系统科学概论ppt课件.ppt

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1、2022-7-3012022-7-30通神明之德 类万物之情2主 要 内 容一、系统的概念一、系统的概念二、系统理论二、系统理论 三、信息与控制 四、系统思考工具五、系统动力学建模六、自组织与混沌2022-7-30通神明之德 类万物之情32022-7-30通神明之德 类万物之情4主要教材及参考书(1)谭璐、姜璐：系统科学导论，北京师范大学出版社，2009。(2)常绍舜：系统科学方法概论，中国政法大学出版社，2004。(3)杨博文：社会系统工程概论，石油工业出版社，2008。(4)汪应洛：系统工程，机械工业出版社，2008。(5)许国志：系统科学，上海科技教育出版社，2000。2022-7-30

2、通神明之德 类万物之情5第一讲 系统的概念1 1引例引例 2. 2. 系统是什么系统是什么3. 3. 系统的特征与类型系统的特征与类型4. 4. 系统同形性举例系统同形性举例5. 5. 啤酒游戏啤酒游戏2022-7-30通神明之德 类万物之情6 青蛙与睡莲 一群青蛙幸福地生活在一个大池塘的一角，池塘的另一一群青蛙幸福地生活在一个大池塘的一角，池塘的另一边是一片睡莲。边是一片睡莲。 一天，池塘里面流进了一些刺激睡莲生长的化学污染物，一天，池塘里面流进了一些刺激睡莲生长的化学污染物，它们可以让睡莲每它们可以让睡莲每2424小时增小时增长一倍。长一倍。 如果睡莲可以在如果睡莲可以在5050天内覆盖整

3、个池塘，而青蛙有一种阻天内覆盖整个池塘，而青蛙有一种阻止睡莲生长的方法，但是需要花止睡莲生长的方法，但是需要花1010天时间来将这个方法付诸天时间来将这个方法付诸实施。实施。 那么，什么时候池塘会被覆盖一半？在池塘被睡莲覆盖那么，什么时候池塘会被覆盖一半？在池塘被睡莲覆盖的面积达到多少时，青蛙才有可能采取行动去挽救它们自己？的面积达到多少时，青蛙才有可能采取行动去挽救它们自己？ 启示：为什么我们总是不能正确判断局势？启示：为什么我们总是不能正确判断局势？1引例 2022-7-30通神明之德 类万物之情7 Y23理论设设 Y Yt+1t+1=Y=Yt t2 2当当 Y Yt t=1=1，Y Yt

4、+1t+1永远是永远是1 1当当 Y Y1 1=1.0000001=1.0000001时，时，t=t=2323以后，以后，Y Yt+1t+1将会突增将会突增 Y Y3030=2.07=2.07* *10102323l启示：为什么我们总是忽视细节的力量？启示：为什么我们总是忽视细节的力量？ 2022-7-30通神明之德 类万物之情82022-7-30通神明之德 类万物之情92022-7-30通神明之德 类万物之情10 为什么越保护大象的数量越少？ 我们一直认为非洲的大象遭到越来越多的屠杀是我们一直认为非洲的大象遭到越来越多的屠杀是因为偷猎者越来越猖狂，是因为对大象的保护力度不因为偷猎者越来越猖狂

5、，是因为对大象的保护力度不够，殊不知这种现象的形成可能正源于人们对于大象够，殊不知这种现象的形成可能正源于人们对于大象的保护。的保护。 由于大象被保护起来，象牙随之减少；当象牙减由于大象被保护起来，象牙随之减少；当象牙减少的时候，象牙价格会大幅上升；当象牙的价格上升少的时候，象牙价格会大幅上升；当象牙的价格上升到一对象牙在黑市可以卖到到一对象牙在黑市可以卖到1200012000美金的时候，大象美金的时候，大象就会遭到更多的屠杀。就会遭到更多的屠杀。 启示：为什么我们总是越搞越糟？启示：为什么我们总是越搞越糟？2022-7-30通神明之德 类万物之情112022-7-30通神明之德 类万物之情1

6、2 煮青蛙现象 把一只青蛙扔进很烫的水中，它会立刻意识到危把一只青蛙扔进很烫的水中，它会立刻意识到危险，并马上跳出，而把它放进冷水中，最初它会感到险，并马上跳出，而把它放进冷水中，最初它会感到很舒适，当温度不断升高，它意识到危险时，因身体很舒适，当温度不断升高，它意识到危险时，因身体虚脱而无法逃脱虚脱而无法逃脱 告诫我们不仅要挑战环境的剧烈变化，更要警惕告诫我们不仅要挑战环境的剧烈变化，更要警惕缓慢渐进的变化。特别注意那些细微以及不太寻常的缓慢渐进的变化。特别注意那些细微以及不太寻常的变化。变化。 启示：为什么我们总对危险茫然不知？启示：为什么我们总对危险茫然不知？2022-7-30通神明之德

7、 类万物之情13 小学生的数学题 有有“5 5，5 5，5 5，1 1”四个数，请让他加减乘除等四个数，请让他加减乘除等于于2424，要求每个数都要使用，但只能用一次。，要求每个数都要使用，但只能用一次。 启示：如何启示：如何“搭配搭配”原来如此神奇！原来如此神奇！2022-7-30通神明之德 类万物之情14聪明的一休智斗大力士 有一个大力士，常常欺负老百姓。一休知有一个大力士，常常欺负老百姓。一休知道后，决定要跟他比力气。道后，决定要跟他比力气。 第一场：第一场：“请大人坐在台子上，我用食指请大人坐在台子上，我用食指顶着你的额头，要是你能站起来的话，我就输顶着你的额头，要是你能站起来的话，我

8、就输了。了。” 第二场：第二场：“你能一拳把石板上的蚂蚁打死你能一拳把石板上的蚂蚁打死吗吗? ?”。一休则只用一个小手指就能把它摁死。一休则只用一个小手指就能把它摁死。启示：找到杠杆解就会事半功倍；启示：找到杠杆解就会事半功倍； 选择正确的路径是解决问题的关键。选择正确的路径是解决问题的关键。2022-7-30通神明之德 类万物之情152. 系统是什么定义具有特定功能的、具有特定功能的、由若干相互关联的由若干相互关联的要素组成的有机整要素组成的有机整体。体。例：例：CAUCAU管理机关管理机关2022-7-30通神明之德 类万物之情16热带雨林食物链 系统实例2022-7-30通神明之德 类万

9、物之情17池塘生态系统2022-7-30通神明之德 类万物之情18生态农业系统2022-7-30通神明之德 类万物之情192022-7-30通神明之德 类万物之情20电信行业生态系统2022-7-30通神明之德 类万物之情21跨国公司集聚生物圈2022-7-30通神明之德 类万物之情22城市是一个开放的复杂巨系统 2022-7-30通神明之德 类万物之情23M M型型领领导导模模式式分分析析2022-7-30通神明之德 类万物之情243. 系统的特征与类型系统的主要特征行为整体性：行为整体性：整体突现；整体大于个体之和。整体突现；整体大于个体之和。要素多元性：要素多元性：两个以上要素构成；多元

10、系统；无限系统两个以上要素构成；多元系统；无限系统结构层次性：结构层次性：子系统；不同层次有不同涌现；同层内和层次子系统；不同层次有不同涌现；同层内和层次间作用（间作用（例：人的系统）例：人的系统）功能有效性：功能有效性：整体贡献；效率；功能结构整体贡献；效率；功能结构环境适应性：环境适应性：环境依赖；环境约束；系统边界环境依赖；环境约束；系统边界演化动态性：演化动态性：结构形态变化；形成、发育、存续、老化、解结构形态变化；形成、发育、存续、老化、解体。体。（例：青蛙生活史）（例：青蛙生活史）2022-7-30通神明之德 类万物之情25人人的的系系统统层层次次结结构构2022-7-30通神明之

11、德 类万物之情26青蛙生活史2022-7-30通神明之德 类万物之情27系统的类型划分按形成过程：按形成过程：自然系统；人工系统；复合系统自然系统；人工系统；复合系统按构成要素：按构成要素：实体系统；概念系统实体系统；概念系统按运动状态：按运动状态：静态系统；动态系统静态系统；动态系统按环境关系：按环境关系：孤立系统；封闭系统；开放系统孤立系统；封闭系统；开放系统按功能目标：按功能目标：控制系统；行为系统控制系统；行为系统按规模大小：按规模大小：小系统、大系统、巨系统小系统、大系统、巨系统按复杂程度：按复杂程度：简单系统、复杂系统简单系统、复杂系统按对象性质：按对象性质：农业、工业、金融、交通

12、农业、工业、金融、交通 . . 2022-7-30通神明之德 类万物之情284.系统同形性举例指数增长 dQ/dt dQ/dtaQaQ， 其解为其解为 Q=QQ=Q0 0e eatat，其中其中Q Q0 0为为Q Q的初值。的初值。 a0a0：细菌繁殖；人口增长；细菌繁殖；人口增长； 连锁信；复利计算；传销连锁信；复利计算；传销 a0a0：细菌中毒；种群灭绝；细菌中毒；种群灭绝； 放射性衰变；恐怖主义放射性衰变；恐怖主义2022-7-30通神明之德 类万物之情29摩尔定律（1965年）每18个月，芯片上集成的晶体管数量将翻一番2022-7-30通神明之德 类万物之情30Internet 安全威

13、胁事件2022-7-30通神明之德 类万物之情31中国人均GDP2022-7-30通神明之德 类万物之情32Logistic曲线 dQ/dtdQ/dtaQ-bQaQ-bQ2 2， 其解为其解为 Q=aceQ=aceatat/(1-bce/(1-bceatat) ) c c由初始条件决定。资源限制时的指数增长。由初始条件决定。资源限制时的指数增长。2022-7-30通神明之德 类万物之情33城市化进程2022-7-30通神明之德 类万物之情342022-7-30通神明之德 类万物之情352022-7-30通神明之德 类万物之情362022-7-30通神明之德 类万物之情375. 啤酒游戏 MIT

14、网址：http:/beergame.mit.edu/2022-7-30通神明之德 类万物之情38制造商制造商批发商批发商零售商零售商信息流物流p每周4箱p库存12箱p订单每周1次，但1个月后才能到货p每周4货车p库存12货车p订单每周1次，但1周后才能到货p每周4批p库存12批p酿酒时间需要2周2022-7-30通神明之德 类万物之情39零售商订货量010203040周246810121416182022到货量010203040周2468101214161820222022-7-30通神明之德 类万物之情40库 存-300306090120周2468101214161820222022-7-3

15、0通神明之德 类万物之情41 批发商订货量020406080周246810121416182022到货量015304560周2468101214161820222022-7-30通神明之德 类万物之情42库存-1000100200300周246810121416182022实际销售量015304560周2468101214161820222022-7-30通神明之德 类万物之情43订货量01020304050周246810121416182022产量01020304050周246810121416182022 制造商2022-7-30通神明之德 类万物之情44库存-60060120180周24

16、6810121416182022c实际销售量0816243240周2468101214161820222022-7-30通神明之德 类万物之情45究竟发生了什么事？客户需求0816243240周2468101214161820222022-7-30通神明之德 类万物之情46第五项修炼2005年彼德.圣吉在浙江大学2022-7-30通神明之德 类万物之情47启示：结构影响行为结构会影响系统的总合行为。结构会影响系统的总合行为。不同的人，置身于相似的结构当中，倾向于产生类不同的人，置身于相似的结构当中，倾向于产生类似的结果。似的结果。参与系统的各个份子，常常只见树而不见林，只能参与系统的各个份子，

17、常常只见树而不见林，只能针对眼中所见的针对眼中所见的 local local 信息，做信息，做 local local 的最佳决的最佳决策。策。每个人的每个人的 local local 最佳决策，不见得会导致整个系最佳决策，不见得会导致整个系统的统的 global global 最佳决策。每个人都在自己的岗位上，最佳决策。每个人都在自己的岗位上，以自己的理性，尽力做好行动与判断决策。以自己的理性，尽力做好行动与判断决策。缺乏系统观，就无法跳脱这种结构所囿限的个体行缺乏系统观，就无法跳脱这种结构所囿限的个体行为。为。 2022-7-30通神明之德 类万物之情48 啤酒游戏中的智障“局限思考局限思

18、考”。人们无法看到自己的行动如何影响其他的角人们无法看到自己的行动如何影响其他的角色。色。“归罪于外归罪于外”。当问题发生时，把责任推向参加游戏的其他当问题发生时，把责任推向参加游戏的其他角色，甚至顾客。角色，甚至顾客。“主动积极主动积极”。为解决问题发出更多的订单，反而把事情弄为解决问题发出更多的订单，反而把事情弄糟。糟。 “被煮的青蛙被煮的青蛙”。超量订购是逐渐累增的，没有人意识到情超量订购是逐渐累增的，没有人意识到情况的严重性，直到情况已无法扭转。况的严重性，直到情况已无法扭转。“未能从经验学习未能从经验学习”。自己的行动在系统内其他地方所引起自己的行动在系统内其他地方所引起的后果，最后

19、回过头来造成自己的问题，却责怪他人。的后果，最后回过头来造成自己的问题，却责怪他人。“管理团体迷失管理团体迷失”。当决策出问题时，各种角色的团体只会当决策出问题时，各种角色的团体只会互相归咎责备，无法共同学习。互相归咎责备，无法共同学习。2022-7-30通神明之德 类万物之情49供应链牛鞭效应 一个小幅的扰动，透过整个系统的加乘作用，竟使订购量一个小幅的扰动，透过整个系统的加乘作用，竟使订购量都大幅增加，然后再陡然下降。而且愈往上游愈放大。都大幅增加，然后再陡然下降。而且愈往上游愈放大。2022-7-30通神明之德 类万物之情50实例19891989年美三大汽车商通生产的汽车远高于销售年美三

20、大汽车商通生产的汽车远高于销售量，经销商库存不断累积，造成大幅度裁员。量，经销商库存不断累积，造成大幅度裁员。整个国家的经济也常经历所称整个国家的经济也常经历所称“存货加速器理存货加速器理论论”的商业景气循环。的商业景气循环。房地产业抢购的盛况以及随后严重的滞销。房地产业抢购的盛况以及随后严重的滞销。各种服务业也常发生这种类似波动。各种服务业也常发生这种类似波动。2022-7-30通神明之德 类万物之情51第一讲思考题第一讲思考题1. 1. 剖析剖析20082008年麦道夫金融欺诈案的实质年麦道夫金融欺诈案的实质2. 2. 举出一个指数增长或逻辑斯蒂增长的实例，举出一个指数增长或逻辑斯蒂增长的

21、实例，分析其变化规律及成因。分析其变化规律及成因。3. 3. 经济发展中产业集群效应举例。经济发展中产业集群效应举例。4. 4. 供应链牛鞭效应举例。供应链牛鞭效应举例。5. 5. 如何解决如何解决“啤酒游戏啤酒游戏”的困境。的困境。2022-7-30通神明之德 类万物之情52第二讲 系统理论1 1中国古代系统思想中国古代系统思想 2. 2. 西方传统思想西方传统思想3. 3. 系统理论的形成系统理论的形成4. 4. 系统工程技术系统工程技术5. 5. 中国系统科学发展与应用中国系统科学发展与应用6. 6. 系统工程应用举例系统工程应用举例2022-7-30通神明之德 类万物之情531中国古代

22、系统思想 周易周易上经即易经周易上经即易经周易大传即易传周易大传即易传“古者包牺氏之王天下也，仰则观象于天，古者包牺氏之王天下也，仰则观象于天，俯则观法于地，观鸟兽之文与地之宜，近取诸俯则观法于地，观鸟兽之文与地之宜，近取诸身，远取诸物，于是始作八卦。身，远取诸物，于是始作八卦。”“以通神以通神明之德，类万物之情。明之德，类万物之情。”2022-7-30通神明之德 类万物之情54八卦：乾、坤、震、巽、坎、离、艮、兑乾、坤、震、巽、坎、离、艮、兑代表：天、地、雷、风、水、火、山、泽天、地、雷、风、水、火、山、泽文王后天八卦文王后天八卦2022-7-30通神明之德 类万物之情55韩国国旗：太极旗红

23、蓝：红蓝：阴阳；水火；男女；动静。阴阳；水火；男女；动静。左上乾：左上乾：天、春、东天、春、东 右下坤：右下坤：地、夏、西地、夏、西左下离：左下离：日、秋、南日、秋、南 右上坎：右上坎：月、冬、北月、冬、北2022-7-30通神明之德 类万物之情56 自然自然方位方位季节季节特性特性家人家人肢体肢体动物动物乾乾天天西北西北秋冬间秋冬间健健父父首首马马坤坤地地西南西南夏秋间夏秋间顺顺母母腹腹牛牛震震雷雷东东春春动动长男长男足足龙龙巽巽 风、木风、木东南东南春夏间春夏间入入长女长女股股鸡鸡坎坎 水、雨水、雨北北冬冬陷陷次男次男耳耳猪猪离离 火、日火、日南南夏夏附附次女次女目目雉雉艮艮山山东北东北冬

24、春间冬春间止止少男少男手手犬犬兑兑泽泽西西秋秋悦悦少女少女口口羊羊八卦属性：2022-7-30通神明之德 类万物之情57阴阳五行学说：五行生克五行生克金生水，水生木，木生火，火生土，土生金金生水，水生木，木生火，火生土，土生金金克木，木克土，土克水，水克火，火克金金克木，木克土，土克水，水克火，火克金2022-7-30通神明之德 类万物之情58五行属性：五行属性：五五行行木木火火土土金金水水宇宙间宇宙间“五数五数”的信息的信息五五大系统的对应大系统的对应八八卦卦震震巽巽离离坤坤艮艮乾兑乾兑坎坎后天之学与五大系统的吻后天之学与五大系统的吻合合五五季季春春夏夏长长夏夏秋秋冬冬太阳辐射角与五大系统的

25、太阳辐射角与五大系统的关系关系五五方方东东南南中中西西北北地球自转与公转引起的地球自转与公转引起的地地球磁场定位球磁场定位五五气气风风暑暑湿湿燥燥寒寒气候移易引起的环境变化气候移易引起的环境变化2022-7-30通神明之德 类万物之情59五化五化生生长长化化收收藏藏物相及其属性的变化物相及其属性的变化五色五色青绿青绿赤红赤红黄黄白白黑紫黑紫电磁波（可见光）的电磁波（可见光）的长短变化长短变化五味五味酸酸苦苦甘甘辛辛咸咸性味与五大系统（包性味与五大系统（包括五脏）的内在联系括五脏）的内在联系五音五音角角徵徵宫宫商商羽羽音调清浊间的渐变音调清浊间的渐变五声五声呼呼笑笑歌歌哭哭呻呻外在的情绪变化外在

26、的情绪变化五数五数32541河图天地数与入卦的河图天地数与入卦的配属配属五体五体筋膜筋膜血脉血脉肌肉肌肉皮毛皮毛骨髓骨髓生命机体的五种结构生命机体的五种结构形态形态五官五官舌舌眼眼鼻鼻口口耳耳人体五分支的次级分人体五分支的次级分枝枝2022-7-30通神明之德 类万物之情60五脏五脏肝肝心心脾脾肺肺肾肾与五体、五官、五华（爪、面、与五体、五官、五华（爪、面、宫、毛、发）相通宫、毛、发）相通六腑六腑胆胆小肠小肠胃胃大肠大肠膀胱膀胱“五腑合成五腑合成”“”“三焦三焦”习称六习称六腑腑五常五常仁仁礼礼信信义义智智源自于源自于“五五”数的论据规范数的论据规范五务五务步步视视坐坐卧卧立立人体五种动静状态

27、人体五种动静状态五腧五腧井井荥荥俞俞经经合合经络的通道与门户（穴位）经络的通道与门户（穴位）五情五情怒怒喜喜思思悲悲恐恐内在情感（情志）的外显内在情感（情志）的外显五精五精魄魄神神意意魂魂志志精神与五脏的内在牵连精神与五脏的内在牵连2022-7-30通神明之德 类万物之情61新疆特克斯城新疆特克斯城2022-7-30通神明之德 类万物之情62阴阳学说与现代科学阴阳学说与现代科学发现木王星：发现木王星：19301930年，刘子华发现太阳系的各星体与八卦的年，刘子华发现太阳系的各星体与八卦的卦位存在着对应关系，据此第一个算出了第十颗行星的平均轨卦位存在着对应关系，据此第一个算出了第十颗行星的平均轨

28、道运行速度、密度、离太阳的平均距离，命名为道运行速度、密度、离太阳的平均距离，命名为“木王星木王星”。以论文以论文“八卦宇宙论与现代天文八卦宇宙论与现代天文”获巴黎大学博士学位。获巴黎大学博士学位。创立二进制：创立二进制：16671667年，德国数学家莱布尼茨要创造一台乘法年，德国数学家莱布尼茨要创造一台乘法机。在无路可走时收到了法国传教士朋友从北京寄给他的机。在无路可走时收到了法国传教士朋友从北京寄给他的“伏伏羲六十四卦次序图羲六十四卦次序图”和和“伏羲六十四卦方位图伏羲六十四卦方位图”，从而创立了，从而创立了二进制。二进制。生物控制生物控制“阴阳假说阴阳假说”：19731973年，戈德伯格

29、受了太极八卦图年，戈德伯格受了太极八卦图的启发，认为环腺一磷和环鸟一磷，就是体内两种对立的调节的启发，认为环腺一磷和环鸟一磷，就是体内两种对立的调节系统，是系统，是“阴阳阴阳”的物质基础，从而提出了著名的的物质基础，从而提出了著名的“阴阳假阴阳假说说”。2022-7-30通神明之德 类万物之情63道家学说老子：老子：“道，可道，非常道；名，可名，非常名。道，可道，非常道；名，可名，非常名。无名，天地之始；有名，万物之母。无名，天地之始；有名，万物之母。”“道生一，一生二，二生三，三生万物道生一，一生二，二生三，三生万物”“有物混成，先天地生。寂兮寥兮，有物混成，先天地生。寂兮寥兮， 独立独立而

30、不改，周行而不殆，可以为天下母。吾不知而不改，周行而不殆，可以为天下母。吾不知其名，字之曰道，强为之名曰大。其名，字之曰道，强为之名曰大。”2022-7-30通神明之德 类万物之情64庄子：庄子：“夫道，有情有信，无为无形；可传而不可受，夫道，有情有信，无为无形；可传而不可受，可得而不可见；自本自根，未有天地，自古以固存；可得而不可见；自本自根，未有天地，自古以固存；神鬼神帝，生天生地；在太极之上而不为高，在六神鬼神帝，生天生地；在太极之上而不为高，在六极之下而不为深，先天地生而不为久，生于上古而极之下而不为深，先天地生而不为久，生于上古而不为老。不为老。”“夫道，覆载万物者也，洋洋乎大哉！夫

31、道，覆载万物者也，洋洋乎大哉！”普里高津从混沌到有序：普里高津从混沌到有序：“西方科学和中国文化对整体性、协和理解的很西方科学和中国文化对整体性、协和理解的很好的结合，这将导致新的自然哲学和自然观。好的结合，这将导致新的自然哲学和自然观。”2022-7-30通神明之德 类万物之情652. 西方传统思想古希腊米利都学派泰勒斯：米利都学派泰勒斯：水是万物的始基水是万物的始基毕达哥拉斯毕达哥拉斯( (Pythagoras)Pythagoras)学派：学派：数是万物的始基数是万物的始基赫拉克里特赫拉克里特( (Herakleitos)Herakleitos)：火是万物始基火是万物始基德谟克里特德谟克里

32、特( (Demokritos)Demokritos)：宇宙系统观；原子论；宇宙大系统宇宙系统观；原子论；宇宙大系统苏格拉底苏格拉底( (Sokrates)Sokrates)，柏拉图柏拉图( (Platon)Platon)：理念论；辩证法；几何学理念论；辩证法；几何学2022-7-30通神明之德 类万物之情66苏格拉底最大的麦穗苏格拉底最大的麦穗2022-7-30通神明之德 类万物之情67亚里士多德亚里士多德( (Aristoteles)Aristoteles)： 球层结构多层次宇宙系统；球层结构多层次宇宙系统； 地心说；地心说；“整体由若干部分组成，其总和并非只是一种堆整体由若干部分组成，其总

33、和并非只是一种堆集，而其整体又不同于部分集，而其整体又不同于部分”； 即即“整体大于个体之和整体大于个体之和”2022-7-30通神明之德 类万物之情68拉斐尔拉斐尔雅典学派雅典学派1509年年壁画壁画2022-7-30通神明之德 类万物之情69近代科学哥白尼：哥白尼：日心说宇宙体系；天体运行论日心说宇宙体系；天体运行论笛卡儿笛卡儿( (Descrartes)Descrartes)： 解析几何；哲学原理解析几何；哲学原理树根是树根是“形而上学形而上学”，树干是，树干是“物理学物理学”，树，树枝是各门具体科学枝是各门具体科学机械唯物主义；机械唯物主义；“动物是机器动物是机器”还原论；还原论；“把

34、正在考虑的难题分成尽可能多和把正在考虑的难题分成尽可能多和必要的部分，以便把它最好地加以解决必要的部分，以便把它最好地加以解决”；追求简；追求简单性和线性解。单性和线性解。2022-7-30通神明之德 类万物之情70系统论与还原论的关系系统论与还原论的关系老子：老子：故恒无，欲以观其妙；恒有，欲以观其徼。此两者故恒无，欲以观其妙；恒有，欲以观其徼。此两者同出而异名，同谓之玄，玄之又玄，众妙之门。同出而异名，同谓之玄，玄之又玄，众妙之门。2022-7-30通神明之德 类万物之情71牛顿牛顿：自然哲学之数学原理；自然哲学之数学原理； 机械决定论；上帝机械决定论；上帝“第一推动第一推动”世界图景：机

35、械的、分析的、线性的、被组织的世界图景：机械的、分析的、线性的、被组织的莱布尼兹莱布尼兹( (Leibniz)Leibniz)：单子论；能动性单子论；能动性“每个生物的有机形体乃是一种神圣的机器，每个生物的有机形体乃是一种神圣的机器，一个自然的自动机，无限地优越于一切人造的自动一个自然的自动机，无限地优越于一切人造的自动机。机。”“”“自然的机器即活的形体则不同，它们无穷自然的机器即活的形体则不同，它们无穷小的部分也还是机器。就是这一点造成了自然与技小的部分也还是机器。就是这一点造成了自然与技艺之间的区别，亦即神的技艺与我们的技艺之间的艺之间的区别，亦即神的技艺与我们的技艺之间的区别。区别。”

36、2022-7-30通神明之德 类万物之情723.系统理论的形成十九世纪的科学发展三大成就：三大成就：细胞学说；能量守恒；进行论；细胞学说；能量守恒；进行论；统一了自然界细节认识。统一了自然界细节认识。牛顿力学：牛顿力学：可逆性、对称性可逆性、对称性克劳修斯：克劳修斯：熵增原理；宇宙热寂论熵增原理；宇宙热寂论达尔文：达尔文：进化论；进化论； 单细胞到多细胞、低级到高级发展单细胞到多细胞、低级到高级发展2022-7-30通神明之德 类万物之情73新的呼唤： 统计性；演化性；系统性统计性；演化性；系统性相对论：相对论：低速到高速；相对时空取代绝对时空低速到高速；相对时空取代绝对时空量子力学：量子力学

37、：宏观推进到微观；间断补充了连续宏观推进到微观；间断补充了连续 统计力学：统计力学：吉布斯吉布斯19011901；可逆到不可逆；复杂；可逆到不可逆；复杂性取代简单性性取代简单性贝塔朗菲：贝塔朗菲：一般系统论；整体性、动态性、层一般系统论；整体性、动态性、层次性次性2022-7-30通神明之德 类万物之情74运筹与管理古典管理理论：古典管理理论：泰勒泰勒“科学管理科学管理”； 法约尔法约尔“管理职能理论管理职能理论”现代管理理论：现代管理理论：霍桑试验；行为科学霍桑试验；行为科学运筹学：运筹学：“二战二战”运筹小组；运筹小组；RANDRAND公司公司 (Operations Research)

38、博弈论：博弈论：冯冯. .诺伊曼摩根斯坦，诺伊曼摩根斯坦，194419442022-7-30通神明之德 类万物之情75兰德兰德(RAND)公司公司(Research and Development)1948年由福特基金会提供资金正式成立。总部设在加利福尼亚州。 “大脑集中营”、“超级军事学院”、“美国政府第一智囊”，“世界智囊团的开创者和代言人” 2022-7-30通神明之德 类万物之情76兰德成功预测案例：兰德成功预测案例：中国出兵朝鲜；中国出兵朝鲜； 苏联卫星发射时间；苏联卫星发射时间； 中美建交；中美建交； 古巴导弹危机；古巴导弹危机； 美国经济大萧条；美国经济大萧条； 德国统德国统一亨

39、利亨利HH哈罗德哈罗德美国空军将军美国空军将军兰德兰德创始人创始人 2022-7-30通神明之德 类万物之情77三论：老三论；新三论老三论；新三论一般系统论：一般系统论：贝塔朗菲贝塔朗菲( (Bertalanffy,Bertalanffy,理论生物学家理论生物学家) )， 1945 1945控制论：控制论：维纳维纳( (Wienner,Wienner,数学家数学家) )，控制论，控制论19481948信息论：信息论：香农香农( (Shannon,Shannon,数学家数学家) )，“通讯的数学理论通讯的数学理论”， 1948 1948耗散结构理论：耗散结构理论：普里高津普里高津( (Prigo

40、gine,Prigogine,物理化学家物理化学家) )，19671967协同论：协同论：哈肯哈肯( (Haken,Haken,物理学家物理学家) )，19711971突变论：突变论：托姆托姆( (Thom,Thom,数学家数学家) )，19721972 2022-7-30通神明之德 类万物之情78路德维希路德维希冯冯贝塔朗菲（贝塔朗菲（1901-1972)1901-1972)美籍奥地利理论生物学家和哲学家美籍奥地利理论生物学家和哲学家一般系统论的创始人一般系统论的创始人 2022-7-30通神明之德 类万物之情79Bertalanffy的观点“不能只是孤立地研究部分和过程，还必须研究各不能只

41、是孤立地研究部分和过程，还必须研究各部分的相互作用，应把生物作为一个整体或系统来考部分的相互作用，应把生物作为一个整体或系统来考虑。虑。”“需要一种理论，不是属于专门系统的理论，而是需要一种理论，不是属于专门系统的理论，而是适用于一般系统的通用原理。适用于一般系统的通用原理。”“它的主题是表述的推导对一般系统都有效的原它的主题是表述的推导对一般系统都有效的原理。理。” “系统存在着一般化的发展模式和发展规律；不管系统存在着一般化的发展模式和发展规律；不管系统的分类和系统的具体构成如何。系统的分类和系统的具体构成如何。”2022-7-30通神明之德 类万物之情802022-7-30通神明之德 类

42、万物之情81生态群体协同消长生态群体协同消长2022-7-30通神明之德 类万物之情824.系统工程技术定义在在系统思想系统思想指导下，把指导下，把自然科学和社会自然科学和社会科学科学的某些思想、理论、方法结合起来，运的某些思想、理论、方法结合起来，运用近现代用近现代数学方法和计算工具数学方法和计算工具，对大复杂系，对大复杂系统的构成要素、组织结构、信息交换、行为统的构成要素、组织结构、信息交换、行为控制等功能进行分析、设计、制造和服务，控制等功能进行分析、设计、制造和服务，以更佳地实现系统目标的一门以更佳地实现系统目标的一门综合性的组织综合性的组织管理技术管理技术。2022-7-30通神明之

43、德 类万物之情83系统工程步骤： 霍尔霍尔( (A.D.HillA.D.Hill，1969)1969)三维结构三维结构 逻辑维：逻辑维：明确问题；确定目标；系统综合；系明确问题；确定目标；系统综合；系统分析；优化；决策；实施。统分析；优化；决策；实施。时间维：时间维：规划；拟定方案；研制；生产；安装；规划；拟定方案；研制；生产；安装；运行；更新。运行；更新。知识维：知识维：工程；医学；建筑；商业；法律；管工程；医学；建筑；商业；法律；管理；社会科学；艺术。理；社会科学；艺术。2022-7-30通神明之德 类万物之情84霍尔三维结构霍尔三维结构2022-7-30通神明之德 类万物之情852022

44、-7-30通神明之德 类万物之情86地名规划运作三维结构图 2022-7-30通神明之德 类万物之情87系统工程方法：按照霍尔逻辑维按照霍尔逻辑维明确问题：明确问题：直观经验法；预测法；结构模型法；统计分析法；直观经验法；预测法；结构模型法；统计分析法；建立评价体系：建立评价体系：效用理论；费用效益分析；风险估计；价值效用理论；费用效益分析；风险估计；价值工程工程系统综合：系统综合：明确结构；找出手段；人机结合明确结构；找出手段；人机结合系统分析：系统分析：变量选择；建模和仿真；可靠性工程变量选择；建模和仿真；可靠性工程方案优化：方案优化：最优解或满意解；最优化方法最优解或满意解；最优化方法决

45、策：决策：个人与团体；定性与定量；单目标与多目标个人与团体；定性与定量；单目标与多目标实施：实施：制定计划；制定计划；PERT/CPMPERT/CPM 例例：香皂生产线如何避免空装盒？香皂生产线如何避免空装盒？ 例：例：利用商业链寻找创业机会的实例：牛仔服利用商业链寻找创业机会的实例：牛仔服2022-7-30通神明之德 类万物之情88都江堰水利工程四川都江堰市；四川都江堰市； 2200 2200多年；先秦李冰父子。经多年；先秦李冰父子。经受住了受住了20082008年汶川地震的考验。年汶川地震的考验。 三大主体工程：三大主体工程： 鱼嘴分水堤鱼嘴分水堤、飞沙堰溢洪道飞沙堰溢洪道、宝瓶口进水口宝

46、瓶口进水口。功能：功能：江水自动分流、自动排沙、控制进水流量、江水自动分流、自动排沙、控制进水流量、消除了水患。消除了水患。效果：效果：灌溉面积已达灌溉面积已达4040余县，现超过一千万亩。余县，现超过一千万亩。 2022-7-30通神明之德 类万物之情892022-7-30通神明之德 类万物之情902022-7-30通神明之德 类万物之情912022-7-30通神明之德 类万物之情92http:/ 类万物之情93丁渭修皇宫 宋真宗年间宋真宗年间(1008(10081017)1017)，都城开封里的皇宫失，都城开封里的皇宫失火，需要重建火，需要重建. . 右谏议大夫、权三司使丁渭受命负责右谏议

47、大夫、权三司使丁渭受命负责限期重新营造皇宫限期重新营造皇宫. .三项措施：三项措施： 将城中街道挖开取土，街道成了大沟。将城中街道挖开取土，街道成了大沟。 引汴河水进入大沟，调来竹筏、木船运送物材。引汴河水进入大沟，调来竹筏、木船运送物材。 皇宫建毕，将大沟水排尽，将砖头瓦砾添入大沟，皇宫建毕，将大沟水排尽，将砖头瓦砾添入大沟，重新成为街道。重新成为街道。 丁渭一举三得，挖土、运送物材、处理废弃瓦砾丁渭一举三得，挖土、运送物材、处理废弃瓦砾等三件工程一蹴而成，节省的工费数以亿万计等三件工程一蹴而成，节省的工费数以亿万计. . 2022-7-30通神明之德 类万物之情94引引水水示示意意图图 2

48、022-7-30通神明之德 类万物之情95阿波罗登月计划背景：背景：1961196119691969年年7 7月月1616日；日； 阿波罗阿波罗1111；船长阿姆斯特朗；船长阿姆斯特朗工程规模：工程规模：4242万人；万人； 120 120所大学和研究所；所大学和研究所； 2 2万家公司工厂；万家公司工厂；700700多万零部件；多万零部件； 耗资耗资300300亿美元；亿美元；2022-7-30通神明之德 类万物之情96后话：后话：从从19691969年至年至19721972年底，年底， 美国共发射了七艘美国共发射了七艘载人飞船进行登月飞行。其中载人飞船进行登月飞行。其中19701970年年

49、4 4月月1111日发日发射的阿波罗射的阿波罗1313号飞船，号飞船， 途中由于服务舱氧气箱途中由于服务舱氧气箱爆炸遇险，爆炸遇险， 宇航员依靠登月舱的动力装置，并宇航员依靠登月舱的动力装置，并借助绕月飞行的助力，于借助绕月飞行的助力，于1717日平安返回地球，日平安返回地球， 三名宇航员安然无恙。三名宇航员安然无恙。管理技术：管理技术： 计划评审技术（计划评审技术（PERTPERT）网络计划技术（网络计划技术（PERT/ CPMPERT/ CPM）2022-7-30通神明之德 类万物之情972022-7-30通神明之德 类万物之情982022-7-30通神明之德 类万物之情995.中国系统科

50、学发展与应用发展过程运筹研究室：运筹研究室：19561956年，中国科学院；钱学森、许年，中国科学院；钱学森、许国志国志 统筹法：统筹法：6060S S；优选法；华罗庚优选法；华罗庚高科技领域：高科技领域：两弹；航天总体设计部；钱学森两弹；航天总体设计部；钱学森钱学森钱学森：“组织管理的技术系统工程组织管理的技术系统工程”，文汇，文汇报，报，1978.9.271978.9.27中国系统工程学会：中国系统工程学会：19801980年年2022-7-30通神明之德 类万物之情1002022-7-30通神明之德 类万物之情1012022-7-30通神明之德 类万物之情1022022-7-30通神明之