系统论
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系统论、控制论和信息论信息社会被广泛认为是继农业社会、工业社会之后的第三次伟大的科技革命与社会变革,系统论、控制论和信息论成为信息社会最为基础的理论体系。
20世纪40年代,由于自然科学、工程技术、社会科学和思维科学的相互渗透与交融汇流,产生了具有高度抽象性和广泛综合性的系统论、控制论和信息论。
1、系统论General System Theory系统论是研究系统的模式、性能、行为和规律的一门科学。
它为人们认识各种系统的组成、结构、性能、行为和发展规律提供了一般方法论的指导。
系统论的创始人是美籍奥地利理论生物学家和哲学家路德维格·贝塔朗菲。
系统是由若干相互联系的基本要素构成的,它是具有确定的特性和功能的有机整体。
如太阳系是由太阳及其围绕它运转的行星(金星、地球、火星、木星等等)和卫星构成的。
同时太阳系这个"整体"又是它所属的"更大整体"--银河系的一个组成部分。
世界上的具体系统是纷繁复杂的,必须按照一定的标准,将千差万别的系统分门别类,以便分析、研究和管理,如:教育系统、医疗卫生系统、宇航系统、通讯系统等等。
如果系统与外界或它所处的外部环境有物质、能量和信息的交流,那么这个系统就是一个开放系统,否则就是一个封闭系统。
开放系统具有很强的生命力,它可能促进经济实力的迅速增长,使落后地区尽早走上现代化。
2、控制论Control Theory人们研究和认识系统的目的之一,就在于有效地控制和管理系统。
控制论则为人们对系统的管理和控制提供了一般方法论的指导,它是数学、自动控制、电子技术、数理逻辑、生物科学等学科和技术相互渗透而形成的综合性科学。
控制论的思想渊源可以追溯到遥远的古代。
但是,控制论作为一个相对独立的科学学科的形成却起始于本世纪20~30年代,而1948年美国数学家维纳出版了《控制论》一书,标志着控制论的正式诞生。
几十年来,控制论在纵深方向得到了很大发展,已应用到人类社会各个领域,如经济控制论、社会控制论和人口控制论等。
系统论三大原理
三大原理是系统论中最重要的原理,它们深刻地影响了我们对复杂系
统的理解。
系统论三大原理比较着重在复杂系统的结构、过程和变化,它们是贝尔法第一定律(细胞自组织的内在性)、互斥定律(组织边
界的存在)和演化定律(系统根据所处情境变化)。
首先,贝尔法第一定律提出,细胞会通过内部组织而自身组织起来,
不断完善其功能。
物理学家曾说:“具有自身组织性的活体物质,其
内部构造是复杂而有机地交互活动的。
”这表明,活体物质通过内部
组织自我组织起来,而这种自组织的能力会随着细胞的发展而提高,
产生出越来越复杂的结构。
其次,互斥定律提出,系统由其组织边界维护,并且自身行为不会侵
蚀其自身组织边界,否则系统将失去自我组织的能力,逐渐消失。
这
里可以看到,互斥定律维护着活体物质内部结构的完整性,确保活体
物质的正常发育。
最后,演化定律指出,根据活体物质所处的情境,活体物质会通过进
化完善自己,以获得更好的适应性和更优的性能。
演化定律反映了这
种活体物质的自我组织进化的过程,强调系统的变化存在一定的自发性,即根据不同的情境,系统会进行自主性的变化和调整,以达到更
优越的性能。
综上所述,系统论三大原理,即贝尔法第一定律、互斥定律和演化定律,为我们理解复杂系统提供了一些重要思路,包括细胞内部组织法则、组织边界、系统根据不同情境变化的原则。
未来,这些原则将被
运用在各种领域,以帮助我们更好地理解复杂的系统,并有效地控制它们。
系统论,控制论,信息论一般系统论亚里斯多德早就说过“整体大于部分之和”。
因此对系统的研究可以说从古代就已经开始了。
作为现代系统论的基本思想最初产生于本世纪20年代初由奥地利生物学家贝朗塔菲提出的,只不过它一开始被作为"机体生物学",这是生物学中的有机论概念,强调生命现象是不能用机械论观点来揭示其规律的,而只能把它看作一个整体或系统来加以考察。
1968年,贝朗塔菲发表了一般系统论的代表著作《一般系统理论――基础发展与应用》。
现在系统思想形成了一股重要的思潮,日益发挥重大而深远的影响。
一、系统1、系统的含义及其分类系统论的内涵和外延理论界现在说法不一。
人们现在把系统论作为介于哲学和具体科学之间的横断科学来对待。
它被用作比具体学科更一般化的科学理论加以研究,但又不同于哲学。
现代系统论具有可否证性、抽象性、数理性特点。
贝塔朗菲把一般系统概念定义为"系统是处于一定相互关系中的与环境发生关系的各组成成分的总体"。
或:系统——由两个或两个以上的要素组成的具有整体功能和综合行为的统一集合体钱学森把极其复杂的研究对象称为系统。
系统的属性:⑴系统的整体性:即非加和性。
系统不是各部分的简单组合,而有统一性,各组成部分或各层次的充分协调和连接,提高系统的有序性和整体的运行效果。
例如:①钢筋混凝土结构的强度就大于钢筋、水泥、沙石的强度之和。
②拿破仑说数量小时较多数法国人不敌少数马克留木人,数量大时较少法国人可以战胜较多数马克留木人③没有凡高弟弟凡高就出不了成果;没有赫歇尔妹妹则赫歇尔不能成为伟大的天文学家;没有阿贝尔的老师就没有阿贝尔;没有孟母就没有孟子;没有伽罗华之母就没有伽罗华④人们常说"三个臭皮匠等于一个诸葛亮"⑤反面例子如上网、吸毒、赌博等。
⑥"三个和尚没水吃",其原因是他们的能量消耗在内耗上。
⑵系统的相关性:系统中相互关联的部分或部件形成"部件集","集"中各部分的特性和行为相互制约和相互影响,这种相关性确定了系统的性质和形态。
传播学三论
传播学三论是指信息论、控制论和系统论。
这些理论在传播学研究中具有重要地位,为研究者提供了不同的视角和方法,以更好地理解传播现象和过程。
信息论:信息论是由香农在1948年提出的,它关注的是信息的传递和理解。
香农提出了一个传播过程基本模式,为传播学的定量研究提供了新的方法。
信息论还解决了信息的量度问题,并提出了噪音和冗余等新的传播概念。
控制论:控制论是由维纳在1948年提出的,它关注的是传播过程中的反馈和调整。
维纳的反馈概念对传播学的贡献是显著的,他提出了正反馈和负反馈的概念。
正反馈会导致偏差增大,而负反馈则能减少偏差,降低熵值。
系统论:系统论是由贝塔朗菲在20世纪中叶提出的,它强调整体和部分之间的关系。
系统论在传播学中的应用是广泛的,它可以帮助研究者分析传播过程的各个层面,并理解它们之间的相互作用。
这些理论在传播学中有着广泛的应用,并为研究者提供了不同的工具和方法,以更好地理解和研究传播现象。
系统论,信息论,控制论第一章系统论产生的历史概况第一节现代系统论的产生一、什么是系统论系统论是研究客观现实系统共同的特征、本质、原理和规律的科学。
它所概括的思想、理论、方法,普遍地适用于物理、生物、技术和社会系统。
系统论最明显的特征是具有新科学思想和方法论的意义,它主张从整体出发去研究系统与系统、系统与要素以及系统与环境之间的普遍联系。
它从揭示系统的整体规律上,为解决现代科学技术、社会和经济等方面的复杂问题,提供了新的理论武器。
系统论的思想渊源是辩证法,它强调从事物普通联系和发展变化中研究事物。
现代系统论不仅从哲学角度提出了有关系统的基本思想而且通过科学的、精确的数学方法,定量地描述系统机制及其发展变化过程。
所以,系统论的原理及方法具有普通的适用性。
二、系统论思想的产生过程一般系统论创始人是美籍奥地利生物学家贝塔朗菲(L.V.Bertalanffy,1901--1972),系统论作为一门科学,产生于本世纪20--30年代。
贝塔朗菲创立系统论是有—个历史过程的,他是生物学家,他的系统论思想的形成与当时的生物学界的学术争论以及他本人亲自参加这场讨论有关。
在生物学史上,一直存在着机械论与活力论之争。
机械论在生物学中表现为一种简化论和机械决定论,他们用分析方法把生物简化为物理的和化学的问题,纯粹用物理的、机械的和化学的原因来说明一切生命的生理现象和心理过程,即一种原因产生一种结果,反之亦然。
法国18世纪唯物论学者拉·梅特立是机械论最典型的代表人物之一。
他的主要著作《人是机器》就是把人这种高级生物看成是一架机器,人就是出各种零件组成的机器。
活力论则认为在生物体内部存在着一种特殊的“活力”,它支配着整个生命过程,活力论者断言:“在有机界与无机界之间隔着一道不可逾越的鸿沟;因为有机界是由一种支配着生物体内全部物理化学过程的、有一定目的的超物质的(超自然的)力量所产生的”。
德国的杜里舒是新活力论的代表,他分别用半个和两个完整的海胆做实验,结果都能生产出一个正常的海胆来。
系统论(system theory)一、概述系统论(system theory)的创始人是美籍奥地利生物学家贝塔朗菲,他在1945 年发表了《关于一般系统论》的论文,宣告了系统论的诞生。
系统论的诞生,标志着贝塔朗菲把研究对象从特定的生物领域的机体系统,扩展到一般系统。
一般系统论是通过对各种不同系统的模式、原理和规律进行科学理论研究的新科学。
贝塔朗菲在回顾系统论的历史时指出:“存在着适用于一般系统或子系统的模式、原理和规律,而不论其具体种类、组成部分的性质如何,我们提出一门称为系统论的新科学,这是逻辑和数学的领域,它的任务乃是确定适用于各种系统的一般原则。
”贝塔朗菲把一般系统论的研究内容概括为关于系统的科学、数学系统论、系统技术、系统哲学等。
由于以往对系统的研究属于哲学观念的范围,未能成为科学,因而贝塔朗菲在创立一般系统论时强调它的科学性,指出一般系统论属于逻辑学和数学的领域,它的任务是确立适用于“系统”的一般原则。
贝塔朗菲一生对系统论的研究和贡献,主要包括机体系统理论、开放系统理论和动态系统理论三个方面。
比利时著名学者I.普利高津发现一切事物都是与外界环境不断交换物质和能量的开放系统,这种开放系统在远离平衡态的情况下,由于非线性的复杂因素而出现涨落,当发生某些特殊事物耦合,达到一定的阈值时,会突然出现以新的方式组织起来的现象,产生新的质变。
从原来混沌无序的混乱状态,转变为在时空上或功能上的有序状态。
普利高津把这种关于在远离平衡态情况下所形成的新的、稳定的有序结构的理论命名为“耗散结构理论”,并于1969年首次提出耗散结构理论的论文《结构、耗散和生命》。
他不仅发展了经典热力学与统计物理学,而且还推进了理论生物学,为贝塔朗菲的“一般系统论”的有序结构稳定性提供了严密的理论根据。
1973年以后,联邦德国的赫尔曼•哈肯发现了不同系统之间共同存在着同一系统的要素之间的协同现象而创立了协同论(Synergetics),他的发现已超出非平衡统计物理学的研究而有更普遍的意义。
系统论的基本原理
系统论是一种关注于整体与部分、相互作用与反馈的研究方法和理论体系。
它的基本原理包括以下几个方面:
1. 整体性原理:系统论认为系统是由多个相互关联的部分构成的整体,整体的性质不能简单地通过部分的性质来解释。
系统的整体性质是由部分之间的相互作用和协同所决定的。
2. 相互作用与相互影响原理:系统中的各个部分相互作用,并且彼此之间存在相互影响。
部分之间的相互作用会导致整个系统的性质和行为发生变化,同时系统的整体性质也会反过来影响各个部分。
3. 反馈与调节原理:系统论强调系统中的反馈机制对系统的稳定性和演化起着重要作用。
反馈机制能够使系统对外界的刺激做出自适应和调节,保持系统的平衡和稳定。
4. 多层次与多层次性原理:系统可以在不同的层次上进行分析和描述。
系统论认为系统可以从宏观和微观两个层次进行研究,而且不同层次的系统之间也存在着相互影响和相互关联。
5. 开放性与封闭性原理:系统论认为系统是开放的,与环境之间存在着物质、能量和信息的交流。
开放性使得系统能够吸收外界的资源和信息,并对外界做出响应,从而保持系统的活力和适应性。
综上所述,系统论的基本原理包括整体性原理、相互作用与相
互影响原理、反馈与调节原理、多层次与多层次性原理以及开放性与封闭性原理。
这些原理共同构成了系统论的理论基础,对于研究和理解复杂系统具有重要意义。
系统科学领域“老三论”、“新三论”一、引言老三论系统论、控制论和信息论是本世纪四十年代先后创立并获得迅猛发展(de)三门系统理论(de)分支学科.虽然它们仅有半个世纪,但在系统科学领域中已是资深望重(de)元老,合称“老三论”.人们摘取了这三论(de)英文名字(de)第一个字母,把它们称之为SCI论.耗散结构论、协同论、突变论是本世纪七十年代以来陆续确立并获得极快进展(de)三门系统理论(de)分支学科.它们虽然时间不长,却已是系统科学领域中年少有为(de)成员,故合称“新三论”,也称为DSC论.二、“老三论”、“新三论”理论概述1、系统论、控制论和信息论系统论(de)创始人是美籍奥地利生物学家贝塔朗菲.系统论要求把事物当作一个整体或系统来研究,并用数学模型去描述和确定系统(de)结构和行为.所谓系统,即由相互作用和相互依赖(de)若干组成部分结合成(de)、具有特定功能(de)有机整体;而系统本身又是它所从属(de)一个更大系统(de)组成部分.贝塔朗菲旗帜鲜明地提出了系统观点、动态观点和等级观点.指出复杂事物功能远大于某组成因果链中各环节(de)简单总和,认为一切生命都处于积极运动状态,有机体作为一个系统能够保持动态稳定是系统向环境充分开放,获得物质、信息、能量交换(de)结果.系统论强调整体与局部、局部与局部、系统本身与外部环境之间互为依存、相互影响和制约(de)关系,具有目(de)性、动态性、有序性三大基本特征.控制论是着名美国数学家维纳(Wiener N)同他(de)合作者自觉地适应近代科学技术中不同门类相互渗透与相互融合(de)发展趋势而创始(de).它摆脱了牛顿经典力学和拉普拉斯机械决定论(de)束缚,使用新(de)统计理论研究系统运动状态、行为方式和变化趋势(de)各种可能性.控制论是研究系统(de)状态、功能、行为方式及变动趋势,控制系统(de)稳定,揭示不同系统(de)共同(de)控制规律,使系统按预定目标运行(de)技术科学.信息论是由美国数学家香农创立(de),它是用概率论和数理统计方法,从量(de)方面来研究系统(de)信息如何获取、加工、处理、传输和控制(de)一门科学.信息就是指消息中所包含(de)新内容与新知识,是用来减少和消除人们对于事物认识(de)不确定性.信息是一切系统保持一定结构、实现其功能(de)基础.狭义信息论是研究在通讯系统中普遍存在着(de)信息传递(de)共同规律、以及如何提高各信息传输系统(de)有效性和可靠性(de)一门通讯理论.广义信息论被理解为使运用狭义信息论(de)观点来研究一切问题(de)理论.信息论认为,系统正是通过获取、传递、加工与处理信息而实现其有目(de)(de)运动(de).信息论能够揭示人类认识活动产生飞跃(de)实质,有助于探索与研究人们(de)思维规律和推动与进化人们(de)思维活动.2、耗散结构论、协同论和突变论(以下黑体字部分是不同表述而已)新三论是指:突变论、协同论、耗散结构论.1.突变理论突变论是法国数学家托姆创立(de).突变论是通过对事物结构稳定性(de)研究,来揭示事物质变规律(de)学问.一个普通系统(de)质变,不仅仅是通过渐变,突变方式也能实现质变.突变理论告诉人们,不是所有(de)自然、社会、思维状态都可以被控制者随意控制(de),而是只有那些在控制因素尚未到达临界值之前(de)状态是可控(de),如果控制因素一旦达到某一临界值,则控制为随机(de),甚至会变成无法控制(de)突变过程.突变理论告诉人们,事物(de)质变方式除渐变方式之外,还有一种突变方式,如何掌握突变方式问题,是一个科学思维问题.而由突变方式引起(de)质变自然时效要高.创造者如何求得这种时效,关键在于树立突变观念和掌握突变思维(de)方法与艺术.突变理论是比利时科学家托姆在1972年创立(de).其研究重点是在拓扑学、奇点理论和稳定性数学理论基础之上,通过描述系统在临界点(de)状态,来研究自然多种形态、结构和社会经济活动(de)非连续性突然变化现象,并通过耗散结构论、协同论与系统论联系起来,并对系统论(de)发展产生推动作用..突变理论通过探讨客观世界中不同层次上各类系统普遍存在着(de)突变式质变过程,揭示出系统突变式质变(de)一般方式,说明了突变在系统自组织演化过程中(de)普遍意义;它突破了牛顿单质点(de)简单性思维,揭示出物质世界客观(de)复杂性.突变理论中所蕴含着(de)科学哲学思想,主要包含以下几方面(de)内容:内部因素与外部相关因素(de)辩证统一;渐变与突变(de)辩证关系;确定性与随机性(de)内在联系;质量互变规律(de)深化发展.突变理论(de)产生突变理论是20世纪70年代发展起来(de)一个新(de)数学分支.许多年来,自然界许多事物(de)连续(de)、渐变(de)、平滑(de)运动变化过程,都可以用微积分(de)方法给以圆满解决.例如,地球绕着太阳旋转,有规律地周而复始地连续不断进行,使人能及其精确地预测未来(de)运动状态,这就需要运用经典(de)微积分来描述.但是,自然界和社会现象中,还有许多突变和飞跃(de)过程,飞越造成(de)不连续性把系统(de)行为空间变成不可微(de),微积分就无法解决.例如,水突然沸腾,冰突然融化,火山爆发,某地突然地震,房屋突然倒塌,病人突然死亡…….这种由渐变、量变发展为突变、质变(de)过程,就是突变现象,微积分是不能描述(de).以前科学家在研究这类突变现象时遇到了各式各样(de)困难,其中主要困难就是缺乏恰当(de)数学工具来提供描述它们(de)数学模型.那么,有没有可能建立一种关于突变现象(de)一般性数学理论来描述各种飞跃和不连续过程呢这迫使数学家进一步研究描述突变理论(de)飞跃过程,研究不连续性现象(de)数学理论.1972年法国数学家雷内·托姆在结构稳定性和形态发生学一书中,明确地阐明了突变理论,宣告了突变理论(de)诞生.突变理论(de)内容突变理论主要以拓扑学为工具,以结构稳定性理论为基础,提出了一条新(de)判别突变、飞跃(de)原则:在严格控制条件下,如果质变中经历(de)中间过渡态是稳定(de),那么它就是一个渐变过程.比如拆一堵墙,如果从上面开始一块块地把砖头拆下来,整个过程就是结构稳定(de)渐变过程.如果从底脚开始拆墙,拆到一定程度,就会破坏墙(de)结构稳定性,墙就会哗啦一声,倒塌下来.这种结构不稳定性就是突变、飞跃过程.又如社会变革,从封建社会过渡到资本主义社会,法国大革命采用暴力来实现,而日本(de)明治维新就是采用一系列改革,以渐变方式来实现.对于这种结构(de)稳定与不稳定现象,突变理论用势函数(de)洼存在表示稳定,用洼取消表示不稳定,并有自己(de)一套运算方法.例如,一个小球在洼底部时是稳定(de),如果把它放在突起顶端时是不稳定(de),小球就会从顶端处,不稳定滚下去,往新洼地过渡,事物就发生突变;当小球在新洼地底处,又开始新(de)稳定,所以势函数(de)洼存在与消失是判断事物(de)稳定性与不稳定性、渐变与突变过程(de)根据.托姆(de)突变理论,就是用数学工具描述系统状态(de)飞跃,给出系统处于稳定态(de)参数区域,参数变化时,系统状态也随着变化,当参数通过某些特定位置时,状态就会发生突变.突变理论提出一系列数学模型,用以解是自然界和社会现象中所发生(de)不连续(de)变化过程,描述各种现象为何从形态(de)一种形式突然地飞跃到根本不同(de)另一种形式.如岩石(de)破裂,桥梁(de)断裂,细胞(de)分裂,胚胎(de)变异,市场(de)破坏以及社会结构(de)激变…….按照突变理论,自然界和社会现象中(de)大量(de)不连续事件,可以由某些特定(de)几何形状来表示.托姆指出,发生在三维空间和一维空间(de)四个因子控制下(de)突变,有七种突变类型:折迭突变、尖顶突变、燕尾突变、蝴蝶突变、双曲脐突变、椭圆脐形突变以及抛物脐形突变.例如,用大拇指和中指夹持一段有弹性(de)钢丝,使其向上弯曲,然后再用力压钢丝使其变形,当达到一定程度时,钢丝会突然向下弯曲,并失去弹性.这就是生活中常见(de)一种突变现象,它有两个稳定状态:上弯和下弯,状态由两个参数决定,一个是手指夹持(de)力(水平方向),一个是钢丝(de)压力(垂直方向),可用尖顶突变来描述.尖顶突变和蝴蝶突变是几种质态之间能够进行可逆转(de)模型.自然界还有些过程是不可逆(de),比如死亡是一种突变,活人可以变成死人,反过来却不行.这一类过程可以用折迭突变、燕尾突变等时函数最高奇次(de)模型来描述.所以,突变理论是用形象而精确(de)得数学模型来描述质量互变过程.英国数学家奇曼教授称突变理论是“数学界(de)一项智力革命——微积分后最重要(de)发现”.他还组成一个研究团体,悉心研究,扩展应用.短短几年,论文已有四百多篇,可成为盛极一时,托姆为此成就而荣获当前国际数学界(de)最高奖——菲尔兹奖.突变理论(de)应用突变理论在在自然科学(de)应用是相当广泛(de).在物理学研究了相变、分叉、混沌与突变(de)关系,提出了动态系统、非线性力学系统(de)突变模型,解释了物理过程(de)可重复性是结构稳定性(de)表现.在化学中,用蝴蝶突变描述氢氧化物(de)水溶液,用尖顶突变描述水(de)液、气、固(de)变化等.在生态学中研究了物群(de)消长与生灭过程,提出了根治蝗虫(de)模型与方法.在工程技术中,研究了弹性结构(de)稳定性,通过桥梁过载导致毁坏(de)实际过程,提出最优结构设计…….突变理论在社会现象(de)一个用归纳为某种量(de)突变问题,人们施加控制因素影响社会状态是有一定条件(de),只有在控制因素达到临界点之前,状态才是可以控制(de).一旦发生根本性(de)质变,它就表现为控制因素所无法控制(de)突变过程.还可以用突变理论对社会进行高层次(de)有效控制,为此就需要研究事物状态与控制因素之间(de)相互关系,以及稳定区域、非稳定区域、临界曲线(de)分布特点,还要研究突变(de)方向与幅度.2.协同理论协同理论是联邦德国科学家哈肯创立(de).系统由混乱状态转为有一定结构(de)有序状态,首先需要环境提供物质流、能量流和信息流.当一个非自组织系统具备充分(de)外界条件时,怎样形成一定结构(de)自组织呢协同理论为人们提供了一个极好(de)方法,那就是设法增加系统有序程度(de)参数──序参量.这种序参量决定了系统(de)有序结构和类型,这就是哲学中指出(de)外因是变化(de)条件,内因是变化(de)根据,外因通过内因而起作用(de)观点.协同理论告诉人们,系统从无序到有序(de)过程中,不管原先是平衡相变,还是非平衡相变,都遵守相同(de)基本规律,即协调规律.这对于创新工作极为重要.将这一规律运用到创造性思维中,学会寻求思维系统(de)有序量,使其思维系统有序化,从而达到创新工作(de)有序,自然就会形成一系列有序(de)、协调(de)思维方法与艺术.协同论是20世纪70年代联邦德国着名理论物理学家赫尔曼·哈肯在1973年创立(de).他科学地认为自然界是由许多系统组织起来(de)统一体,这许多系统就称为小系统,这个统一体就是大系统.在某个大系统中(de)许多小系统既相互作用,又相互制约,它们(de)平衡结构,而且由旧(de)结构转变为新(de)结构,则有一定(de)规律,研究本规律(de)科学就是协同论.协同学理论是处理复杂系统(de)一种策略.协同学(de)目(de)是建立一种用统一(de)观点去处理复杂系统(de)概念和方法.协同论(de)重要贡献在于通过大量(de)类比和严谨(de)分析,论证了各种自然系统和社会系统从无序到有序(de)演化,都是组成系统(de)各元素之间相互影响又协调一致(de)结果.它(de)重要价值在于既为一个学科(de)成果推广到另一个学科提供了理论依据,也为人们从已知领域进入未知领域提供了有效手段.3.耗散结构论自组织现象是指自然界中自发形成(de)宏观有序现象.在自然界中这种现象是大量存在(de),理论研究较多(de)典型实例如:贝纳德(Bé nard)流体(de)对流花纹,贝洛索夫-扎鲍廷斯基(Belousov-Zhabotinsky)化学振荡花纹与化学波,激光器中(de)自激振荡等.自组织理论除耗散结构理论外,还包括协同学、超循环理论等,它们力图沟通物理学与生物学甚至社会科学,对时间本质问题等(de)研究有突破性进展,在相当程度上说明了生物及社会领域(de)有序现象.耗散结构是自组织现象中(de)重要部分,它是在开放(de)远离平衡条件下,在与外界交换物质和能量(de)过程中,通过能量耗散和内部非线性动力学机制(de)作用,经过突变而形成并持久稳定(de)宏观有序结构.耗散结构理论(de)创始人是伊里亚·普里戈金(Ilya Prigogine)教授,由于对非平衡热力学尤其是建立耗散结构理论方面(de)贡献,他荣获了1977年诺贝尔化学奖.普里戈金(de)早期工作在化学热力学领域,1945年得出了最小熵产生原理,此原理和翁萨格倒易关系一起为近平衡态线性区热力学奠定了理论基础.普里戈金以多年(de)努力,试图把最小熵产生原理延拓到远离平衡(de)非线性区去,但以失败告终,在研究了诸多远离平衡现象后,使他认识到系统在远离平衡态时,其热力学性质可能与平衡态、近平衡态有重大原则差别.以普里戈金为首(de)布鲁塞尔学派又经过多年(de)努力,终于建立起一种新(de)关于非平衡系统自组织(de)理论──耗散结构理论.这一理论于1969年由普里戈金在一次“理论物理学和生物学”(de)国际会议上正式提出.耗散结构理论提出后,在自然科学和社会科学(de)很多领域如物理学、天文学、生物学、经济学、哲学等都产生了巨大影响.着名未来学家阿尔文·托夫勒在评价普里戈金(de)思想时,认为它可能代表了一次科学革命.耗散结构理论可概括为:一个远离平衡态(de)非线性(de)开放系统(不管是物理(de)、化学(de)、生物(de)乃至社会(de)、经济(de)系统)通过不断地与外界交换物质和能量,在系统内部某个参量(de)变化达到一定(de)阈值时,通过涨落,系统可能发生突变即非平衡相变,由原来(de)混沌无序状态转变为一种在时间上、空间上或功能上(de)有序状态.这种在远离平衡(de)非线性区形成(de)新(de)稳定(de)宏观有序结构,由于需要不断与外界交换物质或能量才能维持,因此称之为“耗散结构”(dissipative structure).[5]可见,要理解耗散结构理论,关键是弄清楚如下几个概念:远离平衡态、非线性、开放系统、涨落、突变.(1)远离平衡态远离平衡态是相对于平衡态和近平衡态而言(de).平衡态是指系统各处可测(de)宏观物理性质均匀(从而系统内部没有宏观不可逆过程)(de)状态,它遵守热力学第一定律:dE=dQ-pdV,即系统内能(de)增量等于系统所吸收(de)热量减去系统对外所做(de)功;热力学第二定律:dS/dt>=0,即系统(de)自发运动总是向着熵增加(de)方向;和波尔兹曼有序性原理:pi=e-Ei/kT,即温度为T(de)系统中内能为Ei(de)子系统(de)比率为pi.近平衡态是指系统处于离平衡态不远(de)线性区,它遵守昂萨格(Onsager)倒易关系和最小熵产生原理.前者可表述为:Lij=Lji,即只要和不可逆过程i相应(de)流Ji受到不可逆过程j(de)力Xj(de)影响,那么,流Ji也会通过相等(de)系数Lij受到力Xi(de)影响.后者意味着,当给定(de)边界条件阻止系统达到热力学平衡态(即零熵产生)时,系统就落入最小耗散(即最小熵产生)(de)态.远离平衡态是指系统内可测(de)物理性质极不均匀(de)状态,这时其热力学行为与用最小熵产生原理所预言(de)行为相比,可能颇为不同,甚至实际上完全相反,正如耗散结构理论所指出(de),系统走向一个高熵产生(de)、宏观上有序(de)状态.(2)非线性系统产生耗散结构(de)内部动力学机制,正是子系统间(de)非线性相互作用,在临界点处,非线性机制放大微涨落为巨涨落,使热力学分支失稳,在控制参数越过临界点时,非线性机制对涨落产生抑制作用,使系统稳定到新(de)耗散结构分支上.(3)开放系统热力学第二定律告诉我们,一个孤立系统(de)熵一定会随时间增大,熵达到极大值,系统达到最无序(de)平衡态,所以孤立系统绝不会出现耗散结构.那么开放系统为什么会出现本质上不同于孤立系统(de)行为呢其实,在开放(de)条件下,系统(de)熵增量dS是由系统与外界(de)熵交换deS 和系统内(de)熵产生diS两部分组成(de),即:dS=deS+diS热力学第二定律只要求系统内(de)熵产生非负,即diS>=0,然而外界给系统注入(de)熵deS可为正、零或负,这要根据系统与其外界(de)相互作用而定,在deS<0(de)情况下,只要这个负熵流足够强,它就除了抵消掉系统内部(de)熵产生diS外,还能使系统(de)总熵增量dS为负,总熵S减小,从而使系统进入相对有序(de)状态.所以对于开放系统来说,系统可以通过自发(de)对称破缺从无序进入有序(de)耗散结构状态.(4)涨落一个由大量子系统组成(de)系统,其可测(de)宏观量是众多子系统(de)统计平均效应(de)反映.但系统在每一时刻(de)实际测度并不都精确地处于这些平均值上,而是或多或少有些偏差,这些偏差就叫涨落,涨落是偶然(de)、杂乱无章(de)、随机(de).在正常情况下,由于热力学系统相对于其子系统来说非常大,这时涨落相对于平均值是很小(de),即使偶尔有大(de)涨落也会立即耗散掉,系统总要回到平均值附近,这些涨落不会对宏观(de)实际测量产生影响,因而可以被忽略掉.然而,在临界点(即所谓阈值)附近,情况就大不相同了,这时涨落可能不自生自灭,而是被不稳定(de)系统放大,最后促使系统达到新(de)宏观态.当在临界点处系统内部(de)长程关联作用产生相干运动时,反映系统动力学机制(de)非线性方程具有多重解(de)可能性,自然地提出了在不同结果之间进行选择(de)问题,在这里瞬间(de)涨落和扰动造成(de)偶然性将支配这种选择方式,所以普里戈金提出涨落导致有序(de)论断,它明确地说明了在非平衡系统具有了形成有序结构(de)宏观条件后,涨落对实现某种序所起(de)决定作用.(5)突变阈值即临界值对系统性质(de)变化有着根本(de)意义.在控制参数越过临界值时,原来(de)热力学分支失去了稳定性,同时产生了新(de)稳定(de)耗散结构分支,在这一过程中系统从热力学混沌状态转变为有序(de)耗散结构状态,其间微小(de)涨落起到了关键(de)作用.这种在临界点附近控制参数(de)微小改变导致系统状态明显(de)大幅度变化(de)现象,叫做突变.耗散结构(de)出现都是以这种临界点附近(de)突变方式实现(de)。
系统论的主要内容
以下是 8 条关于系统论主要内容的表述及例子:
1. 系统是由相互关联的部分组成的整体呀!就好像一辆汽车,各个零部件一起协作才能让它跑起来,你说是不是?
例子:一个公司不就是一个系统嘛,有不同的部门,像销售部、财务部等,它们互相配合,公司才能顺利运转。
2. 系统有整体性,局部之和不等于整体哟!比如说一个球队,每个球员单独很强,但不团结配合,那也赢不了比赛呀!
例子:家庭也是一个系统呢,每个成员都有自己的角色,整体的和谐才是最重要的。
3. 系统具有层次性呢,一层一层的,很有秩序呢!想想看学校的管理体系,校长、老师、学生,层次分明呀!
例子:人体不就是有不同的系统层次嘛,器官组成系统,系统又构成整个人体。
4. 系统的环境对系统影响很大哇!就像植物生长,阳光、水分这些环境因素太关键啦!
例子:一个企业所处的市场环境要是不好,那它发展起来就很艰难呀。
5. 系统会动态变化的呀,一直在动呢!像四季更替,一直不停在变呢!
例子:人的成长过程也是系统的动态变化过程呀。
6. 系统有反馈机制的嘞,很神奇吧!就跟你照镜子,你笑镜子里的你也笑呀!
例子:在学习中,通过考试成绩来反馈知识的掌握情况,这就是一种反馈。
7. 系统中各要素相互作用的哟,可不是孤立的呢!好比一群人合作做事,互相影响嘞!
例子:社团活动中,成员之间相互作用,共同推动社团发展。
8. 系统会有自组织特性的哇,能自己调整呢!就像伤口会自己慢慢愈合一样!
例子:大自然的生态系统不就这样嘛,有自我调节能力。
结论:系统论真的超有趣,它到处都在,理解了它会让我们对周围的一切有更深刻的认识呢!。
名词解释系统论
系统论是一种从宏观角度研究整体系统的学科。
它是多学科交叉
融合的学术领域,以整体、整体化和综合观点为基础,研究系统性质、结构、功能和相互关系。
系统论的核心思想是将复杂的现实世界抽象
为系统,通过分析系统各个元素之间的相互作用,揭示系统的本质规
律和内在机制。
系统论研究的范围涉及自然科学、社会科学和工程技
术等领域,包括生态系统、经济系统、信息系统等。
在现代社会中,
系统论的应用广泛,能够帮助人们理解和解决复杂问题,推动科学和
社会进步。
系统论对管理学的贡献引言:在当今复杂多变的商业环境中,有效的管理对于组织的成功至关重要。
管理学作为一门学科,研究如何有效地组织、计划、控制和协调各种资源以实现组织目标。
系统论作为管理学的重要理论框架之一,为管理学带来了新的思维方式和解决问题的方法。
本文将探讨系统论对管理学的贡献。
一、系统论的基本概念和原理系统论是一种综合性理论,它通过研究和分析组织和管理中的各个要素之间的相互关系和相互作用,揭示了组织和管理的整体性和复杂性。
系统论的基本概念包括系统、子系统、边界、输入、输出、反馈等,其中系统是指由相互作用的要素组成的整体,子系统是系统的组成部分,边界则是系统与外部环境的分界线。
系统论的基本原理包括系统的整体性、系统的稳态和变态、系统的稳定性和可控性等。
二、系统论在管理学中的应用1. 组织视角系统论强调组织是一个复杂的系统,组织的各个部门和个体之间相互依赖、相互作用。
通过系统论的观点,管理者可以更好地理解组织内外部环境的相互关系,从而更好地进行组织设计和管理。
例如,管理者可以通过系统分析方法,识别出组织内部各个子系统之间的联系和相互作用,进而优化组织结构和流程,提高组织的效率和灵活性。
2. 决策视角系统论提供了一种系统性的思维模式,帮助管理者在面对复杂的决策问题时进行分析和决策。
通过系统论的方法,管理者可以将问题看作一个整体系统,通过分析系统的结构和功能,找出问题的根本原因,并制定相应的解决方案。
例如,管理者可以运用系统动力学的方法,分析市场需求、生产能力和供应链等各个要素之间的相互关系,以实现产品的优化配置和生产效率的提升。
3. 控制视角系统论提供了一种有效的控制方法,帮助管理者监控和调整组织的运行状态。
通过系统论的观点,管理者可以将组织看作一个动态的系统,通过对系统输入、输出和反馈的监测和分析,及时调整组织的运作,以实现组织目标。
例如,管理者可以运用控制论的方法,通过设定合适的控制目标和控制策略,实现对组织运行过程的有效控制和调节。
“系统论”在现代军事中的应用
——俄罗斯“S—400”反导系统
引言:
S—400作为当今世界最先进的防空系统,绝非浪得虚名。
一套完整的S—400防空系统,分为指挥控制站和火力单元两部分,由一套改进型的30K6E指挥控制系统,6到8套98低空导弹发射系统、若干导弹等装备组成。
改进型30K6E指挥系统,包括一部55K6E作战指挥车和一部以上的91H6E车载相控阵雷达系统。
而的火力单元编号为98K6E,每套火力单元又包括1部92H6E多功能雷达车、多部可携带3至4具防空导弹发射筒的运输发射车。
一、系统论概述
“系统论”的创始人是美籍奥地利生物学家贝塔朗菲,1937年在芝加哥哲学讨论会上,他第一次提出了“一般系统论”的概念。
其基本想法是:从系统观点、整体观点、动态观点出发,把有机体描绘成诸多要素、按严格等级层次组成的动态开放系统,且具有特殊的整体功能。
1945年,贝塔朗菲在《德国科学周刊》上发表了《关于一般系统论》一文,对系统的共性作了一定的概括,明确提出把一般系统论作为一门独立的新学科。
之后,贝塔朗菲又系统地阐述了一般系统论的科学体系,其代表作是1968年出版的《一般系统论的基础、发展、和应用》一书。
系统论认为,整体性、关联性,等级结构性、动态平衡性、
时序性等是所有系统的共同的基本特征。
这些,既是系统所具有的基本思想观点,而且它也是系统方法的基本原则,表现了系统论不仅是反映客观规律的科学理论,具有科学方法论的含义,这正是系统论这门科学的特点。
贝塔朗菲对此曾作过说明,英语SystemApproach直译为系统方法,也可译成系统论,因为它既可代表概念、观点、模型,又可表示数学方法。
他说,我们故意用Approach这样一个不太严格的词,正好表明这门学科的性质特点。
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性质。
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。
正象人手在人体中它是劳动的器官,一旦将手从人体中砍下来,那时它将不再是劳动的器官了一样。
二、“S—400”反导系统
(一)、诞生之路
上世纪80年代末,苏联金刚石导弹设计局开始基于S—300PU,展开了S—400防控导弹的设计工作。
经过“曲折”的研
发之路,1999年1月12日,俄军方在阿斯特拉汉州卡普斯金国家靶场进行了S—400防控导弹的首次试验,并与当年正式向外界公开。
俄军方还为导弹起了一个响亮的名字“凯旋”。
至2012年底,俄军共计列装8个营96组S—400,并计划到2015年装备23个团的S—400。
(二)、技术特点
指挥系统先进:S—400所用的指挥控制系统是改进型的30K6E,由S—300PMU2所用的83M6E改进而来,可同时指挥8个98K6E导弹系统,每个98K6E可以制导12枚导弹,拦截6个目标。
30K6E的作战效率大幅度提高,可同时制导96枚导弹,拦截48个目标。
在抗干扰能力、目标通道的数量以及对高速目标的处理等方面,30K6E均有所提高。
此外,30K6E还能与俄军其他地面指挥系统及航空兵指挥系统实现数据实时连接,整体防控效能大幅提高。
多弹冲天威力大:S—400防控系统中,最大的创新当属多个导弹集成运用。
从目前的各种消息来源推测,S—400防空系统共装备约七种防空导弹,包括射程在400千米的40N6(2013年服役,具体信息还未公布)、射程在250千米的48H6DM(装备主动雷达制导头)、射程在200千米至250千米的48H6E2及48H6E3、射程在120千米的9M96E2,射程在40千米的9M96E,以及至今隐藏在帷幕之后的77N6—N(有消息指将在2014年服役)反弹道导弹。
优化的系统设计:由于S—400的导弹发射及其所用的各种导弹在设计时均使用了模块化?通用化等概念,因而9M96E及9M96E2型导弹能以四枚一组的方式装填在5P85SE2发射发射筒具中。
这样一来,四联装的5P85SE2就可灵活采取多种配弹方式,可以采用大小弹混装的形式(大弹是指48H6E2及9M96E2型导弹)。
这样做最大的好处,一是可以“弹’尽其用,更具目标的情况灵活的选弹,二是可以实现导弹的梯次防御、逐步发射配置,实现对来袭目标的多次有效拦截,提高了对目标的摧毁概率。
此外,由于S—400的导弹发射具与S—300的尺寸相当,S—400因而可以安装和发射装备S—300系统的绝大多数防空导弹。
S—400能迅速建立模块化防空系统,并根据战场态势及战术需要选配不同型号的导弹对抗来袭目标,充分发挥了系统的整体作战效能,代表了未来地面防空导弹的发展趋势。
S—400还可以与现在大量装备的S—300P系列,甚至是“道尔”“山毛榉”
防空导弹进行高低搭配、组合联网、还可以同俄军A—50U空中预警指挥机及其它军种的雷达预警网进行信息共享,从而充分调动并提升俄军各种防空导弹武器的整体作战能力。
三、结束语
自从“系统论”创立以来,其在各个方面都有着广泛的应用,也对诸多科技成果的发明做出了重要贡献。
在军事方面,近年来热议的“基于信息系统的体系作战”成为各国军队发展的方向。
作为世界第一的军事强国,美国引领了军事科技及军事理论的发
展,其提出的“全球化快速打击系统”对世界上其他国家都产生了很大的震慑。
作为发展中的大国,中国也应在结合本国实际的基础上,紧跟世界发展潮流,在实现机械化的同时,抓紧信息化的建设,实现机械化与信息化协同发展。
在这之中,系统科学在其中的作用不可忽视。
尤其是在发展高科技武器装备的同时,优化军队体制结构,提升部队遂行作战任务的能力和效率。