文题目：复杂性科学及方法论研究与应用 学院：研究生学院 班级：硕研2012-10班 姓名：赵明磊 学号： 2012021042 专业：软件工程 摘要 复杂性科学是研究复杂系统行为与性质的科学，它的研究重点是探索 宏观领域的复杂性及其演化问题。它涉及数学、物理学、化学、生物学、 计算机科学、经济学、社会学、历史学、政治学、文化学、人类学和管理 科学等众多学科。之所以被称为复杂性科学，有很多种理由，其中之一是 由于它具有统一的方法论——整体论或非还原论。因此复杂性科学被称为 整体论科学或非还原论科学，也有人把它看作是与简单性科学相对立的科学。复杂性科学诞生的标志是一般系统论的创立。复杂性科学是指以复杂 性系统为研究对象，以超越还原论为方法论特征，以揭示和解释复杂系统 运行规律为主要任务，以提高人们认识世界、探究世界和改造世界的能力 为主要目的的一种“学科互涉”的新兴科学研究形态。 关键字：复杂性科学、复杂性、复杂系统、方法论、复杂性系统、科学、简单性科学、整体论、非还原论 Abstract Complexity science is the study of complex system behavior and the nature of science, it emphases of the research is to explore the complexity of macroscopic field and its evolution problem. It involves mathematics, physics, chemistry, biology, computer science, economics, sociology, history, politics,
城市三维管线可视化技术 ——以综合管线数据管理系统为例 付仲良张文元 目录 1 系统需求分析 (2) 1.1 管线三维可视化意义 (2) 1.2 管线系统功能需求 (3) 1.3 管线数据需求 (4) 2 系统总体设计 (5) 2.1 系统的技术路线 (5) 2.2 系统的层次结构 (5) 2.3 系统的软件配置 (6) 3 数据库设计 (8) 3.1 数据库内容 (8) 3.2 概念模型设计 (8) 3.3 逻辑模型设计 (8) 3.4 物理模型设计 (9) 4 系统功能设计 (10) 4.1 系统技术架构 (10) 4.2 系统功能结构 (10) 4.3 系统功能描述 (11) 5 管线三维可视化技术介绍 (13) 5.1 ArcGIS Engine 3D开发简介 (13) 5.2 三维管线几何建模原理 (14) 5.3 三维管线几何建模算法 (16) 5.4 管点三维建模 (22) 5.5 三维管线系统功能界面 (23)
1系统需求分析 系统需求分析是在对用户进行深入细致的调查基础上进行的，它是GIS设计的基础，是通过与系统潜在用户进行书面或口头交流，将收集的信息根据系统软件设计的要求归纳整理后，得到对系统概略的描述和可行性分析的论证文件。全面深入地了解掌握用户需求是进行优良的系统设计的关键，也是系统生命力的保证，需求分析使GIS开发者可以明确地了解用户对GIS内容和行为的期望和需求。 1.1管线三维可视化意义 城市地下管网是由纵横交错的给水、排水、燃气、热力、电力、电信、工业管线组成的错综复杂的空间体系，担负着能源输送、信息传输等工作，是城市赖以生存和发展的物质基础。但由于多方面的原因，我国现有地下各类专业管线的资料残缺不全，且有关资料精度不高或与现状不符，造成在建设施工中时常发生挖断或挖坏地下管线，造成停水、停气、停暖、通信中断、污水四溢等严重事故。另一方面，我国现有的地下专业管线在地上、地下立体布设，管线繁多、复杂。已有的管线资料都以图纸、图表等形式记录保存，采用人工方式管理效率低下，资料系统性差。对于变化的区域，管线维护困难，各部门也存在为了建设方便重复收集资料、标准不统一、管理混乱等情况。而城市地下管线现状资料作为地下工程规划设计、施工和运行管理的基础数据，必须为合理地开发利用地下空间，加强城市地下空间的统一规划管理提供科学依据。 目前城市管网系统大多停留在二维的管理基础之上，不能生动地表现具有三维特征的客观实体。而且，管线在地下的分布纵横交错，二维图形无法表现管线之间的空间关系。由于三维直观性强，可从不同方位再现物体，具有较强的立体感、逼真感，通过三维可视化可以直观地看到城市地下纵横交错、上下起伏的实际管线。所以建立城市三维管网系统，有利于全面反映地下管网的分布状况，便于管网的维护、检测，实现管网信息从无序到有序化管理。此外，将管网信息与城市基础地理信息融合在一起，可实现信息共享，为城市的施工建设提供准确、现势的资料，为科学管理提供辅助决策的依据。
复杂性科学视角下的中医学研究 本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！ 中医学的发展与现状是人们近年来关注较多的问题之一，在迈过了中医科学性争论之后，我们基本上已能够形成一个统一的认识：要论述中医的科学性，要具体定义对科学的理解；科学的概念所指不同，中医与科学的归属自然也不尽相同。然而，中医学如何能用现代的语言表达清楚，能够为更多的人所理解，将它的治病方法和诊疗思路推而广之，进而普及仍然是一个棘手的问题。复杂性科学是解读中医的一个很好的契合点，从复杂性科学的视角看待中医，无疑为中医的诊疗思维和治病方法的展示提供了有效地借鉴范式。 1.复杂性科学视野中的中医 什么是复杂性科学？复杂性科学无论在哲学上还是在实践中都推进着时代和科学的前沿探索。目前我们还无法对复杂性给出明确的定义，迄今也没有一个统一的范式。《大英百科全书》中关于系统科学中的“复杂性”属性描述了八种特征：（1）不可预言性；（2）连通性；（3）非集中控制性；（4）不可分解性；（5）奇
异性；（6）稳定性；（7）不可计算性；（8）突现性。这些关于复杂性特征的内容都具有确定的解释，同时也激发了把复杂性研究及其范式应用于自然科学以及人文、社会科学等各个领域，其思想和概念渗透到各门具体学科之中，成为重要的科学理念和思维方法。在复杂性研究领域内，Science（科学）杂志于1999年的复杂性专辑中选用了“复杂系统——超越还原论”的表述，后来学者们倾向于称之为“复杂性科学”这一用语。戴汝为院士更将复杂性科学称之为“21世纪的科学”因为复杂性科学打破了线性、均衡、简单还原的传统范式，而致力于研究非线性、非均衡和复杂系统带来的种种新问题。 通过对复杂性科学的探索和研究，我们知道世界是物质的，物质是以系统的形式存在的。什么是系统？贝塔朗菲认为，系统是处于一定相互关系中与环境发生关系的各组成部分（要素）的总体。或者说，系统集合内各要素按一定的结构组织而成的一个整体，并在与外部环境进行物质、能量、信息交换过程中体现出一定的功能。而中医正体现了复杂性研究中的系统论思想。系统科学和已有的其它科学不同，它是从事物的整体与部分，全局与局部以及层次关系的角度来研究客观世界的。这里的客观世界包括了自然、社会
一、结合自己的研究领域或方向谈谈系统科学的历程、启示 系统科学由各门系统工程、运筹学，控制论和信息论，加上系统学共同形成的一个科学体系。三大发现是其产生的基础，先是经历了定量化的发展：微分方程、混沌，分形等有了长足的进步，然后计算机的出现为系统科学的产生提供了极有利的条件，还有系统思维的影响，工程与管理需求的促进等，都为系统科学的产生奠定了基础。系统科学孕育在信息学、控制学、系统论、运筹学和系统工程等科学中。 系统科学先后经历了形成与发展(20世纪40年代-60年代)、自组织理论的建立(20世纪70年代-80年代)、复杂系统的兴起三次浪潮(20世纪80年代-现在)。系统科学发端于20世纪20年代，奥地利生物学家贝塔朗菲倡导的机体论就是一般系统论的萌芽。后来，又产生了一般系统理论、控制论和信息论即“老三论”，老三论的产生预示着系统科学产生的必然性，也为其产生奠定了坚实的基础。自组织理论的建立揭开了系统科学发展的新浪潮，耗散结构理论、协同学、突变论和超循环理论也就是“新三论”的产生，进一步完善了系统科学。1986年-1994年系统综合理论结构论的产生，即复杂系统的兴起，开创了现代的系统综合方法，使系统科学得到了进一步发展。 启示：行为决策理论研究始于对理论决策理论中的不足和弊端进行的探索，至今的发展历程可以分为萌芽期、兴起期和蓬勃发展期三个阶段。在这三个阶段中，决策行为实证研究一直贯穿于其中，而决策行为的实证研究方法在很大程度上对行为决策理论的发展起着推动抑或限制的作用。无论是系统科学还是行为决策理论的发展都是一个不断探索的历程，都经历了由简到繁、由特殊到普遍的历程，凝结了无数科学家的心血。同时，还要不断的进行下去，继续发展下去。 二、谈谈系统观对自己科研的帮助 广义的系统观是指以系统的观点看自然界，系统是自然界物质的普遍存在形式，提出了系统和要素，结构与功能等新的范畴，揭示了自然界物质系统的整体性、关联性、层次性、开放性和动态性、自组织性。系统思想是指唯物辩证法所体现的物质世界普遍联系及整体性的思想，是“以近乎系统的形式描绘出自然界相互联系的清晰图画”的思维方法，是关于事物整体性的观念、相互联系的观念和演化发展的观念。系统观和思想经历了古代朴素的系统观、近代辩证系统观和现代系统观。古代系统观把世界当做一个统一的整体并从组成因素之间的辨证关系来研究问题；近代辩证系统观则是强调为了认识整体必须认识“部分”，只有认识了部分的特性才可以根据其性质把握整体的特性。现代系统观的辩证唯物论的出现为现代系统科学方法论的产生提供了思想理论基础。 启示：管理者通过制定决策来解决问题，通过使用系统的方法求解问题，管理者一定要有系统的观念。在我们的科研过程中，更是要重视系统的观念，采用辨证的系统观，既要避免“只见森林，不见树木“的古代方法论，也要避免”只见树木，不见森林“的近代科学方法论。面对问题，要注意问题和问题的相互联系性，问题的整体性和不断发展性，要用发展的态度审视问题，从整体上、宏观上对问题进行深刻的分析，进而采用科学系统的方法解决问题。在当今日益严谨的科研项目中，辩证的系统观发挥着无可替代的作用。 三、结合非线性科学、复杂性科学，谈谈对管理科学的认识 非线性科学是一门研究非线性现象共性的交叉学科。它是自20世纪六十年代以来，在各门以非线性为特征的分支学科的基础上逐步发展起来的综合性学科，被誉为20世纪自然科学的“第三次革命”。非线性科学几乎涉及了自然科学和社会科学的各个领域，并正在改变人们对现实世界的传统看法。由非线性科学所引起的对确定论和随机论、有序与无序、偶然性与必然性等范畴和概念的重新认识，形成了一种新的自然观，将深刻地影响人类的思维方法，