自組織理論簡介課件

自組織理論

——復(fù)雜性研究的歐洲學(xué)派北京師范大學(xué)姜璐自組織理論

——復(fù)雜性研究的歐洲學(xué)派北京師范大學(xué)姜璐1想法及說明希望對理解某些哲學(xué)問題有幫助；對象是各種學(xué)科背景的人，講的內(nèi)容以科學(xué)為基礎(chǔ)；對社會科學(xué)、哲學(xué)的聯(lián)想只起到啟發(fā)思路的作用，很可能是可笑的；對講課中的科學(xué)問題（主要是物理學(xué)）愿意討論、解答；對其他學(xué)科（社會科學(xué)、哲學(xué)等）不敢再深入發(fā)言；聯(lián)系方式：jiangl@想法及說明希望對理解某些哲學(xué)問題有幫助；2目錄一、產(chǎn)生背景二、自組織理論的創(chuàng)始人三、自然界的耗散結(jié)構(gòu)四、自組織的理論內(nèi)容（演化方程、役使原則）五、啟發(fā)與反思目錄一、產(chǎn)生背景3一、產(chǎn)生背景

對宇宙的認(rèn)識，存在兩種不同的看法：一種認(rèn)為宇宙是靜止的，世間的萬物一直沒有改變；周期運動，也認(rèn)為是一種不變，周期的不變。靜止宇宙的思想,牛頓現(xiàn)代科學(xué)的基礎(chǔ)。問題：“上帝第一推動力”。一、產(chǎn)生背景

對宇宙的認(rèn)識，存在兩種不同的看法：4一、產(chǎn)生背景（二）另一種認(rèn)為宇宙是演化的，自然界的一切事物都是隨時間變化的。時間是有箭頭的，時間反演是不對稱的，用事物的變化來確定時間的方向。自然界的任何事物都有一個發(fā)生、發(fā)展、壯大、消亡的過程。3K背景輻射、外星體光譜的紅移推出宇宙膨脹

一、產(chǎn)生背景（二）另一種認(rèn)為宇宙是演化的，自然界的一切事物都5兩個演化方向無生命世界多是退化現(xiàn)象。濃度不同→濃度一樣，溫度不同→溫度一樣，擴散、傳導(dǎo)、輻射→簡單、均勻、平衡，宇宙熱寂。生命世界的進化現(xiàn)象。從單細(xì)胞演化成整個生物界；人類社會從每個家庭、村莊、部落全都一樣地進行同樣生產(chǎn)的均勻情況→勞動分工，男耕女織，商業(yè)，形成復(fù)雜的社會形態(tài)。生命、社會、經(jīng)濟的發(fā)展、進步，走向復(fù)雜、非平衡，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)。多個物體在一起，發(fā)生相互作用的結(jié)果，存在“馬太效應(yīng)”。存在兩個真理？兩個演化方向無生命世界多是退化現(xiàn)象。濃度不同→濃度一樣，溫6

果耶爾（Koyre）就指出：“有件事情牛頓是應(yīng)該負(fù)責(zé)任的——或者更確切地說，負(fù)有責(zé)任的還不僅僅是牛頓一個人，而且一般來講應(yīng)該是整個現(xiàn)代科學(xué)——這件事情就是把我們的世界一分為二。我曾經(jīng)說過，現(xiàn)代科學(xué)早已把分割天體和地球之間的壁壘推倒，并且由兩者結(jié)合起來，統(tǒng)一成為一個整體宇宙。這是千真萬確的。但是我還曾說過，現(xiàn)代科學(xué)對宇宙的研究表明，它是研究另外一個世界，即量的世界，一個奇妙的幾何世界，在這個世界中一切事物都有其位置，但卻沒有人的位置，它用這個世界取代我們賴以生存、愛慕、傳宗接代、充滿感性認(rèn)識的質(zhì)的世界。從而，科學(xué)的世界——真實的世界——遠離生活的世界，完全與之分離開來，科學(xué)對它也無力解釋，即使是做出一種軟弱無力的解釋，也只能是“主觀的”表面現(xiàn)象?！薄笆聦嵣希捎诳茖W(xué)實踐，這兩個世界幾乎是每天——而且是一天比一天更甚地——結(jié)合起來。但是作為理論，它們由于根本的分歧總還是彼此分離的?！薄皟蓚€世界，也可以說兩個真理，或者說沒有任何真理。”

果耶爾（Koyre）就指出：“有件事情牛頓是應(yīng)該負(fù)責(zé)任的—7同時期另一位科學(xué)家魏格納（Wigner）也提出了相同的看法：“近代科學(xué)中最重要的間隙是什么？顯然是物理科學(xué)與精神科學(xué)的分離。實際上物理學(xué)家和心理學(xué)家之間毫無共同之處——或許，物理學(xué)家為心理學(xué)方面較膚淺的研究提供的某些工具可以除外，而心理學(xué)家警告物理學(xué)家要小心以免所隱藏的欲望影響他的思考和發(fā)現(xiàn)。”同時期另一位科學(xué)家魏格納（Wigner）也提出了相同的看法8歐洲學(xué)派的自組織理論正是從試圖解決實際存在兩種演化方向的角度來研究復(fù)雜性問題的。他們采取的解決途徑是在自然界、無生命世界找到了進化的現(xiàn)象、馬太效應(yīng)。他們統(tǒng)一了演化理論：進化、退化都是客觀世界可以存在的演化方向，只是條件不同系統(tǒng)實現(xiàn)演化的結(jié)果不同而已；他們針對比較簡單、容易討論的自然界“進化”現(xiàn)象，建立起自組織理論，進而用自然界的自組織理論解釋社會的進化現(xiàn)象。自組織理論簡介9二、自組織理論的創(chuàng)始人，普里高津（I·Prigoginer），布魯塞爾學(xué)派，從化學(xué)反應(yīng)研究出發(fā)哈肯（H·Haken）德國學(xué)派，以激光研究為背景二、自組織理論的創(chuàng)始人，普里高津（I·Prigogine10普里高津：白俄羅斯人，1917年出生于莫斯科，1921年隨家移居國外，1929年定居比利時，2003年卒于布魯塞爾。他于1941年在比利時的布魯塞爾自由大學(xué)獲得博士學(xué)位，1951年開始擔(dān)任該校理學(xué)院教授，1959年任國際索爾維物理和化學(xué)研究所所長，1967年兼任美國得克薩斯大學(xué)統(tǒng)計力學(xué)中心主任。他曾先后任比利時皇家科學(xué)院院長、美國全國科學(xué)院外籍院士。1965年提出耗散結(jié)構(gòu)概念，1977年獲得諾貝爾化學(xué)獎，1978年出版《非平衡系統(tǒng)中的自組織》專著，形成布魯塞爾學(xué)派。1979年以來，普里高津多次到我國交流訪問，被北京師范大學(xué)等多所大學(xué)聘為名譽教授。普里高津：白俄羅斯人，1917年出生于莫斯科，1921年隨家11哈肯：德國人，1927年出生在德國的萊比錫，1951年在愛爾朗根大學(xué)獲數(shù)學(xué)博士學(xué)位，1956年成為該校理論物理講師，1960年到斯圖加特大學(xué)任理論物理學(xué)教授，1967年擔(dān)任霍恩海姆大學(xué)榮譽教授。他是聯(lián)邦德國利奧波迪納科學(xué)院院士、巴伐利亞科學(xué)院通訊院士，他還擔(dān)任美國、英國、法國、日本、蘇聯(lián)等多個國家大學(xué)、研究機構(gòu)的課座科學(xué)家、課座教授等。他的研究領(lǐng)域非常廣泛，包括群論、固態(tài)物理、激光物理、統(tǒng)計物理、非線性科學(xué)等，1969年提出協(xié)同學(xué)理論。1976年他被授予馬克思·玻恩獎金和獎?wù)拢?981年被美國富蘭克林研究院授予米切爾森獎?wù)拢?984年獲德國功勛科學(xué)家稱號。哈肯：德國人，1927年出生在德國的萊比錫，1951年在愛爾12三、自然界的耗散結(jié)構(gòu)（進化現(xiàn)象）

美麗的巖石花紋變化無窮的云彩花樣，以及冬天的雪花等等，實際上都是自然界形成的有組織的有序結(jié)構(gòu)。三、自然界的耗散結(jié)構(gòu)（進化現(xiàn)象）美麗的巖石花紋13貝納德對流這是一個由法國青年物理學(xué)家貝納德（Benard）于1900年利用流體完成的著名實驗。上下溫度差比較小時，流體微團為雜亂的熱運動，整個系統(tǒng)顯示出整體的對稱性，流體表現(xiàn)為宏觀上的靜止；當(dāng)溫差△T大于臨界值△TC時，大量的分子被組織起來協(xié)同參加了統(tǒng)一的運動，出現(xiàn)了流動。在流體上下對流的狀態(tài)下，系統(tǒng)從原本無序的熱運動中產(chǎn)生了規(guī)則的流動，形成了正六邊形圖樣，貝納德對流這是一個由法國青年物理學(xué)家貝納德（Benard）于14耗散結(jié)構(gòu)特點外界環(huán)境控制。這種花樣是活的花樣，是以不斷消耗外界供給的能量為代價的，一旦對流體停止從下方加熱，流體微團協(xié)同定向運動停止，花樣也隨之被破壞。宏觀尺度。是宏觀的花樣，是依靠流體微團的不停運動而形成的，微觀上沒有花樣。臨界點?；釉谂R界點突然形成，存在相變。觸發(fā)機制。發(fā)生時間地點有一定隨意性。耗散結(jié)構(gòu)特點外界環(huán)境控制。這種花樣是活的花樣，是以不斷消耗外15貝洛索夫—薩波金斯基反應(yīng)（B—Z反應(yīng)）

鈰離子催化下的檸檬酸被溴酸鉀氧化反應(yīng)。類似一類反應(yīng)稱為B-Z反應(yīng)?？吹浆F(xiàn)象：非線性特點混合物顏色周期性地在紅色和藍色之間變換（反應(yīng)不同，顏色不同），呈現(xiàn)出時間結(jié)構(gòu)、化學(xué)振蕩的現(xiàn)象。容器中不同部位的各種成分存在濃度不均勻，形成空間分布花樣。反應(yīng)介質(zhì)呈現(xiàn)出時間、空間上的周期變化結(jié)構(gòu)，即時空結(jié)構(gòu)的化學(xué)波。分叉、混沌現(xiàn)象。貝洛索夫—薩波金斯基反應(yīng)（B—Z反應(yīng)）鈰離子催化下的檸檬酸16四、自組織理論內(nèi)容

概念：耗散結(jié)構(gòu)，序參量，對稱破缺，時空結(jié)構(gòu)，熵，穩(wěn)定性，魯棒性……結(jié)論：最小熵產(chǎn)生，役使原則……數(shù)學(xué)工具：微分方程，穩(wěn)定性分析，突變論，超循環(huán)理論，分叉理論四、自組織理論內(nèi)容

概念：耗散結(jié)構(gòu)，序參量，對稱破缺，時空結(jié)17概念（序參量）描述系統(tǒng)整體有序程度可定義序參量概念。系統(tǒng)狀態(tài)眾多的變量，可以大致分成兩類：一類隨時間變化快，數(shù)量多，被稱為快變量，另一類數(shù)量少，隨時間變化慢，被稱為慢變量，它也可以被作為序產(chǎn)量。概念（序參量）描述系統(tǒng)整體有序程度可定義序參量概念。18結(jié)論（1）利用昂薩格非平衡系統(tǒng)內(nèi)流與力之間的倒易關(guān)系，證明了在近平衡區(qū)，系統(tǒng)滿足最小熵產(chǎn)生原理，不可能形成穩(wěn)定的有序結(jié)構(gòu)。通過分析，給出了系統(tǒng)進化形成耗散結(jié)構(gòu)要滿足的四個條件：即系統(tǒng)開放，要與外界有物質(zhì)、能量、信息的交換；系統(tǒng)內(nèi)部子系統(tǒng)之間要存在非線性相互作用；系統(tǒng)要遠離平衡態(tài)；系統(tǒng)要存在自身的漲落。結(jié)論（1）利用昂薩格非平衡系統(tǒng)內(nèi)流與力之間的倒易關(guān)系，證明了19結(jié)論（2）研究臨界點附近的運動發(fā)現(xiàn)，并總結(jié)出役使原理（SlavingPrinciple）。在系統(tǒng)發(fā)生質(zhì)變（物理學(xué)稱為相變）時，子系統(tǒng)雜亂無章的運動將被統(tǒng)一的協(xié)同作用所代替，其過程主要由慢變量決定，快變量對質(zhì)變沒有影響，它的變化完全由慢變量來決定。應(yīng)用：在多變量復(fù)雜系統(tǒng)演化發(fā)生相變時，可以對眾多的快變量進行絕熱消去，將描述系統(tǒng)演化的多變量微分方程的個數(shù)大大減少；典型情況下，慢變量只有一個，方程簡化成單變量的微分方程，使問題完全可解。結(jié)論（2）研究臨界點附近的運動發(fā)現(xiàn)，并總結(jié)出役使原理（Sla20數(shù)學(xué)工具——微分方程根據(jù)系統(tǒng)的演化機制，建立描述系統(tǒng)狀態(tài)變量滿足的非線性拋物型微分方程組。通常稱其為反應(yīng)擴散方程。一般來講，無法精確求解。數(shù)值計算，給出針對某些參數(shù)的系統(tǒng)演化曲線。微分方程的定性理論，如穩(wěn)定性理論、分叉理論等，給出系統(tǒng)發(fā)生相變的條件，以及出現(xiàn)的穩(wěn)定有序結(jié)構(gòu)的具體形式。利用在研究非線性問題時建立的突變論、超循環(huán)理論、混沌理論、分形理論等來研究自組織理論所討論的問題。數(shù)學(xué)工具——微分方程根據(jù)系統(tǒng)的演化機制，建立描述系統(tǒng)狀態(tài)變量21數(shù)學(xué)工具（2）對系統(tǒng)進行微觀層次上的分析，通常選擇隨機變量進行討論。根據(jù)簡單巨系統(tǒng)演化的機制建立隨機變量滿足的主方程、Fokker—Planck方程、或Langevin方程，針對方程的不同形式，選擇相應(yīng)的數(shù)學(xué)方法進行求解。無論宏觀上用反映擴散方程討論，還是微觀上用三種隨機微分方程來分析，都已經(jīng)形成了相當(dāng)完整的理論體系，提出了不少數(shù)學(xué)處理問題的方法。

數(shù)學(xué)工具（2）對系統(tǒng)進行微觀層次上的分析，通常選擇隨機變量進22自組織與控制論之間差別討論要點1)控制論研究系統(tǒng)演化（復(fù)習(xí)）2)從控制看自組織（新觀點）自組織與控制論之間差別討論要點231)控制論研究系統(tǒng)演化不關(guān)注能否通過控制達到目標(biāo)，多數(shù)討論能控能觀空間的行為；關(guān)注如何實現(xiàn)（過程）：時間長短，變化情況，最優(yōu)控制?？刂频氖窍到y(tǒng)的狀態(tài)變量，它與輸出的關(guān)系看得清楚。1)控制論研究系統(tǒng)演化不關(guān)注能否通過控制達到目標(biāo)，多數(shù)討論能242)從控制看自組織控制量與輸出量（量）無定性正比例關(guān)系，是相變控制，輸出突然變化、性質(zhì)變化?？刂屏颗c輸出量（質(zhì)）在對稱性上沒有關(guān)系，例：豎直的控制，導(dǎo)出水平方向上的變化。目前未找到控制與輸出之間機制上的關(guān)系。自組織是無奈之舉，還是確實如此？控制是形成條件，提供可能性，是否發(fā)生輸出改變，存在觸發(fā)機制（漲落）；控制結(jié)果有多種可能性，具體出現(xiàn)那一種狀態(tài)有隨機性。另一角度看：適應(yīng)環(huán)境。自組織不是達爾文進化論，更像突變論2)從控制看自組織控制量與輸出量（量）無定性正比例關(guān)系，是相25五、自組織理論給我們啟發(fā)

（應(yīng)用原則）自組織理論作為研究復(fù)雜系統(tǒng)演化的一種理論，可以很好地解決簡單巨系統(tǒng)的演化問題。有適用范圍。凡是簡單巨系統(tǒng)，或經(jīng)過簡化、近似可以化成簡單巨系統(tǒng)的實際問題都可以應(yīng)用這一理論進行討論，并且可以得到與實際非常符合的結(jié)果。很多系統(tǒng)不能簡化為簡單巨系統(tǒng)，對于這些系統(tǒng)我們將無法對它們進行分析，必須選擇或建立其他理論來進行討論。五、自組織理論給我們啟發(fā)

（應(yīng)用原則）26五、自組織理論給我們啟發(fā)

首先，從有序結(jié)構(gòu)形成的條件上來看，在國家發(fā)展、企業(yè)經(jīng)營上都很有借鑒意義。必須突出優(yōu)勢，形成互補，加強交流，加強協(xié)作，不能搞大而全、小而全，那種經(jīng)濟上萬事不求人的想法是有害的。當(dāng)前政治多元化、經(jīng)濟全球化，正體現(xiàn)出自組織理論對全球系統(tǒng)有序結(jié)構(gòu)的分析。五、自組織理論給我們啟發(fā)

首先，從有序結(jié)構(gòu)形成的條件上來看，27其次，役使原理告訴我們在研究系統(tǒng)相變問題上，主要矛盾就是由慢變量反映的內(nèi)容，我們抓住了慢變量就是抓住了主要矛盾。管理工作中，質(zhì)量與數(shù)量的關(guān)系，質(zhì)量是主要矛盾，在完成生產(chǎn)任務(wù)與培養(yǎng)人才上，應(yīng)該對人才培養(yǎng)花更多的精力，這才能使企業(yè)發(fā)展得更好。內(nèi)容好像盡人皆知，但是現(xiàn)在是把經(jīng)驗之談，建立在了穩(wěn)固的科學(xué)理論上，更自覺地按科學(xué)規(guī)律思考問題、處理工作。給哲學(xué)規(guī)律具體的解釋、說明，使抽象的哲學(xué)更形象、生動。其次，役使原理告訴我們在研究系統(tǒng)相變問題上，主要矛盾就是由慢28第三，自組織管理理論。管理工作實際上就是控制，采取的計件、考核等辦法，控制工人的工作狀態(tài)，控制工人的輸出，很容易引起工人的反感。自組織管理強調(diào)對環(huán)境的管理，控制環(huán)境，形成一定的氛圍，依靠工人自己組織，提高工作效率。自組織理論是人文關(guān)懷管理的理論基礎(chǔ)，在管理工作中建立激勵機制，進行間接管理、情感管理，發(fā)揮工人自身的積極性。第三，自組織管理理論。29補充對自組織理論的反思錢老的系統(tǒng)科學(xué)補充對自組織理論的反思30一、不足——數(shù)學(xué)工具的局限性方程在反映系統(tǒng)演化上起著重要作用：狀態(tài)用變量（連續(xù)）表示，相互作用用方程（初級用函數(shù)，方程可以看成變化率的函數(shù)關(guān)系）表示，（微分、迭代）數(shù)字化原則上解決狀態(tài)描述問題需要用多種數(shù)學(xué)工具反映演化規(guī)律一、不足——數(shù)學(xué)工具的局限性方程在反映系統(tǒng)演化上起著重要作用31一、不足——初級理論討論相互作用不分層次：每一個子系統(tǒng)以相同的概率（時間、強度）與所有子系統(tǒng)作用子系統(tǒng)數(shù)目要滿足熱力學(xué)極限（數(shù)目趨于無窮，單位體積的廣延量不變）未脫離簡單系統(tǒng)的體系（無涌現(xiàn)、有疊加原理）（存在兩個層次，如質(zhì)心；整體局部關(guān)系，如統(tǒng)計物理）一、不足——初級理論討論相互作用不分層次：每一個子系統(tǒng)以相同32二、增加復(fù)雜性層次性：分部討論，增加計算難度，只要每個局部仍保持簡單巨系統(tǒng)性質(zhì)，自組織理論可以討論對其他子系統(tǒng)相互作用非等概率，數(shù)學(xué)采用貝葉斯概率體系存在極大化要求{適應(yīng)自然環(huán)境實現(xiàn)能量（自由能）最小、熵最大}——機器學(xué)習(xí)存在涌現(xiàn)性（下面重點分析）主客觀交互、符號信息作用等造成的復(fù)雜性，現(xiàn)在未討論二、增加復(fù)雜性層次性：分部討論，增加計算難度，只要每個局部仍33二、改進分析工具討論要點：計算機描述系統(tǒng)狀態(tài)，計算機實現(xiàn)系統(tǒng)演化，計算機建立宏觀微觀聯(lián)系二、改進分析工具討論要點：341、描述系統(tǒng)狀態(tài)復(fù)雜系統(tǒng)狀態(tài)描述的多樣性（形狀、顏色、圖形、分布等），各類狀態(tài)數(shù)字化可能性，建立1-1對應(yīng)關(guān)系，實現(xiàn)狀態(tài)“可視”要解決理論與實踐問題：連續(xù)狀態(tài)變量離散化描述，人眼視覺要求1、描述系統(tǒng)狀態(tài)復(fù)雜系統(tǒng)狀態(tài)描述的多樣性（形狀、顏色、圖形、352、計算機實現(xiàn)系統(tǒng)演化“定理”：數(shù)字化信息之間的關(guān)系可以通過計算機程序?qū)崿F(xiàn)，（紅+黃=綠）困難：怎樣用計算機程序?qū)崿F(xiàn)實際物理演化機制是核心問題目前工具：遺傳算法，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，模擬退火算法，更多的是再現(xiàn)實際演化情況觀點：沒有不能實現(xiàn)的機制，多數(shù)是對演化機制認(rèn)識不清2、計算機實現(xiàn)系統(tǒng)演化“定理”：數(shù)字化信息之間的關(guān)系可以通過363、計算機建立宏觀微觀聯(lián)系

局域演化規(guī)則，反映子系統(tǒng)之間作用計算機圖形反映整體狀態(tài)具體問題在技術(shù)層面解決，理論研究落后觀點：對系統(tǒng)建立以計算機為數(shù)學(xué)工具的演化理論（原來只注意數(shù)值計算、文字處理、程序管理）3、計算機建立宏觀微觀聯(lián)系

局域演化規(guī)則，反映子系統(tǒng)之間作用37三、涌現(xiàn)——復(fù)雜系統(tǒng)層次之間關(guān)系

討論重點宏觀與微觀之間的關(guān)系計算機能否、如何解決這一問題三、涌現(xiàn)——復(fù)雜系統(tǒng)層次之間關(guān)系381、涌現(xiàn)——復(fù)雜系統(tǒng)

層次之間關(guān)系（下到上）宏觀狀態(tài)變量是微觀變量的簡單取和：體積、總產(chǎn)值——非涌現(xiàn)，簡單系統(tǒng)、簡單巨系統(tǒng)宏觀狀態(tài)變量是微觀變量的加總，需用新的變量描述：動量與壓強，平動動能與溫度——涌現(xiàn)，簡單巨系統(tǒng)宏觀狀態(tài)變量在微觀時不存在（被瓦解）：計算機圖形——涌現(xiàn)1、涌現(xiàn)——復(fù)雜系統(tǒng)

層次之間關(guān)系（下到上）宏觀狀態(tài)變量是微39涌現(xiàn)——復(fù)雜系統(tǒng)

層次之間關(guān)系（下到上）宏觀狀態(tài)變量與微觀變量加總沒有簡單數(shù)量關(guān)系——涌現(xiàn)，三個臭裨將頂個諸葛亮宏觀與微觀性質(zhì)發(fā)生變化，形成新的“集團”——涌現(xiàn)，氫氧結(jié)合成水（常溫液體，熱容量最大）涌現(xiàn)出的“集團”是進化的依托，集團（功能塊）是研究的基礎(chǔ)（沒必要，不可能從頭研究）還原論方法失效（可能，沒必要——不可能，社會系統(tǒng)永遠不可能？）涌現(xiàn)——復(fù)雜系統(tǒng)

層次之間關(guān)系（下到上）宏觀狀態(tài)變量與微觀變40屏蔽——復(fù)雜系統(tǒng)

層次之間關(guān)系（下到上）只討論性質(zhì)改變出現(xiàn)的涌現(xiàn)（前述），屏蔽與涌現(xiàn)同時出現(xiàn)，單獨一個性質(zhì)不存在？一個方面的屏蔽，另一方面的涌現(xiàn)在還原論方法為基礎(chǔ)的研究中，不重視屏蔽（尋找宏觀性質(zhì)的微觀解釋）屏蔽——復(fù)雜系統(tǒng)

層次之間關(guān)系（下到上）只討論性質(zhì)改變出現(xiàn)的41層次之間全面關(guān)系整體的涌現(xiàn)性，是組織、結(jié)構(gòu)帶來的新性質(zhì)；整體的屏蔽性，是組織、結(jié)構(gòu)約束和限制了局部的展示；還原的釋放性，是整體的解構(gòu)（約束和限制的解除）；還原的消失性，是整體的瓦解（組織的性質(zhì)當(dāng)然消失）。層次之間全面關(guān)系整體的涌現(xiàn)性，是組織、結(jié)構(gòu)帶來的新性質(zhì)；42如何分析層次之間關(guān)系（方法論）分別在兩個層次上對系統(tǒng)進行分析（狀態(tài)描述；演化原因分析），然后建立兩個層次之間的關(guān)系給出微觀演化機制，按照給定機制，得出系統(tǒng)性質(zhì)，與觀察到系統(tǒng)性質(zhì)比較；根據(jù)差別修正模型，不斷計算、比較、修正，直至得到滿意結(jié)果如何分析層次之間關(guān)系（方法論）分別在兩個層次上對系統(tǒng)進行分析432、計算機能否解決涌現(xiàn)宏觀、微觀，兩類變量之間有聯(lián)系，但無數(shù)量關(guān)系，目前無法解決?？赡軐儆谏鐣到y(tǒng)研究內(nèi)容。計算機容易處理的兩類涌現(xiàn)（宏觀上消失、新出現(xiàn)）；宏觀狀態(tài)變量在微觀時不存在問題是是當(dāng)前討論重點——復(fù)雜適應(yīng)性系統(tǒng)。技術(shù)層面，解決具體問題；統(tǒng)一看法要利用哲學(xué)。2、計算機能否解決涌現(xiàn)宏觀、微觀，兩類變量之間有聯(lián)系，但無數(shù)44觀點總結(jié)自組織理論討論了復(fù)雜性（有序狀態(tài)描述，相變條件）未脫離牛頓體系（利用微積分，沿用疊加原理）使用計算機是關(guān)鍵變化，重點研究涌現(xiàn)問題（兩個層次之間聯(lián)系）網(wǎng)絡(luò)突出關(guān)系，體現(xiàn)整體與局部之間區(qū)別（涌現(xiàn)）值得總結(jié)具體問題研究是切入點{腦神經(jīng)、功能材料、生物體（蛋白質(zhì)）}觀點總結(jié)自組織理論討論了復(fù)雜性（有序狀態(tài)描述，相變條件）未45二、錢學(xué)森及創(chuàng)立系統(tǒng)科學(xué)錢學(xué)森經(jīng)歷錢學(xué)森對系統(tǒng)科學(xué)貢獻系統(tǒng)科學(xué)結(jié)構(gòu)二、錢學(xué)森及創(chuàng)立系統(tǒng)科學(xué)錢學(xué)森經(jīng)歷46認(rèn)識錢老空氣動力學(xué)實驗室教授，三代大師：馮·卡門（1881），錢學(xué)森（1911），普朗特（1875）學(xué)術(shù)成果：空氣動力學(xué)，工程控制論（MIT經(jīng)典教材），物理力學(xué)培養(yǎng)人才：力學(xué)所，控制論、運籌學(xué)研究室，創(chuàng)辦科技大學(xué)（院士、出國），系統(tǒng)學(xué)討論班科學(xué)研究方向：物理力學(xué)，發(fā)展飛機（或?qū)棧粦?zhàn)略科學(xué)家:系統(tǒng)工程、系統(tǒng)科學(xué)，總體設(shè)計部了解途徑：四本文集：工程控制論（戴汝為、何善育譯）、論系統(tǒng)工程、創(chuàng)建系統(tǒng)學(xué)、錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)思想研究；十本書信；“上交大”紀(jì)念館認(rèn)識錢老空氣動力學(xué)實驗室教授，47自組織理論簡介48學(xué)科體系上貢獻十一大學(xué)科門類：數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、人體科學(xué)、思維科學(xué)、行為科學(xué)、社會科學(xué)、軍事科學(xué)、文學(xué)藝術(shù)、地理科學(xué)、建筑科學(xué)三個層次：基礎(chǔ)理論（系統(tǒng)學(xué)）、技術(shù)基礎(chǔ)（控制論、運籌學(xué)）、工程技術(shù)（系統(tǒng)工程）馬克思主義哲學(xué)及橋梁系統(tǒng)論（豐富了內(nèi)容）與其他研究的關(guān)系：管理科學(xué)、復(fù)雜性科學(xué)、非線性科學(xué)、信息科學(xué)、現(xiàn)代科學(xué)哲學(xué)學(xué)科體系上貢獻十一大學(xué)科門類：數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、人體49系統(tǒng)科學(xué)學(xué)科結(jié)構(gòu)簡單系統(tǒng)（牛頓力學(xué)體系）復(fù)雜系統(tǒng)

簡單巨系統(tǒng)（熱力學(xué)系統(tǒng)——自組織理論）復(fù)雜巨系統(tǒng)

復(fù)雜適應(yīng)性系統(tǒng)（生物系統(tǒng)——演化理論）

開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)（社會系統(tǒng)——綜合集成，大成智慧）系統(tǒng)科學(xué)學(xué)科結(jié)構(gòu)簡單系統(tǒng)（牛頓力學(xué)體系）50簡單系統(tǒng)子系統(tǒng)數(shù)量少，相互作用簡單（計算機使用，子系統(tǒng)為幾十個）可以解決問題測度為零（線性諧振子、二體問題、氫原子），近似方法大量應(yīng)用線性體系，疊加原理簡單系統(tǒng)51簡單系統(tǒng)（續(xù)）線性化：演化機制線性化，（量子力學(xué)為例）氫原子為基礎(chǔ)，氫分子、氦原子（1，忽略電子間作用），氟原子（2，空穴概念），堿金屬（3，原子實概念），鹵族元素（2+3），堿土金屬（2+1），硫族元素（2+3+1）演化時間線性化：動態(tài)規(guī)劃轉(zhuǎn)變成線性規(guī)劃簡單系統(tǒng)（續(xù)）線性化：演化機制線性化，（量子力學(xué)為例）氫原子52簡單巨系統(tǒng)特點：子系統(tǒng)數(shù)量多，相互作用簡單；使用統(tǒng)計平均，N趨于無窮兩個層次問題，存在涌現(xiàn)，實際無法解決重點研究非平衡統(tǒng)計（外界控制下系統(tǒng)自組織形成有序結(jié)構(gòu)）簡單巨系統(tǒng)特點：子系統(tǒng)數(shù)量多，相互作用簡單；使用統(tǒng)計平均，N53簡單巨系統(tǒng)（續(xù)）在宏觀層次研究非線性問題層次之間仍然按疊加原理計算思想方法上，從線性（最簡單）到最復(fù)雜（無窮多字系統(tǒng)，指數(shù)相互作用）簡單巨系統(tǒng)（續(xù)）在宏觀層次研究非線性問題54復(fù)雜巨系統(tǒng)I

（復(fù)雜適應(yīng)性系統(tǒng)）特點：子系統(tǒng)有學(xué)習(xí)、適應(yīng)能力；整體有序結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)某種分布，用數(shù)學(xué)式子難以表達；層次之間存在涌現(xiàn)計算工具：采用計算機程序，分析子系統(tǒng)之間相互作用新內(nèi)容：信息作用突現(xiàn)復(fù)雜巨系統(tǒng)I

（復(fù)雜適應(yīng)性系統(tǒng)）特點：子系統(tǒng)有學(xué)習(xí)、適應(yīng)能力55復(fù)雜巨系統(tǒng)II

（開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)）經(jīng)濟系統(tǒng)、社會系統(tǒng)、教育系統(tǒng)、金融系統(tǒng)子系統(tǒng)（人）本身是一個復(fù)雜系統(tǒng)，演化性質(zhì)不清楚進行簡化研究：現(xiàn)代社會科學(xué)理論（人力資本、數(shù)理經(jīng)濟學(xué)等）、金融物理學(xué)、簡單巨系統(tǒng)理論、人工智能從定性到定量的綜合集成——研討廳體系——人機結(jié)合，以人為主復(fù)雜巨系統(tǒng)II

（開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)）經(jīng)濟系統(tǒng)、社會系統(tǒng)、教育56研討廳體系結(jié)構(gòu)與過程：人機結(jié)合，以人為主；專家系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、模型系統(tǒng)（根據(jù)對象建立）。從定性到定量的綜合集成：定性促進模型建立，模型運算得到定量結(jié)論，專家定性判斷合理性，最終給出定量結(jié)論及實現(xiàn)途徑，多次定量結(jié)論促成更高層次定性結(jié)論的形成。咨詢專家集體（公正性），利用數(shù)據(jù)支持（真實性），解決實際問題（動態(tài)性）。研討廳體系結(jié)構(gòu)與過程：人機結(jié)合，以人為主；專家系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系57謝謝謝謝58自組織理論簡介59自組織理論簡介60自組織理論簡介61自組織理論簡介62自組織理論簡介63補充一、復(fù)雜性研究的思考（涌現(xiàn)——復(fù)雜系統(tǒng)層次之間關(guān)系）二、錢學(xué)森及創(chuàng)立系統(tǒng)科學(xué)三、系統(tǒng)科學(xué)對經(jīng)濟的幾點思考補充一、復(fù)雜性研究的思考（涌現(xiàn)——復(fù)雜系統(tǒng)層次之間關(guān)系）64三、系統(tǒng)科學(xué)對經(jīng)濟的幾點思考

平衡與結(jié)構(gòu)市場經(jīng)濟與計劃經(jīng)濟三、系統(tǒng)科學(xué)對經(jīng)濟的幾點思考

平衡與結(jié)構(gòu)65平衡與結(jié)構(gòu)

物理學(xué)中的平衡：系統(tǒng)的狀態(tài)變量（X）不隨時間（t）不隨空間（r）改變。狀態(tài)隨任何量的改變則稱為非平衡結(jié)構(gòu)：組成系統(tǒng)的各部分有規(guī)律的分布，相互之間性能的配合、組織、關(guān)系等。物理上的平衡結(jié)構(gòu)（晶體）與非平衡結(jié)構(gòu)社會科學(xué)：均衡發(fā)展，市場均衡……多指非平衡結(jié)構(gòu)平衡與結(jié)構(gòu)

物理學(xué)中的平衡：系統(tǒng)的狀態(tài)變量（X）不隨時間（t66市場經(jīng)濟與計劃經(jīng)濟經(jīng)濟運行的兩種模式：市場、計劃自組織——市場經(jīng)濟，發(fā)展和諧，國家創(chuàng)造條件。自組織理論它組織（控制）——計劃經(jīng)濟，國家安排生產(chǎn)，利于應(yīng)對危機；綜合集成研討廳體系思想人是微觀演員，又借助國家形成環(huán)境，因此不能套用前面的理論?！且粋€需要研究的課題。市場經(jīng)濟與計劃經(jīng)濟經(jīng)濟運行的兩種模式：市場、計劃67謝謝謝謝68自組織理論

——復(fù)雜性研究的歐洲學(xué)派北京師范大學(xué)姜璐自組織理論

——復(fù)雜性研究的歐洲學(xué)派北京師范大學(xué)姜璐69想法及說明希望對理解某些哲學(xué)問題有幫助；對象是各種學(xué)科背景的人，講的內(nèi)容以科學(xué)為基礎(chǔ)；對社會科學(xué)、哲學(xué)的聯(lián)想只起到啟發(fā)思路的作用，很可能是可笑的；對講課中的科學(xué)問題（主要是物理學(xué)）愿意討論、解答；對其他學(xué)科（社會科學(xué)、哲學(xué)等）不敢再深入發(fā)言；聯(lián)系方式：jiangl@想法及說明希望對理解某些哲學(xué)問題有幫助；70目錄一、產(chǎn)生背景二、自組織理論的創(chuàng)始人三、自然界的耗散結(jié)構(gòu)四、自組織的理論內(nèi)容（演化方程、役使原則）五、啟發(fā)與反思目錄一、產(chǎn)生背景71一、產(chǎn)生背景

對宇宙的認(rèn)識，存在兩種不同的看法：一種認(rèn)為宇宙是靜止的，世間的萬物一直沒有改變；周期運動，也認(rèn)為是一種不變，周期的不變。靜止宇宙的思想,牛頓現(xiàn)代科學(xué)的基礎(chǔ)。問題：“上帝第一推動力”。一、產(chǎn)生背景

對宇宙的認(rèn)識，存在兩種不同的看法：72一、產(chǎn)生背景（二）另一種認(rèn)為宇宙是演化的，自然界的一切事物都是隨時間變化的。時間是有箭頭的，時間反演是不對稱的，用事物的變化來確定時間的方向。自然界的任何事物都有一個發(fā)生、發(fā)展、壯大、消亡的過程。3K背景輻射、外星體光譜的紅移推出宇宙膨脹

一、產(chǎn)生背景（二）另一種認(rèn)為宇宙是演化的，自然界的一切事物都73兩個演化方向無生命世界多是退化現(xiàn)象。濃度不同→濃度一樣，溫度不同→溫度一樣，擴散、傳導(dǎo)、輻射→簡單、均勻、平衡，宇宙熱寂。生命世界的進化現(xiàn)象。從單細(xì)胞演化成整個生物界；人類社會從每個家庭、村莊、部落全都一樣地進行同樣生產(chǎn)的均勻情況→勞動分工，男耕女織，商業(yè)，形成復(fù)雜的社會形態(tài)。生命、社會、經(jīng)濟的發(fā)展、進步，走向復(fù)雜、非平衡，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)。多個物體在一起，發(fā)生相互作用的結(jié)果，存在“馬太效應(yīng)”。存在兩個真理？兩個演化方向無生命世界多是退化現(xiàn)象。濃度不同→濃度一樣，溫74

果耶爾（Koyre）就指出：“有件事情牛頓是應(yīng)該負(fù)責(zé)任的——或者更確切地說，負(fù)有責(zé)任的還不僅僅是牛頓一個人，而且一般來講應(yīng)該是整個現(xiàn)代科學(xué)——這件事情就是把我們的世界一分為二。我曾經(jīng)說過，現(xiàn)代科學(xué)早已把分割天體和地球之間的壁壘推倒，并且由兩者結(jié)合起來，統(tǒng)一成為一個整體宇宙。這是千真萬確的。但是我還曾說過，現(xiàn)代科學(xué)對宇宙的研究表明，它是研究另外一個世界，即量的世界，一個奇妙的幾何世界，在這個世界中一切事物都有其位置，但卻沒有人的位置，它用這個世界取代我們賴以生存、愛慕、傳宗接代、充滿感性認(rèn)識的質(zhì)的世界。從而，科學(xué)的世界——真實的世界——遠離生活的世界，完全與之分離開來，科學(xué)對它也無力解釋，即使是做出一種軟弱無力的解釋，也只能是“主觀的”表面現(xiàn)象?！薄笆聦嵣希捎诳茖W(xué)實踐，這兩個世界幾乎是每天——而且是一天比一天更甚地——結(jié)合起來。但是作為理論，它們由于根本的分歧總還是彼此分離的?！薄皟蓚€世界，也可以說兩個真理，或者說沒有任何真理。”

果耶爾（Koyre）就指出：“有件事情牛頓是應(yīng)該負(fù)責(zé)任的—75同時期另一位科學(xué)家魏格納（Wigner）也提出了相同的看法：“近代科學(xué)中最重要的間隙是什么？顯然是物理科學(xué)與精神科學(xué)的分離。實際上物理學(xué)家和心理學(xué)家之間毫無共同之處——或許，物理學(xué)家為心理學(xué)方面較膚淺的研究提供的某些工具可以除外，而心理學(xué)家警告物理學(xué)家要小心以免所隱藏的欲望影響他的思考和發(fā)現(xiàn)。”同時期另一位科學(xué)家魏格納（Wigner）也提出了相同的看法76歐洲學(xué)派的自組織理論正是從試圖解決實際存在兩種演化方向的角度來研究復(fù)雜性問題的。他們采取的解決途徑是在自然界、無生命世界找到了進化的現(xiàn)象、馬太效應(yīng)。他們統(tǒng)一了演化理論：進化、退化都是客觀世界可以存在的演化方向，只是條件不同系統(tǒng)實現(xiàn)演化的結(jié)果不同而已；他們針對比較簡單、容易討論的自然界“進化”現(xiàn)象，建立起自組織理論，進而用自然界的自組織理論解釋社會的進化現(xiàn)象。自組織理論簡介77二、自組織理論的創(chuàng)始人，普里高津（I·Prigoginer），布魯塞爾學(xué)派，從化學(xué)反應(yīng)研究出發(fā)哈肯（H·Haken）德國學(xué)派，以激光研究為背景二、自組織理論的創(chuàng)始人，普里高津（I·Prigogine78普里高津：白俄羅斯人，1917年出生于莫斯科，1921年隨家移居國外，1929年定居比利時，2003年卒于布魯塞爾。他于1941年在比利時的布魯塞爾自由大學(xué)獲得博士學(xué)位，1951年開始擔(dān)任該校理學(xué)院教授，1959年任國際索爾維物理和化學(xué)研究所所長，1967年兼任美國得克薩斯大學(xué)統(tǒng)計力學(xué)中心主任。他曾先后任比利時皇家科學(xué)院院長、美國全國科學(xué)院外籍院士。1965年提出耗散結(jié)構(gòu)概念，1977年獲得諾貝爾化學(xué)獎，1978年出版《非平衡系統(tǒng)中的自組織》專著，形成布魯塞爾學(xué)派。1979年以來，普里高津多次到我國交流訪問，被北京師范大學(xué)等多所大學(xué)聘為名譽教授。普里高津：白俄羅斯人，1917年出生于莫斯科，1921年隨家79哈肯：德國人，1927年出生在德國的萊比錫，1951年在愛爾朗根大學(xué)獲數(shù)學(xué)博士學(xué)位，1956年成為該校理論物理講師，1960年到斯圖加特大學(xué)任理論物理學(xué)教授，1967年擔(dān)任霍恩海姆大學(xué)榮譽教授。他是聯(lián)邦德國利奧波迪納科學(xué)院院士、巴伐利亞科學(xué)院通訊院士，他還擔(dān)任美國、英國、法國、日本、蘇聯(lián)等多個國家大學(xué)、研究機構(gòu)的課座科學(xué)家、課座教授等。他的研究領(lǐng)域非常廣泛，包括群論、固態(tài)物理、激光物理、統(tǒng)計物理、非線性科學(xué)等，1969年提出協(xié)同學(xué)理論。1976年他被授予馬克思·玻恩獎金和獎?wù)拢?981年被美國富蘭克林研究院授予米切爾森獎?wù)拢?984年獲德國功勛科學(xué)家稱號。哈肯：德國人，1927年出生在德國的萊比錫，1951年在愛爾80三、自然界的耗散結(jié)構(gòu)（進化現(xiàn)象）

美麗的巖石花紋變化無窮的云彩花樣，以及冬天的雪花等等，實際上都是自然界形成的有組織的有序結(jié)構(gòu)。三、自然界的耗散結(jié)構(gòu)（進化現(xiàn)象）美麗的巖石花紋81貝納德對流這是一個由法國青年物理學(xué)家貝納德（Benard）于1900年利用流體完成的著名實驗。上下溫度差比較小時，流體微團為雜亂的熱運動，整個系統(tǒng)顯示出整體的對稱性，流體表現(xiàn)為宏觀上的靜止；當(dāng)溫差△T大于臨界值△TC時，大量的分子被組織起來協(xié)同參加了統(tǒng)一的運動，出現(xiàn)了流動。在流體上下對流的狀態(tài)下，系統(tǒng)從原本無序的熱運動中產(chǎn)生了規(guī)則的流動，形成了正六邊形圖樣，貝納德對流這是一個由法國青年物理學(xué)家貝納德（Benard）于82耗散結(jié)構(gòu)特點外界環(huán)境控制。這種花樣是活的花樣，是以不斷消耗外界供給的能量為代價的，一旦對流體停止從下方加熱，流體微團協(xié)同定向運動停止，花樣也隨之被破壞。宏觀尺度。是宏觀的花樣，是依靠流體微團的不停運動而形成的，微觀上沒有花樣。臨界點?；釉谂R界點突然形成，存在相變。觸發(fā)機制。發(fā)生時間地點有一定隨意性。耗散結(jié)構(gòu)特點外界環(huán)境控制。這種花樣是活的花樣，是以不斷消耗外83貝洛索夫—薩波金斯基反應(yīng)（B—Z反應(yīng)）

鈰離子催化下的檸檬酸被溴酸鉀氧化反應(yīng)。類似一類反應(yīng)稱為B-Z反應(yīng)?？吹浆F(xiàn)象：非線性特點混合物顏色周期性地在紅色和藍色之間變換（反應(yīng)不同，顏色不同），呈現(xiàn)出時間結(jié)構(gòu)、化學(xué)振蕩的現(xiàn)象。容器中不同部位的各種成分存在濃度不均勻，形成空間分布花樣。反應(yīng)介質(zhì)呈現(xiàn)出時間、空間上的周期變化結(jié)構(gòu)，即時空結(jié)構(gòu)的化學(xué)波。分叉、混沌現(xiàn)象。貝洛索夫—薩波金斯基反應(yīng)（B—Z反應(yīng)）鈰離子催化下的檸檬酸84四、自組織理論內(nèi)容

概念：耗散結(jié)構(gòu)，序參量，對稱破缺，時空結(jié)構(gòu)，熵，穩(wěn)定性，魯棒性……結(jié)論：最小熵產(chǎn)生，役使原則……數(shù)學(xué)工具：微分方程，穩(wěn)定性分析，突變論，超循環(huán)理論，分叉理論四、自組織理論內(nèi)容

概念：耗散結(jié)構(gòu)，序參量，對稱破缺，時空結(jié)85概念（序參量）描述系統(tǒng)整體有序程度可定義序參量概念。系統(tǒng)狀態(tài)眾多的變量，可以大致分成兩類：一類隨時間變化快，數(shù)量多，被稱為快變量，另一類數(shù)量少，隨時間變化慢，被稱為慢變量，它也可以被作為序產(chǎn)量。概念（序參量）描述系統(tǒng)整體有序程度可定義序參量概念。86結(jié)論（1）利用昂薩格非平衡系統(tǒng)內(nèi)流與力之間的倒易關(guān)系，證明了在近平衡區(qū)，系統(tǒng)滿足最小熵產(chǎn)生原理，不可能形成穩(wěn)定的有序結(jié)構(gòu)。通過分析，給出了系統(tǒng)進化形成耗散結(jié)構(gòu)要滿足的四個條件：即系統(tǒng)開放，要與外界有物質(zhì)、能量、信息的交換；系統(tǒng)內(nèi)部子系統(tǒng)之間要存在非線性相互作用；系統(tǒng)要遠離平衡態(tài)；系統(tǒng)要存在自身的漲落。結(jié)論（1）利用昂薩格非平衡系統(tǒng)內(nèi)流與力之間的倒易關(guān)系，證明了87結(jié)論（2）研究臨界點附近的運動發(fā)現(xiàn)，并總結(jié)出役使原理（SlavingPrinciple）。在系統(tǒng)發(fā)生質(zhì)變（物理學(xué)稱為相變）時，子系統(tǒng)雜亂無章的運動將被統(tǒng)一的協(xié)同作用所代替，其過程主要由慢變量決定，快變量對質(zhì)變沒有影響，它的變化完全由慢變量來決定。應(yīng)用：在多變量復(fù)雜系統(tǒng)演化發(fā)生相變時，可以對眾多的快變量進行絕熱消去，將描述系統(tǒng)演化的多變量微分方程的個數(shù)大大減少；典型情況下，慢變量只有一個，方程簡化成單變量的微分方程，使問題完全可解。結(jié)論（2）研究臨界點附近的運動發(fā)現(xiàn)，并總結(jié)出役使原理（Sla88數(shù)學(xué)工具——微分方程根據(jù)系統(tǒng)的演化機制，建立描述系統(tǒng)狀態(tài)變量滿足的非線性拋物型微分方程組。通常稱其為反應(yīng)擴散方程。一般來講，無法精確求解。數(shù)值計算，給出針對某些參數(shù)的系統(tǒng)演化曲線。微分方程的定性理論，如穩(wěn)定性理論、分叉理論等，給出系統(tǒng)發(fā)生相變的條件，以及出現(xiàn)的穩(wěn)定有序結(jié)構(gòu)的具體形式。利用在研究非線性問題時建立的突變論、超循環(huán)理論、混沌理論、分形理論等來研究自組織理論所討論的問題。數(shù)學(xué)工具——微分方程根據(jù)系統(tǒng)的演化機制，建立描述系統(tǒng)狀態(tài)變量89數(shù)學(xué)工具（2）對系統(tǒng)進行微觀層次上的分析，通常選擇隨機變量進行討論。根據(jù)簡單巨系統(tǒng)演化的機制建立隨機變量滿足的主方程、Fokker—Planck方程、或Langevin方程，針對方程的不同形式，選擇相應(yīng)的數(shù)學(xué)方法進行求解。無論宏觀上用反映擴散方程討論，還是微觀上用三種隨機微分方程來分析，都已經(jīng)形成了相當(dāng)完整的理論體系，提出了不少數(shù)學(xué)處理問題的方法。

數(shù)學(xué)工具（2）對系統(tǒng)進行微觀層次上的分析，通常選擇隨機變量進90自組織與控制論之間差別討論要點1)控制論研究系統(tǒng)演化（復(fù)習(xí)）2)從控制看自組織（新觀點）自組織與控制論之間差別討論要點911)控制論研究系統(tǒng)演化不關(guān)注能否通過控制達到目標(biāo)，多數(shù)討論能控能觀空間的行為；關(guān)注如何實現(xiàn)（過程）：時間長短，變化情況，最優(yōu)控制。控制的是系統(tǒng)的狀態(tài)變量，它與輸出的關(guān)系看得清楚。1)控制論研究系統(tǒng)演化不關(guān)注能否通過控制達到目標(biāo)，多數(shù)討論能922)從控制看自組織控制量與輸出量（量）無定性正比例關(guān)系，是相變控制，輸出突然變化、性質(zhì)變化。控制量與輸出量（質(zhì)）在對稱性上沒有關(guān)系，例：豎直的控制，導(dǎo)出水平方向上的變化。目前未找到控制與輸出之間機制上的關(guān)系。自組織是無奈之舉，還是確實如此？控制是形成條件，提供可能性，是否發(fā)生輸出改變，存在觸發(fā)機制（漲落）；控制結(jié)果有多種可能性，具體出現(xiàn)那一種狀態(tài)有隨機性。另一角度看：適應(yīng)環(huán)境。自組織不是達爾文進化論，更像突變論2)從控制看自組織控制量與輸出量（量）無定性正比例關(guān)系，是相93五、自組織理論給我們啟發(fā)

（應(yīng)用原則）自組織理論作為研究復(fù)雜系統(tǒng)演化的一種理論，可以很好地解決簡單巨系統(tǒng)的演化問題。有適用范圍。凡是簡單巨系統(tǒng)，或經(jīng)過簡化、近似可以化成簡單巨系統(tǒng)的實際問題都可以應(yīng)用這一理論進行討論，并且可以得到與實際非常符合的結(jié)果。很多系統(tǒng)不能簡化為簡單巨系統(tǒng)，對于這些系統(tǒng)我們將無法對它們進行分析，必須選擇或建立其他理論來進行討論。五、自組織理論給我們啟發(fā)

（應(yīng)用原則）94五、自組織理論給我們啟發(fā)

首先，從有序結(jié)構(gòu)形成的條件上來看，在國家發(fā)展、企業(yè)經(jīng)營上都很有借鑒意義。必須突出優(yōu)勢，形成互補，加強交流，加強協(xié)作，不能搞大而全、小而全，那種經(jīng)濟上萬事不求人的想法是有害的。當(dāng)前政治多元化、經(jīng)濟全球化，正體現(xiàn)出自組織理論對全球系統(tǒng)有序結(jié)構(gòu)的分析。五、自組織理論給我們啟發(fā)

首先，從有序結(jié)構(gòu)形成的條件上來看，95其次，役使原理告訴我們在研究系統(tǒng)相變問題上，主要矛盾就是由慢變量反映的內(nèi)容，我們抓住了慢變量就是抓住了主要矛盾。管理工作中，質(zhì)量與數(shù)量的關(guān)系，質(zhì)量是主要矛盾，在完成生產(chǎn)任務(wù)與培養(yǎng)人才上，應(yīng)該對人才培養(yǎng)花更多的精力，這才能使企業(yè)發(fā)展得更好。內(nèi)容好像盡人皆知，但是現(xiàn)在是把經(jīng)驗之談，建立在了穩(wěn)固的科學(xué)理論上，更自覺地按科學(xué)規(guī)律思考問題、處理工作。給哲學(xué)規(guī)律具體的解釋、說明，使抽象的哲學(xué)更形象、生動。其次，役使原理告訴我們在研究系統(tǒng)相變問題上，主要矛盾就是由慢96第三，自組織管理理論。管理工作實際上就是控制，采取的計件、考核等辦法，控制工人的工作狀態(tài)，控制工人的輸出，很容易引起工人的反感。自組織管理強調(diào)對環(huán)境的管理，控制環(huán)境，形成一定的氛圍，依靠工人自己組織，提高工作效率。自組織理論是人文關(guān)懷管理的理論基礎(chǔ)，在管理工作中建立激勵機制，進行間接管理、情感管理，發(fā)揮工人自身的積極性。第三，自組織管理理論。97補充對自組織理論的反思錢老的系統(tǒng)科學(xué)補充對自組織理論的反思98一、不足——數(shù)學(xué)工具的局限性方程在反映系統(tǒng)演化上起著重要作用：狀態(tài)用變量（連續(xù)）表示，相互作用用方程（初級用函數(shù)，方程可以看成變化率的函數(shù)關(guān)系）表示，（微分、迭代）數(shù)字化原則上解決狀態(tài)描述問題需要用多種數(shù)學(xué)工具反映演化規(guī)律一、不足——數(shù)學(xué)工具的局限性方程在反映系統(tǒng)演化上起著重要作用99一、不足——初級理論討論相互作用不分層次：每一個子系統(tǒng)以相同的概率（時間、強度）與所有子系統(tǒng)作用子系統(tǒng)數(shù)目要滿足熱力學(xué)極限（數(shù)目趨于無窮，單位體積的廣延量不變）未脫離簡單系統(tǒng)的體系（無涌現(xiàn)、有疊加原理）（存在兩個層次，如質(zhì)心；整體局部關(guān)系，如統(tǒng)計物理）一、不足——初級理論討論相互作用不分層次：每一個子系統(tǒng)以相同100二、增加復(fù)雜性層次性：分部討論，增加計算難度，只要每個局部仍保持簡單巨系統(tǒng)性質(zhì)，自組織理論可以討論對其他子系統(tǒng)相互作用非等概率，數(shù)學(xué)采用貝葉斯概率體系存在極大化要求{適應(yīng)自然環(huán)境實現(xiàn)能量（自由能）最小、熵最大}——機器學(xué)習(xí)存在涌現(xiàn)性（下面重點分析）主客觀交互、符號信息作用等造成的復(fù)雜性，現(xiàn)在未討論二、增加復(fù)雜性層次性：分部討論，增加計算難度，只要每個局部仍101二、改進分析工具討論要點：計算機描述系統(tǒng)狀態(tài)，計算機實現(xiàn)系統(tǒng)演化，計算機建立宏觀微觀聯(lián)系二、改進分析工具討論要點：1021、描述系統(tǒng)狀態(tài)復(fù)雜系統(tǒng)狀態(tài)描述的多樣性（形狀、顏色、圖形、分布等），各類狀態(tài)數(shù)字化可能性，建立1-1對應(yīng)關(guān)系，實現(xiàn)狀態(tài)“可視”要解決理論與實踐問題：連續(xù)狀態(tài)變量離散化描述，人眼視覺要求1、描述系統(tǒng)狀態(tài)復(fù)雜系統(tǒng)狀態(tài)描述的多樣性（形狀、顏色、圖形、1032、計算機實現(xiàn)系統(tǒng)演化“定理”：數(shù)字化信息之間的關(guān)系可以通過計算機程序?qū)崿F(xiàn)，（紅+黃=綠）困難：怎樣用計算機程序?qū)崿F(xiàn)實際物理演化機制是核心問題目前工具：遺傳算法，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，模擬退火算法，更多的是再現(xiàn)實際演化情況觀點：沒有不能實現(xiàn)的機制，多數(shù)是對演化機制認(rèn)識不清2、計算機實現(xiàn)系統(tǒng)演化“定理”：數(shù)字化信息之間的關(guān)系可以通過1043、計算機建立宏觀微觀聯(lián)系

局域演化規(guī)則，反映子系統(tǒng)之間作用計算機圖形反映整體狀態(tài)具體問題在技術(shù)層面解決，理論研究落后觀點：對系統(tǒng)建立以計算機為數(shù)學(xué)工具的演化理論（原來只注意數(shù)值計算、文字處理、程序管理）3、計算機建立宏觀微觀聯(lián)系

局域演化規(guī)則，反映子系統(tǒng)之間作用105三、涌現(xiàn)——復(fù)雜系統(tǒng)層次之間關(guān)系

討論重點宏觀與微觀之間的關(guān)系計算機能否、如何解決這一問題三、涌現(xiàn)——復(fù)雜系統(tǒng)層次之間關(guān)系1061、涌現(xiàn)——復(fù)雜系統(tǒng)

層次之間關(guān)系（下到上）宏觀狀態(tài)變量是微觀變量的簡單取和：體積、總產(chǎn)值——非涌現(xiàn)，簡單系統(tǒng)、簡單巨系統(tǒng)宏觀狀態(tài)變量是微觀變量的加總，需用新的變量描述：動量與壓強，平動動能與溫度——涌現(xiàn)，簡單巨系統(tǒng)宏觀狀態(tài)變量在微觀時不存在（被瓦解）：計算機圖形——涌現(xiàn)1、涌現(xiàn)——復(fù)雜系統(tǒng)

層次之間關(guān)系（下到上）宏觀狀態(tài)變量是微107涌現(xiàn)——復(fù)雜系統(tǒng)

層次之間關(guān)系（下到上）宏觀狀態(tài)變量與微觀變量加總沒有簡單數(shù)量關(guān)系——涌現(xiàn)，三個臭裨將頂個諸葛亮宏觀與微觀性質(zhì)發(fā)生變化，形成新的“集團”——涌現(xiàn)，氫氧結(jié)合成水（常溫液體，熱容量最大）涌現(xiàn)出的“集團”是進化的依托，集團（功能塊）是研究的基礎(chǔ)（沒必要，不可能從頭研究）還原論方法失效（可能，沒必要——不可能，社會系統(tǒng)永遠不可能？）涌現(xiàn)——復(fù)雜系統(tǒng)

層次之間關(guān)系（下到上）宏觀狀態(tài)變量與微觀變108屏蔽——復(fù)雜系統(tǒng)

層次之間關(guān)系（下到上）只討論性質(zhì)改變出現(xiàn)的涌現(xiàn)（前述），屏蔽與涌現(xiàn)同時出現(xiàn)，單獨一個性質(zhì)不存在？一個方面的屏蔽，另一方面的涌現(xiàn)在還原論方法為基礎(chǔ)的研究中，不重視屏蔽（尋找宏觀性質(zhì)的微觀解釋）屏蔽——復(fù)雜系統(tǒng)

層次之間關(guān)系（下到上）只討論性質(zhì)改變出現(xiàn)的109層次之間全面關(guān)系整體的涌現(xiàn)性，是組織、結(jié)構(gòu)帶來的新性質(zhì)；整體的屏蔽性，是組織、結(jié)構(gòu)約束和限制了局部的展示；還原的釋放性，是整體的解構(gòu)（約束和限制的解除）；還原的消失性，是整體的瓦解（組織的性質(zhì)當(dāng)然消失）。層次之間全面關(guān)系整體的涌現(xiàn)性，是組織、結(jié)構(gòu)帶來的新性質(zhì)；110如何分析層次之間關(guān)系（方法論）分別在兩個層次上對系統(tǒng)進行分析（狀態(tài)描述；演化原因分析），然后建立兩個層次之間的關(guān)系給出微觀演化機制，按照給定機制，得出系統(tǒng)性質(zhì)，與觀察到系統(tǒng)性質(zhì)比較；根據(jù)差別修正模型，不斷計算、比較、修正，直至得到滿意結(jié)果如何分析層次之間關(guān)系（方法論）分別在兩個層次上對系統(tǒng)進行分析1112、計算機能否解決涌現(xiàn)宏觀、微觀，兩類變量之間有聯(lián)系，但無數(shù)量關(guān)系，目前無法解決?？赡軐儆谏鐣到y(tǒng)研究內(nèi)容。計算機容易處理的兩類涌現(xiàn)（宏觀上消失、新出現(xiàn)）；宏觀狀態(tài)變量在微觀時不存在問題是是當(dāng)前討論重點——復(fù)雜適應(yīng)性系統(tǒng)。技術(shù)層面，解決具體問題；統(tǒng)一看法要利用哲學(xué)。2、計算機能否解決涌現(xiàn)宏觀、微觀，兩類變量之間有聯(lián)系，但無數(shù)112觀點總結(jié)自組織理論討論了復(fù)雜性（有序狀態(tài)描述，相變條件）未脫離牛頓體系（利用微積分，沿用疊加原理）使用計算機是關(guān)鍵變化，重點研究涌現(xiàn)問題（兩個層次之間聯(lián)系）網(wǎng)絡(luò)突出關(guān)系，體現(xiàn)整體與局部之間區(qū)別（涌現(xiàn)）值得總結(jié)具體問題研究是切入點{腦神經(jīng)、功能材料、生物體（蛋白質(zhì)）}觀點總結(jié)自組織理論討論了復(fù)雜性（有序狀態(tài)描述，相變條件）未113二、錢學(xué)森及創(chuàng)立系統(tǒng)科學(xué)錢學(xué)森經(jīng)歷錢學(xué)森對系統(tǒng)科學(xué)貢獻系統(tǒng)科學(xué)結(jié)構(gòu)二、錢學(xué)森及創(chuàng)立系統(tǒng)科學(xué)錢學(xué)森經(jīng)歷114認(rèn)識錢老空氣動力學(xué)實驗室教授，三代大師：馮·卡門（1881），錢學(xué)森（1911），普朗特（1875）學(xué)術(shù)成果：空氣動力學(xué)，工程控制論（MIT經(jīng)典教材），物理力學(xué)培養(yǎng)人才：力學(xué)所，控制論、運籌學(xué)研究室，創(chuàng)辦科技大學(xué)（院士、出國），系統(tǒng)學(xué)討論班科學(xué)研究方向：物理力學(xué)