第五讲系统方法论

1第五讲系统方法论把事物看作整体、有机体、总体等等,都是从相互联系、相互作用的辩证观点和方法观察事物所得到的结论,表明事物都是以系统方式而存在和发展着的.把自然界、人类社会和思维领域中的一切事物都联系和辩证统一的整体,这是辩证法应有之义。因此，系统方法是辩证方法的重要组成部分。学习本讲，主要讲三个问题：一、系统论概述（系统论与系统含义）二、系统论方法的特点三、系统论方法论作用四、邓小平系统性思维本书主要介绍了系统方法论，主要分以下章节：系统科学总论、系统与系统理论、系统方法与系统论的应用、系统工程、信息论、控制论、耗散结构理论、协同论和突变论。全书主要介绍了系统科学在实际生产和生活中的应用，提出了用系统的方法去分析和解决问题的方法，具有一定的实用性。读者对象：高校理工科师生李建华编著上海交大版2006年1月出版一、系统论与系统1、系统论概述2系统论是研究系统的一般模式，结构和规律的学问，它研究各种系统的共同特征，用数学方法定量地描述其功能，寻求并确立适用于一切系统的原理、原则和数学模型，是具有逻辑和数学性质的一门新兴的科学。系统思想源远流长，但作为一门科学的系统论，人们公认是加籍奥地利人、理论生物学家L.V.贝塔朗菲（L.Von.Bertalanffy）创立的。他在1952年发表“抗体系统论”，提出了系统论的思想。1973年提出了一般系统论原理，奠定了这门科学的理论基础。但是他的论文《关于一般系统论》，到1945年才公开发表，他的理论到1948年在美国再次讲授“一般系统论”时，才得到学术界的重视。确立这门科学学术地位的是1968年贝塔朗菲发表的专著：《一般系统理论——基础、发展和应用》(《GeneralSystemTheory;Foundations,Development,Applications》）,该书被公认为是这门学科的代表作。系统一词，来源于古希腊语，是由部分级成整体的意思。今天人们从各种角度上研究系统，对系统下的定义不下几十种。如说“系统是诸元素及其顺常行为的给定集合”，“系统是有组织的和被组织化的全体”，“系统是有联系的物质和过程的集合”，“系统是许多要素保持有机的秩序，向同一目的行动的东西”，等等。一般系统论则试图给一个能描示各种系统共同特征的一般的系统定义，通常把系统定义为：由若干要素以一定结构形式联结构成的具有某种功能的有机整体。在这个定义中包括了系统、要素、结构、功能四个概念，表明了要素与要素、要素与系统、系统与环境三方面的关系。系统论认为，整体性、关联性，等级结构性、动态平衡性、时序性等是所有系统的共同的基本特征。这些，既是系统所具有的基本思想观点，而且它也是系统方法的基本原则，表现了系统论不仅是反映客观规律的科学理论，具有科学方法论的含义，这正是系统论这门科学的特点。贝塔朗菲对此曾作过说明，英语SystemApproach直译为系统方法，也可译成系统论，因为它既可代表概念、观点、模型，又可表示数学方法。他说，我们故意用Approach这样一个不太严格的词，正好表明这门学科的性质特点。系统论的核心思想是系统的整体观念。贝塔朗菲强调，任何系统都是一个有机的整体，它不是各个部分的机械组合或简单相加，系统的整体功能是各要素在孤立状态下所没有的新质。他用亚里斯多德的“整体3大于部分之和”的名言来说明系统的整体性，反对那种认为要素性能好，整体性能一定好，整体性能一定好，以局部说明整体的机械论的观点。同时认为，系统中各要素不是孤立地存在着，每个要素在系统中都处于一定的位置上，起着特定的作用。要素之间相互关联，构成了一个不可分割的整体。要素是整体中的要素，如果将要素从系统整体中割离出来，它将失去要素的作用。正象人手在人体中它是劳动的器官，一旦将手从人体中砍下来，那时它将不再是劳动的器官了一样。系统论的基本思想方法，就是把所研究和处理的对象，当作一个系统，分析系统的结构和功能，研究系统、要素、环境三者的相互关系和变动的规律性，并优化系一般系统论亚里斯多德早就说过“整体大于部分之和”。因此对系统的研究可以说从古代就已经开始了。作为现代系统论的基本思想最初产生于本世纪20年代初由奥地利生物学家贝朗塔菲提出的，只不过它一开始被作为机体生物学，这是生物学中的有机论概念，强调生命现象是不能用机械论观点来揭示其规律的，而只能把它看作一个整体或系统来加以考察。1968年，贝朗塔菲发表了一般系统论的代表著作《一般系统理论――基础发展与应用》。现在系统思想形成了一股重要的思潮，日益发挥重大而深远的影响。2、系统的含义、特点及其分类系统论的内涵和外延理论界现在说法不一。人们现在把系统论作为介于哲学和具体科学之间的横断科学来对待。它被用作比具体学科更一般化的科学理论加以研究，但又不同于哲学。现代系统论具有可否证性、抽象性、数理性特点。贝塔朗菲把一般系统概念定义为系统是处于一定相互关系中的与环境发生关系的各组成成分的总体。或：4恩格斯曾说：“一个伟大的思想，即认为世界不是一成不变的事物的集合体，而是过程的集合体”钱学森认识集合体就是系统，过程就是系统各个部分的相互作用、变化。系统——由两个或两个以上的要素组成的具有整体功能和综合行为的统一集合体。系统有三个条件：具有两个或两个以上的要素；要素之间要相互联系；要素之间的联系必须是相干性联系即产生整体功能。钱学森把极其复杂的研究对象称为系统。系统的特点：整体性结构性层次性开放性⑴系统的整体性：即非加和性。系统不是各部分的简单组合，而有统一性，各组成部分或各层次的充分协调和连接，提高系统的有序性和整体的运行效果。例如：①钢筋混凝土结构的强度就大于钢筋、水泥、沙石的强度之和。②拿破仑说数量小时较多数法国人不敌少数马克留木人，数量大时较少法国人可以战胜较多数马克留木人③没有凡高弟弟凡高就出不了成果；没有赫歇尔妹妹则赫歇尔不能成为伟大的天文学家；没有阿贝尔的老师就没有阿贝尔；没有孟母就没有孟子；没有伽罗华之母就没有伽罗华④人们常说三个臭皮匠等于一个诸葛亮⑤反面例子如上网、吸毒、赌博等。⑥三个和尚没水吃，其原因是他们的能量消耗在内耗上。5⑵系统的相关性：系统中相互关联的部分或部件形成部件集，集中各部分的特性和行为相互制约和相互影响，这种相关性确定了系统的性质和形态。⑶系统的功能性和目标性：大多数系统的活动或行为可以完成一定的功能，但不一定所有系统都有目的，例如太阳系或某些生物系统。人造系统或复合系统都是根据系统的目的来设定其功能的，这类系统也是系统工程研究的主要对象。例如，经营管理系统要按最佳经济效益来优化配置各种资源;军事系统为保全自己，消灭敌人，就要利用运筹学和现代科学技术组织作战，研制武器。⑷系统的层次性和相对性（有序性）：由于系统的结构、功能和层次的动态演变有某种方向性，因而使系统具有有序性的特点。一般系统论的一个重要成果是把生物和生命现象的有序性和目的性同系统的结构稳定性联系起来，也就是说，有序能使系统趋于稳定，有目的才能使系统走向期望的稳定系统结构。行政系统分为科、处、局、部、委…；军事系统分为排、连、营、团、师、军…运作，都是系统表现出的层次性。⑸系统的复杂性和随机性：物质和运动是密不可分的，各种物质的特性、形态、结构、功能及其规律性，都是通过运动表现出来的，要认识物质首先要研究物质的运动，系统的动态性使其具有生命周期。开放系统与外界环境有物质、能量和信息的交换，系统内部结构也可以随时间变化。一般来讲，系统的发展是一个有方向性的动态过程。⑹系统的适应性：一个系统和包围该系统的环境之间通常都有物质、能量和信息的交换，外界环境的变化会引起系统特性的改变，相应地引起系统内各部分相互关系和功能的变化。为了保特和恢复系统原有特性，系统必须具有对环境的适应能力，例如反馈系统、自适应系统和自学习系统等。6、系统的分类⑴按系统的规模分：小型系统、中型系统、大型系统和巨型系统⑵按组成要素的性质（按人类干预的情况）分：自然系统、人造系统和复合系统。自然系统——原始的系统都是自然系统，如天体、海洋、生态系统等。又如呼唤系统、消化系统、循环系统、免疫系统等。人造系统——如人造卫星、海运船只、机械设备等。又如：交通系统、商业系统、金融系统、工业系统、农业系统、教育系统、经济系统、文艺系统、军事系统、社会系统等等。近年来，人造系统对自然系统的不良影响已成为人们关注的重要问题，如核军备、化学武器、环境污染等。自然系统是一个高阶复杂的均衡系统，如季节周而复始地变化形成的气象系统、食物链系统、水循环系统等。自然系统中的有机物、植物与自然环境保特了一个平衡态。在自然界中，物质流的循环和演变是最重要的，自然环境系统没有尽头，没有废止，只有循环往复，并从一个层次发展到另一个层次。原始人类对自然系统的影响不大，但近几百年来，科技发展很快，它既造福于人类，又带来危害，甚至灾难，引起了人们极大的关注。例如，埃及阿斯旺水坝是一个典型的人造系统，水坝解决了埃及尼罗河洪水泛滥问题，但也带来一些不良影响，如东部的食物链受到破坏，渔业减产，尼罗河流域土质盐碱化加快，发生周期性干旱，影响了农业；由于河水污染使附近居民的健康受到影响等。但如能运用系统工程方法来全面考虑，统筹安排，有可能得到一个既解决洪水问题又尽量减少损失的更好方案。7复合系统——既包含人造系统又包含自然系统。系统工程所研究的对象大多复合系统。是从系统的观点讲，对系统的分析应自上而下地而不是自下而上地进行。例如，研究系统与所处环境，环境是最上一级，先注意系统对环境的影响，然后再进行系统本身的研究，系统的最下级是组成系统的各个部分或要素。自然系统常常是复合系统的最上一级。⑶按系统与环境的关系分：开放系统、封闭系统和孤立系统。封闭系统是一个与外界无明显联系的系统，环境仅仅为系统提供了一个边界，不管外部环境有什么变化，封闭系统仍表现为其内部稳定的均衡特性。封闭系统的一个实例就是密闭罐中的化学反应，在一定初始条件下，不同反应物在罐中经化学反应达到一个平衡态。开放系统是指在系统边界上与环境有信息、物质和能量交互作用的系统。例如商业系统、生产系统或生态系统，这些都是开放系统。在环境发生变化时，开放系统通过系统中要素与环境的交互作用以及系统本身的调节作用，使系统达到某一稳定状态。因此，开放系统常是自调整或自适应的系统此外还分：.实体系统和抽象(概念)系统；按学科领域就可分成自然系统、社会系统和思维系统；按范围划妥则有宏观系统、微观系统；按状态划分就有静态系统和动态系统。还有平衡系统、非平衡系统、近平衡系统、远平衡系统等等。二、系统方法论的特点整体化。欧阳康《社会科学研究方法》P268从整体出发是系统方法最基本的特点。把复杂事物结合在一块整体来考虑。世间事物是整体，而不是杂乱无章的。整体化要求人们对事物的认识进入到组织化、相关性、有机性上去认识，对事物单向研究进入到多向研究，从线性到非线性。最优化。就是从多种可能的途径中，选择出最优的系统方案，使系统处于最优状态，达到最佳效果。这就是从结构与功能关系。最佳结构导至最佳功能。最8佳组合。如领导班子、婚姻家庭，团队等；系统优化的实质就是占有最小的时间与空间，以最少的物质、能量消耗达到预期目的。如现代人类所面临的环境污染、人口、资源短缺、精神危机等问题需要作系统来研究，达到最优效果。在经济活动中如何实现在现有的人力、物力、财力条件下，合理安排达达到最佳。定量化。系统的量是多方面的，因此，要在全面搜集量的基础上，把握影响全局量的规定性。对事物定性分析到定分析是认识事物的深化，也是科技进步的规律。模型化。模型就是对实体的特征和变化规律的一种科学抽象或模仿。由于系统比较大、复杂，难以进行分析和试验，或者实验代价很大，因此，一般需要设计出模型代替真实系统，通过模型研究，来了解真实系统。军事中、广泛运用。还有旅游地地区也有。三峡也有。3．系统方法的特点系统方法立足于整体，统筹全局，综合考察，相互协调，达到整体最佳地分析问题和考察问题。与传统方法相比较，系统方法具有整体化、最优化、定量化、模型化等显著特点。(1)整体化。从整体出发是系统方法的最基本特点，