系统工程概述课件.ppt

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1、系统工程概述第1页，此课件共43页哦2 2 教教 材材 汪应洛主编：汪应洛主编：汪应洛主编：汪应洛主编：系统工程系统工程系统工程系统工程（第（第（第（第4 4 4 4版）版）版）版）机械工业出版社出版社机械工业出版社出版社机械工业出版社出版社机械工业出版社出版社 2008200820082008年年年年8 8 8 8月月月月第2页，此课件共43页哦3 3参参 考考 书书 籍籍王众托等，系统工程引论，电子工业出版社，王众托等，系统工程引论，电子工业出版社，王众托等，系统工程引论，电子工业出版社，王众托等，系统工程引论，电子工业出版社，20062006白思俊等，系统工程，电子工业出版社，白思俊等，

2、系统工程，电子工业出版社，白思俊等，系统工程，电子工业出版社，白思俊等，系统工程，电子工业出版社，20062006陈宏民等，系统工程导论，高等教育出版社，陈宏民等，系统工程导论，高等教育出版社，陈宏民等，系统工程导论，高等教育出版社，陈宏民等，系统工程导论，高等教育出版社，20062006谭跃进等，系统工程原理谭跃进等，系统工程原理谭跃进等，系统工程原理谭跃进等，系统工程原理 ，国防科大出版社，国防科大出版社，国防科大出版社，国防科大出版社，19991999孙东川等，系统工程导论，清华大学出版社，孙东川等，系统工程导论，清华大学出版社，孙东川等，系统工程导论，清华大学出版社，孙东川等，系统工程

3、导论，清华大学出版社，20042004第3页，此课件共43页哦4 4课程学习目的、要求课程学习目的、要求:通过课程学习，掌握系统工程方法论，能用系统通过课程学习，掌握系统工程方法论，能用系统通过课程学习，掌握系统工程方法论，能用系统通过课程学习，掌握系统工程方法论，能用系统的观点分析问题，并掌握系统工程分析解决问题的基的观点分析问题，并掌握系统工程分析解决问题的基的观点分析问题，并掌握系统工程分析解决问题的基的观点分析问题，并掌握系统工程分析解决问题的基本概念、基本原理和基本方法，初步具有运用系统建本概念、基本原理和基本方法，初步具有运用系统建本概念、基本原理和基本方法，初步具有运用系统建本概

4、念、基本原理和基本方法，初步具有运用系统建模、系统分析、系统预测、系统评价、系统决策与系模、系统分析、系统预测、系统评价、系统决策与系模、系统分析、系统预测、系统评价、系统决策与系模、系统分析、系统预测、系统评价、系统决策与系统网络计划等系统工程方法分析解决实际问题的能力。统网络计划等系统工程方法分析解决实际问题的能力。统网络计划等系统工程方法分析解决实际问题的能力。统网络计划等系统工程方法分析解决实际问题的能力。第4页，此课件共43页哦5 5内容学时数 第一章系统工程概述 第二章系统工程方法论 第三章系统模型与模型化 第四章系统仿真及系统动力学方法 第五章系统评价方法 第六章决策分析方法 第

5、七章战略研究与管理 第八章系统工程应用实例考试2合计第5页，此课件共43页哦6 6第一章第一章第一章第一章 系统工程概述系统工程概述系统工程概述系统工程概述第一节第一节第一节第一节 系统工程的产生、发展及应用系统工程的产生、发展及应用系统工程的产生、发展及应用系统工程的产生、发展及应用第二节第二节第二节第二节 系统工程的研究对象系统工程的研究对象系统工程的研究对象系统工程的研究对象第三节第三节第三节第三节 系统工程的概念与特点系统工程的概念与特点系统工程的概念与特点系统工程的概念与特点第四节第四节第四节第四节 系统工程的应用领域系统工程的应用领域系统工程的应用领域系统工程的应用领域第6页，此课

6、件共43页哦7 7第一节第一节 系统工程的产生、发展及应用系统工程的产生、发展及应用一、系统思想的产生与发展一、系统思想的产生与发展一、系统思想的产生与发展一、系统思想的产生与发展 系统思想的发展经历了三个阶段，即：系统思想的发展经历了三个阶段，即：系统思想的发展经历了三个阶段，即：系统思想的发展经历了三个阶段，即：“只见森林只见森林只见森林只见森林”（朴素的（朴素的（朴素的（朴素的系统思想）阶段系统思想）阶段系统思想）阶段系统思想）阶段“只见树木只见树木只见树木只见树木”阶段阶段阶段阶段“先见森林，后见树木先见森林，后见树木先见森林，后见树木先见森林，后见树木”（科学的系统思想）阶段。（科学

7、的系统思想）阶段。（科学的系统思想）阶段。（科学的系统思想）阶段。古代中国和古希腊在系统思想的产生与早期发展中具有突出地古代中国和古希腊在系统思想的产生与早期发展中具有突出地古代中国和古希腊在系统思想的产生与早期发展中具有突出地古代中国和古希腊在系统思想的产生与早期发展中具有突出地位和贡献。位和贡献。位和贡献。位和贡献。第7页，此课件共43页哦古代朴素的系统思想古代朴素的系统思想古代朴素的系统思想古代朴素的系统思想萌芽期萌芽期萌芽期萌芽期系统的思想来源于人类长期的社会实践系统的思想来源于人类长期的社会实践系统的思想来源于人类长期的社会实践系统的思想来源于人类长期的社会实践 古代天文古代天文古代

8、天文古代天文历法、二十四节气等历法、二十四节气等历法、二十四节气等历法、二十四节气等 农事农事农事农事管子管子管子管子 地员地员地员地员、诗经诗经诗经诗经 七月七月七月七月 医药医药医药医药黄帝内经黄帝内经黄帝内经黄帝内经 军事理论军事理论军事理论军事理论孙子兵法孙子兵法孙子兵法孙子兵法（“经五事经五事经五事经五事”，即从道、天、地、将、法，即从道、天、地、将、法，即从道、天、地、将、法，即从道、天、地、将、法5 5 5 5方面来分方面来分方面来分方面来分析战争的全局）析战争的全局）析战争的全局）析战争的全局）水利工程水利工程水利工程水利工程驰名中外的驰名中外的驰名中外的驰名中外的“都江堰都江

9、堰都江堰都江堰”水利工程（三个主体工程水利工程（三个主体工程水利工程（三个主体工程水利工程（三个主体工程“鱼嘴鱼嘴鱼嘴鱼嘴”、“飞沙飞沙飞沙飞沙堰堰堰堰”、“宝瓶口宝瓶口宝瓶口宝瓶口”）系统思想体现在我国古代和古希腊的哲学思想中系统思想体现在我国古代和古希腊的哲学思想中系统思想体现在我国古代和古希腊的哲学思想中系统思想体现在我国古代和古希腊的哲学思想中 春秋末期的老子春秋末期的老子春秋末期的老子春秋末期的老子强调自然界的统一性；强调自然界的统一性；强调自然界的统一性；强调自然界的统一性；古希腊唯物主义哲学家的德谟克利特古希腊唯物主义哲学家的德谟克利特古希腊唯物主义哲学家的德谟克利特古希腊唯物主

10、义哲学家的德谟克利特世界是由原子组成；世界是由原子组成；世界是由原子组成；世界是由原子组成；亚里士多德亚里士多德亚里士多德亚里士多德提出提出提出提出“四因四因四因四因”等思想。等思想。等思想。等思想。8 8第8页，此课件共43页哦系统思想的形成及演变系统思想的形成及演变系统思想的形成及演变系统思想的形成及演变发展及成熟期发展及成熟期发展及成熟期发展及成熟期 15151515世纪下半叶世纪下半叶世纪下半叶世纪下半叶近代科学兴起，形成了形而上学的思维方法；近代科学兴起，形成了形而上学的思维方法；近代科学兴起，形成了形而上学的思维方法；近代科学兴起，形成了形而上学的思维方法；1 1 1 19 9 9

11、 9世纪上半叶世纪上半叶世纪上半叶世纪上半叶“三大发现三大发现三大发现三大发现”和自然科学的其他进步和自然科学的其他进步和自然科学的其他进步和自然科学的其他进步产生了辩证唯物主义；产生了辩证唯物主义；产生了辩证唯物主义；产生了辩证唯物主义；现代科学技术的发展现代科学技术的发展现代科学技术的发展现代科学技术的发展使系统思想定量化，电子计算机的产生等。使系统思想定量化，电子计算机的产生等。使系统思想定量化，电子计算机的产生等。使系统思想定量化，电子计算机的产生等。整体思想和联系思想是科学系统思想的核心与实质。整体思想和联系思想是科学系统思想的核心与实质。整体思想和联系思想是科学系统思想的核心与实质

12、。整体思想和联系思想是科学系统思想的核心与实质。一般系统论、控制论、信息论、耗散结构理论、协同学及自组织理论等是系统理一般系统论、控制论、信息论、耗散结构理论、协同学及自组织理论等是系统理一般系统论、控制论、信息论、耗散结构理论、协同学及自组织理论等是系统理一般系统论、控制论、信息论、耗散结构理论、协同学及自组织理论等是系统理论的重要内容和论的重要内容和论的重要内容和论的重要内容和SESESESE的理论基础。的理论基础。的理论基础。的理论基础。9 9第9页，此课件共43页哦二、系统理论概述二、系统理论概述1 1 1 1.一般系统论一般系统论一般系统论一般系统论2 2 2 2.控制论控制论控制论

13、控制论3 3 3 3.信息论信息论信息论信息论4 4 4 4.耗散结构理论耗散结构理论耗散结构理论耗散结构理论5 5 5 5.协同理论协同理论协同理论协同理论6 6 6 6.突变理论突变理论突变理论突变理论1010第10页，此课件共43页哦1.1.一般系统论一般系统论 1947194719471947年由奥地利生物学家年由奥地利生物学家年由奥地利生物学家年由奥地利生物学家贝塔朗菲贝塔朗菲贝塔朗菲贝塔朗菲创立。创立。创立。创立。贝塔朗菲在论述一般系统论原理时指出：贝塔朗菲在论述一般系统论原理时指出：贝塔朗菲在论述一般系统论原理时指出：贝塔朗菲在论述一般系统论原理时指出：为了认识事物的整体性，既要

14、了解其各部分组成，更要了解为了认识事物的整体性，既要了解其各部分组成，更要了解为了认识事物的整体性，既要了解其各部分组成，更要了解为了认识事物的整体性，既要了解其各部分组成，更要了解它们之间的关系。它们之间的关系。它们之间的关系。它们之间的关系。一般系统论来源于机体论，贝塔朗菲认为一般系统论来源于机体论，贝塔朗菲认为一般系统论来源于机体论，贝塔朗菲认为一般系统论来源于机体论，贝塔朗菲认为机械论有机械论有机械论有机械论有3 3 3 3个错误的个错误的个错误的个错误的观点：观点：观点：观点：一、是相加的观点，即把有机体分解为各要素，并以简单一、是相加的观点，即把有机体分解为各要素，并以简单一、是相

15、加的观点，即把有机体分解为各要素，并以简单一、是相加的观点，即把有机体分解为各要素，并以简单相加来描述有机体的功能；相加来描述有机体的功能；相加来描述有机体的功能；相加来描述有机体的功能；二二二二“机械机械机械机械”观点，把生命现象简单的比作机器，并认为观点，把生命现象简单的比作机器，并认为观点，把生命现象简单的比作机器，并认为观点，把生命现象简单的比作机器，并认为“人人人人即机器即机器即机器即机器”；三是被动反应的观点，认为有机体只有受到刺激时才能出现三是被动反应的观点，认为有机体只有受到刺激时才能出现三是被动反应的观点，认为有机体只有受到刺激时才能出现三是被动反应的观点，认为有机体只有受到

16、刺激时才能出现反应，否则静止不动。反应，否则静止不动。反应，否则静止不动。反应，否则静止不动。1111第11页，此课件共43页哦一般系统论一般系统论3 3个基本观点个基本观点 系统观点系统观点系统观点系统观点 即一切有机体都是一个整体（系统）。整体是由部分结合即一切有机体都是一个整体（系统）。整体是由部分结合即一切有机体都是一个整体（系统）。整体是由部分结合即一切有机体都是一个整体（系统）。整体是由部分结合而成的，其特性和功能不只是各部分特性和功能的简单相加的而成的，其特性和功能不只是各部分特性和功能的简单相加的而成的，其特性和功能不只是各部分特性和功能的简单相加的而成的，其特性和功能不只是各

17、部分特性和功能的简单相加的总和。认为系统是总和。认为系统是总和。认为系统是总和。认为系统是“相互作用的诸要素的复合体相互作用的诸要素的复合体相互作用的诸要素的复合体相互作用的诸要素的复合体”。动态观点动态观点动态观点动态观点 即一切有机体本身都处于积极的运动状态。一切生命现象始终处于即一切有机体本身都处于积极的运动状态。一切生命现象始终处于即一切有机体本身都处于积极的运动状态。一切生命现象始终处于即一切有机体本身都处于积极的运动状态。一切生命现象始终处于积极活动的状态，有机体之所以能有组织的处于活动状态并保持其活力，积极活动的状态，有机体之所以能有组织的处于活动状态并保持其活力，积极活动的状态

18、，有机体之所以能有组织的处于活动状态并保持其活力，积极活动的状态，有机体之所以能有组织的处于活动状态并保持其活力，是由于系统与环境不断地进行物质与能量的交换。是由于系统与环境不断地进行物质与能量的交换。是由于系统与环境不断地进行物质与能量的交换。是由于系统与环境不断地进行物质与能量的交换。等级观点等级观点等级观点等级观点 即指各种有机体都按严格的等级组织起来。生物系统层次即指各种有机体都按严格的等级组织起来。生物系统层次即指各种有机体都按严格的等级组织起来。生物系统层次即指各种有机体都按严格的等级组织起来。生物系统层次分明、等级森严，通过各层次逐级的组合，形成越来越高级、分明、等级森严，通过各

19、层次逐级的组合，形成越来越高级、分明、等级森严，通过各层次逐级的组合，形成越来越高级、分明、等级森严，通过各层次逐级的组合，形成越来越高级、越来越庞大的系统。系统就是由结构和功能组成的统一体。越来越庞大的系统。系统就是由结构和功能组成的统一体。越来越庞大的系统。系统就是由结构和功能组成的统一体。越来越庞大的系统。系统就是由结构和功能组成的统一体。1212第12页，此课件共43页哦一般系统论的特点一般系统论的特点一般系统论属于逻辑和数学的领域，其任务是确立适一般系统论属于逻辑和数学的领域，其任务是确立适用于各种系统的一般原则，为解决各种系统问题提供用于各种系统的一般原则，为解决各种系统问题提供新

20、的研究方法。新的研究方法。一般系统论用相互关联的综合性思维来取代分析事物的一般系统论用相互关联的综合性思维来取代分析事物的一般系统论用相互关联的综合性思维来取代分析事物的一般系统论用相互关联的综合性思维来取代分析事物的分散思维，突破了以往分析方法的局限性。分散思维，突破了以往分析方法的局限性。分散思维，突破了以往分析方法的局限性。分散思维，突破了以往分析方法的局限性。一般系统论可以帮助人们摒弃用简单方法来解决复杂系统一般系统论可以帮助人们摒弃用简单方法来解决复杂系统一般系统论可以帮助人们摒弃用简单方法来解决复杂系统一般系统论可以帮助人们摒弃用简单方法来解决复杂系统的习惯。的习惯。的习惯。的习惯

21、。1313第13页，此课件共43页哦2 2.控制论控制论19481948年年年年，美国数学家，美国数学家，美国数学家，美国数学家维纳维纳总结了前人的经验创立。总结了前人的经验创立。总结了前人的经验创立。总结了前人的经验创立。控制论控制论控制论控制论是研究系统调节与控制的一般规律的科学，为了实现是研究系统调节与控制的一般规律的科学，为了实现是研究系统调节与控制的一般规律的科学，为了实现是研究系统调节与控制的一般规律的科学，为了实现系统自身的稳定和功能，系统需要取得、使用、保持及传递系统自身的稳定和功能，系统需要取得、使用、保持及传递系统自身的稳定和功能，系统需要取得、使用、保持及传递系统自身的稳

22、定和功能，系统需要取得、使用、保持及传递能量、材料和信息，需要对系统的各部分进行组织，那么怎能量、材料和信息，需要对系统的各部分进行组织，那么怎能量、材料和信息，需要对系统的各部分进行组织，那么怎能量、材料和信息，需要对系统的各部分进行组织，那么怎样组织？便是控制论所要研究的问题。样组织？便是控制论所要研究的问题。样组织？便是控制论所要研究的问题。样组织？便是控制论所要研究的问题。1414第14页，此课件共43页哦控制论的控制论的3 3个发展过程个发展过程 20202020世纪世纪世纪世纪50505050年代末期之前为第一阶段，称为经典控制论阶段年代末期之前为第一阶段，称为经典控制论阶段年代末

23、期之前为第一阶段，称为经典控制论阶段年代末期之前为第一阶段，称为经典控制论阶段经典控制论主要是研究单输入和单输出的线性控制系统的一般规经典控制论主要是研究单输入和单输出的线性控制系统的一般规经典控制论主要是研究单输入和单输出的线性控制系统的一般规经典控制论主要是研究单输入和单输出的线性控制系统的一般规律，它建立了系统、信息、调节、控制、反馈等控制论的基本概念律，它建立了系统、信息、调节、控制、反馈等控制论的基本概念律，它建立了系统、信息、调节、控制、反馈等控制论的基本概念律，它建立了系统、信息、调节、控制、反馈等控制论的基本概念和分析方法。研究重点是反馈控制，主要应用与单机自动化。和分析方法。

24、研究重点是反馈控制，主要应用与单机自动化。和分析方法。研究重点是反馈控制，主要应用与单机自动化。和分析方法。研究重点是反馈控制，主要应用与单机自动化。20202020世纪世纪世纪世纪50505050年代末期至年代末期至年代末期至年代末期至70707070年代初期为第二阶段，称为现代控制阶段年代初期为第二阶段，称为现代控制阶段年代初期为第二阶段，称为现代控制阶段年代初期为第二阶段，称为现代控制阶段现代控制论研究的对象是多输入和多输出的非线性控制现代控制论研究的对象是多输入和多输出的非线性控制现代控制论研究的对象是多输入和多输出的非线性控制现代控制论研究的对象是多输入和多输出的非线性控制系统，研究

25、重点是最优控制、随机控制和自适应控制，主要系统，研究重点是最优控制、随机控制和自适应控制，主要系统，研究重点是最优控制、随机控制和自适应控制，主要系统，研究重点是最优控制、随机控制和自适应控制，主要应用于机组自动化和生物系统。应用于机组自动化和生物系统。应用于机组自动化和生物系统。应用于机组自动化和生物系统。20202020世纪世纪世纪世纪70707070年代之后为第三阶段，称为大系统理论阶段年代之后为第三阶段，称为大系统理论阶段年代之后为第三阶段，称为大系统理论阶段年代之后为第三阶段，称为大系统理论阶段大大大大系统理论的主要研究对象是众多因素复杂的控制系统（如宏观系统理论的主要研究对象是众多

26、因素复杂的控制系统（如宏观系统理论的主要研究对象是众多因素复杂的控制系统（如宏观系统理论的主要研究对象是众多因素复杂的控制系统（如宏观经济系统、资源分配系统、生态系统等等）。经济系统、资源分配系统、生态系统等等）。经济系统、资源分配系统、生态系统等等）。经济系统、资源分配系统、生态系统等等）。1515第15页，此课件共43页哦控制论研究的具体内容控制论研究的具体内容1.1.1.1.最优控制论最优控制论现代控制论的核心现代控制论的核心现代控制论的核心现代控制论的核心 社会发展、科学技术的进步，各种控制系统日趋复社会发展、科学技术的进步，各种控制系统日趋复社会发展、科学技术的进步，各种控制系统日趋

27、复社会发展、科学技术的进步，各种控制系统日趋复杂和庞大，这些新的形势促使控制论进入多输入和多输杂和庞大，这些新的形势促使控制论进入多输入和多输杂和庞大，这些新的形势促使控制论进入多输入和多输杂和庞大，这些新的形势促使控制论进入多输入和多输出系统控制的现代化阶段，要求通过数学方法，采用动出系统控制的现代化阶段，要求通过数学方法，采用动出系统控制的现代化阶段，要求通过数学方法，采用动出系统控制的现代化阶段，要求通过数学方法，采用动态的控制方式，解决众多大系统的设计和控制问题，实态的控制方式，解决众多大系统的设计和控制问题，实态的控制方式，解决众多大系统的设计和控制问题，实态的控制方式，解决众多大系

28、统的设计和控制问题，实现系统最优化。现系统最优化。现系统最优化。现系统最优化。1616第16页，此课件共43页哦控制论研究的具体内容控制论研究的具体内容2.2.2.2.自适应、自学习和自组织系统理论自适应、自学习和自组织系统理论自适应、自学习和自组织系统理论自适应、自学习和自组织系统理论 自适应控制系统自适应控制系统自适应控制系统自适应控制系统能按照能按照能按照能按照外界条件、环境外界条件、环境外界条件、环境外界条件、环境的变化，自动调整其自的变化，自动调整其自的变化，自动调整其自的变化，自动调整其自身的结构或行为参数，以保持系统原有功能。身的结构或行为参数，以保持系统原有功能。身的结构或行为

29、参数，以保持系统原有功能。身的结构或行为参数，以保持系统原有功能。自学习控制系统自学习控制系统自学习控制系统自学习控制系统能按照能按照能按照能按照自己运行过程中的经验自己运行过程中的经验自己运行过程中的经验自己运行过程中的经验来改进控制算来改进控制算来改进控制算来改进控制算法的能力的系统。它有法的能力的系统。它有法的能力的系统。它有法的能力的系统。它有“定式定式定式定式”和和和和“非定式非定式非定式非定式”两个方面。两个方面。两个方面。两个方面。自组织系统自组织系统自组织系统自组织系统能根据能根据能根据能根据环境和运行经验环境和运行经验环境和运行经验环境和运行经验来改变自身结构和行为参来改变自

30、身结构和行为参来改变自身结构和行为参来改变自身结构和行为参数的系统。自组织系统理论的主要目标是通过仿真、模拟人的神经数的系统。自组织系统理论的主要目标是通过仿真、模拟人的神经数的系统。自组织系统理论的主要目标是通过仿真、模拟人的神经数的系统。自组织系统理论的主要目标是通过仿真、模拟人的神经网络和感觉器官的功能，探索人工智能的途径。网络和感觉器官的功能，探索人工智能的途径。网络和感觉器官的功能，探索人工智能的途径。网络和感觉器官的功能，探索人工智能的途径。1717第17页，此课件共43页哦控制论研究的具体内容控制论研究的具体内容 3.3.3.3.模糊理论模糊理论模糊理论模糊理论 在模糊数学的基础

31、上形成的一种新型数学理论，主要用在模糊数学的基础上形成的一种新型数学理论，主要用在模糊数学的基础上形成的一种新型数学理论，主要用在模糊数学的基础上形成的一种新型数学理论，主要用来解决一些不确定性的问题。来解决一些不确定性的问题。来解决一些不确定性的问题。来解决一些不确定性的问题。4.4.4.4.大系统论大系统论大系统论大系统论 大系统理论所要研究的问题，主要是大系统的最优化；研大系统理论所要研究的问题，主要是大系统的最优化；研大系统理论所要研究的问题，主要是大系统的最优化；研大系统理论所要研究的问题，主要是大系统的最优化；研究对象是复杂的大型自动化问题；研究的领域繁多。究对象是复杂的大型自动化

32、问题；研究的领域繁多。究对象是复杂的大型自动化问题；研究的领域繁多。究对象是复杂的大型自动化问题；研究的领域繁多。控制论以理论控制论为中心的四大分支：工程控制论、控制论以理论控制论为中心的四大分支：工程控制论、控制论以理论控制论为中心的四大分支：工程控制论、控制论以理论控制论为中心的四大分支：工程控制论、生物控制论、社会控制论和智能控制论。生物控制论、社会控制论和智能控制论。生物控制论、社会控制论和智能控制论。生物控制论、社会控制论和智能控制论。1818第18页，此课件共43页哦3 3.信息论信息论1948194819481948年由美国科学家年由美国科学家年由美国科学家年由美国科学家申农申农

33、申农申农提出。提出。提出。提出。信息论是一门研究信息传输和信息处理系统中一般规信息论是一门研究信息传输和信息处理系统中一般规信息论是一门研究信息传输和信息处理系统中一般规信息论是一门研究信息传输和信息处理系统中一般规律的学科。律的学科。律的学科。律的学科。信息论可分为狭义信息论与广义信息论。信息论可分为狭义信息论与广义信息论。信息论可分为狭义信息论与广义信息论。信息论可分为狭义信息论与广义信息论。狭义信息论狭义信息论狭义信息论狭义信息论研究通信控制系统中信息传递的共同研究通信控制系统中信息传递的共同研究通信控制系统中信息传递的共同研究通信控制系统中信息传递的共同规律，以及如何提高信息传输的有效

34、性和可靠性。规律，以及如何提高信息传输的有效性和可靠性。规律，以及如何提高信息传输的有效性和可靠性。规律，以及如何提高信息传输的有效性和可靠性。广广广广义信息论义信息论义信息论义信息论是利用狭义信息论观点来研究一切问题的理是利用狭义信息论观点来研究一切问题的理是利用狭义信息论观点来研究一切问题的理是利用狭义信息论观点来研究一切问题的理论，他研究及其、生物和人类对于各种信息的获取、论，他研究及其、生物和人类对于各种信息的获取、论，他研究及其、生物和人类对于各种信息的获取、论，他研究及其、生物和人类对于各种信息的获取、变换、传输、储存、处理和利用的一般规律，设计和变换、传输、储存、处理和利用的一般

35、规律，设计和变换、传输、储存、处理和利用的一般规律，设计和变换、传输、储存、处理和利用的一般规律，设计和制造各种智能信息处理和控制机器，以便模拟人的部制造各种智能信息处理和控制机器，以便模拟人的部制造各种智能信息处理和控制机器，以便模拟人的部制造各种智能信息处理和控制机器，以便模拟人的部分功能。分功能。分功能。分功能。1919第19页，此课件共43页哦 信息论是控制论的基础。这是因为它调节着其他流的数信息论是控制论的基础。这是因为它调节着其他流的数信息论是控制论的基础。这是因为它调节着其他流的数信息论是控制论的基础。这是因为它调节着其他流的数量、方向、速度、目标等，进行有目的、有规律的活动。量

36、、方向、速度、目标等，进行有目的、有规律的活动。量、方向、速度、目标等，进行有目的、有规律的活动。量、方向、速度、目标等，进行有目的、有规律的活动。那些事先不知道其结果的消息，称为那些事先不知道其结果的消息，称为那些事先不知道其结果的消息，称为那些事先不知道其结果的消息，称为信息信息。申农把信息。申农把信息。申农把信息。申农把信息定义为定义为定义为定义为“不确定度的减少不确定度的减少”，并提出了信息量的概，并提出了信息量的概念，即把某种不确定度趋向确定的一种量度。念，即把某种不确定度趋向确定的一种量度。信息科学的产生信息科学的产生信息科学的产生信息科学的产生以信息论为基础。以信息论为基础。以信

37、息论为基础。以信息论为基础。2020第20页，此课件共43页哦4 4.耗散结构理论耗散结构理论2020世纪世纪世纪世纪7070年代，由比利时物理学家年代，由比利时物理学家年代，由比利时物理学家年代，由比利时物理学家普里高津普里高津普里高津普里高津提出。提出。提出。提出。普利高津指出：一个远离平衡态的开放系统，在外界条普利高津指出：一个远离平衡态的开放系统，在外界条件变化达到某一特定值时，量变可能引起质变，系统通件变化达到某一特定值时，量变可能引起质变，系统通过与外界不断地交换能量与物质，就可能从原来的无序过与外界不断地交换能量与物质，就可能从原来的无序状态转变为一种时间、空间或功能的有序状态。

38、状态转变为一种时间、空间或功能的有序状态。这种远这种远离平衡态的、稳定的、有序的结构被称为离平衡态的、稳定的、有序的结构被称为“耗散结构耗散结构”。2121第21页，此课件共43页哦耗散结构理论基本观点耗散结构理论基本观点1.1.1.1.开放系统是产生耗散结构的必要前提。开放系统是产生耗散结构的必要前提。开放系统是产生耗散结构的必要前提。开放系统是产生耗散结构的必要前提。布鲁塞尔学派认为，系统根据与外界环境的关系，可布鲁塞尔学派认为，系统根据与外界环境的关系，可布鲁塞尔学派认为，系统根据与外界环境的关系，可布鲁塞尔学派认为，系统根据与外界环境的关系，可分为三类：分为三类：分为三类：分为三类：孤

39、立系统、封闭系统和开放系统孤立系统、封闭系统和开放系统孤立系统、封闭系统和开放系统孤立系统、封闭系统和开放系统。总之，开放系统不仅是耗散结构形成的前提，同时总之，开放系统不仅是耗散结构形成的前提，同时也是耗散结构得以维持和存在的基础。也是耗散结构得以维持和存在的基础。因为耗散结构实质上就是远离平衡态的非线性系统，因为耗散结构实质上就是远离平衡态的非线性系统，因为耗散结构实质上就是远离平衡态的非线性系统，因为耗散结构实质上就是远离平衡态的非线性系统，是通过与外界不断地交换物质、能量、信息来维持的一种是通过与外界不断地交换物质、能量、信息来维持的一种是通过与外界不断地交换物质、能量、信息来维持的一

40、种是通过与外界不断地交换物质、能量、信息来维持的一种动态有序结构。动态有序结构。动态有序结构。动态有序结构。2222第22页，此课件共43页哦耗散结构理论基本观点耗散结构理论基本观点 2.2.2.2.非平衡态是有序之源非平衡态是有序之源非平衡态是有序之源非平衡态是有序之源 耗散结构只有在系统保持耗散结构只有在系统保持耗散结构只有在系统保持耗散结构只有在系统保持“远离平衡远离平衡远离平衡远离平衡”的条件下，才有可能的条件下，才有可能的条件下，才有可能的条件下，才有可能出现。出现。出现。出现。耗散结构与平衡结构是有着本质区别的耗散结构与平衡结构是有着本质区别的耗散结构与平衡结构是有着本质区别的耗散

41、结构与平衡结构是有着本质区别的平衡结构是一种平衡结构是一种平衡结构是一种平衡结构是一种“死死死死”的结构，或者说是一种静态的稳定结构，它的存在不依赖于外界；的结构，或者说是一种静态的稳定结构，它的存在不依赖于外界；的结构，或者说是一种静态的稳定结构，它的存在不依赖于外界；的结构，或者说是一种静态的稳定结构，它的存在不依赖于外界；而耗散结构是一种而耗散结构是一种而耗散结构是一种而耗散结构是一种“活活活活”的结构，或者说是一种动态的稳定结构，的结构，或者说是一种动态的稳定结构，的结构，或者说是一种动态的稳定结构，的结构，或者说是一种动态的稳定结构，它是一种远离平衡态的稳定态。它是一种远离平衡态的稳

42、定态。它是一种远离平衡态的稳定态。它是一种远离平衡态的稳定态。耗散结构是系统的一种非平衡态。欲使系统形成耗散结构，耗散结构是系统的一种非平衡态。欲使系统形成耗散结构，耗散结构是系统的一种非平衡态。欲使系统形成耗散结构，耗散结构是系统的一种非平衡态。欲使系统形成耗散结构，必须设法驱动开放系统越出平衡态区和近平衡态线性区，到达必须设法驱动开放系统越出平衡态区和近平衡态线性区，到达必须设法驱动开放系统越出平衡态区和近平衡态线性区，到达必须设法驱动开放系统越出平衡态区和近平衡态线性区，到达远离平衡态的非线性区域。远离平衡态的非线性区域。远离平衡态的非线性区域。远离平衡态的非线性区域。2323第23页，

43、此课件共43页哦耗散结构理论基本观点耗散结构理论基本观点3.3.涨落导致有序涨落导致有序 所谓涨落，是指系统的某个变量或某种行为对平均所谓涨落，是指系统的某个变量或某种行为对平均所谓涨落，是指系统的某个变量或某种行为对平均所谓涨落，是指系统的某个变量或某种行为对平均值的偏离。涨落是偶然的、随机的，在不同状态下有不值的偏离。涨落是偶然的、随机的，在不同状态下有不值的偏离。涨落是偶然的、随机的，在不同状态下有不值的偏离。涨落是偶然的、随机的，在不同状态下有不同的作用同的作用同的作用同的作用对平衡态和近平衡态，起消极的作用；而对平衡态和近平衡态，起消极的作用；而对平衡态和近平衡态，起消极的作用；而对

44、平衡态和近平衡态，起消极的作用；而对非平衡态，涨落触发和激化了耗散结构的形成，起着对非平衡态，涨落触发和激化了耗散结构的形成，起着对非平衡态，涨落触发和激化了耗散结构的形成，起着对非平衡态，涨落触发和激化了耗散结构的形成，起着积极的建设性作用，即偶然的随机涨落为耗散结构的形积极的建设性作用，即偶然的随机涨落为耗散结构的形积极的建设性作用，即偶然的随机涨落为耗散结构的形积极的建设性作用，即偶然的随机涨落为耗散结构的形成提供了良好的条件。成提供了良好的条件。成提供了良好的条件。成提供了良好的条件。2424第24页，此课件共43页哦5 5.协同理论协同理论协同论的协同论的协同论的协同论的创始人创始人

45、创始人创始人是是是是德国德国著名理论物理学家著名理论物理学家著名理论物理学家著名理论物理学家赫尔曼赫尔曼赫尔曼赫尔曼.哈肯哈肯哈肯哈肯。这里所说的协同效用是系统本身固有的自组织能力，这里所说的协同效用是系统本身固有的自组织能力，是形成系统有序结构的内部作用力。是形成系统有序结构的内部作用力。哈肯认为任何一个包括有大量子系统的复杂系统，在与哈肯认为任何一个包括有大量子系统的复杂系统，在与哈肯认为任何一个包括有大量子系统的复杂系统，在与哈肯认为任何一个包括有大量子系统的复杂系统，在与外界环境有物质、能量、信息交换的开放条件下，通过外界环境有物质、能量、信息交换的开放条件下，通过外界环境有物质、能量

46、、信息交换的开放条件下，通过外界环境有物质、能量、信息交换的开放条件下，通过通过各子系统之间的非线性的相关作用，就能产生各子通过各子系统之间的非线性的相关作用，就能产生各子通过各子系统之间的非线性的相关作用，就能产生各子通过各子系统之间的非线性的相关作用，就能产生各子系统相互合作的协同现象，使系统能够自动地在宏观上系统相互合作的协同现象，使系统能够自动地在宏观上系统相互合作的协同现象，使系统能够自动地在宏观上系统相互合作的协同现象，使系统能够自动地在宏观上产生空间、时间或功能上的有序结构，出现新的稳定状产生空间、时间或功能上的有序结构，出现新的稳定状产生空间、时间或功能上的有序结构，出现新的稳

47、定状产生空间、时间或功能上的有序结构，出现新的稳定状态。态。态。态。2525第25页，此课件共43页哦 自组织原理是协同理论的核心。自组织原理是协同理论的核心。自组织原理是协同理论的核心。自组织原理是协同理论的核心。协同学原理指出协同学原理指出协同学原理指出协同学原理指出在一定的外部能量流和物质流的条在一定的外部能量流和物质流的条在一定的外部能量流和物质流的条在一定的外部能量流和物质流的条件下系统会通过大量子系统之间的协同作用，在自身涨落件下系统会通过大量子系统之间的协同作用，在自身涨落件下系统会通过大量子系统之间的协同作用，在自身涨落件下系统会通过大量子系统之间的协同作用，在自身涨落力的推动

48、下达到新的稳定，形成新的时间、空间有序结构。力的推动下达到新的稳定，形成新的时间、空间有序结构。力的推动下达到新的稳定，形成新的时间、空间有序结构。力的推动下达到新的稳定，形成新的时间、空间有序结构。自组织具有内在性和自主性。自组织具有内在性和自主性。自组织具有内在性和自主性。自组织具有内在性和自主性。2626第26页，此课件共43页哦6 6.突变理论突变理论 1972197219721972年年年年，法国著名数学家，法国著名数学家，法国著名数学家，法国著名数学家托姆托姆托姆托姆发表了发表了发表了发表了结构稳定性和形结构稳定性和形结构稳定性和形结构稳定性和形态形成学态形成学态形成学态形成学一文

49、，标志着突变理论的诞生。一文，标志着突变理论的诞生。一文，标志着突变理论的诞生。一文，标志着突变理论的诞生。突变理论突变理论突变理论突变理论是从量的角度研究各种事物的不连续变化，并试是从量的角度研究各种事物的不连续变化，并试是从量的角度研究各种事物的不连续变化，并试是从量的角度研究各种事物的不连续变化，并试图用统一的数学模型来描述它们。图用统一的数学模型来描述它们。图用统一的数学模型来描述它们。图用统一的数学模型来描述它们。突变理论研究的范畴突变理论研究的范畴突变理论研究的范畴突变理论研究的范畴介于连续变化与不连续飞跃之间介于连续变化与不连续飞跃之间介于连续变化与不连续飞跃之间介于连续变化与不

50、连续飞跃之间的变化的变化的变化的变化2727第27页，此课件共43页哦托姆认为自然界或人类社会中，任何一种运动状态托姆认为自然界或人类社会中，任何一种运动状态都有都有稳定态稳定态与与与与非稳定态非稳定态非稳定态非稳定态之分。之分。之分。之分。突变理论指出，事物的这两种状态是相互交错的。状态随突变理论指出，事物的这两种状态是相互交错的。状态随突变理论指出，事物的这两种状态是相互交错的。状态随突变理论指出，事物的这两种状态是相互交错的。状态随控制因素变动的函数图形可以分为单值区域和多值区域：控制因素变动的函数图形可以分为单值区域和多值区域：控制因素变动的函数图形可以分为单值区域和多值区域：控制因素