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系統(tǒng)論

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什么是系統(tǒng)論？

確切地說(shuō)， 系統(tǒng)論應(yīng)當(dāng)稱為“ 一般系統(tǒng)論”，其創(chuàng)始人 貝塔朗菲（L.Bertalanffy）是這樣描述這一理論的：“一般系統(tǒng)論是一個(gè)邏輯----數(shù)學(xué)領(lǐng)域，它的任務(wù)是表述和推導(dǎo)適用于‘系統(tǒng)’的一般原理，不論其組成要素以及其相互關(guān)系或‘力’的種類如何”。“在所有領(lǐng)域中所涉及的是關(guān)于系統(tǒng)的科學(xué)時(shí)，就出現(xiàn)不同領(lǐng)域的規(guī)律性形式上的一致和邏輯上的‘同一’”。“…在嚴(yán)格的形式中，一般系統(tǒng)論具有公理性質(zhì)。” 對(duì)于“一致”、“同一”等概念，貝塔朗菲是這樣解釋的：“…出現(xiàn)了進(jìn)一步普遍化傾向。在生物學(xué)以及在 行為科學(xué)和社會(huì)科學(xué)中的很多現(xiàn)象已經(jīng)應(yīng)用數(shù)學(xué)表達(dá)式和模型了。在不同領(lǐng)域中這些模型及其與異質(zhì)同型的其他模式在結(jié)構(gòu)上的類似性是顯而易見(jiàn)的，正是這些有關(guān)秩序、組織、整體性、 目的論等等最重要的問(wèn)題…就是‘ 一般系統(tǒng)論’的觀念。” 由此可見(jiàn)，一般系統(tǒng)論是一門(mén)跨學(xué)科的學(xué)說(shuō)，它超然于具體學(xué)科之外，是概括各學(xué)科普遍具有的基本規(guī)律性的理論。其目的是用一般系統(tǒng)論的成果指導(dǎo)具體學(xué)科的研究并通過(guò)開(kāi)拓思維空間使 具體科學(xué)的研究達(dá)到更高的層次，拓展到更廣闊的領(lǐng)域，這正是 系統(tǒng)論的精髓所在。 貝塔朗菲成立的“ 一般系統(tǒng)研究會(huì)”的最初綱領(lǐng)恰好體現(xiàn)了這一思想：“研究各個(gè)領(lǐng)域中概念法則和模型的同型性，并促進(jìn)各領(lǐng)域之間有益的轉(zhuǎn)換；盡量減少不同領(lǐng)域中 重復(fù)性的理論工作；通過(guò)加強(qiáng)各專家之間的交流來(lái)促進(jìn)科學(xué)的統(tǒng)一。”

系統(tǒng)論的基本范疇

作為一種具有普遍指導(dǎo)意義的理論，系統(tǒng)論有一套完整的概念和方法體系。本文所涉及的是其基本的概念： 系統(tǒng) 系統(tǒng)定義為“由定量測(cè)度Q1，Q2，……Q3標(biāo)征的相互作用的一系列要素P1，P2，……P3”。這一定義說(shuō)明，系統(tǒng)是由相互作用的若干組成部分結(jié)合而成的整體。 系統(tǒng)有如下形式特征： 終極性 “系統(tǒng)的實(shí)際變化將依賴于只有將來(lái)才能建立起來(lái)的終態(tài)，事件不僅依賴于現(xiàn)實(shí)條件而且依賴于終態(tài)（ 平衡態(tài)）”。這一表述說(shuō)明：第一、系統(tǒng)是變化的；第二、系統(tǒng)能夠達(dá)到最終的平衡狀態(tài)；第三、系統(tǒng)總是向著平衡狀態(tài)的方向變化。由此可見(jiàn)，系統(tǒng)是有目的性的，系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一系列變化將達(dá)到最終的平衡狀態(tài)。 整體性 “系統(tǒng)表現(xiàn)為一個(gè)整體，其中每一要素的變化依賴于所有其他要素”。即各要素具有相關(guān)性，系統(tǒng)是各個(gè)組成要素相互影響、相互作用的有機(jī)整體。 漸進(jìn)性?具體表現(xiàn)為兩種形式----漸進(jìn)機(jī)械化和漸進(jìn)集中化。漸進(jìn)機(jī)械化指“系統(tǒng)從整體性狀態(tài)（各要素相關(guān)的狀態(tài)）連續(xù)過(guò)度到總和狀態(tài)（各要素獨(dú)立行動(dòng)的狀態(tài)）”，這意味著，系統(tǒng)各要素在相互作用過(guò)程中不斷進(jìn)行協(xié)調(diào)、定位，逐步喪失調(diào)節(jié)能力，最終失去相關(guān)性，各要素獨(dú)立發(fā)揮作用。漸進(jìn)集中化指系統(tǒng)的主導(dǎo)部分隨時(shí)間流逝而逐漸形成。漸進(jìn)性表現(xiàn)出系統(tǒng)的演化過(guò)程，也可稱為動(dòng)態(tài)性。 環(huán)境適應(yīng)性?系統(tǒng)（開(kāi)放系統(tǒng)）的外部環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)各要素會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)達(dá)到新的平衡。 開(kāi)放系統(tǒng) 開(kāi)放系統(tǒng)指系統(tǒng)中存在要素的流入和流出，其組成要素發(fā)生著更換。開(kāi)放系統(tǒng)具有一個(gè)重要性質(zhì)：等終極性。等終極性是有生命物表現(xiàn)出的特征，其含義是，在廣泛的范圍內(nèi)，系統(tǒng)可以由不同的初始狀態(tài)和不同方式達(dá)到相同的終態(tài)。 開(kāi)放系統(tǒng)只要達(dá)到流動(dòng)平衡，就是等終極的。 封閉系統(tǒng) 無(wú)要素流入、流出的系統(tǒng)稱為封閉系統(tǒng)。封閉系統(tǒng)的行為不可能是等終極的，即系統(tǒng)只能由不同的初始狀態(tài)達(dá)到不同的終態(tài)。 封閉系統(tǒng)最終達(dá)到真平衡（具有最大熵和最小 自由能）。 等級(jí)秩序 “有這樣的系統(tǒng)，它們的單個(gè)項(xiàng)本身又是上一級(jí)的系統(tǒng)，…這就被稱為等級(jí)秩序的事態(tài)”。各種有機(jī)體按照嚴(yán)格的等級(jí)組織起來(lái)，通過(guò)各層系統(tǒng)逐級(jí)的組合，形成越來(lái)越高級(jí)、越來(lái)越龐大的系統(tǒng)，這種現(xiàn)象稱為等級(jí)秩序。 貝塔朗菲認(rèn)為，“等級(jí)秩序的一般理論顯然將是 一般系統(tǒng)論的主要支柱。”他“把宇宙‘看’作一個(gè)巨大的等級(jí)系統(tǒng)”。如果以直觀的樹(shù)型結(jié)構(gòu)來(lái)表達(dá)這一概念，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，這是一棵囊括了從宏觀到微觀各個(gè)層次、諸多領(lǐng)域的參天大樹(shù)。

系統(tǒng)論的基本內(nèi)容

系統(tǒng)論的思想 系統(tǒng)論的思想是一種相關(guān)與演化的思想，這與唯物主義 普遍聯(lián)系、變化發(fā)展的觀點(diǎn)是一致的。系統(tǒng)論抽象掉不同事物、不同現(xiàn)象的各種差異，而把它們歸結(jié)到“系統(tǒng)”這一概念，并揭示了其規(guī)律。 系統(tǒng)論的規(guī)律 系統(tǒng)論的規(guī)律主要是系統(tǒng)的規(guī)律： 第一、系統(tǒng)各組成要素之間的相互作用使系統(tǒng)最終達(dá)到平衡狀態(tài)（終態(tài)），對(duì)封閉系統(tǒng)而言是 定態(tài)，對(duì) 開(kāi)放系統(tǒng)而言是穩(wěn)態(tài)。 第二、系統(tǒng)逐步由 無(wú)序向有序演變，當(dāng)系統(tǒng)的外部環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)會(huì)隨之發(fā)生量變，如果這種改變突破某一界限，系統(tǒng)發(fā)生質(zhì)變。（普里高津的 耗散結(jié)構(gòu)論） 第三、開(kāi)放系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)，各要素間的結(jié)合方式是有規(guī)律的，各要素自身的“新陳代謝”并不改變這種結(jié)合方式，這種現(xiàn)象稱為 自組織現(xiàn)象，這種結(jié)合方式稱為協(xié)同。（哈肯的 協(xié)同學(xué)理論） 第四、系統(tǒng)的演化是一個(gè)從低層次循環(huán)到高層次循環(huán)的過(guò)程。（ 艾根的 超循環(huán)理論）

控制論

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什么是控制論？

對(duì)于這一概念，維納（N.Wiener）的定義是“關(guān)于動(dòng)物和機(jī)器中控制和通訊的科學(xué)”， 貝塔朗菲的定義是“ 控制論是以系統(tǒng)與環(huán)境之間和在系統(tǒng)內(nèi)部的通信（信息傳遞），以及系統(tǒng)對(duì)環(huán)境作用的控制（反饋）為基礎(chǔ)的一種控制系統(tǒng)的理論”。艾什比（W.Ashby）把控制論確切地定義為“它是研究這樣一類系統(tǒng)的科學(xué)，在這類系統(tǒng)中能量無(wú)關(guān)緊要，而信息及控制卻非常重要。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)，其任務(wù)是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定和有目的的行動(dòng)”。由此可以看出，控制論主要研究系統(tǒng)的各個(gè)部分如何進(jìn)行組織以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)（開(kāi)放系統(tǒng)）的穩(wěn)定性和 環(huán)境適應(yīng)性，即系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)其漸進(jìn)性的。 控制論要考慮比現(xiàn)實(shí)范圍大得多的“一批可能性”，然后研究為什么具體情形會(huì)受具體條件的限制。“對(duì)于那些以復(fù)雜著稱而其復(fù)雜性不容忽視的系統(tǒng)，控制論給出了一種新的科學(xué)研究方法”。“它可以告訴我們什么是辦得到的，…其次是它給出能用來(lái)對(duì)付各種情況的一般策略”。可見(jiàn)，控制論研究的對(duì)象是開(kāi)放系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程及這一過(guò)程中各要素的關(guān)系。

控制論的基本范疇

行為 “行為就是一個(gè)實(shí)體相對(duì)于它的環(huán)境作出的任何變化”、“一個(gè)客體的可以從外部探知的任何改變都可以稱作行為”。這里的行為是指任何實(shí)體發(fā)生的所有變化，范圍很廣，需要進(jìn)行分類。 控制論研究的是有目的的主動(dòng)行為，其中“有目的”指趨向終極條件，“主動(dòng)行為”指“客體是和一個(gè)給定的特殊反應(yīng)有關(guān)的輸出能源”，即客體的行為，是客體輸出自身積累的輸入，影響其外部環(huán)境的過(guò)程。 輸入 輸入就是客體以外的任一事件以任一方式改變?cè)摽腕w。 輸出 輸出就是客體使環(huán)境產(chǎn)生某種變化。 反饋 嚴(yán)格意義的反饋“表示客體的行為受到客體在給定時(shí)間內(nèi)和某一相對(duì)特定的目標(biāo)所要保持的誤差界限的控制”。這是一種 負(fù)反饋，即反饋傾向于反抗系統(tǒng)正在進(jìn)行的動(dòng)作。 正反饋則指輸入信號(hào)的增加，即于原輸入信號(hào)同號(hào)。反饋過(guò)程就是信息傳遞和返回的過(guò)程。 熵 這是一個(gè)物理學(xué)的概念，它被定義為概率的 對(duì)數(shù)，用來(lái)測(cè)度概率。概率的對(duì)數(shù)是與概率 數(shù)量級(jí)不同的表示形式。概率表示事件發(fā)生的可能性的大小，因此，熵表示確定性的大小。熵越大，表示系統(tǒng)的確定程度越高，系統(tǒng)的有序性越好，反之亦然。在孤立系（封閉系統(tǒng)）的 不可逆過(guò)程中，系統(tǒng)由 無(wú)序漸進(jìn)趨向有序，熵（可以理解為概率、確定性）在這一過(guò)程中增加，趨向最大。當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到 定態(tài)時(shí)，熵也達(dá)到最大值。在 開(kāi)放系統(tǒng)中，既有不可逆過(guò)程熵的產(chǎn)生，同時(shí)也有熵的輸入，但這個(gè)熵是 負(fù)熵，它減弱系統(tǒng)演變的漸進(jìn)過(guò)程，可以阻止系統(tǒng)到達(dá)毫無(wú) 自由度可言的死寂的終態(tài)，而是處于“活”的有機(jī)狀態(tài)。

控制論的基本內(nèi)容

控制論的思想 控制論的基本思想是通過(guò)把一個(gè)系統(tǒng)或系統(tǒng)的一部分量化，找出系統(tǒng)中主要要素之間的關(guān)系，然后用適當(dāng)?shù)哪Ｐ蛠?lái)模擬它，進(jìn)而對(duì)系統(tǒng)的未來(lái)或未知狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)和估計(jì)。其建模過(guò)程大致如此： 初始含糊判斷---Õ 實(shí)驗(yàn)并得到數(shù)據(jù)---Õ 分析數(shù)據(jù)---Õ 作較精確判斷---Õ 進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)---Õ 進(jìn)一步分析數(shù)據(jù)---Õ 抽象出理論 這是一個(gè)由“閉盒（closed box）”被逐步打開(kāi)，系統(tǒng)的構(gòu)成和規(guī)律性被揭示出來(lái)，成為“開(kāi)盒(opened box)”的過(guò)程，這是一個(gè)科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步的過(guò)程。 控制論的貢獻(xiàn) 控制論在科學(xué)上有兩點(diǎn)重要貢獻(xiàn)： 第一、給出一套統(tǒng)一的描述系統(tǒng)的概念，因而可以建立各門(mén)學(xué)科之間的準(zhǔn)確關(guān)系。通過(guò)它們所具有的共同語(yǔ)言，把一門(mén)學(xué)科上的發(fā)現(xiàn)和成果用到另一門(mén)學(xué)科上去，使它們相互促進(jìn)。 第二、給出一種新的研究方法，使對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的研究成為可能。 控制論的應(yīng)用 控制論是一門(mén)實(shí)用性很強(qiáng)的邊緣學(xué)科，其一般原理和方法在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，形成了多門(mén)邊緣學(xué)科。控制論在經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用主要是描述 經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、 能控性與 能觀測(cè)性，對(duì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)進(jìn)行反饋控制，從而使系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)。

信息論

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什么是信息論？

信息論是一門(mén)研究信息傳輸和信息處理系統(tǒng)中一般規(guī)律的學(xué)科。 申農(nóng)（C.E.Shannon）在他的《通訊的數(shù)學(xué)理論》中明確提出：“通訊的基本問(wèn)題是在通訊的一端精確地或近似地復(fù)現(xiàn)另一端所挑選的消息。”

信息論的基本范疇

信息 信息是“人們?cè)谶x擇一條消息時(shí)選擇的 自由度的量度”。消息所帶的信息可以解釋為 負(fù)熵，即概率的負(fù) 對(duì)數(shù)。威沃爾（W.Weaver）指出，“‘信息’一詞在此理論中只在一種專門(mén)的意義上加以使用，我們一定不要把它和其通常用法混淆起來(lái)”。也就是說(shuō)，這里的信息不是我們通常使用的概念（各種消息、情報(bào)和資料的總稱），而是一個(gè)變量，它表示 信息量的大小。而信息量則是某種不確定性趨向確定的一種量度，消息的可能性越大，信息就越少。如果一個(gè)系統(tǒng)是有序的，它不具有很高的混亂度或選擇度，其信息（或熵）是低的。 通訊 威沃爾把通訊定義為“一個(gè)人的思想可以藉以影響另一個(gè)人思想的一切過(guò)程和步驟”，這是狹義的通訊。廣義的通訊是信息傳遞并產(chǎn)生效用的過(guò)程，它有三個(gè)水平：技術(shù)問(wèn)題、語(yǔ)義問(wèn)題和效用問(wèn)題。 通訊系統(tǒng) 通訊系統(tǒng)是完成信息傳遞過(guò)程的相關(guān)軟硬件的總稱，包括五個(gè)基本部分： 信源、發(fā)送器、信道、接收器和消息接受者，另外，可能包含噪聲（影響信息傳遞準(zhǔn)確性的隨機(jī)因素）。

信息論的基本內(nèi)容

信息論的思想 申農(nóng)的《通訊的數(shù)學(xué)理論》主要解決通訊過(guò)程中的技術(shù)問(wèn)題，而威沃爾把通訊擴(kuò)展為三個(gè)層次，擴(kuò)大了其使用范圍。這樣，信息論的基本思想撇開(kāi)了物質(zhì)與能量的具體運(yùn)動(dòng)形態(tài)，系統(tǒng)有目的的運(yùn)動(dòng)被抽象為信息變換過(guò)程，系統(tǒng)的控制過(guò)程通過(guò)信息傳遞完成。

“三論”的關(guān)系

編輯 系統(tǒng)論、 控制論、信息論三門(mén)學(xué)科密切相關(guān)，它們的關(guān)系可以這樣表述： 系統(tǒng)論提出系統(tǒng)概念并揭示其一般規(guī)律，控制論研究系統(tǒng)演變過(guò)程中的規(guī)律性，信息論則研究控制的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。因此，信息論是控制論的基礎(chǔ)，二者共同成為系統(tǒng)論的研究方法。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的三论 （信息论、控制论、系统论的合称）的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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