搜索
系统方法论与课题研究仲鸿生2009年5月27日按照钱学森的观点,系统科学的体系结构是:哲学(辨证唯物论)系统科学哲学(桥梁):系统科学辩证法,系统科学方法论,系统科学认识论,系统科学史……基础科学:简单巨系统学,开放复杂巨系统学技术科学:信息学,控制学,运筹学,事理学,博弈学工程技术:系统工程,控制工程(社会实践)复杂性科学(系统科学理论)老三论1．系统论（SystemTheory）2．信息论()3．控制论(Cybernetics)新三论4．耗散结构论(Dissipativestructuretheory)5．协同论（Synergeticstheory）6．突变论（Morphogenesis）以及7．混沌理论;8．模糊理论;9．超循环理论;10．博弈论系统论（SystemTheory）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。一般系统论的基本观点是，一个系统是由许多相互关联又相互作用的部分所组成的不可分割的整体，较复杂的系统可进一步划分成更小、更简单的次系统，许多系统可组织成更复杂的超系统，例如国家是大地区的次系统，大地区是国家的超系统；长江三角洲是中国的次系统，中国是长江三角洲的超系统。系统的活动总是朝着目标前进的。为了达到一个共同的目标，系统需要通过各次系统之间的相互作用，以及与环境的相互作用，持续地调整与环境的关系，达到适应环境的目标，因而必须整体地对待各系统内部与各系统之间的关系。系统思想源远流长（如“牵一发而动全身”，中医的辩证施治等），但作为一门科学的系统论，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”，提出系统论思想。1973年他提出一般系统论原理，奠定这门科学的理论基础。他的论文《关于一般系统论》在1945年公开发表，他的理论到1948年在美国再次讲授“一般系统论”时，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。系统论认为，整体性、综合性，等级结构性、动态平衡性、时序性、有效性以及定量化、最优化、信息化、人机化，并且使辩证法更加具体化和精确化等，是所有系统的共同的基本特征。系统定义一般系统论给出一个能描述各种系统共同特征的一般的系统定义：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。系统论的核心思想是系统的整体观念，整体性具有方法的本征。贝塔朗菲强调，任何系统都是一个有机整体，它不是各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，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存在，每个要素在系统中都处于一定的位置，起着特定的作用。要素之间相互关联，构成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。正像人手在人体中是劳动的器官，一旦将手从人体中砍下来，就不再是劳动的器官一样。关于整体涌现性的研究综合性。系统科学方法继承了传统综合方法的核心――联系的观点，结合现代科学发展的实际，赋予了新意。它要求对任一客观对象的研究都必须从其结构、成分、功能、相互联系的方式及其历史发展等多方面，一开始就进行综合考察。并且始终注意从纵横相结合的一切方面，研究某类或几类事物以至全部对象的共同属性和共同规律。有效性。以往的研究方法只注意解决单因素、静态和简单的系统，而对多因素、动态、复杂系统的问题无能为力。现在，在电子计算机配合之下，运用系统科学方法顺利解决多因素、动态或复杂系统问题，提供了可能性和现实性。定量化。系统科学方法在描述客体时，总是尽量用数学语言，使问题得到较精确的定量统计，因而使得包括社会、经济在内的许多复杂系统的研究，从定性走向量化。正因为系统科学具有这样的数学特征，所以，至今还有人把其相关的部分视为数学的分支。事实上，它的确有力地推动了应用数学的发展。最优化。这一特征体现了系统科学方法解决问题时所要达到的目标，这是传统方法所不能及的。它可以根据需要和可能为系统确定出优化目标，运用新技术手段和处理方法，把整个系统逐级分成不同等级和层次，在动态中协调整体和部分的关系，使部分的功能和目标服从系统总体的最佳目标，以达到总体最优。信息化。系统科学解决问题不是着眼于物质和能量，而是信息。即它撇开具体物质和能量形态，而把任何物质系统都视为信息的获取、传输、加工和处理过程，并认为正是由于内部存在的信息流才使系统维持正常、有序和有目的性的运动。进而把任何实践活动都可简化为三股流：人流、物流和信息流。其中，信息流起着支配作用，它调节着人流和物流方向、目标。据此，可控制信息流向。它对科学研究、调节社会平衡等都有益处。人机化。改变了处理问题的方式，实现了“人――机器系统”。通常人是思维的唯一主体，人脑是信息加工的唯一器官。但现实问题越来越复杂，处理的信息越来越多，单靠人脑加工信息已远不能适应需要。系统科学提供了人作为思维主体，利用电脑组成“人――机系统”，以实现最佳处理问题的目标。使辩证法更加具体化和精确化。系统科学沟通了哲学与自然科学的联系，而辩证法就是关于普遍联系、普遍发展及其整体性、系统性的科学，系统科学正揭示了事物之间的信息联系和系统的联系。这使揭示事物普遍联系、普遍发展及其整体、系统性质的唯物辩证法具体化了。何况系统科学能用数学的表达式精确地描述上述联系、相互作用及其相互转化的关系，从而为进一步发展辩证唯物主义提供了丰富的材料。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，并优化系统的观点看问题，世界上任何事物都可以看成一个系统，系统是普遍存在的。大至茫茫宇宙，小至微观的原子，乃至一粒种子、一群蜜蜂、一台机器、一个工厂、一个学会团体、……都是系统，整个世界就是系统的集合。系统是多种多样的，可根据不同原则和情况来划分系统的类型。按人类干预的情况可划分为自然系统、人工系统；按学科领域可分为自然系统、社会系统和思维系统；按范围大小划分则有宏观系统、微观系统；按与环境的关系划分有开放系统、封闭系统、孤立系统；按状态划分有平衡系统、非平衡系统、近平衡系统、远平衡系统等等。另外，还有大系统、小系统的相对区别。系统论的任务，不仅在于认识系统的特点和规律，更重要的还在于利用这些特点和规律去控制、管理、改造或创造一系统，使它的存在与发展合乎人的需要。也就是说，研究系统的目的在于调整系统结构，即各要素的关系，使系统达到优化的目标,同时,处理好与环境的关系。系统论的出现，使人类的思维方式发生了深刻变化。以往研究问题，是把事物分解成若干部分，抽象出最简单的因素来，然后再以部分的性质去说明复杂事物。这是笛卡尔奠定理论基础的分析方法。这种方法的着眼点在局部或要素，遵循的是单项因果决定论。虽然这是几百年来在特定范围内行之有效、人们最熟悉的思维方法，但它不能如实地说明事物的整体性，不能反映事物之间的联系和相互作用，它只适于认识较为简单的事物，而不胜任于研究复杂问题。在现代科学的整体化和高度综合化发展的趋势下，在人类面临许多规模巨大、关系极其复杂、参数众多的复杂系统面前，仅用传统分析方法就显得无能为力了。正当人们束手无策时，系统分析方法却站在时代前列，高屋建瓴，综观全局，别开生面地为解决现代复杂问题提供了有效的思维方式。所以系统论，连同控制论、信息论等其他横断科学一起所提供的新思路和新方法，为人类的思维开拓了新路，它们作为现代科学的新潮流，促进着各门科学的发展。系统论反映了现代科学发展的趋势，反映了现代社会化大生产的特点，反映了现代社会生活的复杂性，所以它的理论和方法能够得到广泛应用。系统论不仅为现代科学的发展提供了理论和方法，而且也为解决现代社会中的政治、经济、军事、科学、文化等等方面的各种复杂问题提供了方法论的基础，系统观念正渗透到每个领域。当前系统论发展的趋势和方向是朝着统一各种各样的系统理论，建立统一的系统科学体系的目标前进着。随着系统运动而产生的各种各样的系统(理)论的统一业已成为重大的科学问题和哲学问题。系统理论目前已经显现出几个值得注意的趋势和特点:第一，系统论与控制论、信息论，运筹学、系统工程、电子计算机和现代通讯技术等新兴学科相互渗透、紧密结合；第二，系统论、控制论、信息论，正朝着“三归一”的方向发展，现已明确系统论是其它两论的基础；第三，耗散结构论、协同论、突变论、模糊系统理论等新的科学理论，从各方面丰富发展了系统论的内容，有必要概括出一门系统学——作为系统科学的基础科学理论；第四，系统科学的哲学方法论问题日益引起人们的重视。系统工程ＳystemsEngineering,SE20世纪中期兴起的一门实用学科，是软科学的重要组成部分；它不仅是一门综合性很强的实用性技术科学，也是一种现代化的组织管理技术；目前已被广泛应用于国民经济各个部门，成为制定最优规划，实现最优管理的重要方法和工具，在现代化建设中，发挥出重要的作用，并取得显著的成果。定义系统工程是用科学方法规划和组织人力、物力、财力，通过最优途径的选择，使人们的工作在一定期限内收到最合理、最经济、最有效的结果。所谓科学方法，就是从整体观念出发，通盘筹划，合理安排整体中的每一个局部，以求得整体的最优规划、最优管理和最优控制，控制论（Cybernetics）维纳：控制论是关于动物、机器和社会的控制与通信的科学；钱学森：控制论是研究系统成员关系的人为调控以达到系统整体运行优化的技术科学；黄琳：控制论是研究在一定限制条件下，发挥能动性以实现对系统的控制的一门技术科学；自从1948年诺伯特·维纳发表了著名的《控制论——关于在动物和机中控制和通讯的科学》一书以来，控制论的思想和方法已经渗透到了几乎所有的自然科学和社会科学领域。维纳把控制论看作是一门研究机器、生命社会中控制和通讯的一般规律的科学，更具体他说，是研究动态系统在变的环境条件下如何保持平衡状态或稳定状态的科学。他特意创造“Cybernetics”这个英语新词来命名这门科学。“控制论”一词最初来源于希腊文“mberuhhtz”，原意为“操舵术”，就是掌舵的方法和技术的思。1834年，著名的法国物理学家安培写了一篇论述科学哲理的文章，他进行科学分类时，把管理国家的科学称为“控制论”，他把希腊文译成法“Cybernetigue”。在这个意义下，“控制论”一词被编入19世纪许多著词典中。维纳发明“控制论”这个词正是受了安培等人的启发。在控制论中，“控制”的定义是：为了“改善”某个或某些受控对象的功能或发展，需要获得并使用信息，以这种信息为基础而选出的、于该对象上的作用，就叫作控制。由此可见，控制的基础是信息，一切信传递都是为了控制，而任何控制又都有赖于信息反馈来实现。信息反馈是控制论的一个极其重要的概念。通俗他说，信息反馈就是指由控制系统把信息输送出去，又把其作用结果返送回来，并对信息的再输出发生影响，起到控制的作用，以达到预定的目的。自动控制系统的理论。主要是反馈论，包括从功能的观点对机器和物体中（神经系统、内分泌及其他系统）的调节和控制的一般规律的研究。自动快速电子计算机的理论。即与人类思维过程相似的自组织逻辑过程的理论。控制论系统的的主要特征第一个特征，是要有一个预定的稳定状态或平衡状态。例如在上述的度控制系统中，速度的给定