信息论,系统论,控制论0001

系统论、控制论和信息论简介系统论、控制论和信息论.1推荐系统论、控制论和信息论简介现代科学技术的发展在高度分化的基础上，有着高度综合的特点，一方面向深度发展，科学研究的对象越来越专一，科学分类越来越精细，新领域、新科学、新专业不断产生；另一方面，各科学之间又相互渗透、相互交叉和相互移植而使得科学技术日趋整体化和综合化。

系统论、控制论和信息论就是科学技术整体化，综合化的产物，这是二十世纪自然科学取得的重大成就之一，它是具有综合特性的横向科学，它沟通了自然科学和社会的联系，改变了科学发展的图景和人们的思维方式，并以其特有的新颖的思路，为科学研究提供了崭新的方法，扩大了人们研究问题的广度和深度，实现了人类认识史上由定性到定量认识物质之间各种关系的新飞跃，极大地提高了人类认识世界、改造世界的能力。

因为系统论、控制论、信息论在科学体系结构中的横向科学的特殊地位，就决定了它在丰富和发展辩证唯物主义哲学方面、在促进科学技术的发展方面、在解决一切复杂的科学、技术、经济和社会问题等方面，有着其他科学不可替代的重要作用。

系统论、控制论和信息论是三门科学，是现代科学前沿的新兴“软”科学群，它们各有不同的出发点和内容，但它们是在同一历史背景下，从不同侧面研究同一个问题而产生的，其手段也有很多共同之处。

与其他基础科学不同，研究的对象既不是客观世界中哪一种结构，也不是物质的某种运动形态，而是从横向综合的角度，研究物质运动的规律，从而揭示世界各种互不相同的事物在某些方面的内在联系和本质特性，三者各成体系，但都应用系统、控制、信息的基本概念、基本思想，互相交叉、互相借鉴，协同发展。

系统论是把要研究和处理的对象看成由一些相互联系、相互作用的若干因素组成的系统，研究系统就是寻求利用信息实现最优系统的途径。

显然任何系统都离不开信息，因此研究系统就必须研究反映系统与环境、系统与子系统之间的联系的不可缺少的要素信息。

一个系统信息量的大小，反映系统的组织化、复杂化度的高低。

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。

教育技术的老三论和新三论一、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的三门系统理论的分支学科。

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的元老，合称“老三论”。

人们摘取了这三论的英文名字的第一个字母，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的三门系统理论的分支学科。

它们虽然时间不长，却已是系统科学领域中年少有为的成员，故合称“新三论”，也称为DSC论。

二、“老三论”、“新三论”理论概述1、老三论：系统论、控制论和信息论系统论的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的结构和行为。

所谓系统，即由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成的、具有特定功能的有机整体;而系统本身又是它所从属的一个更大系统的组成部分。

贝塔朗菲旗臶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的简单总和，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、能量交换的结果。

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、相互影响和制约的关系，具有目的性、动态性、有序性三大基本特征。

控制论是著名美国数学家维纳（Wiener N）同他的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的发展趋势而创始的。

它摆脱了牛顿经典力学和拉普拉斯机械决定论的束缚，使用新的统计理论研究系统运动状态、行为方式和变化趋势的各种可能性。

控制论是研究系统的状态、功能、行为方式及变动趋势，控制系统的稳定，揭示不同系统的共同的控制规律，使系统按预定目标运行的技术科学。

信息论是由美国数学家香农创立的，它是用概率论和数理统计方法，从量的方面来研究系统的信息如何获取、加工、处理、传输和控制的一门科学。

系统论信息论控制论系统论系统论是一种跨学科的研究方法，它涵盖了自然、社会和工程领域，旨在探索事物之间的相互作用和关系。

系统论认为，一个系统是由相互作用的组件组成的，并且这些组件共同实现了某种功能。

系统论研究的重点在于如何理解和控制这些组件之间的相互作用。

1.1 系统的定义一个系统可以被定义为一组相互作用的部分，这些部分共同实现了某种功能或目标。

例如，一个汽车可以被看作是一个系统，由发动机、轮胎、刹车等部分组成。

这些部分共同实现了汽车运行和转向等功能。

1.2 系统论的基本原则系统论有几个基本原则，其中最重要的是以下三个：- 每个系统都有其内在结构和功能；- 系统中各个部分之间存在着相互依赖和相互作用；- 任何改变都可能对整个系统产生影响。

1.3 系统论应用系统论具有广泛的应用领域，包括工业生产、环境保护、社会管理、交通运输等。

例如，在工业生产中，通过对整个生产过程的系统分析，可以找出瓶颈和优化点，从而提高生产效率和质量。

信息论信息论是一种数学理论，旨在研究信息的量、传输和处理。

它的主要贡献是提出了“信息熵”的概念，用于描述信息的不确定性和随机性。

信息论在通信、计算机科学、统计学等领域有广泛的应用。

2.1 信息熵信息熵是一个用来度量信息不确定性的概念。

它表示了一个随机变量中包含多少信息。

例如，在一组硬币投掷数据中，如果硬币是公平的，则每个硬币正反面各出现一半。

这种情况下，硬币投掷数据中包含最多的不确定性和随机性，因此其信息熵最高。

2.2 信道编码信道编码是指将原始数据转换为具有纠错能力的编码方式，并在传输过程中进行解码还原原始数据。

其中最常用的编码方式是海明码、卷积码等。

2.3 压缩编码压缩编码是指将原始数据压缩成较小体积并尽可能保留原始数据内容的一种方法。

其中最常用的压缩编码方式是哈夫曼编码、算术编码等。

控制论控制论是一种研究系统稳定性和可控性的数学理论。

它的主要贡献是提出了反馈控制的概念，用于调节系统状态和行为。

系统论、信息论、控制论和信息技术是当代科学技术中的重要理论和方法。

它们在工程技术、管理科学、计算机科学等多个领域都有着重要的应用和意义。

本文将从系统论、信息论、控制论和信息技术这四个主题展开讨论，深入探究它们的核心概念、发展历程及其应用情况。

一、系统论1. 系统论的概念系统论是研究“系统”概念的一门综合性科学。

系统是由一组相互作用和相互通联的部件组成的整体，它具有统一的特性和功能。

系统论研究系统的结构、性质、规律和行为规律，并提出了系统整体性、结构性和动态性的基本原理。

系统论的出现和发展，有效地促进了人类对于复杂系统的认识和处理。

2. 系统论的发展历程系统论的概念最早可以追溯到古希腊的柏拉图，他提出了“整体”的概念并强调了整体与部分的统一。

在20世纪初，系统论逐渐形成了独立的学科体系，克劳德·香农、诺伯特·韦纳等学者在这一领域进行了深入研究。

1948年，《论数学与通信》一文标志着信息论的诞生。

20世纪50年代，美国的诺伯特·韦纳、罗斯·阿什比等提出了控制论。

20世纪60年代，信息技术开始逐渐应用于工业自动化领域，成为研究的热点。

3. 系统论的应用系统论广泛应用于工程技术、管理科学、计算机科学等领域。

在工程技术中，系统论被应用于系统建模、系统仿真、系统优化等方面，为复杂工程系统的设计与运行提供了理论支持。

在管理科学领域，系统论被应用于组织管理、生产管理、信息管理等方面，帮助管理者更好地理解和处理复杂管理系统。

在计算机科学中，系统论被应用于分布式系统、网络系统、智能系统等方面，促进了计算机科学的不断发展。

二、信息论1. 信息论的概念信息论是研究信息传输、存储和处理等问题的一门科学。

信息论的核心概念是“信息”，它是一种用于传达知识和理解的信号，具有一定的内在特性。

信息论研究信息的度量、编码、压缩、传输、保护等问题，为信息处理和通信系统提供了理论基础。

2. 信息论的发展历程信息论的概念最早由美国数学家克劳德·香农提出。

系统论、控制论、信息论，双创生态圈构建的理论基础双创生态圈构建的另一个理论方法论基础，是系统论、控制论和信息论的理论方法。

据360百科阐释：系统论是研究系统的一般模式，结构和规律的学问，它研究各种系统的共同特征，用数学方法定量地描述其功能，寻求并确立适用于一切系统的原理、原则和数学模型，是具有逻辑和数学性质的一门科学。

图2—192系统论对管理科学理论方法的改变（360百科）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。

正像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。

系统论的基本思想方法，就是把所研究和处理的对象，当作一个系统，分析系统的结构和功能，研究系统、要素、环境三者的相互关系和变动的规律性，并优化系统观点看问题，世界上任何事物都可以看成是一个系统，系统是普遍存在的。

大至渺茫的宇宙，小至微观的原子，一粒种子、一群蜜蜂、一台机器、一个工厂、一个学会团体、……都是系统，整个世界就是系统的集合。

控制论是是研究动物(包括人类)和机器内部的控制与通信的一般规律的学科，着重于研究过程中的数学关系。

综合研究各类系统的控制、信息交换、反馈调节的科学，是跨及人类工程学、控制工程学、通讯工程学、计算机工程学、一般生理学、神经生理学、心理学、数学、逻辑学、社会学等众多学科的交叉学科。

图2—193美国学者维纳的《控制论》中译本（360百科）自从1948 年诺伯特·维纳发表了著名的《控制论——关于在动物和机器中控制和通讯的科学》一书以来，控制论的思想和方法已经渗透到了几乎所有的自然科学和社会科学领域。

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。

关于系统论,控制论和信息论的哲学思考系统论、控制论和信息论是现代科学中的重要理论框架，其中系统论强调整体性和相互作用，控制论强调反馈和稳定性，信息论强调信息的度量和传输。

这些理论不仅被广泛应用于自然科学和工程技术领域，也被运用于社会科学、人文学科以及哲学研究中。

从哲学的角度来看，这三个理论涉及到了许多哲学问题，例如：整体与部分的关系、因果性与随机性的关系、目的性与自发性的关系、信息与意义的关系等。

系统论强调整体性，表明整体和部分之间存在相互作用和相互依赖的关系，这引出了一个哲学问题：整体与部分的关系是如何相互作用的？在这个问题上，有些哲学家认为整体是超越部分的，因此整体对部分的作用是直接而非间接的，而有些哲学家则认为整体是由部分构成的，因此整体对部分的作用是间接而非直接的。

控制论强调反馈和稳定性，表明系统在受到外界干扰时会出现反馈，以维持系统的稳定性，这引出了一个哲学问题：因果性与随机性的关系是如何相互作用的？在这个问题上，有些哲学家认为因果关系是绝对的，因此系统的稳定性是由因果关系所决定的，而有些哲学家则认为随机性是客观存在的，因此系统的稳定性是由因果关系和随机性共同作用的。

信息论强调信息的度量和传输，表明信息的传输是由信息的度量所决定的，这引出了一个哲学问题：信息与意义的关系是如何相互作用的？在这个问题上，有些哲学家认为信息是意义的原材料，因此意
义是由信息所决定的，而有些哲学家则认为信息是意义的表现形式，因此意义是由信息所表达的内容所决定的。

综上所述，系统论、控制论和信息论的哲学思考不仅涉及到自然科学和工程技术领域，也涉及到社会科学、人文学科以及哲学研究中的许多哲学问题，这些问题可以通过对这些理论的深入思考而得到更为深刻的理解。

浅谈系统论、信息论、控制论对数学教学的启示摘要】依据系统论、信息论和控制论的根本思想，探讨系统论、信息论、控制论对数学教学设计和教学过程调节的启示.【关键词】系统论;控制论;信息论;数学教学一、系统论、信息论和控制论的根本内容〔一〕系统论著名科学家钱学森认为，系统是由相互联系和相互作用的假设干要素结合而成的具有特定功能的整体.比方，教学系统的要素主要包括教师、学生、教材和教育影响.系统的根本特征有整体性、目的性、动态性、相关性和环境适应性.整体性是系统最根本的属性.系统并不是各个要素功能的简单相加，其整体功能大于组成系统的各局部功能之和.系统中任何一个要素发生变化时，都会影响其他要素和整体功能的发挥.〔二〕信息论1948年，美国数学家申农发表了?通讯的数学问题?方法研究信息处理和信息传递规律的科学.信息传递的一般模型如图1所示.信源即产生信息和信息序列的源头，它可以是人或物.信源编码是将信息数字化的过程，以提高信息的传输效率.信道是信息传输的通道，也即信息传输媒质.信道编码是在信源码中参加纠错码，提高信息在传递过程中的抗干扰能力.信源译码和信道译码那么是将被編码的信息复原成初始信息的过程.信宿是信息的接收者.〔三〕控制论1948年，数学家诺伯特·维纳发表了?控制论?一书，标志着控制论的诞生.控制论是研究动物〔包括人类〕和机器内部的控制与通信的一般规律的科学，是跨及众多学科的交叉学科.控制论的根本方法有反响方法、黑箱方法和模拟方法.反响是指信息从被控制者输出端回输到控制者，并对系统的再输出产生影响的过程.如图2所示.反响反响反响应在被控系统状态改变之前，否那么不能调节下一次控制的反响信息，再准确也是没有意义的【1】.二、系统论、信息论和控制论对数学教学的启示〔一〕系统论对数学教学设计的启示第一，把握数学知识的整体性数学是一门逻辑性、结构性非常强的学科.在初中数学教材中，从有理数到实数、一元一次方程到二元一次方程、一次函数到二次函数再到反比例函数等知识，都是螺旋式上升的过程.在此过程中，前面知识是后续知识的根底和铺垫，后续知识又是前面知识的升华.因此，在进行教学设计时，教师不能只关注一个个孤立的知识，而必须理清各知识之间的内在联系，通读教材，充分把握数学知识的整体结构，确保前面根底性知识的学习，为后续知识打好根底，并且在学习后续知识时充分利用学生已有经验，激活学生的思维.比方，八年级下册第十九章一次函数19.1.2函数图像之中出现了如下的二次函数图像和反比例函数图像〔如图3，图4所示〕.而二次函数和反比例函数分别是九年级上册和九年级下册的知识点，这两幅图的意义何在呢？显然，编者是想学生在八年级时对二次函数和反比例函数有个初始印象，使这两幅图起到“先行组织者〞的作用.当学生到九年级真正接触二次函数和反比例函数时，已有经验就会成为学生搭建新知识的桥梁，促进学生对新知识的理解与内化.因此，教师在设计函数图这节课时，应重视这两幅图像，力求给学生留下深刻印象，不能为赶进度一带而过，导致因小失大.第二，把握教学过程的整体性倘假设学校是一个交响乐的场所，教学便是师生共同演奏的一篇欢快乐章.显然，教师在教学过程中不是单向传输知识的表演者，而是与学生、教材等要素组成的有机整体.因此，教师在进行教学设计时，还应注重教学过程的整体性.首先，重视目标对教学过程的调控作用.教学目标是教学的起点和归宿，它影响着教法学法、教学策略、手段和评价等多个方面，对教学过程有着支配和指导作用.因此，教师应时刻牢记教学目标，始终围绕教学目标开展活动.其次，重视教学过程的整体性.目前数学教学普遍存在着“重结果轻过程〞的现象，但数学教学传递的不仅仅是一个命题或公理，而是蕴含在命题之中的逻辑思维与数学思想方法.教师要重视教学过程的搭建，处理好知识与能力、结论与过程，以及师生情感等各局部关系.苏霍姆林斯基说：“教学活动的主导是教师在课堂上讲解，但不要总是教师在讲，这种做法不好，要让学生通过自己的努力去理解东西，才能成为自己的东西，才是学生真正掌握的东西.〞因此，教师应努力协调导与学、讲与做的关系，适时采用以教师为主导，学生为主体的合作探究教学模式，激起学生学习兴趣，实现教师与学生的共赢.〔二〕信息论对数学教学过程的启示课堂教学是一个信息传递的过程.信源是教材和教师，信源编码和信道编码那么是教师精心备课和技巧讲授的过程.信源编码和信道编码的目的是提高信息的传输效率，增强信息的抗干扰能力.因此，信息传递的量及表示就显得尤为重要.在教学过程中，单位时间内教学信息量过多或过少都会影响教学效果，过多学生不易消化吸收，过少又浪费了学生珍贵的时间.因此，教学信息量的把握至关重要.如何才能恰到好处把握信息量呢？首先，要通读教材和大纲，理清重难点，根据课时合理安排课容量;其次，做好学情分析，根据学生生理、心理、知识根底、能力上下等情况安排课容量;最后，根据学生课堂学习反响，灵活改变要讲授的信息量.信息传递的最后环节译码、信宿，仍需教师精心设计.马斯洛需求层次理论提出，自我实现的需要是最高层次的需要，只有当根本需要被满足时人才会产生自我实现的需要，而学习就是自我实现的需要.因此，教师应关心学生的日常生活，使其根本需要得到满足，激起学生学习动机.〔三〕控制论对调节数学教学的启示由反响方法反响的两个必要条件是准确性和及时性，教师在教学过程中如何准确及时地获取反响信息呢？首先是观察，大到课堂气氛，小到学生的表情、神态、动作，尤其是眼神，眼睛是心灵的窗户.其次是提问，提问有两种，一是教师精心设问，既可以了解学生学习情况，又可以切中重难点，诱导学生深度思考;二是学生提问，既可以反映学生对知识的理解程度，又可以培养学生语言表达能力.最后，学生或小组汇报学习成果，并根据强化理论进行适当奖惩，既可以了解学生的学习情况，又可以激起学生学习的积极性【2】.在教学过程中，经常会出现这种现象：当学生的答案不是教师的预设时，教师会略过，甚至置之不理.显然这不利于调动学生学习的积极性，并且显露出教师自身素养的缺乏.因此，数学教师应树立终身开展观，不断提升自身修养，以至能自如地应对学生的反响，根据反响信息及时调整教学容量和教学活动，而不是默守成规，唯教案是从.【参考文献】【1】李诚忠，王序荪.教育控制论[M].长春：东北师范大学出版社，1986.【2】陈锦铎.控制论信息论系统论在教学设计中的应用[J].湖南中学物理，2021〔1〕：57-58.。

系统论控制论信息论系统论、控制论、信息论，简称“三论”。

三论是标志着人类现代文明历史进程中光辉里程碑。

高新科技的发展和创新都要求“三论”作理论基础进行指导，例如在航空航天、宇宙天体、原子核能源、军事兵器等，促使科研中庞大复杂的系统工程的目标实现，都离不开“三论”的指导。

我国著名科学家钱学森是创立所谓“中国三论”的学术带头人。

1.系统论的概念、特点：（1）概念：系统论是研究系统的一般模式，结构和规律的学问。

它研究各种系统的共同特征，用数学方法定量的描述其功能，寻求并确立适用于一切系统的原理，原则和数学模型，是具有逻辑和数学性质的一门科学。

（2）类型：系统论是多种多样的，可根据不同的原则和情况来划分系统的类型，按人类干预的情况可划分为自然系统和人工系统，按科学领域可分为自然系统、社会系统、思维系统（城市生态管理学涉及系统论的人工系统知识。

）（3）特点：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基本特征，这些既是系统所具有的基本思想观点，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，且具有科学方法的含义。

城市生态管理的基本点就是将系统论的方法论引入到城市管理中，从而建立了城市生态管理的科学体系。

2.控制论控制论是研究各类系统的调节和控制规律的科学。

自从1948年诺伯特·维纳（Norbert Wiener）发表了著名的《控制论关于在动物和机器中控制和通信的科学》一书以来，控制论的思想和方法已经渗透到了几乎所有的自然科学和社会科学领域。

维纳把控制论看作是一门研究机器、生命社会中控制和通信的一般规律的科学，是研究动态系统在变化的环境条件下如何保持平衡状态或稳定状态的科学。

他特意创造“cybernetics”这个英语新词来命名这门科学。

“控制论”一词最初来源希腊文“mberuhhtz”，原意为“操舵术”，就是掌舵的方法和技术的意思。

在柏拉图（古希腊哲学家）的著作中，经常用它来表示管理人的艺术。

信息论控制论系统论信息论、控制论和系统论是现代科学中的三大基础学科，它们的发展和应用在各个领域都有广泛的影响。

本文将从三个方面介绍这三个学科的基本概念、发展历程和应用现状，以期为读者提供一些有益的启示和思考。

一、信息论信息论是由美国数学家香农于1948年提出的一种研究信息传输和处理的数学理论。

它的基本思想是将信息看作是一种不确定性的度量，用信息熵来表示信息的不确定性程度。

信息熵越大，信息的不确定性就越高，反之亦然。

信息熵的计算方法是用信息源的信源熵和信道的信道熵相加，即：H(X) = Hs(X) + Hc(Y|X)其中，H(X)是信息源X的信息熵，Hs(X)是信源熵，Hc(Y|X)是条件熵，表示在已知X的情况下，Y的不确定性程度。

信息论的另一个重要概念是信息量，它是用来度量一条消息所包含的信息量的大小。

信息量越大，消息所包含的信息就越多，反之亦然。

信息量的计算方法是用信息熵除以消息的概率，即：I(x) = -log2P(x)信息论的应用非常广泛，涉及通信、编码、压缩、加密等多个领域。

其中最著名的就是香农的通信模型和编码理论。

香农的通信模型包括信源、编码器、信道、解码器和接收器五个部分，通过对这五个部分的分析和优化，可以使信息传输的效率和可靠性得到提高。

编码理论则是研究如何利用编码来提高信息传输的效率和可靠性，其中最著名的编码方式就是香农编码和哈夫曼编码。

二、控制论控制论是由美国数学家维纳于1948年提出的一种研究控制系统的数学理论。

它的基本思想是将控制系统看作是一个动态系统，通过对系统的输入和输出进行监测和调节，使系统的行为符合预期的要求。

控制论的核心概念是反馈，即将系统的输出作为输入的一部分，通过比较输出和期望输出之间的差异，来调节系统的行为。

控制论的另一个重要概念是稳定性，即系统在一定的输入条件下，输出是否能够保持在一定的范围内。

稳定性是控制系统设计中最基本的要求之一。

控制论的应用也非常广泛，涉及到自动控制、机器人、航空航天、化工等多个领域。

系统论、信息论,控制论系统论，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。

系统论信息论控制论1. 介绍在现代科学和工程领域中，系统论、信息论和控制论是三个关键的学科。

系统论是研究复杂系统的学科，信息论是研究信息的量和传输的学科，而控制论是研究如何控制系统的学科。

这三个学科相互关联，相互渗透，为我们理解和控制现实世界提供了强有力的工具和理论基础。

2. 系统论系统论是一种综合多学科的方法，它研究事物之间的相互关系和整体特性。

在系统论中，系统是由一组相互作用的组件组成的，并且系统的整体性质不仅取决于组件本身，还取决于它们之间的相互作用和组织方式。

系统论可以应用于各种领域，如物理学、生物学、社会学等，用于理解和描述复杂系统的行为和特性。

2.1 系统的特性一个系统具有以下几个特性： - 系统的内部结构和行为是相互关联的，它们共同决定了系统的整体性质； - 系统具有层次结构，由多个子系统组成，每个子系统又可以进一步分解为更小的部分； - 系统可以对外部的变化做出反应，并通过调整内部的结构和行为来维持稳定性； - 系统之间存在相互作用和信息传递，通过这些作用和传递，系统可以实现协同和适应环境的能力。

2.2 系统的应用系统论在各个领域中都有广泛的应用。

在工程领域中，系统论被用于设计和优化复杂系统，如电力系统、交通系统、通信系统等。

在生物学中，系统论被应用于理解生物体内的分子、细胞和器官之间的相互作用，从而揭示生命的奥秘。

在社会学中，系统论被用于分析和建模社会系统的结构和行为，帮助我们理解社会现象和问题。

3. 信息论信息论是研究信息的量和传输的学科。

它起源于通信工程，目的是研究如何在噪声干扰下有效地传输信息。

信息论的核心概念是信息熵，它是衡量信息的不确定性和随机性的度量。

信息熵越高，信息越不确定和随机，越难以传输和处理。

3.1 信息熵信息熵是信息论中最重要的概念之一。

它表示一个随机变量的不确定性和随机性。

对于一个离散的随机变量X，它的信息熵H(X)定义为：(x i)log2P(x i)H(X)=−∑Pi其中，P(x_i)是随机变量X取值为x_i的概率。

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)。