第四节系统科学理论的形成与发展

第四节系统科学理论的形成与发展

一、从系统思想到系统观

人们对系统的认识可追溯到古代。古希腊朴素辩证法奠基人赫拉克利特在《论自然界》一书中说过，世界是包括一切的整体。古原子论的创始人德谟克利特著的《世界大系统》一书是最早采用系统这个词的著作。而古希腊哲学思想集大成者亚里士多德就提出过整体大于它的各部分总和的观点。

在中国，古代儒家的最高典籍《周易》中，以阴、阳排列组合构成八卦，八卦进而重叠演变为六十四卦，并由此比照解释外在世界的状态及变化，体现了系统整体层次结构诸要素交互作用的思想和系统整体动态发展的思想。道家不仅利用系统整体论的思想来解释既成事物的存在状态，而且更紧密地同事物的发生、发展过程结合了起来，认为自然界是自发运动、自我组织的，且这种运动具有内在的规律性。

然而，古代朴素的自然观中整体性、统一性等的系统思想虽然丰富，但缺乏对这一整体的各个细节的认识能力，因而对整体性和统一性的认识是不完全的。同时由于当时自然科学的发现和人们思维能力的限制，人们往往只能用理想、幻想的联系来代替尚未知道的现实的联系，用臆想来补充缺少的事实。用纯粹的想象来填补现实的空白，因此在古代，系统思想不可避免地带有思辨性、模糊性，其间，天才的思想同基本的错误交织在一起。直到20世纪40年代，关于系统思想的科学理论–––系统论才得以建立。

二、一般系统论的形成

一般系统论或普通系统论，主要是由美籍奥地利生物学家贝塔朗菲（L. V . Bertalanffy ，1901-1971）创立的。贝塔朗菲认为，存在着适用于综合系统或子系统的模式、原则和规律。普通系统论的目的就是确立适用于系统的一般原则。

一般系统论产生的另一个重要原因是具有巨大实践意义的系统分析和系统工程方法的提出。

三、一般系统论概述

系统论以系统为研究对象，这决定了系统以及与之紧密相关的结构、功能等必然是该理论中的基本概念和范畴，准确理这些概念是把握系统理论的基础。

（一）系统的概念

系统是指存在于一定环境中，由若干具有不同功能的相互联系、相互作用的许多要素所构成的一个具有特定功能的整体。

（二）系统的形态

从外延看，系统客观存在的形态仍然是千差万别、复杂多样的，要进一步研究系统各自的特点，还需要区分系统的不同类型。根据不同的需要和研究目的，可以将系统划分为以下不同类型：

1. 按其形成的过程与要素的性质，可分为自然系统、人工系统和复合系统。

2. 按照在时空中存在状态，分为动态系统和静态系统、稳态系统和非稳态系统。

3. 按照与外部环境的关系，分为开放系统和封闭系统。

（三）系统的特征

一般而言，系统具有以下四个特征：

1. 集合性。

2. 整体性。

3. 关联性。

4. 适应性。

（四）系统的结构与功能

所谓系统结构，指的是系统内部各要素之间相互联系和相互作用的方式。

（五）系统论的基本原则

贝塔朗菲的一般系统论主要包括开放系统理论、动态系统理论和等级系统理论、生命系统理论，它们都反映了系统论的基本原则。

1. 整体性原则。即系统是由各个组成部分构成的有机整体。

2. 层次性原则。这一原则指的是，构成系统的要素本身也是由其组成部分按照特定联系和作用方式结合而成，因此作为综合整体的系统便表现出特有的层次性。

3. 有序性原则。系统的有序性包括系统结构层次的有序性、时间排列的有序性和系统发展的有序性。系统的性质在很大程度上取决于系统内部要素的作用方式，而这种方式本身就体现了系统的有序性。系统的有序联系保障着系统结构的稳定性，系统有序性的降低意味着系统稳定结构的削弱或瓦解，研究系统的有序性是研究系统运动规律的重要途径。

4. 开放性原则。客观世界的系统都是开放的，在考察系统时，不能忽视环境的特殊作用。

四、控制论与信息论的产生与发展

控制论与信息论是在自动控制技术、通信工程、电子技术、数理逻辑、生物学、医学、神经生理学、心理学和计算机科学等多种学科相互渗透的基础上产生的横断学科。它们研究的是不同系统中信息传递以及控制的共同规律，以实现系统整体功能最优化的目的。控制论与信息论一起，被视为系统科学体系中的技术科学层次，是沟通系统工程技术和系统科学基础理论的桥梁。

（一）控制论与信息论的产生

控制论与信息论的产生是现代大工业生产、现代战争的需要，以及20世纪二、三十年代以来现代科学技术革命的推动。

信息论是以信息为主要研究对象，以信息的运动规律为主要研究内容，以信息科学方法论为主要研究方法、以扩展人的信息功能特别是其中的智力功能为主要研究目标的一门新兴的横断学科。

信息论的创始人是美国数学家申农（C. E. Shannon ，1916-）。

这一理论在美国通常被称为信息科学，在西欧则称为信息系统，在我国叫信息论。

（二）控制论与信息论的基本概念

1．控制

2．反馈

反馈是系统控制的重要概念，即把系统输入的信息，作用于控制对象后，产生的结果再输送回来，并对信息的输入和再输出发生影响的过程。

3．信息

4．信息量

所谓信息量，是指不确定程度减少的量，或者是新知识增加的量。

（三）控制论与信息论方法

控制论、信息论方法是指建立在控制论和信息论基础上的科学方法，它包括反馈方法、功能模拟方法、黑箱方法和信息方法等。

1．反馈方法

2．功能模拟法

3．黑箱与黑箱方法

4．信息方法