GB6017.1-20起重机械安全规程-第1部分
1h 复杂性和自组织理论综述
第二次世界大战以后，科学发展出现一个大转折，即从简单性科学向复杂性科学发展。现代的技术和社会已经变得十分复杂，传统的研究方法和研究手段已经不再满足要求。这是用系统科学处理复杂性问题研究兴起的背景。控制学家阿希贝提出研究复杂系统的战略。信息学家魏沃尔“科学与复杂性”是当时复杂性探索的最高成就，认为未来科学主要研究有组织的复杂性。自组织理论标志复杂性探索的高潮。自组织理论认为应该以自组织为基本概念来探索复杂性的本质和根源。Haken基于代数复杂性定义一般复杂性，认为复杂性研究的关键是对复杂系统时空特性和功能结构的变化。Prigogine学派断言现代科学在一切层次上都会遇到复杂性问题，只是在复杂性的类型，程度和层次上有所不同，主张建立复杂性科学。他们提出的耗散结构理论为探索生物复杂性和社会复杂性奠定了基础。80年代末以来，圣塔菲研究所致力于建立能够处理一切复杂性问题的一元化理论，研究手段是计算机模拟。虽然能够处理一切复杂性问题的一元化理论很不现实，因为复杂性科学不是一门学科，而是未来科学的总称。但他们关于演化经济学，人工生命，复杂自适应系统，免疫系统，Hopfield网络模型，自动机网络，“混沌边缘”的研究成果深化了学术界对复杂性和复杂性科学的认识。钱学森提出开放的复杂巨系统概念并制定一套研究方法，他把复杂性研究纳入系统科学体系，采用系统概念解释复杂性。现在还不可能给复杂性下一个精确的，统一的定义。我认为应该从系统的动力学特性角度出发来定义复杂性，即复杂性是开放的，元素之间关联方式差异显著的，多层次巨系统的动力学特性。
下面介绍自组织理论及用系统论的观点来研究复杂性。 耗散结构理论（1967年Prigogine创建）认为一个远离平衡的开放系统通过不断与外界交换物质和能量，在外界条件变化达到一定阈值时，就可能从原来的无序状态转变为一种在时空上或功能上有序的状态。一个系统能够实现自组织而形成耗散结构必须满足：
社会自组织原理
1. 概念解释
社会自组织原理是指在一个复杂系统中,由于系统内部各个要素之间相互作用和影响,而自发形成一种有序的组织结构或行为模式。这种过程不需要外部干预或中央控制,而是系统内部各个要素自发协调和适应的结果。
2. 基本特征
(1) 自发性:社会自组织过程是自发发生的,不受外部力量的直接控制。
(2) 开放性:社会系统是一个开放的系统,与外部环境存在物质、能量和信息的交换。
(3) 非线性:社会系统的发展过程是非线性的,微小的原因可能导致巨大的结果。
(4) 涌现性:社会自组织过程中会出现一些新的属性和结构,这些属性和结构不是简单的个体属性或结构的叠加。
3. 实例分析
(1) 语言的形成和发展:语言是人类社会自组织的典型例子,没有任何中央机构对语言进行规划和控制,语言随着人类社会的发展而自发形成和演化。
(2) 互联网的发展:互联网的发展没有统一的管理机构,是由许多个体用户、网站和服务商之间的互动和协调而自发形成的。 (3) 城市交通系统:城市交通系统是由许多个体驾驶员、交通规则和交通设施之间的相互作用而自发形成的。
4. 启示意义
社会自组织原理揭示了复杂系统内在的自组织能力,提醒我们要尊重系统自身的发展规律,避免过度的外部干预和控制。同时,也要注意引导和调节自组织过程,防止产生不利的后果。
第九章 非平衡系统的自组织理论：耗散结构
第九章 非平衡系统的自组织理论:耗散结构
一、耗散结构理论的产生及发展
(一) 耗散结构的概念
在开放和远离平衡的条件下，在与外界环境交换物质和能量的过程中，通过能量的耗散和内部的非线性动力学机制及涨落的触发和推动下形成并保持下来的宏观时空有序结构称为耗散结构。
耗散结构理论指出，一个远离平衡的开放系统(力学的、物理的、化学的、生物的、社会的、经济的系统)，通过不断地与外界交换物质和能量，在外界条件的变化达到一定的阈值时，可能从原有的混沌无序的混乱状态，转变为一种在时间上、空间上或功能上的有序状态。
耗散结构理论就是研究耗散结构的性质以及它的形成、稳定和演变规律的科学。它的研究领域是物质系统的复杂性，即物质系统各层次或层次之间的非线性复杂关系。其研究对象是开放的非平衡自组织系统。着重考查在一定外界条件影响下的非平衡开放系统是如何通过自身的非线性相干反馈和协同作用，自发地形成宏观有序的自组织结构的。
它的建立和发展，使人们对自然界的发展有了一个比较完整的认识:在平衡态附近系统的发展行为倾向主要是趋向平衡态，并伴随着无序的增加和结构的破坏。在远离平衡态的条件下，系统的发展过程则可能出现突变，导致新结构的形成和有序度的增加。
(二) 耗散结构理论的产生
耗散结构:,,,,,,,,,,, ,,,,;,,,,:是比利时物理学家普瑞高津(，(,,,,,,,,,)于1969年在一次“理论物理与生物学” 的国际会议上首先提出的一个概念。1971年普瑞高津与格兰道夫(,(,,,,,,,,,,)合著的《结构、稳定与涨落的热力学理论》较为详细地阐述了耗散结构的概念及其热力学理论，并将之应用到流体力学、化学和生物学等方面，引起了人们的广泛重视。1977年普瑞高津和尼科里斯(,(,,;,,,,)在《非平衡系统的自组织》一书中对其研究成果进行了系统的总结，推动了耗散结构理论与非线性热力学的进一步发展。耗散结构的理论形式是以普瑞高津为首的布鲁塞尔学派二十多年来从事非平衡热力学统计物理研究结出的成果。这一理
自组织模式
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人民群众有无限的创造力。他们可以组织起来，向一切可以发挥自己力量的地方和部门进军，向生产的深度和广度进军，替自己创造日益增多的福利事业。——毛泽东 一九五六年
“自组织（self-organizing ）”概念。
哈耶克认为，“自组织”、“自组织系统（self-organizing systems ）”或者“自我生成系统（self-generatingsystems ）”之类的概念来源于控制论，意谓系统内部的力量的互动创造出一种“自生自发的秩序（spontaneous
order ）”，或译“自发秩序”，这种自发秩序源于内部或者自我生成的，有别于另一种由某人通过把一系列要素各置其位且指导和控制其运动的方式而确立起来的人造的秩序、人为的秩序、建构的秩序或者建构（construction）（哈耶克，2000年中文版a ，第55页）。比如，最典型的自发秩序是有机体的自发秩序。哈耶克认为，自发秩序不是人类设计的产物，但属于人类行为的产物。他认为，人为的秩序或一种受指导的秩序可以称作一个“组织（organization）”，它来自外部，是一种“外部秩序（taxis ）”，从而区别于自生自发的、源自内部整合的“内部秩序（cosmos）”（哈耶克，同上，第57-58页）。从“组织”的定义，我们可以反观“自组织”的定义。
有关经济的自组织理论，美国著名经济学家克鲁格曼和德国著名中国问题专家何梦笔教授均有论述（Krugman ，1996年；Herrmann-Pillath，1997年）。克氏关注的是一个经济作为复杂系统，存在着各种各样的互动和相干作用，存在着各种混沌（chaos ）和随机（randomness）现象，互动和相干作用的结果是一种自发的秩序。克氏描述了一些空间经济的自组织模型。何氏关注的是，“人们越来越把转型（包括中国的转型）感受为一个过程，该过程从长期角度看是自组织的，而非外部组织的”（Herrmann-Pillath，1997年，第335页）[4].
