復(fù)雜系統(tǒng)的脆性理論及應(yīng)用

前言

從人類科學(xué)發(fā)展的歷史來看，近代科學(xué)對客觀世界的探索經(jīng)歷了一個由簡單到復(fù)雜，由單一、具體逐漸到整體、抽象的過程。人們研究的對象從質(zhì)點、質(zhì)點組、剛體到人體、社會，從機械運動、物理運動、化學(xué)運動到生物運動、思維運動、社會發(fā)展，從宏觀物體到微觀粒子、宇宙天體，越來越復(fù)雜。研究方法也包括了實驗、理論計算、定性分析，甚至直覺判斷等各種手段。開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)的概念是由我國著名科學(xué)家錢學(xué)森院士于20世紀80年代末總結(jié)和提煉出來的。錢學(xué)森、于景元、戴汝為3人署名的論文《一個科學(xué)新領(lǐng)域——開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)及其方法論》在《自然雜志》1990年第1期發(fā)表，首次向世人公布了這一新的科學(xué)領(lǐng)域及其基本觀點：對于自然界和人類社會中一些極其復(fù)雜的事物，從系統(tǒng)學(xué)的觀點來看，可以用開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)來描述。隨著科學(xué)技術(shù)和社會需求的發(fā)展，系統(tǒng)越來越大，功能也越來越復(fù)雜，一旦系統(tǒng)的某個局部發(fā)生問題，就可能導(dǎo)致整個系統(tǒng)的崩潰。例如一個地區(qū)的電力系統(tǒng)，由于某個電器元件的故障，導(dǎo)致了某個地區(qū)電力系統(tǒng)的崩潰，給當?shù)卦斐闪司薮蟮纳鐣绊懞徒?jīng)濟損失。復(fù)雜系統(tǒng)的脆性研究是在這樣一個背景下提出的：2001年，原國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會（以下簡稱原國防科工委）副主任、國家航天局局長欒恩杰，根據(jù)復(fù)雜大系統(tǒng)經(jīng)常由于一個局部的因素引起全局崩潰的問題，提出了復(fù)雜系統(tǒng)脆性的新思想，并認為應(yīng)該對復(fù)雜系統(tǒng)脆性進行研究。2002年，“復(fù)雜大系統(tǒng)的脆性研究”項目在原國防科工委基礎(chǔ)研究項目基金資助下，正式批準立項研究。由于復(fù)雜系統(tǒng)脆性理論是新提出的，因此，初期的研究工作是十分困難的。在金鴻章教授的組織下，集中了以博士研究生為主體的研究團隊，進行了數(shù)年的研究。金鴻章教授提出了脆性理論研究的總體思想，并提出了用熵的理論和系統(tǒng)突變的理論進行系統(tǒng)脆性研究的思想。在他的指導(dǎo)下，韋琦博士和郭健博士分別在這兩個方向上進行了研究。該階段的研究工作奠定了復(fù)雜系統(tǒng)脆性理論的研究基礎(chǔ)，為后續(xù)的研究創(chuàng)造了條件。在后續(xù)的研究中，金鴻章教授帶領(lǐng)的研究生團隊在復(fù)雜系統(tǒng)脆性理論的充實、完善和應(yīng)用方面進行了研究。這里面包括林德明博士、閻麗梅博士、薛萍博士、吳紅梅博士和李琦碩士的研究工作。事實上，本著作是金鴻章教授和他的研究生團隊的集體研究成果，著作內(nèi)容也是他們學(xué)位論文的綜合。復(fù)雜系統(tǒng)的脆性研究是針對系統(tǒng)中的某一個行為特性的研究，它是復(fù)雜系統(tǒng)理論研究的一個重要組成部分。

內(nèi)容概要

本書主要介紹了與復(fù)雜系統(tǒng)脆性理論相關(guān)的研究方法和成果，其內(nèi)容涵蓋了與復(fù)雜系統(tǒng)脆性理論相關(guān)的各種定義和模型，以及該系統(tǒng)在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用成果。
全書共分15章，包括復(fù)雜系統(tǒng)的一般理論及其相關(guān)的研究內(nèi)容，復(fù)雜系統(tǒng)脆性理論，基于熵的原理、元胞自動機原理、突變理論和適應(yīng)性Agent圖理論對復(fù)雜系統(tǒng)脆性理論的研究，系統(tǒng)脆性的自組織臨界性分析，復(fù)雜系統(tǒng)脆性理論在煤礦事故、非典型性肺炎、艦船電力系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。
本書可作為高等學(xué)?？刂瓶茖W(xué)與工程類專業(yè)的研究生教材或參考書，也可供從事復(fù)雜系統(tǒng)研究的科研人員參考。

書籍目錄

第1章緒論
第2章復(fù)雜系統(tǒng)的一般理論及相關(guān)的研究內(nèi)容
第3章復(fù)雜系統(tǒng)脆性理論
第4章基于熵的原理對復(fù)雜系統(tǒng)脆性理論的研究
第5章基于元胞自動機原理對復(fù)雜系統(tǒng)脆性理論的研究
第6章基于突變理論對復(fù)雜系統(tǒng)脆性理論的研究
第7章基于適應(yīng)性Agent圖理論對復(fù)雜系統(tǒng)脆性理論的研究
第8章煤礦事故脆性模型的研究
第9章系統(tǒng)脆性的自組織臨界性分析
第10章基于圖論的系統(tǒng)脆性分析
第11章復(fù)雜系統(tǒng)脆性理論在非典型性肺炎中的應(yīng)用
第12章復(fù)雜系統(tǒng)脆性理論在艦船電力系統(tǒng)中的應(yīng)用
第13章復(fù)雜系統(tǒng)脆性理論在煤礦系統(tǒng)中的應(yīng)用
第14章復(fù)雜系統(tǒng)脆性理論在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用
第15章復(fù)雜系統(tǒng)脆性理論在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

章節(jié)摘錄

插圖：中國對于復(fù)雜性的研究是建立在中國傳統(tǒng)文化基礎(chǔ)上的，早在兩千多年前的《周易》《老子》等古典哲學(xué)著作就提出了系統(tǒng)科學(xué)的觀點?，F(xiàn)代國內(nèi)的復(fù)雜性研究就是在20世紀80年代，錢學(xué)森院士首次提出了開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)理論，發(fā)起的系統(tǒng)科學(xué)研究新領(lǐng)域，其概念形成經(jīng)歷了三部曲：巨系統(tǒng)一復(fù)雜巨系統(tǒng)一開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)。錢學(xué)森的主要貢獻是提出了從定性到定量的綜合集成法以及從定性到定量的綜合集成研討廳體系嘲，在認識論方面強調(diào)解決復(fù)雜性問題必須利用整個科學(xué)技術(shù)體系的知識，對各種理論知識綜合集成，對邏輯思維和非邏輯思維、形象思維綜合集成，對機器智能和人的智慧綜合集成，對定性分析和定量數(shù)據(jù)綜合集成。在具體方法層次方面，面對復(fù)雜系統(tǒng)工程建立綜合集成研討廳體系，用于復(fù)雜巨系統(tǒng)的預(yù)測和決策有很強的操作性。中國學(xué)派在復(fù)雜性研究中獨樹一幟，是復(fù)雜性研究中舉足輕重的力量。總之，對于復(fù)雜性的研究要有廣闊的視野，合理的思維結(jié)構(gòu)，優(yōu)秀的創(chuàng)新品質(zhì)以及博大的人文情懷。復(fù)雜系統(tǒng)的脆性研究作為復(fù)雜性研究的一部分，就要兼收并蓄，集百家之所長，不斷開拓創(chuàng)新。1.4 復(fù)雜系統(tǒng)脆性理論與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系1.復(fù)雜系統(tǒng)脆性理論與協(xié)同學(xué)的關(guān)系“協(xié)同”這個詞是從古希臘語中借用來的，它標志著開放的系統(tǒng)中大量子系統(tǒng)之間相互作用的、整體的、集體的或合作的效應(yīng)。協(xié)同學(xué)是德國斯圖加特大學(xué)理論物理學(xué)教授赫爾曼.哈肯在研究激光理論的基礎(chǔ)上，于20世紀70年代提出，1977年正式問世的。它橫跨自然科學(xué)和社會科學(xué)，適應(yīng)范圍非常廣泛。協(xié)同學(xué)以各類開放系統(tǒng)所共有的“協(xié)同性”為研究對象，探討各類開放系統(tǒng)發(fā)展演化的原因及其規(guī)律，從方法論的角度揭示了客觀世界的本質(zhì)聯(lián)系，擴大了人們認識客觀世界的視野。協(xié)同學(xué)是從系統(tǒng)演化的角度研究開放系統(tǒng)在一定外部條件的作用下，其內(nèi)部諸要素、諸層面和諸子系統(tǒng)之間，如何通過非線性相互作用而形成協(xié)同效應(yīng)，自組織成為一個協(xié)同系統(tǒng)的內(nèi)部機制和規(guī)律的科學(xué)。

編輯推薦

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