第七講 系統(tǒng)的分類

第七講系統(tǒng)的分類第1頁，共24頁，2023年，2月20日，星期三主要內(nèi)容系統(tǒng)的非系統(tǒng)科學(xué)分類1系統(tǒng)的系統(tǒng)科學(xué)分類2基于數(shù)學(xué)模型的系統(tǒng)分類3第2頁，共24頁，2023年，2月20日，星期三系統(tǒng)的非系統(tǒng)科學(xué)分類1第3頁，共24頁，2023年，2月20日，星期三力學(xué)系統(tǒng)物理系統(tǒng)化學(xué)系統(tǒng)生物系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)研究自然系統(tǒng)研究社會系統(tǒng)研究思維系統(tǒng)研究行為系統(tǒng)自然科學(xué)社會科學(xué)思維科學(xué)行為科學(xué)組分物質(zhì)屬性流體力學(xué)系統(tǒng)固體力學(xué)系統(tǒng)彈性力學(xué)系統(tǒng)流體力學(xué)固體力學(xué)彈性力學(xué)非系統(tǒng)科學(xué)的系統(tǒng)分類按照對象系統(tǒng)的不同劃分第4頁，共24頁，2023年，2月20日，星期三非系統(tǒng)科學(xué)的系統(tǒng)分類：即突出對象組分的基質(zhì)特性，而不是對象的系統(tǒng)性、整體性。區(qū)別系統(tǒng)科學(xué)的系統(tǒng)分類：即撇開組分的基質(zhì)特性，僅僅按照系統(tǒng)的整體特性給出的系統(tǒng)分類。例子：一本書，如果按照地理系統(tǒng)、經(jīng)濟系統(tǒng)、國防系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、智能系統(tǒng)等分門別類寫出來的，它就不能算是系統(tǒng)科學(xué)的著作，而是系統(tǒng)科學(xué)應(yīng)用方面的著作。第5頁，共24頁，2023年，2月20日，星期三客觀系統(tǒng)與主觀系統(tǒng)物質(zhì)系統(tǒng)與觀念系統(tǒng)認(rèn)識系統(tǒng)與實踐系統(tǒng)哲學(xué)的系統(tǒng)分類人與人之間的物質(zhì)利益關(guān)系人與人之間的契約關(guān)系耗散系統(tǒng)與保守系統(tǒng)可逆系統(tǒng)與不可逆系統(tǒng)物理學(xué)的系統(tǒng)分類經(jīng)濟學(xué)的系統(tǒng)分類非系統(tǒng)科學(xué)的系統(tǒng)分類第6頁，共24頁，2023年，2月20日，星期三系統(tǒng)的非系統(tǒng)科學(xué)分類對系統(tǒng)科學(xué)的益處：系統(tǒng)科學(xué)應(yīng)當(dāng)關(guān)心它在各門科學(xué)中的應(yīng)用。不同學(xué)科運用系統(tǒng)思維和系統(tǒng)方法，必須使用本學(xué)科的系統(tǒng)分類，既然一切學(xué)科研究的對象都是系統(tǒng)，它們就需要給出本領(lǐng)域系統(tǒng)的分類。系統(tǒng)科學(xué)在闡述一般系統(tǒng)原理、規(guī)律和方法時，不可避免地要聯(lián)系各方面的實際，涉及各學(xué)科領(lǐng)域的系統(tǒng)類別，要從各種具體科學(xué)中提煉系統(tǒng)思想和系統(tǒng)方法。按照非系統(tǒng)科學(xué)的分類進行的系統(tǒng)研究有助于給系統(tǒng)科學(xué)雷擊經(jīng)驗材料，從而推動系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展。第7頁，共24頁，2023年，2月20日，星期三系統(tǒng)的系統(tǒng)科學(xué)分類2第8頁，共24頁，2023年，2月20日，星期三存在著適用于一般化的系統(tǒng)或者它的子級模型、原理和定律，這些模型、原理和定律與系統(tǒng)的特殊類別、組成系統(tǒng)的要素的性質(zhì)以及要素之間的關(guān)系或‘力’的性質(zhì)無關(guān)。這種“一般化了的系統(tǒng)”稱為一般系統(tǒng)一般系統(tǒng)特殊系統(tǒng)一般系統(tǒng)的不同子類，同樣不涉及系統(tǒng)組分的具體基質(zhì)。作為一般系統(tǒng)的子類，是按照規(guī)模、結(jié)構(gòu)、行為、功能之類純粹的系統(tǒng)的特性劃分的類別，這些系統(tǒng)類型都是著眼于系統(tǒng)的某個整體特性劃分出來的。貝塔朗菲第9頁，共24頁，2023年，2月20日，星期三系統(tǒng)分類有調(diào)控的系統(tǒng)和無調(diào)控的系統(tǒng)自組織系統(tǒng)和他組織系統(tǒng)過程系統(tǒng)和非過程系統(tǒng)確定性系統(tǒng)和不確定性系統(tǒng)適應(yīng)性系統(tǒng)和非適應(yīng)性系統(tǒng)開放系統(tǒng)和封閉系統(tǒng)簡單系統(tǒng)和復(fù)雜系統(tǒng)非事理系統(tǒng)和事理系統(tǒng)軟系統(tǒng)和硬系統(tǒng)天然系統(tǒng)和人工系統(tǒng)第10頁，共24頁，2023年，2月20日，星期三物理學(xué)開放系統(tǒng)封閉系統(tǒng)孤立系統(tǒng)同環(huán)境進行物質(zhì)能量交換同環(huán)境只有能量交換、沒有物質(zhì)交換同環(huán)境既無物質(zhì)交換、又無能量交換系統(tǒng)分類起源開放系統(tǒng)封閉系統(tǒng)同環(huán)境進行物質(zhì)、能量、信息（至少其中之一）交換的是開放系統(tǒng)同環(huán)境進行物質(zhì)、能量、信息都沒有交換的是開放系統(tǒng)第11頁，共24頁，2023年，2月20日，星期三系統(tǒng)簡單系統(tǒng)巨系統(tǒng)小系統(tǒng)大系統(tǒng)簡單巨系統(tǒng)復(fù)雜巨系統(tǒng)一般復(fù)雜巨系統(tǒng)特殊復(fù)雜巨系統(tǒng)第12頁，共24頁，2023年，2月20日，星期三錢學(xué)森簡單環(huán)境中的簡單系統(tǒng)，如自行車簡單環(huán)境中的復(fù)雜系統(tǒng)，如晚清末年的中國社會復(fù)雜環(huán)境中的簡單系統(tǒng)，如家務(wù)機器人復(fù)雜環(huán)境中的復(fù)雜系統(tǒng)，如當(dāng)代中國社會第13頁，共24頁，2023年，2月20日，星期三基于數(shù)學(xué)模型的系統(tǒng)分類3第14頁，共24頁，2023年，2月20日，星期三系統(tǒng)科學(xué)定量化模型定量研究定量化科學(xué)數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)分類如以各種數(shù)學(xué)方程為模型，按照變量的數(shù)目分為單變量系統(tǒng)和多變量系統(tǒng)，按照方程階數(shù)有1階系統(tǒng)、2階系統(tǒng)以至n階系統(tǒng)，按照參數(shù)特點分為集中參數(shù)系統(tǒng)和分布參數(shù)系統(tǒng)等等。第15頁，共24頁，2023年，2月20日，星期三連續(xù)系統(tǒng)離散系統(tǒng)系統(tǒng)分類時變系統(tǒng)時不變系統(tǒng)線性系統(tǒng)非線性系統(tǒng)靜態(tài)系統(tǒng)動態(tài)系統(tǒng)第16頁，共24頁，2023年，2月20日，星期三1、連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)連續(xù)系統(tǒng)：基本變量連續(xù)變化的系統(tǒng)

例如：天體系統(tǒng)、人體系統(tǒng)等離散系統(tǒng)：基本變量按照某種間隔不連續(xù)取值的系統(tǒng)

例如：人口系統(tǒng)一年或數(shù)年統(tǒng)計一次，其變化是離散的第17頁，共24頁，2023年，2月20日，星期三2、時變系統(tǒng)與時不變系統(tǒng)時變系統(tǒng)：在各種數(shù)學(xué)方程形式的模型中，作為方程系數(shù)的參量如果隨時間而改變的系統(tǒng)即為時變系統(tǒng)時不變系統(tǒng)：在各種數(shù)學(xué)方程形式的模型中，作為方程系數(shù)的參量如果隨時間而不變的系統(tǒng)即為時不變系統(tǒng)第18頁，共24頁，2023年，2月20日，星期三3、線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)線性系統(tǒng)：能夠用線性數(shù)學(xué)模型描述的系統(tǒng)非線性系統(tǒng)：需要用非線性數(shù)學(xué)模型描述的系統(tǒng)第19頁，共24頁，2023年，2月20日，星期三線性系統(tǒng)在數(shù)學(xué)中，諸變量之間的關(guān)系如果能夠用一次性數(shù)學(xué)表達(dá)式表示出來，就稱為線性表達(dá)式。如線性函數(shù)、線性方程、線性泛函等。線性表達(dá)式線性空間線性模型

如果一個向量空間的所有向量都可以表達(dá)成一組基底向量的線性函數(shù)，就稱為線性空間。以這樣的數(shù)學(xué)表達(dá)式作為系統(tǒng)模型，稱為線性模型，是描述系統(tǒng)性態(tài)的重要工具。如果數(shù)學(xué)模型中至少有一個表達(dá)式是非線性的，就稱為非線性模型，如非線性函數(shù)、非線性方程第20頁，共24頁，2023年，2月20日，星期三把非線性因素忽略不計，假設(shè)系統(tǒng)各變量的關(guān)系是線性的，這種假設(shè)稱為線性假設(shè)。線性假設(shè)關(guān)于線性系統(tǒng)，系統(tǒng)科學(xué)已經(jīng)建立起成熟的理論，有一整套有效的處理方法，稱為線性系統(tǒng)理論。線性系統(tǒng)理論先對非線性系統(tǒng)作線性化處理，在求得線性模型解之后，再把忽略掉的非線性因素視為擾動作業(yè)，通過數(shù)學(xué)處理或?qū)嶒灉y試，對系統(tǒng)的線性解作適當(dāng)?shù)男拚?，這就是線性化加微擾方法。線性化加微擾方法第21頁，共24頁，2023年，2月20日，星期三4、靜態(tài)系統(tǒng)與動態(tài)系統(tǒng)靜態(tài)系統(tǒng)：狀態(tài)變量不隨時間t的變化而變化，這樣的對象稱為靜態(tài)系統(tǒng)。動態(tài)系統(tǒng)：如果狀態(tài)量是時間t的函數(shù)，這樣的對象稱為動態(tài)系統(tǒng)。動態(tài)特性：動態(tài)系統(tǒng)的特性隨時間t而變化，狀態(tài)量的時間導(dǎo)數(shù)具有特定的系統(tǒng)意義，因而稱為動態(tài)特性。動態(tài)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是動態(tài)模型，即微分方程、差分方程和積分方程等。第22頁，共24頁，2023年，2月20日，星期三總結(jié)區(qū)分非系統(tǒng)科學(xué)的系統(tǒng)分類與系統(tǒng)科學(xué)的系統(tǒng)分類，并說明系統(tǒng)科學(xué)的非系統(tǒng)科學(xué)分類對于系統(tǒng)科學(xué)的益處對一般系統(tǒng)與特殊系統(tǒng)、開放系統(tǒng)與封閉系統(tǒng)做了