二、系統(tǒng)相關(guān)理論專題

二、系統(tǒng)理論專題王國(guó)華E-mail:目錄系統(tǒng)概述系統(tǒng)規(guī)律系統(tǒng)理論學(xué)科分支系統(tǒng)定義目前我國(guó)的系統(tǒng)科學(xué)界對(duì)系統(tǒng)通用的定義是：系統(tǒng)是由相互作用和相互依賴的若干組成部分(要素)結(jié)合而成的、具有特定功能的有機(jī)整體。系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)科學(xué)最基本的概念，它濃縮著系統(tǒng)理論的最基本內(nèi)容。系統(tǒng)三個(gè)條件第一，系統(tǒng)必須由兩個(gè)或兩個(gè)以上的要素(成部分、子系統(tǒng))所織成，要素是構(gòu)成系統(tǒng)的最基本單位，因而也是系統(tǒng)存在的基礎(chǔ)和實(shí)際載體。系統(tǒng)離開了要素就不成為系統(tǒng)。第二，要素與要素之間存在著一定的有機(jī)聯(lián)系，從而在系統(tǒng)的內(nèi)部和外部形成了一定的結(jié)構(gòu)或秩序。任何一個(gè)系統(tǒng)又是它所從屬的一個(gè)更大系統(tǒng)的組成都分。由此。系統(tǒng)整體與要素、要素與要素、整體與環(huán)境之間存在著相互作用和相互聯(lián)系的機(jī)制。第三，任何系統(tǒng)都有特定的功能，這是整體不同于各個(gè)組成要素的新功能，這種新功能也是由系統(tǒng)內(nèi)部的有機(jī)聯(lián)系和結(jié)構(gòu)所決定的。系統(tǒng)的特征系統(tǒng)作為若干要素的集合體，其本質(zhì)特性就是具有整體性系統(tǒng)內(nèi)的各要素是相互作用而又相互聯(lián)系的系統(tǒng)的目的性系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性系統(tǒng)的分類從系統(tǒng)的自然發(fā)展層次來看，可將系統(tǒng)分為無機(jī)系統(tǒng)、生物系統(tǒng)和社會(huì)系統(tǒng)從系統(tǒng)的形成原因來看，可將系統(tǒng)分為自然系統(tǒng)和人造系統(tǒng)從系統(tǒng)與環(huán)境的關(guān)系來看，可將系統(tǒng)分為封閉系統(tǒng)和開放系統(tǒng)絕對(duì)的封閉系統(tǒng)（孤立系統(tǒng)）不存在系統(tǒng)的分類從系統(tǒng)的狀態(tài)與時(shí)間的關(guān)系來看，可將系統(tǒng)分為靜態(tài)系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)系統(tǒng)絕對(duì)靜態(tài)系統(tǒng)不存在從系統(tǒng)組成要素的屬性來看，可將系統(tǒng)分為實(shí)體系統(tǒng)和概念系統(tǒng)實(shí)體系統(tǒng)是由實(shí)物組成的系統(tǒng)，包括人造物與自然物所組成的系統(tǒng)。而概念系統(tǒng)則是由概念、原理、方法、法則、制度、程序等非實(shí)物所組成的系統(tǒng)。實(shí)體系統(tǒng)與概念系統(tǒng)多數(shù)情況下不可分割。系統(tǒng)的分類從系統(tǒng)的復(fù)雜程度來看，可將系統(tǒng)分為普通系統(tǒng)和大系統(tǒng)從系統(tǒng)具體對(duì)象的性質(zhì)來看，可以分出各種具體的局部系統(tǒng)如可把社會(huì)系統(tǒng)具體分為經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、軍事系統(tǒng)、政治系統(tǒng)、工程系統(tǒng)、教育系統(tǒng)。具體系統(tǒng)的形態(tài)可能千變?nèi)f化，但是基本上可以看作是上述各種系統(tǒng)形態(tài)相互結(jié)合而形成的。它們之間往往是相互交叉和相互滲透的。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能是系統(tǒng)科學(xué)的基本范疇，是一切系統(tǒng)不可分割的兩個(gè)方面。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)保持整體性及具有一定功能的內(nèi)在依據(jù)，系統(tǒng)科學(xué)就是從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的觀點(diǎn)出發(fā)研究整個(gè)客觀世界。探討系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能也是理解系統(tǒng)的基本特性和系統(tǒng)方法應(yīng)用的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。系統(tǒng)與要素任何事物都是系統(tǒng)與要素的對(duì)立統(tǒng)一體，系統(tǒng)與要素相互依存、互為條件，在事物的運(yùn)動(dòng)和變化中，系統(tǒng)和要素總是相互伴隨而產(chǎn)生，相互作用而變化。系統(tǒng)通過整體作用支配和控制要素要素通過相互作用決定系統(tǒng)的特性和功能系統(tǒng)和要素的概念是相對(duì)的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是指組成系統(tǒng)的各要素(子系統(tǒng))之間在數(shù)量上的比例和空間或時(shí)間上的聯(lián)系方式，即系統(tǒng)內(nèi)諸要素相互依賴、相互作用的內(nèi)在方式。結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)的普遍屬性，凡系統(tǒng)都有結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)目的是靠系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的，而系統(tǒng)的整體功能是由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)所決定的。沒有無結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，也沒有離開系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（2）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在整體上有許多特點(diǎn)：穩(wěn)定性。系統(tǒng)之所以能夠保持其有序性，是在于系統(tǒng)各要素素之間有著穩(wěn)定的聯(lián)系。系統(tǒng)統(tǒng)構(gòu)的穩(wěn)定性就是指系統(tǒng)總是趨向于保持某一狀態(tài)。層次性。包括等級(jí)性和多側(cè)面性兩重含義。等級(jí)性是指任何一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)都可以從縱向上把它分為若干等級(jí)，低一級(jí)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是高一級(jí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的有機(jī)組成部分。多側(cè)面性是指任何同一級(jí)的復(fù)雜系統(tǒng)又可以從橫向上分為若干互相聯(lián)系而又各自獨(dú)立的平行部分。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（2）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在整體上有許多特點(diǎn)：相對(duì)性。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和要素是相對(duì)于系統(tǒng)的等級(jí)和層次而言的。開放性。任何系統(tǒng)總是存在于一定的環(huán)境之中，總要與外界進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息的交換，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在這種交換過程中總是由量變到質(zhì)變，不斷變化，這就是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的開放性。系統(tǒng)的功能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能是不可分割的一對(duì)范疇，理解系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是理解系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)。所謂系統(tǒng)的功能是指系統(tǒng)接受物質(zhì)、能量和信息并予以轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生另一種形態(tài)的物質(zhì)、能量和信息的能力，或者說系統(tǒng)與外部環(huán)境相互作用的能力。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)說明的是系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)和內(nèi)部作用，而系統(tǒng)功能所說明的是系統(tǒng)的外部狀態(tài)和外部作用。功能是系統(tǒng)內(nèi)部固有能力的外部表現(xiàn)，它歸根結(jié)底是由系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)所決定的。系統(tǒng)功能的發(fā)揮，既有受環(huán)境變化制約的一面，又有受系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)制約的一面，這體現(xiàn)了系統(tǒng)功能對(duì)結(jié)構(gòu)的相對(duì)獨(dú)立性和絕對(duì)依賴性的雙重關(guān)系。功能研究方法從研究系統(tǒng)與環(huán)境的相互關(guān)系中把握系統(tǒng)的能力和行為的方法，就是功能方法。功能分析方法（要素—功能分析法；環(huán)境—功能分析法）功能模擬方法黑箱方法（特大黑箱方法和部分可察黑箱方法）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)的內(nèi)在根據(jù)，功能是要素與結(jié)構(gòu)的外在表現(xiàn)。一定的結(jié)構(gòu)總是表現(xiàn)為一定的功能，一定的功能總是由具有一定結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。關(guān)系一：結(jié)構(gòu)對(duì)功能起主要決定作用。有以下兩方面的原因：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系①結(jié)構(gòu)使系統(tǒng)形成了不同于它的諸要素的新質(zhì)。系統(tǒng)的各個(gè)要素在相互聯(lián)系、相互作用中，交流和交換著物質(zhì)、能量和信息，這樣，就使系統(tǒng)整體出現(xiàn)了其要素所沒有的新質(zhì)，齊新質(zhì)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)整體獲得了新的功能。②組成要素的行為在一定約束條件下和協(xié)同作用下決定系統(tǒng)的功能，而“約束”和“協(xié)同”是由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)所賦予的。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系關(guān)系二：功能對(duì)結(jié)構(gòu)具有相對(duì)獨(dú)立性，同時(shí)還對(duì)結(jié)構(gòu)具有反作用。功能在與環(huán)境的相互作用中、會(huì)出現(xiàn)與結(jié)構(gòu)不相適應(yīng)的異常狀態(tài)，當(dāng)這種狀態(tài)維持一定時(shí)間后，就會(huì)刺激迫使結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，以適應(yīng)環(huán)境的需要。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的實(shí)際表現(xiàn)不同的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同的功能和功能效率。結(jié)構(gòu)不同，功能相同。結(jié)構(gòu)決定功能，但對(duì)一定的功能，結(jié)構(gòu)并不唯一。如：機(jī)械表與電子表。結(jié)構(gòu)相同，功能不同。即同一結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)可以發(fā)揮多種功能，例如企業(yè)組織系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)相同，功能相同。即相同的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為相同的功能，例如天然橡膠與人造橡膠。目錄系統(tǒng)概述系統(tǒng)規(guī)律系統(tǒng)理論學(xué)科分支系統(tǒng)規(guī)律基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律轉(zhuǎn)化連鎖反應(yīng)反饋限制代換基本規(guī)律貝塔朗菲定律五率最高定律基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律一系統(tǒng)輸入與輸出間動(dòng)態(tài)平衡的保持與打破不斷轉(zhuǎn)化的規(guī)律所謂系統(tǒng)輸入與輸出間的動(dòng)態(tài)平衡是指系統(tǒng)為了某一目的而執(zhí)行功能的時(shí)段內(nèi)，無論在什么時(shí)候，已輸入的總物質(zhì)、總能量和已輸出的總物質(zhì)、總能量部分別守恒。而靜態(tài)平衡則是指系統(tǒng)在執(zhí)行功能的時(shí)段內(nèi)已輸入的總物質(zhì)、總能量分別守恒，至于在這一時(shí)段內(nèi)的任何時(shí)刻是否守恒并無保證，也不予以考慮?；具\(yùn)動(dòng)規(guī)律二系統(tǒng)的連鎖反應(yīng)規(guī)律子系統(tǒng)之間；與其他系統(tǒng)間；不同層次間（層次性）由于系統(tǒng)的穩(wěn)定性，系統(tǒng)一定程度上具有抑制連鎖反應(yīng)的能力連鎖反應(yīng)在邏輯上對(duì)應(yīng)的是因果系列。在逆時(shí)間方向上，連鎖反應(yīng)規(guī)律可以幫助人們尋找問題的真正根源，為制定正確的解決方案創(chuàng)造條件。在順時(shí)間方向上可以幫助人們傳播好的作用，使其效果在空間和時(shí)間上進(jìn)一步擴(kuò)大。（如中醫(yī)五行）基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律三反饋規(guī)律如果甲變化引起乙變化，乙的變化反過來又促進(jìn)甲的變化，使甲更加遠(yuǎn)離原來的狀態(tài)，即原因產(chǎn)生結(jié)果，結(jié)果更加強(qiáng)化原因，這種反饋叫正反饋。如果甲變化引起乙變化，乙的變化卻反過來抑制甲的變化，使甲接近原來的狀態(tài)，即原因產(chǎn)生結(jié)果，結(jié)果卻抑制原因，這種反饋叫負(fù)反饋?；具\(yùn)動(dòng)規(guī)律三反饋的作用正反饋：促進(jìn)、放大作用負(fù)反饋：穩(wěn)定性、趨向系統(tǒng)目標(biāo)基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律四局部薄弱環(huán)節(jié)限制總體功能的規(guī)律由于矛盾的同一性是有條件的、暫時(shí)的和相對(duì)的，所以一個(gè)復(fù)雜的事物在其發(fā)展過程中會(huì)經(jīng)常處于不平衡的狀態(tài)。這種現(xiàn)象反映到系統(tǒng)上就是經(jīng)常出現(xiàn)一些薄弱環(huán)節(jié)，這些薄弱環(huán)節(jié)雖然都是局部的，但對(duì)系統(tǒng)的總體功能卻起著限制作用。典型的例子是木桶理論?；具\(yùn)動(dòng)規(guī)律五等效優(yōu)效代換規(guī)律一個(gè)系統(tǒng)在它存在和發(fā)展的過程中，無論是組成元素還是外界輸入的物質(zhì)、能量或信息都不會(huì)絕對(duì)不變。由于各種各樣的原因，有時(shí)候會(huì)被一些效果相等或效果更優(yōu)的元素和物質(zhì)、能量或信息來代替，系統(tǒng)的這種現(xiàn)象叫等效優(yōu)效代換規(guī)律。通過等效優(yōu)效代換，系統(tǒng)更好地保持著穩(wěn)定，或向更高的水平發(fā)展?；径桑?）貝塔朗菲定律系統(tǒng)的屬性總是多于組成它的各個(gè)要素在孤立狀態(tài)時(shí)的屬性之和。系統(tǒng)對(duì)可累加或不可累加的某一具體屬性的數(shù)量既可起放大作用。也可起縮小作用，或者既不放大也不縮小，其作用方式取決于這一屬性的本質(zhì)、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)內(nèi)協(xié)同作用的強(qiáng)弱?；径桑?）五率最高定律系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)之間的分工和協(xié)作方式不是各個(gè)子系統(tǒng)在被此孤立的情況下形成的，而是在整個(gè)系統(tǒng)控制下形成的，受系統(tǒng)的目的及外界環(huán)境的影響，因此要服從一個(gè)統(tǒng)一的自然規(guī)律。這個(gè)規(guī)律就是：在保證實(shí)現(xiàn)環(huán)境允許系統(tǒng)達(dá)到的功能(目的)的前提下，使整個(gè)系統(tǒng)對(duì)空間、時(shí)間、物質(zhì)、能量、信息的利用率最高，又稱為五率最高定律?；径桑?）如果在許可的條件下，系統(tǒng)未達(dá)到五率最高的條件，則系統(tǒng)內(nèi)分工和協(xié)作的方式就不會(huì)穩(wěn)定，就要由落后的方式向先進(jìn)的方式發(fā)展，直到在許可條件下達(dá)到最高，分工和協(xié)作的方式才會(huì)穩(wěn)定。當(dāng)系統(tǒng)的外界環(huán)境發(fā)生突變，使系統(tǒng)內(nèi)分工和協(xié)作方式不能實(shí)現(xiàn)五率最高的要求時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)兩種可能結(jié)果：一是走向毀滅，二是繼續(xù)進(jìn)化，不斷改善系統(tǒng)內(nèi)部的分工協(xié)作方式，使之適應(yīng)新的環(huán)境，直至實(shí)現(xiàn)五率最高。在自然界中，內(nèi)部分工協(xié)作比較穩(wěn)定的系統(tǒng)都能較好地滿足這一客觀規(guī)律。目錄系統(tǒng)概述系統(tǒng)規(guī)律系統(tǒng)理論學(xué)科分支一般系統(tǒng)論一般系統(tǒng)論的創(chuàng)始人是奧地利生物學(xué)家貝塔朗菲。他在1947年提出一般系統(tǒng)論時(shí)，曾明確地把馬克思和思格斯的辯證法列為一般系統(tǒng)論的思想來源之一。一般系統(tǒng)論來源于機(jī)體論，這是一種與機(jī)械論相對(duì)立的生物學(xué)理論。一般系統(tǒng)論機(jī)械論有三個(gè)錯(cuò)誤觀點(diǎn)：一是相加的觀點(diǎn)。這就是把有機(jī)體分解為各要素，并以簡(jiǎn)單相加來描述有機(jī)體的功能。二是“機(jī)械”觀點(diǎn)。把生命現(xiàn)象簡(jiǎn)單地比作機(jī)器，認(rèn)為“人即機(jī)器”。三是被動(dòng)反映的觀點(diǎn)。認(rèn)為有機(jī)體只有受到刺激時(shí)才能出現(xiàn)反應(yīng)，否則便靜止不動(dòng)。一般系統(tǒng)論三個(gè)基本觀點(diǎn)系統(tǒng)觀點(diǎn)。即指一切有機(jī)體都是一個(gè)整體(系統(tǒng))。動(dòng)態(tài)觀點(diǎn)。即指一切有機(jī)體本身都處于積極的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。等級(jí)觀點(diǎn)。即指各種有機(jī)體都技嚴(yán)格的等級(jí)組織起來。（后來有人加入了系統(tǒng)有序性觀點(diǎn)）一般系統(tǒng)論一般系統(tǒng)論是一門新學(xué)科，屬于邏輯和數(shù)學(xué)的領(lǐng)域，它的任務(wù)是確立適用于各種系統(tǒng)的一般原則，即不能局限在“技術(shù)”范圍內(nèi)，也不能當(dāng)作一種數(shù)學(xué)理論來對(duì)待，因?yàn)橛性S多系統(tǒng)問題不能用現(xiàn)代數(shù)學(xué)求出解答，而要從系統(tǒng)觀點(diǎn)來認(rèn)識(shí)和分析客觀事物。一般系統(tǒng)理論用相互關(guān)聯(lián)的綜合性思維來取代分析事物的分散思維，突破了以住分析方法的局限性?？刂普摽刂普撌?0世紀(jì)40年代末期開始形成的一門新興學(xué)科。第二次世界大戰(zhàn)期間，由于自動(dòng)化技術(shù)，導(dǎo)彈和電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展，要求自然科學(xué)在理論上進(jìn)行系統(tǒng)研究和科學(xué)總結(jié)。1948年，美國(guó)數(shù)學(xué)家維納總結(jié)了前人的經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)立了控制論這門學(xué)科?？刂普撳X學(xué)森指出：“控制論的對(duì)象是系統(tǒng)”；“為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自身的穩(wěn)定和功能，系統(tǒng)需要取得、使用、保持和傳遞能量、材料和信息，也需要對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)構(gòu)成部分進(jìn)行組織”；“控制論研究系統(tǒng)各個(gè)部分如何進(jìn)行組織，以便實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定和有目的的行為”。由此可見，控制論是研究系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與控制的一般規(guī)律的科學(xué)。它是自動(dòng)控制、無線電通信、神經(jīng)生理學(xué)、生物學(xué)、心理學(xué)、電子學(xué)、數(shù)學(xué)、醫(yī)學(xué)和數(shù)理邏輯等多種學(xué)科互相滲透的產(chǎn)物?？刂普摰陌l(fā)展過程第一階段：20世紀(jì)50年代末以前，經(jīng)典控制論階段；主要研究單輸入和單輸出的線性控制系統(tǒng)的一般規(guī)律，它建立了系統(tǒng)、信息、調(diào)節(jié)、控制、反饋、穩(wěn)定性等控制論的基本概念和分析方法，為現(xiàn)代控制理論的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。第二階段：50年代末至70年代初，現(xiàn)代控制論階段；研究對(duì)象是多輸入和多輸出系統(tǒng)的非線性控制系統(tǒng)，其中重點(diǎn)研究的是最優(yōu)控制、隨機(jī)控制和自適應(yīng)控制，主要應(yīng)用于機(jī)組自動(dòng)化和生物系統(tǒng)。第三階段：70年代初至現(xiàn)在，大系統(tǒng)理論階段。主要研究對(duì)象是眾多因素復(fù)雜的控制系統(tǒng)(如宏觀經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、資源分配系統(tǒng)、生態(tài)和環(huán)境系統(tǒng)、能源系統(tǒng)等)，研究的重點(diǎn)是大系統(tǒng)的多級(jí)遞階控制、分解協(xié)調(diào)原理、分敷最優(yōu)控制和大系統(tǒng)模型降階理論等?？刂评碚摰木唧w內(nèi)容在實(shí)際應(yīng)用中，有關(guān)控制理論的具體內(nèi)容主要有：最優(yōu)控制理論。這是現(xiàn)代擰制論的核心。自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)和自組織系統(tǒng)理論。模糊理論。在模糊數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)上形成的一種新型的數(shù)理理論。主要是用來解決一些不確定型的問題。大系統(tǒng)理論（最優(yōu)化）。信息論信息論是一門研究信息傳輸和信息處理系統(tǒng)中一般規(guī)律的學(xué)科。它起源于通信理論，是1948年由美國(guó)科學(xué)家申農(nóng)提出的。信息論可分為狹義信息論與廣義信息論。狹義信息論是研究通信和控制系統(tǒng)中信息傳遞的共同規(guī)律，以及如何提高信息傳輸系統(tǒng)的有效性和可靠性的。廣義信息論是利用狹義信息論觀點(diǎn)來研究一切問題的理論，它研究機(jī)器、生物和人類對(duì)于各種信息的獲取、交換、傳輸、存貯、處理、利用和控制的一股規(guī)律，設(shè)計(jì)和制造各種智能信息處理和控制機(jī)器，以便部分模擬和代替人的功能，從而提高人類認(rèn)識(shí)和改造客觀世界的能力。信息論的基本思想和特有方法信息論的基本思想：完全撇開了物質(zhì)與能量的具體運(yùn)動(dòng)形態(tài)，把任何通信和控制系統(tǒng)看作是一個(gè)信息的傳輸和加工處理系統(tǒng)，把系統(tǒng)的有目的的運(yùn)動(dòng)抽象為一個(gè)信息變換過程，通過系統(tǒng)內(nèi)部的信息交流才使系統(tǒng)維持正常的有目的性的運(yùn)動(dòng)。信息論的基本思想和特有方法任何實(shí)踐活動(dòng)都可簡(jiǎn)化為多股流，即人流，物流、財(cái)流、能流和信息流等，其中信息流起著支配作用，通過系統(tǒng)內(nèi)部的信息流作用才能使系統(tǒng)維持正常的有目的性的運(yùn)動(dòng)，它調(diào)節(jié)著其他流的數(shù)量、方向、速度、目標(biāo)，并控制人和物進(jìn)行有目的、有規(guī)律的活動(dòng)。因此，信息論可以說是控制論的基礎(chǔ)。信息與信息量從信息論嚴(yán)格的科學(xué)觀點(diǎn)有，并非任何消息都是信息，而是那些事先不知道其結(jié)果的消息才是信息。信息論提出者申農(nóng)把信息定義為：“不確定度的減小?！睘榇?，他又提出信息量的概念，信息量就是把某種不確定度趨向確定的一種量度。信息量的單位稱為比特(bit)。信息量設(shè)P(A)為A發(fā)生的概率，I(A)為A包含的信息量，則P(A)越大，I(A)越小，不確定性越小。(可預(yù)知消息)P(A)越小，I(A)越大，不確定性越大。(小道消息)設(shè)A，B為同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)相互獨(dú)立的信息，則：I(AB)＝I(A)十I(B)信息量1比特信息量就是含有兩個(gè)獨(dú)立等概率可能狀態(tài)的事物所具有的不確定性被全部消除所需要的信息。（例子：拋硬幣）信息量和熵

維納曾指出：“信息量是一個(gè)可以看作幾率的量的對(duì)數(shù)的負(fù)數(shù)，實(shí)質(zhì)上就是負(fù)熵?！彼?，信息量和熵(無序)，意義相反，表示的是系統(tǒng)獲得信息后無序狀態(tài)被減少甚至被消滅的程度。耗散結(jié)構(gòu)理論系統(tǒng)熵的增減和演化方向從哲學(xué)觀點(diǎn)來看，自然界物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)是由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由低級(jí)到高級(jí)、由不確定到確定、由無序到有序、由高熵到低熵演化的。由此，系統(tǒng)的熵S(x)隨時(shí)間減少。即：dS／dt＜0，則稱系統(tǒng)狀態(tài)的這種演化方向?yàn)檫M(jìn)化或發(fā)展；反之，若dS/dt＞0，則稱系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的演化方向?yàn)橥嘶驔]落。耗散結(jié)構(gòu)概念的提出耗散結(jié)構(gòu)的概念是相對(duì)于平衡結(jié)構(gòu)的概念提出來的。長(zhǎng)期以來，在物理學(xué)中人們只研究平衡系統(tǒng)的有序穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，并認(rèn)為倘若系統(tǒng)原先是處于一種混亂無序的非平衡狀態(tài)時(shí)，是不能在非平衡狀態(tài)下呈現(xiàn)出一種穩(wěn)定有序結(jié)構(gòu)的。兩類有序結(jié)構(gòu)事實(shí)上，存在兩類有序結(jié)構(gòu)平衡條件下的有序結(jié)構(gòu)，如晶體、機(jī)器、無機(jī)系統(tǒng)等，宏觀上看是靜止的結(jié)構(gòu)，不與外界發(fā)生交換關(guān)系。這種結(jié)構(gòu)通常與時(shí)間無關(guān)，是一種死的結(jié)構(gòu)。非平衡條件下的有序結(jié)構(gòu)，如有機(jī)系統(tǒng)、社會(huì)系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)等。這類系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式和演化過程只能在不斷與環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息交換的條件下進(jìn)行、一旦把它與環(huán)境分割開來，其結(jié)構(gòu)立刻就會(huì)瓦解。它們總是處在一種非平衡狀態(tài)，而平衡狀態(tài)意味著生物機(jī)體的死亡。這種結(jié)構(gòu)與時(shí)間有關(guān)，狀態(tài)不斷變化。（生物機(jī)體就是一種空間有序、時(shí)間有序和功能釘序相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，是一種活的結(jié)構(gòu)）耗散結(jié)構(gòu)普利高津從熱力學(xué)第二定律出發(fā)，通過研究非平衡態(tài)熱力學(xué)，指出一個(gè)遠(yuǎn)離平衡態(tài)的開放系統(tǒng)，在外界條件變化達(dá)到某一特定閾值時(shí)，量變可能引起質(zhì)變，系統(tǒng)通過不斷地與外界交換能量與物質(zhì)，就可能從原來的無序狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N時(shí)間、空間或功能的有序狀態(tài)，這種遠(yuǎn)離平衡態(tài)的、穩(wěn)定的、有序的結(jié)構(gòu)稱之為“耗散結(jié)構(gòu)”。這一學(xué)說回答了開放系統(tǒng)如何從無序走向有序的問題，并因此而獲得了諾貝爾獎(jiǎng)?；居^點(diǎn)開放系統(tǒng)是產(chǎn)生耗散結(jié)構(gòu)的必要前提，同時(shí)也是耗散結(jié)構(gòu)得以維持和存在的基礎(chǔ)。非平衡態(tài)是有序之源。晉利高津認(rèn)為，開放系統(tǒng)是耗散結(jié)構(gòu)形成的必要條件，但不是充分條件。漲落導(dǎo)致有序。所謂漲落，是指系統(tǒng)的某個(gè)變量或某種行為對(duì)平均值的偏離。耗散結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)在孤立系統(tǒng)中，因不能與環(huán)境交換物質(zhì)、能量和信息，所以只能按照熱力學(xué)第二定律，自動(dòng)地走向無序化。封閉系統(tǒng)只能在低溫條件下形成“死”的有序結(jié)構(gòu)，如晶體。在溫度低時(shí)，其分子呈有序排列，當(dāng)溫度逐漸達(dá)到一定閡值以后，就會(huì)由有序結(jié)構(gòu)變?yōu)闊o序結(jié)構(gòu)。只有在開放系統(tǒng)中，才能從與外界物質(zhì)、能量和信息的交換中不斷獲得負(fù)熵流，使系統(tǒng)向有序化發(fā)展。協(xié)同學(xué)理論（協(xié)同論）協(xié)同學(xué)的創(chuàng)始人是德國(guó)著名理論物理學(xué)家赫爾曼．哈肯。與耗散結(jié)構(gòu)理論一樣，協(xié)同學(xué)也是研究遠(yuǎn)離平衡態(tài)的開放系統(tǒng)在保證外流的條件下，如何能夠自發(fā)地產(chǎn)生一定的系統(tǒng)有序結(jié)構(gòu)或動(dòng)能行為的一門新興學(xué)科。它以現(xiàn)代科學(xué)理論中的最新成果(信息論、控制論、突變理論)作為基礎(chǔ)，汲取了耗散結(jié)構(gòu)理論的論點(diǎn)，采用統(tǒng)計(jì)力學(xué)的考察方法來研究開放系統(tǒng)的行為。協(xié)同協(xié)同或稱協(xié)作，即協(xié)同作用之意。協(xié)同學(xué)理論強(qiáng)調(diào)協(xié)同效應(yīng)，協(xié)同效應(yīng)是指在復(fù)雜大系統(tǒng)內(nèi)，各子系統(tǒng)的協(xié)同行為產(chǎn)生出的超越各要素自身的單獨(dú)作用，從而形成整個(gè)系統(tǒng)的統(tǒng)一作用和聯(lián)合作用。協(xié)同作用是任何復(fù)雜系統(tǒng)本身所固有的自組織能力，是形成系統(tǒng)有序結(jié)構(gòu)的內(nèi)部作用力?！皡f(xié)同導(dǎo)致有序”是這一理論的高度概括。自組織原理自組織原理是協(xié)同學(xué)理論的核心，它了復(fù)雜系統(tǒng)在演化過程中，如何通過內(nèi)部諸要素的自行主動(dòng)協(xié)同來達(dá)到宏觀有序的客觀規(guī)律。協(xié)同學(xué)理論正是在研究各類自組織現(xiàn)象所遵從的這種共同規(guī)律的基礎(chǔ)上產(chǎn)生和發(fā)展起來的。這一原理指出，在一定的外部能量流和物質(zhì)流輸入的條件下，系統(tǒng)會(huì)通過大量子系統(tǒng)之間的協(xié)同作用，在自身漲落力的推動(dòng)下達(dá)到新的穩(wěn)定，形成新的時(shí)間、空間或時(shí)空有序結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)演化的這種過程，稱為自組織。自組織原理對(duì)自組織的含義，哈肯特別強(qiáng)調(diào)它是指系統(tǒng)在沒有外部指令的條件下，其內(nèi)部子系統(tǒng)之間能夠按照某種規(guī)則白動(dòng)形成一定的結(jié)構(gòu)和功能，具有內(nèi)在性和自主性。自組織的演化過程是開放系統(tǒng)中大量子系統(tǒng)集體的、自發(fā)的、自動(dòng)的協(xié)同合作效應(yīng)，是系統(tǒng)自身內(nèi)部矛盾運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。自組織原理舉例正如哈肯在1976年發(fā)表的《協(xié)同學(xué)導(dǎo)論》中所舉例說明的那樣：在一個(gè)工人集體中，如果每個(gè)工人按照經(jīng)理發(fā)出的外部指令以一定的方式活動(dòng)時(shí)，那么我們就稱它為組織，或更控確地講，它有組織的功能。如果經(jīng)理不發(fā)出外部指令，工人們會(huì)按照互相默契的某種規(guī)程，各盡其責(zé)地協(xié)調(diào)工作，能很好地完成任務(wù)，就稱其為自組織的功能。協(xié)同論意義協(xié)同學(xué)理論所研究的從無序到有序的臨界轉(zhuǎn)變，深刻地反映了自然界和人類社會(huì)不斷發(fā)展與演化的機(jī)制。這種理論不僅對(duì)自然科學(xué)的研究做出了一定的貢獻(xiàn)，近年來對(duì)現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)管理、城市規(guī)劃、系統(tǒng)工程等方面的研究，也愈來愈顯示出它的重要作用，成為系統(tǒng)科學(xué)的重要理論基礎(chǔ)。突變論突變論的創(chuàng)始人是法國(guó)數(shù)學(xué)家雷內(nèi)托姆，他于1972年發(fā)表的《結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和形態(tài)發(fā)生學(xué)》一書闡述了突變理論，榮獲國(guó)際數(shù)學(xué)界的最高獎(jiǎng)——菲爾茲獎(jiǎng)?wù)?。突變論的出現(xiàn)引起各方面的重視，被稱之為“是牛頓和萊布尼茨發(fā)明微積分三百年以來數(shù)學(xué)上最大的革命”。突變論突變論是研究客觀世界非連續(xù)性突然變化現(xiàn)象的一門新興學(xué)科?！巴蛔儭币辉~，法文原意