系统与复杂理论演示文稿.pptx

案例分析：一举而三役济北宋皇宫着火，烧成废墟，皇帝命令大臣丁谓限期重建。丁谓经过实地考察，提出：在皇城前的大道上取土烧砖，形成河道后引进汴水，然后用船把建筑材料运入工地，皇宫修好后，用工程遗留下来的碎砖废土填塞河道，修复原来的大道。一、系统科学概述第1页/共67页（一）系统科学的性质和特点1.什么是系统科学？系统科学是从系统的整体性、系统的结构和功能的角度去研究客观世界，探求客观世界中系统、信息、控制之间的联系及其性质和规律性的科学。系统整体性结 构功 能系统系统信息控制第2页/共67页2.系统科学的性质 系统科学是研究系统的基础学科。科学体系自然科学：研究客观世界中物质在时空中的运动。社会科学：研究客观世界中人类社会的运动和发展。系统科学：从系统的结构和功能的角度研究客观世界。行为科学：研究个人和社会的相互作用。思维科学：从人认识客观世界的角度研究客观世界。数学科学：研究客观世界中数量与质量的辩证统一。人体科学：研究人体在客观世界的运动和发展。文艺理论：研究人与客观世界相互作用后达到的美感。军事科学：研究客观世界中不同集团之间的矛盾和斗争。地理科学：研究人类生存和发展的基础。第3页/共67页3.系统科学的特点系统科学是横断科学；系统科学的综合性；系统科学的抽象性；系统科学的数理性。第4页/共67页（二）系统科学的研究对象系统科学以系统现象、系统问题为研究对象。复杂简单无组织有组织 第5页/共67页（三）系统科学的体系结构哲 学基础科学技术科学工程技术系统科学系 统 学运筹学巨系统理论 控制论信息论系统工程自 动 化信息技术马克思主义哲学思维科学自然科学数学科学社会科学（系统论）数 学突变论基础科学物 理 学生 物 学其他技术学科第6页/共67页（四）系统科学的历史和现状1.系统的思想渊源赫拉克利特德谟克利特柏 拉 图亚里士多德（火）（逻各斯）（理念）（四因说）第7页/共67页2.系统科学的形成系统工程系统理论系统科学的发展线索第8页/共67页贝塔朗菲一般系统论维纳控 制 论申农信 息 论米勒一般生命系统论普利高津耗散结构理论哈肯协同学生物工程社会经济系统工程、仿生学、人工智能等第9页/共67页（五）学习系统科学的现实意义1.丰富人类知识宝库；2.帮助确立辩证唯物主义哲学观；3.促进科学思维方式的转变；4.推动工作方式的变革；5.促进决策的科学化；6.加强科学管理。第10页/共67页二、走进系统图景（一）放宽系统的视野1.东西辉映，异曲同工2.矛盾重重，疑窦丛生3.走出系统，溶与系统第11页/共67页西方：推理印度：直觉中国：统觉先拆开，再拼回。整体的统一性。和合。思维的渊薮 王国维：古今之成大业、大学问者，必经过三种之境界：“昨夜西风调碧树。独上高楼，望尽天涯路”，此第一境也；“衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴”，此第二境也；“众里寻他千百度，蓦然回首，那人却在灯火阑珊处”，此第三境也。(看山是山，看山不是山，看山还是山）还原论；形而上学；系统论。第12页/共67页科学的呼唤科学：矛盾重重科学：需要反思世界是简单的，还是复杂的？世界是从有序走向无序，还是无序走向有序？物理学生物学力学拉普拉斯决定论随机性偶然性科学的来源是什么？她的归宿又在哪里？学科与学科之间的联系何在？第13页/共67页系统观未来远古15世纪18世纪20世纪40年代20世纪60年代宇宙论机械论系统论控制论信息论耗散结构论突变论协同论第14页/共67页一粒沙中见世界全息论部分是整体信息的浓缩；整体是部分放大。1980年，潜科学杂志发表了我国学者张颖清的生物全息律，首次提出生物全息律。1.进一步消除了整体和部分之间的隔阂；2.丰富和深化了整体和部分之间的相关性；3.提供了一种新的认识方法；4.为预测分析和泛化分析提供了依据。第15页/共67页非系统理论及其思考 理想的非系统状态，在空间分布上具有各向同性、均匀性、二点之间距离不等性三个特点。在这一范围中，信息量等于零，而熵无限大，它没有任何系统，到处是单一的重复，绝对的混乱。相对性原则；主体性原则；不完全原则；否定原则。第16页/共67页（二）系统论1.系统的概念 系统是存在于一定环境之中的，由若干相互联系、相互作用的要素所构成的，具有特定功能的整体。物质能量信息第17页/共67页系统的普遍性系统的组成部分要素万事万物自成系统，又互成系统。要素是系统存在的基础，系统是按一定结构相互联系、相互作用的要素组成的。要素的性质不同，构成不同的系统；系统性质、不同数量的要素构成不同的系统；要素在系统中的作用不同。第18页/共67页2.系统的一般特性有机整体性层 次 性稳 定 性（非加和性）（相对性）有 序 性（时间序、空间序、时空序）动 态 性开 放 性（动态平衡）第19页/共67页3.整体和部分有机统一；整体具有不同于部分的新质；正效应和负效应。天净沙秋思枯藤老树昏衙，小桥流水人家，古道西风瘦马，夕阳西下，断肠人在天涯。第20页/共67页4.结构和功能表现结构功能结构和功能的关系稳定性层次性相对性可变性基础同构同功异构异功同构异功异构同功第21页/共67页5.系统与环境系统环境第22页/共67页6.系统的演化产生存在变化和发展消亡第23页/共67页7.系统的分类按性质分 按存在和运动状态分系统行为的复杂程度分按子系统的数量及其相互联系分 按与环境的关系分 按系统的等级分 按系统内不同变量间关系分 按确定性分钱学森的分类 第24页/共67页8.系统方法系统分析方法目标分析结构分析功能分析环境分析动态分析分解协调方法系统分解系统协调（结构分解、功能分解、内外关联分解、目标分解、过程分解等）实现整体优化第25页/共67页（三）控制论1.控制的概念 控制是带目的性的因果联系，即产生原因系统对产生结果系统有目的的影响干预。施控系统受控系统控制主体控制对象控制第26页/共67页两人打架可能打重了，打死了对方可能打轻了，被对方打可能打的不轻不重，两败俱伤 在一个系统中，被控制对象存在多种可能性。控制就是要在这些可能性中进行有方向的选择，以期达到预期目的，使系统趋于稳定状态。（控制的作用）第27页/共67页 首先对系统的信息进行分析、比较、判断 其次根据内部、外部变化随时调整 再次通过系统联系和信息处理多次往返第28页/共67页2控制论的发展第一个时期为本世纪50年代，是经典控制论时期。第二个时期是60年代的现代控制论时期。第三时期是70年代后的大系统理论时期。第29页/共67页3控制方式 控制方式是指在控制系统中为了实现控制的目的和完成控制任务所采取的控制方法。反馈控制定值控制程序控制随动控制随机控制模糊控制量优控制第30页/共67页4控制系统施控系统受控系统控制作用反馈作用环境（介质）控 制 系 统第31页/共67页总经理副总经理总会计师总经济师市场总监人力资源总监生产部财务部发展规划部市场部 人力资源部公共关系部董事会敏感环节决策环节执行环节中间转换环节第32页/共67页开环控制系统闭环控制系统施控装置受控装置输入指令输出施控装置受控装置输入指令输出反馈装置目标值第33页/共67页5控制理论和控制技术工程控制论生物控制论社会和经济控制论智能控制论自动调节和单机自动化最优控制和局部自动化系统控制和管理自动化人工智能和智能自动化控制理论控制技术第34页/共67页6控制论方法黑箱方法灰箱方法白箱方法 功能模拟法黑箱输入输出输入输出灰箱白箱输入输出第35页/共67页（四）信息论1信息的概念 信息是对事物存在方式、运动状态、相互联系的特征的一种表达和陈述。表现为文字、图象、图形、语言、声音等形式。物质世界的三大支柱：物质、能量、信息第36页/共67页信息的特征 普遍存在；可识别和共享；可转换和传输；可存储和压缩；可扩散和扩充；可再生和替代。使用者信息源使用者使用者语言、图象等第37页/共67页信息的功能信息是重要的资源；信息是现代化的工具；信息是系统的联系中介；信息是社会进步的关键环节。第38页/共67页2信息论申农的通信系统模式信源编码消息信道信号译码信宿噪声噪声 +信号消息信息论的发展狭义信息论一般信息论广义信息论第39页/共67页3信息科学信息论电子学控制论计算机科学自动化技术人工智能数学物理第40页/共67页4信息方法 信息方法就是运用信息的观点，把系统看作是借助于信息的获得、传递、加工、处理而实现其目的的一种研究方法。第41页/共67页（一）自组织和他组织系统1组织(Organization)宇观层次：星云、星系、银河系、太阳系等；宏观层次：地球，山川、海洋、建筑物等；微观层次：晶体结构、原子结构等三、系统理论及复杂理论第42页/共67页2自组织(Self-Organization)组织力和组织指令来自系统内部的，是自组织。定义：分类：按结构分：平衡结构和耗散结构；按运动方式分：按形式分：自组织形式：自创生、自生长、自适应、自复制第43页/共67页自组织的判断依据：自由能判据；熵的变化；信息量变化；序参量。自组织原理：突现原理；开放性原理；非线性原理；反馈原理；不稳定原理；支配原理；协同原理；环境选择原理。第44页/共67页3他组织(Heter-Organization)定义：类型：组织力和组织指令来自系统外部，系统是在外界特定的干预下获得空间、时间上的功能和结构的，是他组织。指定式、诱导式、限定边界条件式。第45页/共67页仿自组织的他组织系统非仿自组织的人工创造物自组织与他组织的辨证统一第46页/共67页（二）耗散结构1基本概念 耗散结构是一个远离平衡态的开放系统，通过不断地与外界交换物质和能量，在外界条件的变化到达一定阈值时，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。第47页/共67页 耗散结构是一种“活”的结构，它是靠不断“耗散”环境提供的物质和能量来维持它的生命活力。时间上的微观运动可逆与宏观运动不可逆。进化与退化。孤立系统、封闭系统与开放系统。系统状态：平衡态、非平衡态。熵和熵增大原理。第48页/共67页2耗散结构的形成条件开放系统；远离平衡态；非线性相互作用；涨落导致有序；正反馈机制。第49页/共67页3耗散结构的哲学问题时间：可逆性与不可逆性、对称性和对称性；结构：平衡和平衡、有序和无序、稳定和不稳定；世界：简单性和复杂性、局部性和整体性；规律：决定论和非决定论。第50页/共67页4耗散结构的理论的实际实际应用应用的条件和方法：系统必须是开放系统；系统必须远离平衡态；有序是来自涨落的有序；程序和步骤：确定问题；确定熵；建立模型；确定有序程度，做相应判断；实施。第51页/共67页（三）线性和非线性1线性系统 线性系统指的是因变量和自变量之间呈比例关系变化，在变化过程中，二者之间的比值不变。第52页/共67页线性相互作用：独立性、时空上的均匀性、对称性。线性系统：在线性系统中，整体等于部分之和。（叠加原理）判断叠加原理的基本依据。线性特征在本质上只有一种，不同线性系统函数（直线）只是比例系数的差别，经过简单的数学变换（平移或旋转），可以完全重合。第53页/共67页2非线性系统 通常是叠加原理不成立，非线性方程通常没有解析表达形式的解。非线性相互作用：非独立的相干性；在时空中的非均匀性；其多体间的非对称性。第54页/共67页（四）随机系统 在非确定性系统中，凡是含有内部随机参数、外部随机干扰和观测噪声等随机变量的系统，如果根据系统某一时刻的状态和输入，能够确定下一时刻的状态或输出的概率分布，就称为随机系统。第55页/共67页必然性：如果条件实现，事件一定发生；或然性：在条件实现下，事件可能发生、可能不发生。事件出现频率具有稳定的或然性，就称之为随机性。第56页/共67页（五）混沌系统 混沌是指非确定性系统内部的非线性性质所引起的非周期状态。混沌说明了未来并不完全包含在过去之中。混沌不是无序，更不是紊乱。简单原因可能导致复杂结果。第57页/共67页（六）灰色系统灰色系统理论由我国学者于1982年首先提出。灰黑白灰化白化灰色系统黑色系统白色系统第58页/共67页（七）系统工程1系统工程的特征：研究方法整体化；应用技术综合化；寻求目标的最优化；涉及多个领域和学科。第59页/共67页2系统工程的程序和步骤预备研究主体研究详细研究系统建立系统试运行系统使用调整、修改或放弃方案第60页/共67页（七）复杂理论研究复杂理论研究，源于对网络经济环境下市场的认识及商业生态系统和混沌理论的研究。第61页/共67页复杂理论的代表人物是 Moor，1996年出版了其代表作竞争的衰亡：商业生态系统时代的领导和战略。他认为，网络经济世界的运行并不都是你死我活的斗争，而是像生态系统那样，企业与其他组织之间存在“共同进化”关系。在企业的商业生态系统中，为了企业的生存和发展，彼此间应该合作，努力营造与维护一个共生的商业生态系统。第62页/共67页复杂理论在战略管理中的应用，最主要体现在“共生的商业生态系统”和“共同演进”这两个概念的导入上。该理论应用的核心思想是，企业战略在动态非线性的复杂环境下，要以创建一个共生的商业生态系统为重点，关注嵌入系统的不同参与者和过程的动态张力，以及他们之间的相互关系，同时，在自适应机理的作用下，这种“共同演进”不仅体现在系统内各企业组织之间的共同演进，还体现在环境和企业战略的共同演进。第63页/共67页基于复杂理论的战略思维逻辑就是：基于对环境“机会”和内部条件分析制定旨在创造和完善商业生态系统的企业战略提升对商业生态网络关系管理和自适应的能力实现基于复杂环境背景下企业业绩的提升商业生态系统进化和企业的发展。第64页/共67页作业1、简述系统要素、结构、功能之间的关系。2、简述控制论信息论主要人物及其成就。3、简述控制论的主要方法。第65页/共67页第66页/共67页感谢您的观看！第67页/共67页