自组织研究方法之三协同学理论课件

第三节协同学一、协同学和耗散结构理论的区别二、协同与协同学三、协同学的研究对象四、协同学中的重要概念五、协同论基本原理第三节协同学一、协同学和耗散结构理论的区别1一、协同学与耗散结构理论的区别相同点都是研究一个系统为何能自发的产生一定的有序结构。不同点

耗散结构理论从宏观上研究系统由无序到有序的转变，没有揭示系统宏观现象的微观机制。协同学从微观上解释了系统由无序到有序转变的终极原因。一、协同学与耗散结构理论的区别相同点不同点耗散结构理论从2

耗散结构理论着重研究远离平衡态的开放系统如何在一定条件下从无序走向有序。协同学既研究远离平衡态也研究平衡态系统从无序到有序的变化，并指出两者的相变遵循相同的方程。

耗散结构理论主要研究从无序到有序的变化协同学既研究从无序到有序的变化，也研究从有序到“混沌”的变化。耗散结构理论着重研究远离平衡态的开放系统如何在一定条件下3

耗散结构理论中de=dis+des成立的依据是系统内各子系统间的相互作用很弱，这样各个子系统的熵才能相加减，但对一个复杂系统而言，其内部的各子系统间存在着紧密的联系和作用，耗散结构理论对此类问题的无序向有序转化无能为力。

协同学可以从具体地分析各类非平衡有序结构的系统行为入手，通过抽象、综合得出各类系统形成有序结构的条件和特征，解决耗散结构理论无法解决的问题。

协同学是以研究完全不同的学科间存在着共同特征为目的的一门学科。从哲学高度看，协同学回答了物质世界诸系统从简单到复杂，从低级到高级发展进化的真正终极原因。耗散结构理论中de=dis+des成立的依据是4二、协同与协同学哈肯所借助的典型实验——激光实验

激光的形成是因为原子与原子之间发生了联系和协同，许多原子在发光行为上采取了共同的模式，使得系统在宏观上表现出有序性，表现出新的功能。二、协同与协同学哈肯所借助的典型实验——激光实验5商店集中现象的启示——非平衡系统中的自组织现象

一个由大量子系统构成的系统，在一定的条件下，由于子系统间的相互作用和协作，这一系统就会形成具有一定功能的自组织结构，在宏观上产生时间结构、空间结构或时——空结构,达到新的有序状态。

协同，就是一种合作现象，是指一个开放系统内各子系统之间的协调同步的非线性的一种特性。商店集中现象的启示一个由大量子系统构成的系统，在一定6

简单协同：系统中各个子系统采取共同的行为来实现一个目标模式的合作。简单协同与复杂协同

复杂协同：系统中各子系统采取不同的行为来完成一个共同的目标模式的合作。简单协同：系统中各个子系统采取共同的行为来实现一个目标模7

协同学

协同学是“一门关于共同协作或合作的科学”，也称为“协同工作之学”，指的是系统的各个部分之间的互相协作，其结果使整个系统产生出一些在微观个体层次中并不存在的新的结构和特征。协同学协同学是“一门关于共同协作或合作的科学”，也8

协同的本质

系统内部的协同综合作用的本质是一个系统不断实现有序化的分化过程。从微观上看：子系统实现了某种联系和统一，从宏观上看，系统离开了某种均匀分布的平衡态，形成了步调、格局、空间模式和时间周期的某种稳定的区分和有序。例如：社会进化中的产业分工。协同的本质系统内部的协同综合作用的本质是一个系统不9三、协同学的研究对象

协同学的研究对象是由大量子系统组成的系统，只要它是一个开放系统，而且具有一定的非线性。

协同学认为，一个稳定的系统，它的子系统都是按照一定的方式协同地活动，有次序地运动的。

三、协同学的研究对象协同学的研究对象是由大量子系统组成的10

协同学的精髓

由众多子系统组成的大系统总有一个相对稳定的宏观结构，这个宏观结构是由各个子系统相互竞争，协同作用而形成的模式，正是由于各个子系统之间的协同作用与竞争决定着系统从无序到有序的演化进程。协同学的精髓由众多子系统组成的大系统总有一个相对稳11四、协同学中的几个重要概念相与相变序参量组织与自组织硬控制与软控制

四、协同学中的几个重要概念相与相变12（一）相与相变相——系统宏观上具有一定特性的状态。相变——系统从一种相到另一种相的转变。（一）相与相变相——系统宏观上具有一定特性的状态。13（二）序参量协同学用“序参量”的变化来刻画系统从无序到有序的变化。序参量是描述系统宏观有序度或宏观模式的参量。（二）序参量协同学用“序参量”的变化来刻画系统从无序到有序的14

对一个系统而言，可能存在许多参量，但我们分析问题时，不必考虑它的微观子系统的所有参量，以及所有子系统的存在、作用及具体的运动方式，而只要选择一个或几个能够有效地描述系统宏观秩序的参量，就能够知道它的整体运动方式，能够描述它的宏观有序状态及其变化模式。对一个系统而言，可能存在许多参量，但我们分析问题时15快变量与慢变量

根据状态变量在临界点处的情况，状态变量分为两大类：一类在临界点处阻尼大、衰减快，对相变的整体进程没有明显影响，即快变量，这类变量占绝大多数；另一类是一个或几个不仅不衰减而且始终左右着系统演化的整个进程的变量，即慢变量。慢变量主宰着系统演化的进程，决定着结果出现的结构与功能，即慢变量决定快变量。因此，慢变量为序参量。快变量与慢变量根据状态变量在临界点处的情况，状16激光系统的电场强度例：生态系统中种群的个体数社会系统中的语言、文化、公共道德、公众舆论等等企业经营中的经营战略化学反应中的浓度激光系统的电场强度例：生态系统中种群的个体数社会系统中的17

慢变量在系统从稳定态向非稳定态过渡的过程中起主宰作用，但是快变量也不是无所作为的，两者是相互联系又相互制约的，各自都不能独立存在。所以，当系统达到不稳定状态时，在快变量的作用下，将使系统达到一个新的稳定平衡位置。这是一个有序化的进程。伴随着系统有序化的进程（新的有序结构的产生、发展），慢变量和快变量相互联系，相互制约，表现出一种协同运动。这是系统子组织过程中子系统协调运动的一个重要表现。慢变量在系统从稳定态向非稳定态过渡的过程中起主宰作18

系统在自组织过程中的协同运动，不仅表现为慢变量决定快变量的协同方面，而且表现在若干个慢变量间的合作与竞争之中。几个序参量同时处在一个矛盾竞争的系统中，每一个序参量决定着一种宏观结构以及它所对应的微观组态，也就是说在这种情况下，系统在不稳定点孕育着几种宏观结构的“胚芽状态”。最终能出现哪一种结构，由序参量的合作与竞争的结果决定。系统在自组织过程中的协同运动，不仅表现为慢变19

当几个序参量之中任何一个序参量都不能单独主宰宏观结构形成过程时，便通过它们之间的合作，确定某种反映序参量共同作用的宏观结构。当某一个序参量在各序参量的竞争中获胜时，就会形成由该序参量主宰的宏观结构。即序参量的合作会形成一种宏观结构，而序参量的竞争终将导致只有一个模式的存在。序参量之间的协同合作与竞争决定着系统从无序到有序的演化进程，这是协同学的精髓所在。当几个序参量之中任何一个序参量都不能单独主宰宏20

协同学指出系统演化的动力是系统内部各子系统之间的竞争和协同，而不是外部指令。它指出系统内部通过竞争而协同，从而使竞争中的一种或几种趋势优势化（形成序参量的过程）并因此支配整个系统从无序走向有序。系统演化的动力---竞争和协同协同学指出系统演化的动力是系统内部各子系21

竞争与事物、系统或要素的个体性相联系，并不一般地等同于个体差异、个体性。差异强调个体之间的不平衡性，而竞争则要进一步强调不平衡的个体之间存在着相互联系、相互作用、相互排斥。

竞争是相互联系的个体之间的一种基本关系。它反映着相互联系、相互作用的事物、系统或要素具有个体性并力图保持个体性。为了保持个体性，个体之间就要相互排斥、互相竞争。这种关系不是由外来力量强加于个体之间的，而是个体之间固有的。竞争与事物、系统或要素的个体性相联系，并不一般地22

协同是系统中的诸多子系统的相互协调、合作的或同步的联合作用，集体行为。是系统整体性相关性的内在表现。

竞争是协同的基本前提和条件，系统内部的诸要素或系统之间的竞争是永存的。它一方面造就了系统远离平衡态的自组织演化条件，另一方面推动了系统向有序结构的演化协同是系统中的诸多子系统的相互协调、合作的或同步23

竞争使系统趋于非平衡，它是自组织的首要条件，协同则在非平衡条件下使子系统中的某些运动趋势联合起来并加以放大，从而使之占据优势地位，支配系统整体的演化。系统通过竞争和协同从而产生序参量，序参量一方面通知各子系统如何运动，一方面又告诉观察者系统的宏观有序态的情况，从而反过来支配整个子系统。这便是系统运动的整个过程。

例：舞池中的秩序。竞争使系统趋于非平衡，它是自组织的首要条件，协24（三）硬控制与软控制

硬控制——又称直接控制，在组织系统中，外界以一种特定的或者说明确的方式对系统施加着控制，通过这种控制系统实现它的即定目的。

软控制——又称间接控制，在自组织系统中，外界也施加着影响，通过这种软控制，系统同样可以演化形成新的结构。（三）硬控制与软控制硬控制——又称直接控制，在组织系统25

把硬控制与软控制有机地结合起来，在组织与自组织、硬控制与软控制之间寻找最佳联合点，使之达到动态的、有序的平衡，对于各类管理系统具有非常积极的意义。例：经济运行中计划与市场的结合。把硬控制与软控制有机地结合起来，在组织与自组织、硬控26五、协同论基本原理（一）协同放大原理：

非平衡的开放系统之所以具有发展的生机与魅力，是因为存在着协同规律和竞争规律，子系统间的协同合作与竞争，导致系统整体功能放大，使整体大于局部之和。五、协同论基本原理（一）协同放大原理：非平衡27

协同和竞争是自然界、人类社会和思维认知领域的普遍现象，二者既相互区别，相互对立，有相互联系互为因果，是对立统一的关系。协同和竞争是自然界、人类社会和思维认知领域的普28协同和竞争相互区别，相互对立

第一，从内容上看，协同是子系统间的合作、配合协调与和谐，竞争是子系统间的对立矛盾、妨碍和抑制。

第二，从性质上看，协同表示事物间的相容性、共存性，竞争表示事物间的相容性、排他性。

第三，从地位和作用上看，协同是客观事物间相互联系的基础和前提，而竞争是客观事物在在普遍联系中得以运动、变化、发展的重要条件和动力。

第四，从内在规定性上看，二者各有其内在规定性和质的差异，不容混淆。协同和竞争相互区别，相互对立第一，从内容上看，协同29协同和竞争相互联系，相互转化

第一，竞争与协同相互联系、相互依赖。协同是竞争前提下的协同，竞争是协同基础上的竞争。一方面，竞争与协同相互联系并依赖于竞争，协同离不开竞争，离开竞争的协同不是真正的协同，那将是“一潭死水”。另一方面，竞争与协同相互联系并依赖于协同，竞争离不开协同，离开协同的竞争不是真正的竞争，那将是“一盘散沙”。协同和竞争相互联系，相互转化第一，竞争与协同相互联30协同和竞争相互联系，相互转化

第二，竞争与协同引导相互引导、相互转化。协同是竞争前提下的协同，竞争是协同基础上的竞争。一方面，竞争导致协同。序参量是最后的获胜者，决定着新的序结构的形成，其他序参量为了整体的协同放弃了自己的个性，服从于序参量。另一方面，协同并没有消除竞争，而是引导竞争，是导致新竞争的前提。协同和竞争相互联系，相互转化第二，竞争与协同引导相31（二）催化作用原理：

开放系统要素间存在非线性的相互作用，会有催化作用，促使自己和对立面都放大。自催化：反应物自己催化自己。互催化：反应物互相催化，相互作用。（二）催化作用原理：开放系统要素间存在非线32（三）支配性原理：

又称为役使原理。自组织过程中，慢变量左右着系统演化的整个进程，决定着演化结果出现的结构与功能。慢变量决定快变量。（三）支配性原理：又称为役使原理。自组织过33谢谢大家！谢谢大家！34第三节协同学一、协同学和耗散结构理论的区别二、协同与协同学三、协同学的研究对象四、协同学中的重要概念五、协同论基本原理第三节协同学一、协同学和耗散结构理论的区别35一、协同学与耗散结构理论的区别相同点都是研究一个系统为何能自发的产生一定的有序结构。不同点

耗散结构理论从宏观上研究系统由无序到有序的转变，没有揭示系统宏观现象的微观机制。协同学从微观上解释了系统由无序到有序转变的终极原因。一、协同学与耗散结构理论的区别相同点不同点耗散结构理论从36

耗散结构理论着重研究远离平衡态的开放系统如何在一定条件下从无序走向有序。协同学既研究远离平衡态也研究平衡态系统从无序到有序的变化，并指出两者的相变遵循相同的方程。

耗散结构理论主要研究从无序到有序的变化协同学既研究从无序到有序的变化，也研究从有序到“混沌”的变化。耗散结构理论着重研究远离平衡态的开放系统如何在一定条件下37

耗散结构理论中de=dis+des成立的依据是系统内各子系统间的相互作用很弱，这样各个子系统的熵才能相加减，但对一个复杂系统而言，其内部的各子系统间存在着紧密的联系和作用，耗散结构理论对此类问题的无序向有序转化无能为力。

协同学可以从具体地分析各类非平衡有序结构的系统行为入手，通过抽象、综合得出各类系统形成有序结构的条件和特征，解决耗散结构理论无法解决的问题。

协同学是以研究完全不同的学科间存在着共同特征为目的的一门学科。从哲学高度看，协同学回答了物质世界诸系统从简单到复杂，从低级到高级发展进化的真正终极原因。耗散结构理论中de=dis+des成立的依据是38二、协同与协同学哈肯所借助的典型实验——激光实验

激光的形成是因为原子与原子之间发生了联系和协同，许多原子在发光行为上采取了共同的模式，使得系统在宏观上表现出有序性，表现出新的功能。二、协同与协同学哈肯所借助的典型实验——激光实验39商店集中现象的启示——非平衡系统中的自组织现象

一个由大量子系统构成的系统，在一定的条件下，由于子系统间的相互作用和协作，这一系统就会形成具有一定功能的自组织结构，在宏观上产生时间结构、空间结构或时——空结构,达到新的有序状态。

协同，就是一种合作现象，是指一个开放系统内各子系统之间的协调同步的非线性的一种特性。商店集中现象的启示一个由大量子系统构成的系统，在一定40

简单协同：系统中各个子系统采取共同的行为来实现一个目标模式的合作。简单协同与复杂协同

复杂协同：系统中各子系统采取不同的行为来完成一个共同的目标模式的合作。简单协同：系统中各个子系统采取共同的行为来实现一个目标模41

协同学

协同学是“一门关于共同协作或合作的科学”，也称为“协同工作之学”，指的是系统的各个部分之间的互相协作，其结果使整个系统产生出一些在微观个体层次中并不存在的新的结构和特征。协同学协同学是“一门关于共同协作或合作的科学”，也42

协同的本质

系统内部的协同综合作用的本质是一个系统不断实现有序化的分化过程。从微观上看：子系统实现了某种联系和统一，从宏观上看，系统离开了某种均匀分布的平衡态，形成了步调、格局、空间模式和时间周期的某种稳定的区分和有序。例如：社会进化中的产业分工。协同的本质系统内部的协同综合作用的本质是一个系统不43三、协同学的研究对象

协同学的研究对象是由大量子系统组成的系统，只要它是一个开放系统，而且具有一定的非线性。

协同学认为，一个稳定的系统，它的子系统都是按照一定的方式协同地活动，有次序地运动的。

三、协同学的研究对象协同学的研究对象是由大量子系统组成的44

协同学的精髓

由众多子系统组成的大系统总有一个相对稳定的宏观结构，这个宏观结构是由各个子系统相互竞争，协同作用而形成的模式，正是由于各个子系统之间的协同作用与竞争决定着系统从无序到有序的演化进程。协同学的精髓由众多子系统组成的大系统总有一个相对稳45四、协同学中的几个重要概念相与相变序参量组织与自组织硬控制与软控制

四、协同学中的几个重要概念相与相变46（一）相与相变相——系统宏观上具有一定特性的状态。相变——系统从一种相到另一种相的转变。（一）相与相变相——系统宏观上具有一定特性的状态。47（二）序参量协同学用“序参量”的变化来刻画系统从无序到有序的变化。序参量是描述系统宏观有序度或宏观模式的参量。（二）序参量协同学用“序参量”的变化来刻画系统从无序到有序的48

对一个系统而言，可能存在许多参量，但我们分析问题时，不必考虑它的微观子系统的所有参量，以及所有子系统的存在、作用及具体的运动方式，而只要选择一个或几个能够有效地描述系统宏观秩序的参量，就能够知道它的整体运动方式，能够描述它的宏观有序状态及其变化模式。对一个系统而言，可能存在许多参量，但我们分析问题时49快变量与慢变量

根据状态变量在临界点处的情况，状态变量分为两大类：一类在临界点处阻尼大、衰减快，对相变的整体进程没有明显影响，即快变量，这类变量占绝大多数；另一类是一个或几个不仅不衰减而且始终左右着系统演化的整个进程的变量，即慢变量。慢变量主宰着系统演化的进程，决定着结果出现的结构与功能，即慢变量决定快变量。因此，慢变量为序参量。快变量与慢变量根据状态变量在临界点处的情况，状50激光系统的电场强度例：生态系统中种群的个体数社会系统中的语言、文化、公共道德、公众舆论等等企业经营中的经营战略化学反应中的浓度激光系统的电场强度例：生态系统中种群的个体数社会系统中的51

慢变量在系统从稳定态向非稳定态过渡的过程中起主宰作用，但是快变量也不是无所作为的，两者是相互联系又相互制约的，各自都不能独立存在。所以，当系统达到不稳定状态时，在快变量的作用下，将使系统达到一个新的稳定平衡位置。这是一个有序化的进程。伴随着系统有序化的进程（新的有序结构的产生、发展），慢变量和快变量相互联系，相互制约，表现出一种协同运动。这是系统子组织过程中子系统协调运动的一个重要表现。慢变量在系统从稳定态向非稳定态过渡的过程中起主宰作52

系统在自组织过程中的协同运动，不仅表现为慢变量决定快变量的协同方面，而且表现在若干个慢变量间的合作与竞争之中。几个序参量同时处在一个矛盾竞争的系统中，每一个序参量决定着一种宏观结构以及它所对应的微观组态，也就是说在这种情况下，系统在不稳定点孕育着几种宏观结构的“胚芽状态”。最终能出现哪一种结构，由序参量的合作与竞争的结果决定。系统在自组织过程中的协同运动，不仅表现为慢变53

当几个序参量之中任何一个序参量都不能单独主宰宏观结构形成过程时，便通过它们之间的合作，确定某种反映序参量共同作用的宏观结构。当某一个序参量在各序参量的竞争中获胜时，就会形成由该序参量主宰的宏观结构。即序参量的合作会形成一种宏观结构，而序参量的竞争终将导致只有一个模式的存在。序参量之间的协同合作与竞争决定着系统从无序到有序的演化进程，这是协同学的精髓所在。当几个序参量之中任何一个序参量都不能单独主宰宏54

协同学指出系统演化的动力是系统内部各子系统之间的竞争和协同，而不是外部指令。它指出系统内部通过竞争而协同，从而使竞争中的一种或几种趋势优势化（形成序参量的过程）并因此支配整个系统从无序走向有序。系统演化的动力---竞争和协同协同学指出系统演化的动力是系统内部各子系55

竞争与事物、系统或要素的个体性相联系，并不一般地等同于个体差异、个体性。差异强调个体之间的不平衡性，而竞争则要进一步强调不平衡的个体之间存在着相互联系、相互作用、相互排斥。

竞争是相互联系的个体之间的一种基本关系。它反映着相互联系、相互作用的事物、系统或要素具有个体性并力图保持个体性。为了保持个体性，个体之间就要相互排斥、互相竞争。这种关系不是由外来力量强加于个体之间的，而是个体之间固有的。竞争与事物、系统或要素的个体性相联系，并不一般地56

协同是系统中的诸多子系统的相互协调、合作的或同步的联合作用，集体行为。是系统整体性相关性的内在表现。

竞争是协同的基本前提和条件，系统内部的诸要素或系统之间的竞争是永存的。它一方面造就了系统远离平衡态的自组织演化条件，另一方面推动了系统向有序结构的演化协同是系统中的诸多子系统的相互协调、合作的或同步57

竞争使系统趋于非平衡，它是自组织的首要条件，协同则在非平衡条件下使子系统中的某些运动趋势联合起来并加以放大，从而使之占据优势地位，支配系统整体的演化。系统通过竞争和协同从而产生序参量，序参量一方面通知各子系统如何运动，一方面又告诉观察者系统的宏观有序态的情况，从而反过来支配整个子系统。这便是系统运动的整个过程。

例：舞池中的秩序。竞争使系统趋于非平衡，它是自组织的首要条件，协58（三）硬控制与软控制

硬控制——又称直接控制，在组织系统中，外界以一种特定的或者说明确的方式对系统施加着控制，通过这种控制系统实现它的即定目的。

软控制——又称间接控制，在自组织系统中，外界也施加着影响，通过这种软控制，系统同样可以演化形成新的结构。（三）硬控制与软控制硬控制——又称直接控制，在组织系统59

把硬控制与软控制有机地结合起来，在组织与自组织、硬控制与软控制之间寻找最佳联合点，使之达到动态的、有序的平衡，对于各类管理系统具有非常积极的意义。例：经济运行中计划与市场的结合。把硬控制与软控制有机地结合起来，在组织与自组织、硬控60五、协同论基本原理（一）协同放大原理：

非平衡的开放系统之所以具有发展的生机与魅力，是因为存在着协同规律和竞争规律，子系统间的协同合作与竞争，导致系统整体功能放大，使整体大于