系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展概論

前言

遠(yuǎn)自古希臘，人們篤信和向往的世界是穩(wěn)定的、有序的、平衡的、對稱的、確定的、線性的……隨著科學(xué)研究的進(jìn)展，人們越來越認(rèn)識到：從彌漫的星云物質(zhì)到星系、太陽系、地球、生命、人類社會，就是一個平衡性、對稱性、穩(wěn)定性不斷破缺的過程；我們所處的大干世界也就是從混沌到有序，從簡單到復(fù)雜，從低級到高級不斷演化的過程。特別是20世紀(jì)橫斷科學(xué)蓬勃興起，一批重大理論的創(chuàng)立與發(fā)展，包括40年代以研究存在為主要目標(biāo)的他組織理論：一般系統(tǒng)論、控制論、信息論；70年代以研究演化為主要目標(biāo)的自組織理論：耗散結(jié)構(gòu)論、突變論、協(xié)同學(xué)、混沌學(xué)、分形理論等；80年代以研究復(fù)雜性為主要目標(biāo)的復(fù)雜性科學(xué)。這些理論從更深更廣的范圍揭示了客觀世界的發(fā)展變化規(guī)律，使人們的認(rèn)識從平衡態(tài)到非平衡態(tài)、從確定性到非確定性、從線性到非線性、從無序到有序、從他組織到自組織、從簡單到復(fù)雜推進(jìn)。系統(tǒng)科學(xué)把橫斷科學(xué)提出的一些基本概念，諸如系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、層次、信息、控制、反饋、分岔……合理吸收過來，提煉出來，作為豐富和發(fā)展自己的養(yǎng)料，使其在一個和諧的框架中運行，并且從各種不同學(xué)科所出現(xiàn)的問題出發(fā)，說明系統(tǒng)觀點的必要性，從而又顯現(xiàn)出與其他學(xué)科不同的一些特點。今天，系統(tǒng)科學(xué)思想正以空前的廣度與深度向人類幾乎所有的知識領(lǐng)域滲透，以其跨學(xué)科性、綜合性和普適性影響并促進(jìn)當(dāng)代科學(xué)的發(fā)展?？梢哉f，人類社會的方方面面，政治的、經(jīng)濟的、文化的、軍事的、生態(tài)的、管理的，等等，都需要從系統(tǒng)科學(xué)中尋找理念、思路和方法。

內(nèi)容概要

本書用通俗易懂的語言深入淺出地闡明了系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展中所遇到的一些重要課題，以及科學(xué)家們?yōu)榻鉀Q這些問題提出的思想、理論和方法，揭示了系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展的前沿與熱點。其內(nèi)容既不過于艱深，又不陷于一般的科普，為廣大讀者走進(jìn)系統(tǒng)科學(xué)，接受系統(tǒng)思維的熏陶，感受系統(tǒng)科學(xué)文化的魅力，提拱了一部理論性與普及性兼顧的書?！　”緯勺鳛槔砉ゎ惡凸芾眍愊到y(tǒng)工程專業(yè)的高年級本科生、研究生公共選修課的教材，也適合從事系統(tǒng)科學(xué)研究的教師、科研工作者、工程技術(shù)人員及高級管理人員參考閱讀。

作者簡介

吳今培，原長沙鐵道學(xué)院副校長、教授、中南大學(xué)博士生導(dǎo)師；五邑大學(xué)前副校長，北京航空航天大學(xué)兼職教授、博士生導(dǎo)師。主要研究領(lǐng)域：智能信息處理與控制，系統(tǒng)理論與復(fù)雜性研究。

書籍目錄

第1章 系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展概觀 　1.1 系統(tǒng)科學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展 　　1.1.1 “老三論” 　　1.1.2 “新三論” 　　1.1.3 復(fù)雜系統(tǒng)論 　1.2 系統(tǒng)科學(xué)的研究對象 　　1.2.1 簡單系統(tǒng) 　　1.2.2 復(fù)雜系統(tǒng) 　　1.2.3 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò) 　　1.2.4 大型集成系統(tǒng)的體系 　　1.2.5 復(fù)雜任務(wù) 　1.3 系統(tǒng)科學(xué)的社會意義 　1.4 系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展前景 　　1.4.1 系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展的前沿和趨勢 　　1.4.2 系統(tǒng)科學(xué)的統(tǒng)一理論 　　1.4.3 系統(tǒng)科學(xué)跨學(xué)科、交叉性的研究進(jìn)路 　　1.4.4 系統(tǒng)科學(xué)的哲學(xué)提升 　參考文獻(xiàn) 第2章 從確定性到不確定性 　2.1 兩種對立的科學(xué)觀：機械決定論與辯證唯物論 　2.2 不確定性的數(shù)學(xué)描述 　2.3 隨機不確定性的數(shù)學(xué)處理方法 　2.4 模糊不確定性的數(shù)學(xué)處理方法 　2.5 粗糙不確定性的數(shù)學(xué)處理方法 　2.6 結(jié)語 　參考文獻(xiàn) 第3章 從線性到非線性 　3.1 線性理論 　3.2 非線性理論 　　3.2.1 耗散結(jié)構(gòu)論 　　3.2.2 突變論 　　3.2.3 協(xié)同論 　　3.2.4 混沌動力學(xué) 　　3.2.5 分形理論 　參考文獻(xiàn) 第4章 從他組織到自組織 　4.1 自組織現(xiàn)象 　4.2 自組織的概念與特征 　4.3 自組織的條件與機制 　　4.3.1 自組織的條件 　　4.3.2 自組織的機制 　4.4 自組織理論的建立與發(fā)展 　　4.4.1 自組織理論的建立 　　4.4.2 自組織理論的發(fā)展 　4.5 自組織理論研究的啟示 　　4.5.1 自組織理論的哲學(xué)思想 　　4.5.2 經(jīng)濟系統(tǒng)的自組織理論 　　4.5.3 自組織理論對管理思想發(fā)展的影響 　　參考文獻(xiàn) 第5章 從時間的可逆性到不可逆性 　5.1 牛頓力學(xué)中的時間可逆性 　S.2 愛因斯坦相對論的時間觀 　5.3 量子時間 　　5.3.1 量子的提出 　　5.3.2 新的力學(xué)——量子力學(xué) 　5.4 時間之箭：熱力學(xué) 　　5.4.1 熱力學(xué)第二定律的誕生 　　5.4.2 什么是熵 　　5.4.3 熵的推導(dǎo)式 　　5.4.4 熵女口同“時間箭頭” 　　5.4.5 無情的增熵 　　5.4.6 熱力學(xué)第二定律與生物進(jìn)化論相悖嗎 　參考文獻(xiàn) 第6章 從簡單性到復(fù)雜性 　6.1 復(fù)雜性 　6.2 復(fù)雜性科學(xué) 　　6.2.1 圣塔菲(SFI)理論 　　6.2.2 開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)理論 　　6.2.3 復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論 　6.3 復(fù)雜系統(tǒng) 　　6.3.1 復(fù)雜系統(tǒng)的涌現(xiàn)理論 　　6.3.2 復(fù)雜系統(tǒng)的研究方法 　　　　6.3.3 復(fù)雜系統(tǒng)的建模與仿真 　6.4 復(fù)雜性科學(xué)與現(xiàn)代管理 　　6.4.1 經(jīng)濟是一個復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng) 　　6.4.2 企業(yè)管理的發(fā)展趨勢——自組織化 　　6.4.3 分形企業(yè) 　參考文獻(xiàn) 第7章 從復(fù)雜系統(tǒng)到復(fù)雜網(wǎng)絡(luò) 　7.1 復(fù)雜性探索從復(fù)雜系統(tǒng)到復(fù)雜網(wǎng)絡(luò) 　7.2 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究概要 　　7.2.1 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的表述方式和主要特征度量 　　7.2.2 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程 　　7.2.3 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的分類 　7.3 小世界網(wǎng)絡(luò)與無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)的建模及仿真 　　7.3.1 小世界網(wǎng)絡(luò)的建模與仿真 　　7.3.2 無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)的建模與仿真 　7.4 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究中的若干問題 　　7.4.1 網(wǎng)絡(luò)演化 　　7.4.2 網(wǎng)絡(luò)加權(quán) 　　7.4.3 網(wǎng)絡(luò)同步 　　7.4.4 網(wǎng)絡(luò)傳播 　7.5 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究對系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展的意義 　參考文獻(xiàn) 第8章 從最優(yōu)到滿意 第9章 從硬系統(tǒng)方法到軟系統(tǒng)方法 第10章 若干問題的補充與思考 后記

章節(jié)摘錄

插圖：3.控制維納創(chuàng)立的控制論是從行為和功能的角度將生物和機器進(jìn)行類比，把生物的目的性賦予機器；用機器的負(fù)反饋概念去理解生物系統(tǒng)。一個控制系統(tǒng)，就是通過信息變換過程和反饋原理實現(xiàn)的。“控制”這個詞，現(xiàn)在已經(jīng)成為入們使用頻率很高的常用口語了。一個系統(tǒng)的控制為什么能夠?qū)崿F(xiàn)呢？這是基于系統(tǒng)中的被控對象存在著可能性空間。什么是可能性空間呢？世界上許多事物并不是從一開始就注定要發(fā)展成現(xiàn)在這個樣子的，在事物發(fā)展的初期，它們往往有多種發(fā)展的可能性，只是由于條件或者機遇的關(guān)系，最終才沿著某一特定的方向發(fā)展下去。一個系統(tǒng)中的被控對象也必定存在著多種發(fā)展的可能性，如果它的未來只有一種可能性，就無所謂控制了。比如，光在真空中的傳播速度是恒定的，因此我們不可能控制光在真空中的傳播速度。我們將事物的發(fā)展變化中的各種可能性集合稱為這個事物的可能性空間。任何事物，都有它一定的可能性空間，但這僅僅是可能性而已，至于事物具體發(fā)展成為可能性空間中的哪一種狀態(tài)，還要看條件而定。由此可見，控制的概念與事物的可能性空間密切相關(guān)，它是控制論中最基本的概念。所謂控制，就是人們根據(jù)自己的目的，改變條件，使事物的可能性空間縮小，沿著某種確定的方向發(fā)展，從而形成控制。因此，一切控制過程，實際都是由三個基本環(huán)節(jié)構(gòu)成的：（1）了解事物面臨的可能性空間是什么；（2）在可能性空間中選擇某一些狀態(tài)為目標(biāo)；（3）控制條件，使事物向既定的目標(biāo)轉(zhuǎn)化?？刂普撛谙到y(tǒng)科學(xué)中具有特別重要的地位，它是一門帶有普遍性的橫斷科學(xué)。一般系統(tǒng)具有物質(zhì)、能量和信息三個要素。但控制論只把物質(zhì)和能量看做系統(tǒng)工作的必要條件（硬件），并不探究系統(tǒng)是用什么物質(zhì)構(gòu)造的，能量是如何轉(zhuǎn)換的，而是著眼于信息方面。在控制論中，對系統(tǒng)的控制和調(diào)節(jié)不是通過物質(zhì)和能量的反饋來實現(xiàn)的，而是通過信息的反饋來實現(xiàn)的。

后記

狄更斯在《雙城記》中有一段名言：“這是最好的時期，也是最壞的時期；這是智慧的時代，也是愚蠢的時代；這是信任的時代，也是懷疑的時代；這是希望的春天，也是希望的冬天；我們的前途無量，同時又感到希望渺茫；我們一齊奔向天堂，我們?nèi)肿呦蛄硪粋€方向……”狄更斯的話令世人深感發(fā)展與挑戰(zhàn)并存。的確，我們正面臨歷史上最偉大、最困難、最關(guān)鍵的抉擇。誠如胡錦濤總書記指出：“事實雄辯地證明，改革開放是決定當(dāng)代中國命運的關(guān)鍵抉擇，是發(fā)展中國特色社會主義、實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的必由之路。”中國的改革開放如同巨龍騰飛。而今，這條巨龍已經(jīng)騰飛了30年，其直接成果就是中國崛起，并屹立于世界經(jīng)濟強國之林。而后，中國改革開放大業(yè)將面對更復(fù)雜局面：在國內(nèi)，改革進(jìn)入“深水區(qū)”，加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式，開辟一條科技含量高、經(jīng)濟效益好、資源消耗低、環(huán)境污染少、人力資源優(yōu)勢得到充分發(fā)揮的道路，其任務(wù)艱巨；在國外，全球化浪潮為各種經(jīng)濟政治力量的博弈增加新的巨大變數(shù)，我們將面臨更尖銳的挑戰(zhàn)。我們應(yīng)該清醒地認(rèn)識到：一方面，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)革命極大地促進(jìn)了經(jīng)濟、社會發(fā)展，把人類物質(zhì)文明和精神文明推到一個前所未有的高度；另一方面，人類進(jìn)入21世紀(jì)，面對的是一個空前復(fù)雜和充滿不確定性的社會，引發(fā)了許多新問題和新危機。

編輯推薦

《系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展概論》是由清華大學(xué)出版社出版的。

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