系统和系统理论.ppt

1、2020/7/22,1,第五讲系统与系统理论,陈发俊 ,2020/7/22,2,系统论,1.系统学一般系统论 2.系统方法运筹学 3.系统工程,2020/7/22,3,一、一般系统论简介,“系统”概念的内涵 “系统”的特征 系统的分类 物质系统的层次结构,2020/7/22,4,（一）“系统”概念,把极其复杂的研究对象称为系统，即由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成具有特定功能的有机整体，而且这个系统本身又是它们从属的更大系统的组成部分。 （钱学森）,2020/7/22,5,（一）“系统”概念,系统是处于一定相互联系中的与环境发生关系的各组成成份的总体。 贝塔朗菲（一般系统论创立者） “相

2、互作用”指的是，若干要素（P）处于若干关系（R）中，以致一个要素P在R中的行为不同于它在另一关系R中的行为。如果要素的行为在R和R中并无差异，那么就不存在相互作用，要素的行为就不依赖于R和R。 贝塔朗菲，一般系统论：基础发展和应用,2020/7/22,6,（二）构成系统的要件,物质系统是由两个或两个以上的物质要素构成的。 这些共存于一个统一体中的要素是具有一定的差异性的，甚至是异质的。 这些共存于一个统一体中的要素是通过相互联系，即通过相互影响，相互制约，相互作用构成统一的整体。如果各部分之间互不相干，则不能构成系统。 这些相互联系的物质要素所构成的统一整体是具有特定功能的统一整体。这里的功能

3、主要指的是整体功能，是不能简单地还原为其构成要素的功能的。,2020/7/22,7,（三）系统的特征,整体性 有机关联性 动态性 有序性 预决性,2020/7/22,8,1.系统的整体性,所谓整体性，不是否认系统是由其组成部分（要素或子系统）构成的。,2020/7/22,9,1.系统的整体性,而从功能来看，单个要素没有这个功能，只有这些要素组合在一起，才会有某种新功能。 即：整体大于各孤立部分之和,2020/7/22,10,1.系统的整体性,如： 三个臭皮匠，赛过诸葛亮。协同出现新功能，不是各自独立简单相加（非加和性）,2020/7/22,11,系统的有机关联性,有机关联性原则： 一是系统内部

4、诸要素的有机关联；二是系统同外部环境的有机关联。,2020/7/22,12,系统的有机关联性,外部关联即系统与系统之间或系统与环境之间要进行物质的、能量的、信息的交换，有相应的输入和输出以及量的增加或减少。,2020/7/22,13,系统的有机关联性,内部诸要素的有机关联： 即一个要素变化会引起其他要素变化甚至是整个系统变化或坍塌、解体。,2020/7/22,14,2.系统的有机关联性,系统内部诸要素之间的有机关联可以用数学语言加以描述。（仍不完备） （1，2，） （1,2,n） 表示系统中某元素的某种量。联立方程组表明，任意的一个量的变化都要受到所有的的制约。反之，任一的变化也会影响到其它量

5、。系统是一个由相互关联的要素构成的整体。,2020/7/22,15,系统的动态性,任何系统都随时间不断地变化，另外从生物学的角度看，动态也是系统保持静态的前提。 例如：生命有机体保持体内平衡的基础之一是新陈代谢的存在。 有机关联性各要素间空间的分布 动态性原则时间上的变化。,2020/7/22,16,系统的动态性,体现： 1）系统内部的结构分布不是固定不变的，而是随时间变化的。 2）系统的开放性质，有机关联性质强调的是系统同外界进行物质、能量、信息的关联和交换。,2020/7/22,17,系统的有序性,无序是系统熵最大的一种状态，用物理学语言描述之，就是热力学系统分子最均匀的状态。远离无序的状

6、态就是有序状态。 有序性就是有组织性,2020/7/22,18,系统的预决性（finality,或目的性）,系统的预决原则，又被称为终极原则或者目的原则。这就是说，系统的有序是具有方向性的，系统的这种方向性又受到系统的目的性或者预决性制约。,2020/7/22,19,四、物质系统的层次结构,每一个物质系统是其要素的系统，同时也是更大系统的要素。这就是所谓的物质系统的层次。,2020/7/22,20,（四）物质系统的层次结构,层次结构：若干由要素经相干性关系构成的系统，再通过新的相干性关系构成新系统的逐级构成的结构关系。 反映了客观存在着的自然界的等级结构。,2020/7/22,21,（四）物质

7、系统的层次结构,自然界物质系统的层次具有无限性，即层次是无穷的。物质的无限可分不应理解为无休止地机械分割，而应理解为层次的无限性（量的无限扩张和质的无限多样性）。,2020/7/22,22,（四）物质系统的层次结构,例如：原子分子分子团细胞组织器官系统人家庭社团人类地球生态地球 （每一环节都是一个关节点）,2020/7/22,23,总星系 星系团 星系 恒星 行星 地面上的宏观物体 分子 原子 原子核 （基本）粒子 夸克,非生命世界物质系统的层次,宇观,宏观,微观,2020/7/22,24,生物圈 生态系统 生物群落 种群 生物个体 系统 器官 组织 细胞 生物大分子,生命世界的基本物质系统层

8、次,2020/7/22,25,1.高低层次间的关系,高层系统是由低层系统构成的，各要素相互作用产生了整体结构及功能。 低层系统并不因高层系统的产生而消失。,2020/7/22,26,1.高低层次间的关系,要素处于系统中因受到制约，性质有所改变。 结合度随层次增设而降低。因此，在处理高层次问题时可以把低层次系统（要素）当作黑箱来考虑。,2020/7/22,27,二系统工程,除一般系统论外（general system theory）外，系统论还应包括系统工程和系统方法运筹学（systems engineering and operational research），后二个方面的知识具有较强的可操作性和实践意义。,2020/7/22,28,都江堰渠首的三大主体工程,“鱼嘴”分水提: 把岷江水一分为二 “飞沙堰”溢洪道:把多余的洪水和流沙排入外江 “宝瓶口”引水口:自行调控的节制问，是自流灌溉渠