系统科学论（新三论、老三论）漫谈

作者：Encoder
链接：https://www.zhihu.com/question/21481914/answer/216852527
来源：知乎
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。

系统科学是以系统为研究对象的基础理论和应用开发的学科组成的学科群。它着重考察各类系统的关系和属性，揭示其活动规律，探讨有关系统的各种理论和方法。系统科学的理论和方法正在从自然科学和工程技术向社会科学广泛转移。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，也具有科学方法论的含义，这正是系统论这门科学的特点。

系统论的核心思想是系统的整体观念。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。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。

如果我们去追溯控制论思想的源流，就能发现它至少是三条悠长的支流汇合的结果。

一条是数学和物理的发展。特别是19世纪末20世纪初，麦克斯韦、玻尔兹曼和吉布斯推动了统计物理的建立，20世纪20年代后，量子力学又建立起来了。有不少科学家认为：与其说我们这个世界是建立在必然性之上的，倒不如说是建立在偶然性之上的，许多物理定律仅仅是大量事件统计平均的结果。科学的发展迫使人们回答必然性和偶然性之间的关系。于是，确定性与非确定性以及它们之间关系的研究成为科学界最热门的课题。概率论的成熟，热力学中的熵直至信息论的提出，就是这一研究的逐步深入。另一条支流是生物学和生命科学的进展。科学家早就发现，生物界不是一个充满必然性的机械世界，另一方面，生物个体行为也不能用统计力学和量子力学所用的纯或然语言来刻画。生命的活动中既有或然性，也有必然性。生命是怎样把必然与偶然统一起来的?科学家对生命的机制发生了浓厚兴趣。20世纪三四十年代，生物学家提出了“稳态” 概念，意味着人类对这一问题的认识已推进到新的阶段，它直接为控制论的诞生奠定了基础。第三条支流是人类对思维规律的探讨。它集中地反映在计算机制造和数理逻辑的进展。数学家特别是计算机的研制者们企图用数学语言来模拟人的思维过程。第二次大战前后，电子计算机的制造成为控制论成熟的前奏曲。

在 20世纪40年代，标志着这三条支流汇合的科学著作终于出现了。1947年，维纳的《控制论》就是作为统一它们的最初尝试。尽管维纳的这本书中有许多错误，有很多大胆的但后来被证明是不妥切的设想，但这本书震动了科学界。科学家们被建立各门学科的统一方法论的雄心所吸引。一大批各个领域中的专家纷纷互相对话，控制论、系统论成为二次大战后直至今天的不可忽视的科学思潮。

在控制论中，“控制”的定义是：为了“改善”某个或某些受控对象的功能或发展，需要获得并使用信息，以这种信息为基础而选出的、于该对象上的作用，就叫作控制。由此可见，控制的基础是信息，一切信息传递都是为了控制，进而任何控制又都有赖于信息反馈来实现。信息反馈是控制论的一个极其重要的概念。通俗他说，信息反馈就是指由控制系统把信息输送出去，又把其作用结果返送回来，并对信息的再输出发生影响，起到制约作用，以达到预定的目的。

信息是指无法预测的实验结果，与物质和能量并列为世界的三大要素，对应物质循环、能量流动和信息传递这三大过程。

近代科学的重要成就，就是发现物质的守恒和能量的守恒。爱因斯坦提出物质和能量可以相互转化（E=mc²），但是一切物质和能量的总和依然是守恒的。而信息是不守恒的，并且一切信息的总和总是随时间单调递增的。（后来经证明信息是守恒的，注意：此处为笔者添加。）

热力学第二定律指出，世界的无序性（即“熵”）总是增加的。意图减少某一体系的熵的努力，必然造成其他体系的熵更大程度的增加。熵的这一特点跟信息一致。信息量:实验结果的可预测性越小，随机性就越大，包含的信息量也就越大。比如，“明天太阳会升起”所包含的信息量小于“明天会有日食”所包含的信息量，因为明天太阳是一定会升起的，而日食是难以预测的。

混沌(chaos)，是指貌似随机的事件的内在联系。混沌学着眼于发掘隐藏的模式，细微的差别，事物的敏感性(sensitivity)，和随机事物的规则。其主题是控制，创造和微妙。混沌运动是不可积的动力系统中的运动。

湍流是一种典型的混沌运动，流体的每一部分对其他部分都有影响，杂乱无章的水流从宏观上看形成漩涡，这是一种自组织(self-organized)系统。互联网也是一种动态开放、自发组织(spontaneously organized)的系统。

分岔点标志着随机涨落由于反馈而被放大的点，互相连接的反馈环产生宏观系统状态的演变，当正负反馈结合(conjunct)，就会产生新的动态平衡(dynamic balance)，这些产生反馈的部分称为奇异吸引子(strange attractor)。

对于一般吸引子(common attractor)，在数学空间中绘制其行为时，会发现其具有重复性。当这些重复彼此间有细微差别——而差别间体现特定规则度(particular regularity)——称为吸引子的奇异性(strangeness)，体现了系统的鲁棒性(robustness)。整体的奇异吸引子潜藏着奇异吸引子之子集，体现了内在多样性(internal diversity)。

人脑的自相似褶皱由神经元的混沌自组织运动与遗传程序所形成，是一种分形结构。将一张纸揉成纸团，其维度介于二维和三维之间。假设一条线不断弯曲，以至于经过平面上的所有点，那么在一定意义上，线就是平面，兼具一维和二维。

耗散系统和保守系统的根本区别在于有无吸引子。热力学第二定律第一次揭示了物理过程的不可逆性，普里高津认为，不可逆性——以及由此引发的正的熵增、和对称性的破缺——是普适的。

耗散论把宏观系统区分为三种：

与外界既无能量交换又无物质交换的孤立系；
与外界有能量交换但无物质交换的封闭系；
与外界既有能量交换又有物质交换的开放系；

孤立系统永远不可能自发地形成有序状态，其发展的趋势是“平衡无序态”；封闭系统在温度充分低时，可以形成“稳定有序的平衡结构”；开放系统在远离平衡态并存在负熵流时，可能形成“稳定有序的耗散结构”。

耗散结构是在远离平衡区的、非线性的、开放系统中所产生的一种稳定的自组织结构，由于存在非线性的正反馈相互作用，能够使系统的各要素之间产生协调动作和相干效应，使系统从杂乱无章变为井然有序。

例如，生物机体是一种远离平衡态的有序结构，它只有不断地进行新陈代谢才能生存和发展下去，因而是一种典型的耗散结构。人类是一种高度发达的耗散结构，具有最为复杂而精密的结构和严谨协调的有序化功能。

耗散结构论认为，耗散结构的有序化过程往往需要以环境更大的无序化为代价，因此从整体上讲，由耗散结构本身与周围环境所组成的更大范围的物质系统，仍然是不断朝无序化的方向发展，仍然服从热力学第二定律。由此可见，达尔文的进化论所反映的系统从无序走向有序，以及克劳修斯的热力学第二定律所反映的系统从有序走向无序，都只是宇宙演化序列中的一个环节。

协同论主要研究远离平衡态的开放系统在与外界有物质或能量交换的情况下，如何通过自己内部协同作用，自发地出现时间、空间和功能上的有序结构。

协同论认为，千差万别的系统，尽管其属性不同，但在整个环境中，各个系统间存在着相互影响而又相互合作的关系。其中也包括通常的社会现象，如不同单位间的相互配合与部门间关系的协调，企业间相互竞争的作用，以及系统中的相互干扰和制约等。协同论指出，大量子系统组成的系统，在一定条件下，由于子系统相互作用和协作，这种系统会研究内容，可以概括地认为是研究从自然界到人类社会各种系统的发展演变，探讨其转变所遵守的共同规律。应用协同论方法，可以把已经取得的研究成果，类比拓宽于其它学科，为探索未知领域提供有效的手段，还可以用于找出影响系统变化的控制因素，进而发挥系统内子系统间协同作用。

协同论揭示了物态变化的普遍程式：“旧结构→不稳定性 →新结构”，即随机“力”和决定论性“力”之间的相互作用把系统从它们的旧状态驱动，并且确定应实现的那个新组态。由于协同论把它的研究领域扩展到许多学科，并且试图对似乎完全不同的学科之间增进“相互了解”和“相互促进”。

在自然界和人类社会活动中，除了渐变的和连续光滑的变化现象外，还存在着大量的突然变化，突变论认为，系统所处的状态，可用一组参数描述。当系统处于稳态时，标志该系统状态的某个函数就取唯一的值。当参数在某个范围内变化，有不止一个极值时，系统必然处于不稳定状态。雷内托姆指出：系统从一种稳定状态进入不稳定状态，随参数的再变化，又使不稳定状态进入另一种稳定状态，那么，系统状态就在这一刹那间发生了突变。突变论给出了系统状态的参数变化区域。

突变论提出，高度优化的设计很可能有许多不理想的性质，因为结构上最优，常常联系着对缺陷的高度敏感性，就会产生特别难于对付的破坏性。在工程建造中，高度优化的设计常常具有不稳定性，当出现不可避免的制造缺陷时，由于结构高度敏感，其承载能力将会突然变小，而出现突然的全面的塌陷。突变论不仅能够应用于许多不同的领域，而且也能够以许多不同的方式来应用。

系统科学论（新三论、老三论）漫谈相关推荐

新老“三论”简介及“远望信息系统管理体系”的框架
1 "老三论"简介 "老三论"是一组综合科学.它是本世纪四十年代末期,为适应科学技术和军事战争发展的需要创立起来的."老三论"的产生,对当代 ...
什么是“老三论”、“新三论”
什么是"老三论"."新三论" 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 ...
生物、人工智能、经济、哲学和系统科学的新流派
体系论以全新视角解读生物进化和人类文明,延伸出的或许是生物进化.人工智能.经济.哲学和系统科学的新流派. 1生物进化体系论将生物的概念从"生物体"拓展到"生物体系&qu ...
qt designer 自定义插件找不到指定的模块_go与qt的新酒老瓶
前言只所以说是新酒老瓶而不是新瓶老酒是有用意的. 因为QT是器,老瓶,出来时配合着C++的.而如今go来势凶凶,自然英雄所见略同. 两大开源神器,跨平台开发,终将双剑合璧了,让你如虎添翼. 过程记录 ...
【思考题】新客老客定义
一.问题数据分析的两层模型中,第一层就是对分析对象做细分,然后第二层看指标异动. 针对用户的分析中,最常见的细分方式是做"新客/老客"分析,对新客老客的行为.画像进行分析. 在实 ...
新客/老客NPV各种盈利的计算内容
嗨喽,各位番茄风控的各位童鞋大家好,今天是国庆的第一天班,大家是已在工作岗位抑或还是正在路上或者还在休假.第一天班,番茄风控恢复以往的发文节奏,工作日每日一文跟大家见面. 这个国庆节,我们也没有闲着. ...
echart单击后获取横坐标值_新、老、离职员工名单只要刷新一下就能轻松获取|Excel125...
数据场景 HR朋友们每个月都要整理一次新员工.老员工和离职员工名单,80%的人用的都是VLOOKUP公式,今天分享一个一劳永逸的方法,用PowerQuery进行数据的导入和整理,今后只要右键刷新一下就 ...
新套路+老配方 | 2023年网络钓鱼攻击新方式
在过去的几年,随着网络攻击技术的更新进步,攻击活动日益猖獗.企业不得不改变和增加防范手段,不断进步和优化办公策略来减少安全事件的发生. 如今超过90%的数据泄露是由"云钓鱼"为主的 ...
我的世界java雪村种子_我的世界5个超好用的地图种子，萌新不知道,老玩家人手一个...
说起我的世界这款游戏,最为玩家所称道的还是经典的生存模式了.生存模式下,玩家们挖矿采集创造建筑,都要依托于自然,很多恶劣的地形地貌使得玩家们的创作灵感无从挥发,甚至有些地方需要玩家人为的进行改造才能使 ...
打造新老员工双赢机制变对立为统一
在一个高效的组织里面,组织内部人员的流动就像血液流动一样,过快或者过慢都不好,不断的新生力量有利于去帮助组织去更好的成长和创新发展.但是就像输血会发生排异反应一样,新来的员工会在组织内部有一个适应过程 ...

系统科学论（新三论、老三论）漫谈

系统科学论（新三论、老三论）漫谈相关推荐

最新文章

热门文章