復(fù)雜信息系統(tǒng)理論基礎(chǔ)

前言

創(chuàng)新是一個(gè)民族的靈魂，也是高層次人才水平的集中體現(xiàn)。因此，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)應(yīng)貫穿于研究生培養(yǎng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括課程學(xué)習(xí)、文獻(xiàn)閱讀、課題研究等。文獻(xiàn)閱讀與課題研究無(wú)疑是培養(yǎng)研究生創(chuàng)新能力的重要手段，同樣，課程學(xué)習(xí)也是培養(yǎng)研究生創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。通過(guò)課程學(xué)習(xí)，使研究生在教師指導(dǎo)下，獲取知識(shí)的同時(shí)理解知識(shí)創(chuàng)新過(guò)程與創(chuàng)新方法，對(duì)培養(yǎng)研究生創(chuàng)新能力具有極其重要的意義。西安交通大學(xué)研究生院圍繞研究生創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力改革研究生課程體系的同時(shí)，開設(shè)了一批研究型課程，支持編寫了一批研究型課程的教材，目的是為了推動(dòng)在課程教學(xué)環(huán)節(jié)加強(qiáng)研究生創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，進(jìn)一步提高研究生培養(yǎng)質(zhì)量。研究型課程是指以激發(fā)研究生批判性思維、創(chuàng)新意識(shí)為主要目標(biāo)，由具有高學(xué)術(shù)水平的教授作為任課教師參與指導(dǎo)，以本學(xué)科領(lǐng)域最新研究和前沿知識(shí)為內(nèi)容，以探索式的教學(xué)方式為主導(dǎo)，適合于師生互動(dòng)，使學(xué)生有更大的思維空間的課程。研究型教材應(yīng)使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中可以掌握最新的科學(xué)知識(shí)，了解最新的前沿動(dòng)態(tài)，激發(fā)研究生科學(xué)研究的興趣，掌握基本的科學(xué)方法，把教師為中心的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心、教師為主導(dǎo)的教學(xué)模式，把學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)樵谔剿餮芯颗c自主學(xué)習(xí)中掌握知識(shí)和培養(yǎng)能力。出版研究型課程系列教材，是一項(xiàng)探索性的工作，十分艱苦。雖然已出版的教材凝聚了作者的大量心血，但還有必要在實(shí)踐中不斷完善。我們深信，通過(guò)研究型系列教材的出版與完善，必定能夠促進(jìn)研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

內(nèi)容概要

本教材是以文科和非系統(tǒng)科學(xué)專業(yè)的理工科研究生為對(duì)象而編寫的一本教科書。其主旨是要以簡(jiǎn)明、通俗而又不失科學(xué)原意的方式系統(tǒng)地講述現(xiàn)代復(fù)雜信息系統(tǒng)科學(xué)的主要學(xué)科、派別的歷史淵源、基本概念、原理、思想和方法。    本教材涉及內(nèi)容十分廣泛：從古希臘、中國(guó)古代哲學(xué)和印度古代哲學(xué)的信息、系統(tǒng)、復(fù)雜性思想的解讀和挖掘，到近代以來(lái)的科學(xué)技術(shù)革命與科學(xué)世界圖景和科學(xué)思維方式的變革；從信息科學(xué)和信息哲學(xué)的整體復(fù)雜性蘊(yùn)味的展示，到系統(tǒng)科學(xué)和自組織系統(tǒng)理論相關(guān)學(xué)科、內(nèi)容和思想的闡釋；從分形、混沌、虛擬現(xiàn)實(shí)和納米科學(xué)技術(shù)理論具體內(nèi)容的講授，到當(dāng)代復(fù)雜系統(tǒng)理論研究的主要學(xué)派的相關(guān)學(xué)說(shuō)的介紹和分析。    在信息維度和復(fù)雜性維度的層面上對(duì)所講授的眾多領(lǐng)域的內(nèi)容進(jìn)行再造性整合和批判性審視與挖掘是本教材的一大特色。通過(guò)本教材內(nèi)容的學(xué)習(xí)，我們?cè)噲D要向?qū)W生展示一種全新而統(tǒng)一的復(fù)雜信息系統(tǒng)科學(xué)的理論和方法，以期有助于開拓、改變學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)、培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的理論素養(yǎng)，并希望以此對(duì)學(xué)生固有思維方式的改變有所啟迪。

作者簡(jiǎn)介

鄔焜，男，1953年10月生，漢族，河北淶源人；1982年7月畢業(yè)于蘭州大學(xué)哲學(xué)系，獲學(xué)士學(xué)位；1987年4月由助教破格晉升為副教授，1992年1月破格晉升為教授，從1993年10月起享受國(guó)務(wù)院頒發(fā)的政府特殊津貼。曾先后任教于西安理工大學(xué)、西北大學(xué)、西安石油大學(xué)，現(xiàn)任西安交通大

書籍目錄

序第一章  人類古代哲學(xué)中的信息、系統(tǒng)、復(fù)雜性思想  第一節(jié)  古希臘哲學(xué)中的信息、系統(tǒng)、復(fù)雜性思想    一、微觀不變的簡(jiǎn)單性觀念基礎(chǔ)上的世界整體統(tǒng)一觀    二、微觀不變的簡(jiǎn)單性觀念基礎(chǔ)上的宏觀可變的復(fù)雜性觀念    三、整體性質(zhì)不能簡(jiǎn)單歸約為部分性質(zhì)的整體涌現(xiàn)性思想    四、在一定程度上承認(rèn)世界、事物演化生成的自組織性    五、承認(rèn)世界本原具有“多樣性”的復(fù)雜性觀念    六、承認(rèn)偶然性在事物演化過(guò)程中的作用的復(fù)雜性思想    七、已經(jīng)在某種程度上看到了物質(zhì)世界與信息世界在存在方式上的差異    八、已經(jīng)在某種程度上發(fā)現(xiàn)了認(rèn)識(shí)發(fā)生和認(rèn)識(shí)過(guò)程的信息中介的機(jī)理    九、沒(méi)有創(chuàng)新的預(yù)成論的全息理論    十、具有直觀性和猜測(cè)性兩大缺陷  第二節(jié)  中國(guó)古代哲學(xué)中的信息、系統(tǒng)、復(fù)雜性思想    一、幾乎所有的哲學(xué)家都堅(jiān)持世界具有整體統(tǒng)一性的觀念    二、在人類哲學(xué)史上最早提出了類似于信息結(jié)構(gòu)化的理論    三、在一定程度上看到了事物自身顯示自身的信息性存在的性質(zhì)    四、在一定程度上看到了事物存在的全息性特征    五、在人類科學(xué)與哲學(xué)史上最早提出了信息網(wǎng)絡(luò)的思想    六、在某種程度上已經(jīng)看到了整體性質(zhì)的涌現(xiàn)性特征    七、在某種程度上已經(jīng)提出了關(guān)于人的認(rèn)識(shí)的信息中介論理論的萌芽性思想    八、具有豐富的過(guò)程論和生成論的思想    九、提出了明晰而深刻的非決定論的復(fù)雜自組織思想    十、具有直觀性、猜測(cè)性、神秘性等缺陷  第三節(jié)  古印度哲學(xué)中的信息、系統(tǒng)、復(fù)雜性思想    一、豐富的宇宙及其事物自生性的過(guò)程論思想    二、以大梵為本體的世界整體統(tǒng)一性理論    三、形形色色的多元實(shí)在論的本體論觀念    四、明確的信息自在顯現(xiàn)思想    五、豐富的宇宙、事物的全息思想    六、深刻的信息認(rèn)識(shí)中介論思想    七、差異整體論和差異認(rèn)識(shí)論的復(fù)雜性觀念    八、和合論中的整體涌現(xiàn)論的復(fù)雜性思想    九、事物自然因、無(wú)目的、非決定論的復(fù)雜性觀念    十、無(wú)常無(wú)我論、空論中的變易、無(wú)主宰、無(wú)主體的復(fù)雜性思想    十一、“中道論”中兩極兼容、對(duì)立互補(bǔ)的復(fù)雜性思想    十二、具有直觀性、猜測(cè)性、神秘性、神學(xué)性等缺陷第二章  近代以來(lái)的科技革命與現(xiàn)代復(fù)雜信息系統(tǒng)科學(xué)的崛起  第一節(jié)  科學(xué)技術(shù)革命的概念及二者的關(guān)系    一、科學(xué)與科學(xué)革命    二、技術(shù)與技術(shù)革命    三、科學(xué)革命、技術(shù)革命與社會(huì)變革的關(guān)系    四、作為展開過(guò)程的科技革命  第二節(jié)  第一次科技革命：實(shí)體實(shí)在論和實(shí)體思維    一、第一次科學(xué)革命的時(shí)間、內(nèi)容和過(guò)程    二、第一次科學(xué)革命的科學(xué)意義    三、實(shí)體思維    四、第一次技術(shù)革命  第三節(jié)  第二次科技革命：場(chǎng)能實(shí)在論和能量思維    一、第二次科學(xué)革命的時(shí)間、內(nèi)容和過(guò)程    二、第二次科學(xué)革命的科學(xué)意義    三、當(dāng)代物理學(xué)的危機(jī)    四、超弦：一個(gè)關(guān)于超微觀世界構(gòu)造模式的研究綱領(lǐng)    五、能量思維    六、第二次技術(shù)革命  第四節(jié)  第三次科學(xué)革命：信息系統(tǒng)復(fù)雜綜合的世界圖景和信息思維    一、第三次科學(xué)革命的時(shí)間、階段和過(guò)程    二、第三次科學(xué)革命第一階段的主要學(xué)科    三、第三次科學(xué)革命第二階段的主要學(xué)科    四、第三次科學(xué)革命第三階段的主要學(xué)科    五、信息系統(tǒng)復(fù)雜綜合世界圖景和信息思維  第五節(jié)  第三次技術(shù)革命及其基本領(lǐng)域    一、第三次技術(shù)革命的時(shí)間、內(nèi)容和過(guò)程    二、第三次技術(shù)革命第一、第二階段的基本領(lǐng)域    三、第三次技術(shù)革命第三階段的基本領(lǐng)域    四、信息技術(shù)革命：第三次技術(shù)革命的實(shí)質(zhì)第三章  信息  第一節(jié)  平衡態(tài)和熵    一、平衡態(tài)    二、熵  第二節(jié)  信息論的誕生和信息系統(tǒng)模型    一、信息論簡(jiǎn)史    二、通信系統(tǒng)的申農(nóng)模型    三、信息創(chuàng)生系統(tǒng)    四、信息實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)  第三節(jié)  信息的本質(zhì)和分類    一、存在領(lǐng)域的分割    二、信息本質(zhì)的界定    三、信息的分類  第四節(jié)  信息的質(zhì)、特性和功能    一、信息的質(zhì)    二、信息的特性    三、信息的功能  第五節(jié)  信息的度量    一、信息在差異關(guān)系中被認(rèn)識(shí)    二、自信息的度量    三、信息熵(平均信息量)  第六節(jié)  信道與編碼    一、信道及其分類    二、通信速率(傳信率)    三、信道容量(編碼容量)    四、編碼方法  第七節(jié)  通信信息論的拓廣    一、申農(nóng)信息論的局限    二、動(dòng)態(tài)信息量    三、信息研究的三個(gè)層次第四章  系統(tǒng)  第一節(jié)  系統(tǒng)科學(xué)的創(chuàng)立和系統(tǒng)科學(xué)的體系    一、一般系統(tǒng)論的創(chuàng)立    二、系統(tǒng)科學(xué)的體系  第二節(jié)  系統(tǒng)概念和系統(tǒng)性質(zhì)    一、系統(tǒng)概念    二、系統(tǒng)分類的多樣性    三、系統(tǒng)的整體性    四、系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性    五、系統(tǒng)的開放性與進(jìn)化性    六、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能  第三節(jié)  控制系統(tǒng)理論    一、控制系統(tǒng)理論的發(fā)生和發(fā)展    二、控制與控制系統(tǒng)    三、反饋    四、輸入與輸出    五、狀態(tài)與變換    六、控制論的基本方法第五章  自組織  第一節(jié)  進(jìn)化與廣義熱力學(xué)第二定律    一、熱力學(xué)部分內(nèi)容簡(jiǎn)介    二、熱寂說(shuō)與麥克斯韋妖    三、開放性與廣義熱力學(xué)第二定律    四、對(duì)“宇宙熱寂論”的質(zhì)疑    五、閉宇宙的自組織循環(huán)演化模式  第二節(jié)  自組織及其基本特征和機(jī)制    一、自組織的概念    二、一些典型的自組織現(xiàn)象    三、自組織現(xiàn)象的基本特征    四、自組織行為的一般過(guò)程和機(jī)制  第三節(jié)  耗散結(jié)構(gòu)理論    一、有序演化的條件和根據(jù)    二、系統(tǒng)有序演化的動(dòng)力  第四節(jié)  協(xié)同學(xué)    一、基本演化方程    二、協(xié)同學(xué)的三條基本原理    三、結(jié)構(gòu)有序演化的分叉結(jié)構(gòu)    四、協(xié)同學(xué)對(duì)系統(tǒng)科學(xué)的重要貢獻(xiàn)  第五節(jié)  超循環(huán)理論    一、生命起源的分子自組織階段    二、循環(huán)與超循環(huán)    三、超循環(huán)進(jìn)化原理    四、生命起源的超循環(huán)機(jī)制    五、超循環(huán)理論的方法論意義  第六節(jié)  突變理論    一、漸變與突變    二、初等突變的基本類型    三、尖拐突變    四、突變現(xiàn)象的基本特征第六章  復(fù)雜性  第一節(jié)  分形幾何學(xué)    一、分維與分維的計(jì)算    二、分形與分形構(gòu)造  第二節(jié)  混沌理論    一、混沌學(xué)的創(chuàng)立    二、一維映射的分叉與混沌    三、混沌及混沌的基本特征    四、走向混沌的道路  第三節(jié)  全息境界    一、相互作用、時(shí)空轉(zhuǎn)化與全息    二、演化歷史關(guān)系全息    三、演化未來(lái)關(guān)系全息    四、演化系列關(guān)系全息    五、演化內(nèi)在關(guān)系全息    六、演化結(jié)構(gòu)全息  第四節(jié)  納米科技    一、納米科技的興起    二、納米科技的研究領(lǐng)域    三、作為信息科技前沿的納米科技  第五節(jié)  虛擬現(xiàn)實(shí)科學(xué)技術(shù)    一、虛擬現(xiàn)實(shí)科學(xué)技術(shù)的起源與發(fā)展    二、虛擬現(xiàn)實(shí)的認(rèn)識(shí)論基礎(chǔ)    三、虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬了什么？    四、虛擬實(shí)在世界中的實(shí)在  第六節(jié)  復(fù)雜性理論研究的主要學(xué)派    一、復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論    二、開放復(fù)雜巨系統(tǒng)理論    三、復(fù)雜范式理論主要參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：但是，必須強(qiáng)調(diào)指出的是，雖然在他們承認(rèn)偶然性的相關(guān)論述中呈現(xiàn)出了一定程度的復(fù)雜性韻味，但是，這并不等于說(shuō)承認(rèn)偶然性就是復(fù)雜性。只有承認(rèn)偶然性并不僅僅是位移性、聚散性的機(jī)械運(yùn)動(dòng)中可能表現(xiàn)出來(lái)的特征，而且也是事物外部和內(nèi)部相互作用、相互轉(zhuǎn)化和生成過(guò)程中所表現(xiàn)出來(lái)的本質(zhì)特征和基本動(dòng)力的時(shí)候，這樣的理論才與當(dāng)代復(fù)雜性理論所揭示的相關(guān)思想相吻合，而那些僅僅承認(rèn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)中表現(xiàn)出來(lái)的不變粒子運(yùn)行軌跡與標(biāo)準(zhǔn)軌跡相比略微偏斜的思想則仍然在較大的程度上體現(xiàn)著簡(jiǎn)單性的觀念。七、已經(jīng)在某種程度上看到了物質(zhì)世界與信息世界在存在方式上的差異這一方面的觀點(diǎn)可以從柏拉圖關(guān)于實(shí)物和影像的關(guān)系、亞里士多德關(guān)于潛能與現(xiàn)實(shí)的關(guān)系的論述中體現(xiàn)出來(lái)。柏拉圖曾經(jīng)把世界區(qū)分為可見世界和可知世界兩大領(lǐng)域，在此基礎(chǔ)上，他又把可見世界區(qū)分為兩個(gè)部分：實(shí)物世界和它們的影像世界。并且，他還進(jìn)一步地指出這兩個(gè)部分的關(guān)系是原本與摹本的關(guān)系。柏拉圖所說(shuō)的“影像世界”并不是指人的認(rèn)識(shí)中的主觀的表象世界，而指的是客觀世界自身顯示自身的一個(gè)具有純粹客觀存在意義的世界層次，因?yàn)樗f(shuō)：“這種陰影是實(shí)在的事物所產(chǎn)生的。”另外，柏拉圖還看到了陰影的可能多級(jí)顯現(xiàn)的性質(zhì)，因?yàn)樗麉^(qū)分了光（太陽(yáng)的陰影）、光所投射的陰影（陰影的陰影）。他還提出了一個(gè)“洞穴假象”的寓言來(lái)說(shuō)明他的思想①。顯然，柏拉圖的相關(guān)思想是極為深刻的。其實(shí)，柏拉圖所劃分的作為實(shí)物原形的世界和作為顯示著實(shí)物世界的影像的世界，恰好對(duì)應(yīng)于當(dāng)代信息科學(xué)和信息哲學(xué)所揭示的物質(zhì)世界和顯示著這個(gè)世界的存在方式的自在信息的世界。亞里士多德認(rèn)為：潛能與現(xiàn)實(shí)同屬于“有”，但是現(xiàn)實(shí)是實(shí)在的有，而潛能則是不實(shí)在的有。他還用“銅潛在的是一個(gè)雕像”的例子來(lái)說(shuō)明他的思想。在亞里士多德看來(lái)，現(xiàn)實(shí)與潛能、實(shí)在與不實(shí)在之間具有相互蘊(yùn)涵和相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系。顯然，在亞里士多德那里已經(jīng)看到了潛能的不實(shí)在的存在方式和現(xiàn)實(shí)的實(shí)在的存在方式之間的差異，以及二者之間可能存在的過(guò)渡和轉(zhuǎn)化的性質(zhì)。雖然，亞里士多德并未用信息這個(gè)概念，但是它所闡釋的相關(guān)思想則是屬于這一領(lǐng)域的。

編輯推薦

在信息維度和復(fù)雜性維度的層面上對(duì)所講授的眾多領(lǐng)域的內(nèi)容進(jìn)行再造性整合和批判性審視與挖掘是本教材的一大特色。通過(guò)《西安交通大學(xué)研究生創(chuàng)新教育系列教材?復(fù)雜信息系統(tǒng)理論基礎(chǔ)》內(nèi)容的學(xué)習(xí)，我們?cè)噲D要向?qū)W生展示一種全新而統(tǒng)一的復(fù)雜信息系統(tǒng)科學(xué)的理論和方法，以期有助于開拓、改變學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)、培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的理論素養(yǎng)，并希望以此對(duì)學(xué)生固有思維方式的改變有所啟迪。

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