一般系统论的发展过程和基本概念.ppt

一般系统论的发展过程和基本概念 701李秋月 系统的概述一般系统论的创立一般系统论的发展过程一般系统论的基本概念 系统 的概述 科学由搜集材料的阶段发展到整理材料的阶段 关于既成事物的科学逐渐转变为 关于这些事物的发生和发展以及关于这些自然过程结合为一个伟大整体的联系的科学 20世纪40年代产生的系统论 信息论 控制论 20世纪60 70年代出现的耗散论 协同学 超循环理论 突变理论 20世纪80年代后提出的混沌理论 分形学 从传统科学的视野看 这些学科分属不同的科学领域 但从现代科学的角度看 它们却以各自的方式拥有一个共同的研究对象 即 系统 一般系统论的创立 一般系统论由美籍奥地利生物学家贝塔朗菲 L V Bertalanffy 1901 1971 创立 他认为 存在着适用于一般系统模式 原则和规律 一般系统论的目的就是确立这些模式 原则和规律 一般系统论的发展过程追溯到古代 亚里士多德 整体大于它的各部分的总和 周易 以阴 阳排列组合构成八卦 进而重叠演变为六十四卦 并以此比照解释外在世界的状态及变化 道家在其对事物的存在状态及其发生 发展的现象的解释中 体现浓厚的系统论思想 两条线索 第一条线索 贝塔朗菲在理论生物学研究中关于系统的讨论1928 现代发展理论 1932 理论生物学 提出一般系统论原理1948 生命问题 标志 1968 一般系统论 基础 发展和应用 一般系统论的代表著作 两条线索 另一条线索 源自具有重大实践意义的系统分析和系统工程 一 战国都江堰 二 丁谓重建皇宫 北宋丁谓的 一举三得 重建皇宫 宋真宗时期 皇城失火 皇宫被焚 宋真宗命丁谓重修皇宫 这是一个复杂的工程 不仅要设计施工 运输材料 还要清理废墟 任务十分艰巨 丁谓首先在皇宫前开沟渠 然后利用开沟取出的土烧砖 再把京城附近的汴水引入沟中 使船只运送建筑材料直达工地 工程完工后 又将废弃物填入沟中 复原大街 这就很好地解决了取土烧砖 材料运输 清理废墟三个难题 一举三得 使工程如期完成 都江堰水利工程这项工程主要由鱼嘴分水堤 飞沙堰 溢洪道 宝瓶口进水口三大部分和百丈堤 人字堤等附属工程构成 科学地解决了江水自动分流 鱼嘴分水堤四六分水 自动排沙 鱼嘴分水堤二八分沙 控制进水流量 宝瓶口与飞沙堰 等问题 消除了水患 使川西平原成为 水旱从人 的 天府之国 贝尔公司在设计巨大工程项目时 按照时间顺序把工作划分成规划 研究 发展期间的研究和通用工程等五个阶段 并在40年代明确使用了 系统工程 的概念 三 贝尔电话公司 二战期间 为了解决武器系统配套使用 飞机队形排列 资源合理分配 运输路线选择 高效捕捉敌人飞机和舰艇及组织后勤供应等问题 人们开始比较广泛地自觉创造和使用系统方法 这大大推动力系统工程的发展 并产生了运筹学这一应用数学分支 四 第二次世界大战 战后 著名的运筹学研究组织 美国兰德公司倡导了 系统分析 方法 以此方法为指导 出现了协调组织庞大系统中各部门工作的具体技术 计划评价技术 PERT 这种技术在 北极星导弹 研制过程中 发回来重要作用 60年代 霍尔 A D Hall 1924 提出系统工程三维结构思想 从时间 逻辑和知识三个维度对系统工程方法进行了概括 这是对系统工程方法比较全面的总结 60年代后期 系统工程的应用逐渐超出传统工程的概念 开始推广到经济系统和社会系统 系统工程也发展到研究解决各种复杂的社会技术系统和社会 经济系统的最优控制和管理的阶段 1969年的阿波罗登月计划的成功 被公认为系统工程时间成功的典型例证 到此 系统论发展的两条线索就走到一起来了 15 可编辑 一般系统论的概念 一 系统及其分类1 对系统概念内涵的理解2 系统的分类 二 系统的结构和功能1 系统 和 功能 2 系统要素 结构及功能之间的辩证关系3 其辩证关系的意义 对系统概念的理解 贝塔朗菲 系统即有相互作用的元素的综合体 韦氏大辞典 有组织的或者被组织的整体 结合着整体所形成的各种概念和原理的综合 由规则的相互作用 相互依存的形式组成的诸要素的集合 钱学森系统是相互作用和相互联系的若干组成部分结合形成的具有特点功能的整体 系统 系统是存在于一定环境之中 由若干互相互联系 相互作用的要素所构成的具有特定功能的整体 加和性复合体是堆积物不是系统非加和性的复合体才是系统是否具有加和性是非系统和系统的基本区别 要素与系统是相互依存的关系 按组成要素性质分自然系统 以自然物质作为要素而构成的系统 天体系统 气象系统 生态系统 自在的目的 人工系统 人们为了达到某种目的二建造起来的系统 实体系统 汽车等 概念系统 社会等 自为的目的 复合系统 由自然系统和人工系统共同组成 前两者之间 气象预报系统 导航系统等 自在与自为的目的 按照时空中的存在状态动态系统静态系统稳态系统非稳态系统按照与外部环境的关系开放系统封闭系统除此之外 还可将系统分为许多不同类型 系统的结构与与功能 结构 指的是系统内部歌要素之间相互联系和相互作用的方式 揭示了系统内部各要素的秩序 功能 指的是系统在与外部环境相互联系和相互作用过程中所具有的行为 能力和效用 体现了系统对外部作用过程的秩序 系统要素及其结构与功能之间的辩证关系 系统的功能指在与外部环境相互联系和相互作用过程中所具有的行为 能力和功效 结构是功能的基础 功能是结构的表现 系统的功能既反映要素的特点 也反映结构的特点 系统结构是否合理 是通过特定功能来表现的结构蕴藏于内 功能表现于外 结构相对稳定 功能易于变化的结构与功能是相互制约的 结构决定功能 结构对功能又具有能动的反作用 具体表现形式 一 结构相同 要素不同 功能不同 碳丝灯泡 钨丝灯泡 改变了灯泡系统结构中的要素 使灯泡的功能得到显著的提高 二 要素相同 结构不同 功能不同 乙醇 甲醚 都是有6个H原子 2个C原子 和1个O原子组成 前者是液体 可以与任何比例的水混合 后者为气体 几乎不溶于水 同样数量的士兵 犹豫队形结构和作战方法不一样 可以表现出不同的战斗力 2个马克留木兵 3法兵100马克留木兵 100法兵300马克留木兵 300法兵 三 要素不同 结构不同 功能相同 沙漏 机械表 电子表 都具有计时的功能 但其在组成要素上以及要素的链接方式上完全不同 另外 同一结构往往不只具有一种功能 二可能有多重功能 因此 考察系统的功能 应当确立特定的角度 不能笼统化 凝固化 此外 系统具有层次性 所以功能与结构的划分也具有相对性 功能和结构在一定条件下可以相互转化 其辩证关系 为人们认识世界和改造世界提供了