《系统工程系统与系统理论概述.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《系统工程系统与系统理论概述.pptx（56页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、会计学1系统工程系统工程 系统与系统理论系统与系统理论(lln)概述概述第一页，共56页。2.1 系统系统(xtng)的概念的概念n n系统系统(xt(xt ng)ng)的定义的定义n n系统系统(xt(xt ng)ng)的特性的特性n n系统系统(xt(xt ng)ng)工程研究系统工程研究系统(xt(xt ng)ng)的特点的特点第2页/共56页第二页，共56页。n n日本日本JisJis（工业标准）定义：系统是许多要素保持有机（工业标准）定义：系统是许多要素保持有机的秩序，向着同一目的行动的东西。的秩序，向着同一目的行动的东西。n n美国学者阿柯夫教授：系统是有由两个或两个以上相美国学者
2、阿柯夫教授：系统是有由两个或两个以上相互联系互联系(linx)(linx)的任何类的要素所构成的集合。的任何类的要素所构成的集合。n n 生物学家生物学家Lu Lu 贝塔朗菲：系统是由相互作用着的诸要贝塔朗菲：系统是由相互作用着的诸要素的综合体素的综合体 第3页/共56页第三页，共56页。n n汪应洛教授汪应洛教授(jioshu)(jioshu)：系统是有特定功能的、相互间：系统是有特定功能的、相互间具有联系的许多要素所构成的一个整体。具有联系的许多要素所构成的一个整体。n n 王众托教授王众托教授(jioshu)(jioshu)：所谓系统就是由相互作用和相：所谓系统就是由相互作用和相互依赖的
3、若干组成部分结合而成的具有特定功能的有机互依赖的若干组成部分结合而成的具有特定功能的有机整体。整体。n n 王浣尘教授王浣尘教授(jioshu)(jioshu)：对于系统的定义应划为两类，：对于系统的定义应划为两类，有人参与和无人参与的系统。有人参与和无人参与的系统。第4页/共56页第四页，共56页。如何理解如何理解1 1、多元性：系统是多样性的统一、差异性的统一。存在有、多元性：系统是多样性的统一、差异性的统一。存在有差别的多个事物（至少两个），才有可能在一定条件下差别的多个事物（至少两个），才有可能在一定条件下整合成为一个系统。整合成为一个系统。2 2、内在相关性：系统中不存在与其他元素无
4、关的孤立、内在相关性：系统中不存在与其他元素无关的孤立(gl)(gl)元素或组分，所有元素或组分都按照该系统特有元素或组分，所有元素或组分都按照该系统特有的、足以与别的系统相区别的方式彼此关联在一起，相的、足以与别的系统相区别的方式彼此关联在一起，相互依存，相互作用，相互激励，相互补充，相互制约。互依存，相互作用，相互激励，相互补充，相互制约。第5页/共56页第五页，共56页。如何理解如何理解3 3、整体、整体(zhngt(zhngt)性：系统是由它的所有组分构成性：系统是由它的所有组分构成的统一整体的统一整体(zhngt(zhngt)，具有整体，具有整体(zhngt(zhngt)的结的结构、
5、整体构、整体(zhngt(zhngt)的特性、整体的特性、整体(zhngt(zhngt)的状的状态、整体态、整体(zhngt(zhngt)的行为、整体的行为、整体(zhngt(zhngt)的功的功能等。能等。4 4、现实世界不存在没有任何内在相关性的事物群体，、现实世界不存在没有任何内在相关性的事物群体，凡群体中的事物必定以某种方式相互联系，否则凡群体中的事物必定以某种方式相互联系，否则不成其为群体。不存在数学意义上的孤立元不成其为群体。不存在数学意义上的孤立元 。第6页/共56页第六页，共56页。构成系统的条件构成系统的条件有整体的目的性，具有特定有整体的目的性，具有特定(tdng)(tdn
6、g)的整体功能。的整体功能。有两个以上要素，要素可以是物理实体、实际过程，也有两个以上要素，要素可以是物理实体、实际过程，也可以是抽象的概念、原理和思想等非实在的东西。可以是抽象的概念、原理和思想等非实在的东西。要素之间保持有机联系，相互作用、相互依存、相互制要素之间保持有机联系，相互作用、相互依存、相互制约。约。要素必须被组织化的，形成有序的整体。要素必须被组织化的，形成有序的整体。第7页/共56页第七页，共56页。2.1.2 系统系统(xtng)的特性的特性整体性整体性任何一个系统都是由不同要素依据一定逻辑要求构成任何一个系统都是由不同要素依据一定逻辑要求构成(guchng)(guchng
7、)的整体，而决不是这些要素的简单凑合。的整体，而决不是这些要素的简单凑合。尽管每一个要素都有其各自不同的特征和功能，但尽管每一个要素都有其各自不同的特征和功能，但对外总是以系统的综合特性与功能显示出来。有这对外总是以系统的综合特性与功能显示出来。有这样的事实：即使不全是完善的要素可以构成样的事实：即使不全是完善的要素可以构成(guchng)(guchng)性能良好的系统，反之即全是性能良好性能良好的系统，反之即全是性能良好的要素也不一定能构成的要素也不一定能构成(guchng)(guchng)一个完善的系统一个完善的系统第8页/共56页第八页，共56页。2.1.2 系统系统(xtng)的特性的
8、特性相关性相关性系统的相关是指构成的要素之间，系统内各系统的相关是指构成的要素之间，系统内各层次之间都是以一定的规律相互联系，相层次之间都是以一定的规律相互联系，相互作用。既相互存在、又相互制约。因此，互作用。既相互存在、又相互制约。因此，系统内部存在着各种竞争关系。系统内部存在着各种竞争关系。(存在正相存在正相关与负相关，在分析系统问题关与负相关，在分析系统问题(wnt)(wnt)时，时，要分析要素本身的作用，也要分析通过其要分析要素本身的作用，也要分析通过其他要素对系统的作用他要素对系统的作用)第9页/共56页第九页，共56页。2.1.2 系统系统(xtng)的特性的特性层次性层次性任何一
9、个系统都可以在空间或时间上进行初步分任何一个系统都可以在空间或时间上进行初步分解，分成次级、次次级等分系统、子系统，直解，分成次级、次次级等分系统、子系统，直至元素。形成一系列的排列次序。（系统层次至元素。形成一系列的排列次序。（系统层次性表现为一般性表现为一般(ybn)(ybn)系统具有树状结构或金系统具有树状结构或金字塔结构。但随着英特网技术发展，管理系统字塔结构。但随着英特网技术发展，管理系统层次在向扁平化发展，当网络化程度很高时，层次在向扁平化发展，当网络化程度很高时，系统层次性会下降）系统层次性会下降）第10页/共56页第十页，共56页。2.1.2 系统系统(xtng)的特性的特性目
10、的性目的性任何一个系统都具有特定的目的，为了总的任何一个系统都具有特定的目的，为了总的目的，各子系统直至要素都具有各自的中目的，各子系统直至要素都具有各自的中小目的。在分析小目的。在分析(fnx)(fnx)系统的目的性时往系统的目的性时往往采用目的往采用目的手段法，即认为目的是上一手段法，即认为目的是上一层的手段，手段是下一层的目的。只有了层的手段，手段是下一层的目的。只有了解不同层次的目的，才能更好的对系统进解不同层次的目的，才能更好的对系统进行管理行管理第11页/共56页第十一页，共56页。2.1.2 系统系统(xtng)的特性的特性成长性成长性系统的生命周期：孕育期系统的生命周期：孕育期
11、+诞生期诞生期+发展期发展期+成熟期成熟期+衰老和更新期。且系统生命周期衰老和更新期。且系统生命周期有如下特征有如下特征(tzhng)(tzhng)：系统上升时期，要：系统上升时期，要素在增长，层次性分明，系统结构稳定性素在增长，层次性分明，系统结构稳定性加强，系统与环境的联系紧密，且适应性加强，系统与环境的联系紧密，且适应性好，反之亦然。其次，增长曲线为好，反之亦然。其次，增长曲线为S S型。型。第12页/共56页第十二页，共56页。2.1.2 系统系统(xtng)的特性的特性环境适应性环境适应性任何一个系统任何一个系统(xt(xt ng)ng)都存在环境之中，它都存在环境之中，它的形成与发
12、展受到环境的制约，且任何一的形成与发展受到环境的制约，且任何一个系统个系统(xt(xt ng)ng)与同处一个类似环境的系与同处一个类似环境的系统统(xt(xt ng)ng)之间存在着竞争，只有适应环之间存在着竞争，只有适应环境的系统境的系统(xt(xt ng)ng)才能在竞争中取胜。因才能在竞争中取胜。因此，在分析系统此，在分析系统(xt(xt ng)ng)问题时，要充分问题时，要充分考虑环境对系统考虑环境对系统(xt(xt ng)ng)的作用。的作用。第13页/共56页第十三页，共56页。2.1.3 2.1.3 系统工程研究系统工程研究系统工程研究系统工程研究(ynji)(ynji)系统的
13、特系统的特系统的特系统的特点点点点可控性从系统工程研究的目的来看，他所研究的系统必须是一个(y)人工系统(如企业、城市、学校)或者是一个(y)经过改造的自然系统(如水利系统、国家森林公园)，即人们必须改造它、认识它，否则就失去意义。第14页/共56页第十四页，共56页。2.1.3 2.1.3 系统工程研究系统工程研究系统工程研究系统工程研究(ynji)(ynji)系统的特点系统的特点系统的特点系统的特点动态性系统工程研究的系统必须是时刻变化着的。它由许多分系统组成，系统的动态性使其具有生命周期。开放系统与外界环境有物质、能量和信息的交换，系统内部结构也可以随时间变化。一般来讲，系统的发展是一个
14、(y)有方向性的动态过程。第15页/共56页第十五页，共56页。2.1.3 2.1.3 系统系统系统系统(xt(xt ng)ng)工程研究系统工程研究系统工程研究系统工程研究系统(xt(xt ng)ng)的特点的特点的特点的特点复杂性系统工程研究的对象多属社会系统，使得面临的对象具有比其他类型(lixng)的系统更加复杂的关系，一方面是系统内部各要素之间的关系，另一方面是系统内部同系统外部之间的关系，这些关系常常具有不确定性和竞争性。第16页/共56页第十六页，共56页。2.1.3 2.1.3 系统工程研究系统工程研究系统工程研究系统工程研究(ynji)(ynji)系统的特系统的特系统的特系统
15、的特点点点点自律性自律性应该是社会系统的一个共同特征，表现在系统的各组成部分都围绕着一个共同的目标，以区别于彼此没有共同目标的一组元素，同时又彼此约束(yush)向着共同的目标前进，亦即系统自身约束(yush)自己的能力。第17页/共56页第十七页，共56页。2.2 2.2 系统的各种形态系统的各种形态系统的各种形态系统的各种形态(xngti)(xngti)和和和和性质性质性质性质自然自然(zrn)(zrn)系统与人工系统系统与人工系统自然自然(zrn)(zrn)系统由自然系统由自然(zrn)(zrn)发生而发生而产生与形成的系统。如海洋系统、太产生与形成的系统。如海洋系统、太阳系。阳系。人工
16、系统是人们将有关元素，按其属性人工系统是人们将有关元素，按其属性和相互关系组合而成的系统。如工具和相互关系组合而成的系统。如工具与机械装置、管理系统。与机械装置、管理系统。实际中，大多数的系统是自然实际中，大多数的系统是自然(zrn)(zrn)系系统与人工系统的复合系统。如景观园统与人工系统的复合系统。如景观园林林第18页/共56页第十八页，共56页。2.2 2.2 系统的各种系统的各种系统的各种系统的各种(zh zh n n)形态形态形态形态和性质和性质和性质和性质实体实体(sht(sht)系统与概念系统系统与概念系统实体实体(sht(sht)系统是以物理状态的存在物作系统是以物理状态的存在
17、物作为组成要素的系统。这些实体为组成要素的系统。这些实体(sht(sht)占有一定的空间，也称为硬件系统。占有一定的空间，也称为硬件系统。与实体与实体(sht(sht)系统对应的是概念系统。它系统对应的是概念系统。它是概念、原理、假说、方法、计划、制是概念、原理、假说、方法、计划、制度等非物资实体度等非物资实体(sht(sht)构成的系统，构成的系统，也称软件系统。也称软件系统。以上两类系统在实际中常结合在一起，以以上两类系统在实际中常结合在一起，以实现一定的功能。实体实现一定的功能。实体(sht(sht)系统是系统是概念系统的基础，而概念系统往往又对概念系统的基础，而概念系统往往又对实体实体
18、(sht(sht)系统提供指导和服务。系统提供指导和服务。第19页/共56页第十九页，共56页。2.2 2.2 系统的各种系统的各种系统的各种系统的各种(zh zh n n)形态和形态和形态和形态和性质性质性质性质动态系统与静态系统动态系统与静态系统动态系统的状态变量是随时间不断变化的，是动态系统的状态变量是随时间不断变化的，是时间的函数。如学校、企业就是一个动态系时间的函数。如学校、企业就是一个动态系统。统。静态系统是表征系统运行规律的数学模型中不静态系统是表征系统运行规律的数学模型中不含有时间因素，模型中的变量不随时间变化，含有时间因素，模型中的变量不随时间变化，是动态系统的一种极限状态，
19、即处于稳定的是动态系统的一种极限状态，即处于稳定的系统，如大桥、公路、房屋等。系统，如大桥、公路、房屋等。中世纪以前，人们曾认为宇宙是永恒不变的，中世纪以前，人们曾认为宇宙是永恒不变的，习惯将事务习惯将事务(shw)(shw)看成是恒定的、静止的。看成是恒定的、静止的。随着科学的发展和人类的进步，人们才逐渐随着科学的发展和人类的进步，人们才逐渐认识到世界不是恒定事物的集合体，而是动认识到世界不是恒定事物的集合体，而是动态过程的集合体。现实研究中的静态系统往态过程的集合体。现实研究中的静态系统往往是动态系统的简化模型。往是动态系统的简化模型。第20页/共56页第二十页，共56页。2.2 2.2
20、系统的各种系统的各种系统的各种系统的各种(zh zh n n)形态形态形态形态和性质和性质和性质和性质孤立系统、封闭系统与开放系统孤立系统、封闭系统与开放系统孤立系统孤立系统 系统与外界没有物资交换，也不进行信息、系统与外界没有物资交换，也不进行信息、能量交换。能量交换。封闭系统封闭系统 系统与外界没有物资交换，但可以进行信息、系统与外界没有物资交换，但可以进行信息、能量交换。能量交换。开放系统开放系统 系统与外界有物资、信息、能量交换。系统与外界有物资、信息、能量交换。研究开放系统，不仅要研究系统本身的结构与状态研究开放系统，不仅要研究系统本身的结构与状态(zhungti)(zhungti)
21、，还要研究系统所处的外部环境，剖，还要研究系统所处的外部环境，剖析环境因素对系统的影响方式及影响程度，以及环析环境因素对系统的影响方式及影响程度，以及环境随机变化的因素。境随机变化的因素。第21页/共56页第二十一页，共56页。2.2 2.2 系统系统系统系统(xt(xt ng)ng)的各种形态和的各种形态和的各种形态和的各种形态和性质性质性质性质普通系统与大系统普通系统与大系统普通系统的特点是规模不太，要素不多，功能和普通系统的特点是规模不太，要素不多，功能和目标较少，要素之间的关系也不十分目标较少，要素之间的关系也不十分(shfn)(shfn)复杂，变量的非线性对与研究的目的来说也不复杂，
22、变量的非线性对与研究的目的来说也不十分十分(shfn)(shfn)突出。如原子结构、生产小组。突出。如原子结构、生产小组。从系统工程和现代控制论的观点来看，大系统的从系统工程和现代控制论的观点来看，大系统的特点为规模庞大、结构复杂、因素众多，变量特点为规模庞大、结构复杂、因素众多，变量的非线性不可忽视，目标多样、功能综合等。的非线性不可忽视，目标多样、功能综合等。如卫星通信网、城市交通管理。如卫星通信网、城市交通管理。随着现代科学技术的发展和工业化步伐的加快，随着现代科学技术的发展和工业化步伐的加快，社会、经济、技术和环境等许多方面都已形成社会、经济、技术和环境等许多方面都已形成了以了以“大大
23、”为特征的系统，这些系统不仅是物为特征的系统，这些系统不仅是物理系统大或占用空间多，而且还互相影响和制理系统大或占用空间多，而且还互相影响和制约。约。第22页/共56页第二十二页，共56页。2.3 2.3 社会经济系统社会经济系统社会经济系统社会经济系统(xt(xt ng)ng)的特的特的特的特点点点点社会经济系统是系统工程研究的主要对象，了社会经济系统是系统工程研究的主要对象，了解其运动规律和相互作用机制具有重要意义解其运动规律和相互作用机制具有重要意义(yy)(yy)。系统工程工作者除了解社会经济系统。系统工程工作者除了解社会经济系统的一般规律外，更重要的是掌握其特殊规律的一般规律外，更重
24、要的是掌握其特殊规律（特点），掌握这些特点有助于准确把握研（特点），掌握这些特点有助于准确把握研究方向，使提出的建议、方案更符合实际，究方向，使提出的建议、方案更符合实际，更具有可操作性。社会经济系统具有如下的更具有可操作性。社会经济系统具有如下的规律和特点。规律和特点。第23页/共56页第二十三页，共56页。2.3 2.3 社会经济社会经济社会经济社会经济(jngj)(jngj)系统的特系统的特系统的特系统的特点点点点因果律因果律因果律是社会经济系统的基本规律，任何结因果律是社会经济系统的基本规律，任何结果果(ji gu(ji gu)都有会原因的，反之对系统实都有会原因的，反之对系统实施任何
25、一项措施都会产生一定的效果（正施任何一项措施都会产生一定的效果（正负影响）。如改革开放后，农村实现负影响）。如改革开放后，农村实现“分分田到户，责任承包田到户，责任承包”政策，政策实施后迅政策，政策实施后迅速改变了农村粮食紧张的局面，由买粮难速改变了农村粮食紧张的局面，由买粮难到卖粮难，同时在农业基础实施建设上，到卖粮难，同时在农业基础实施建设上，这一政策也会产生一些负作用。因此在考这一政策也会产生一些负作用。因此在考虑对系统实施某一政策时，不仅要考虑正虑对系统实施某一政策时，不仅要考虑正作用还要考虑它的副作用。作用还要考虑它的副作用。第24页/共56页第二十四页，共56页。2.3 2.3 社
26、会经济系统社会经济系统社会经济系统社会经济系统(xt(xt ng)ng)的特点的特点的特点的特点反馈环，具有多重反馈环反馈环，具有多重反馈环反馈是社会经济系统一个重要的特点，它由正反馈和反馈是社会经济系统一个重要的特点，它由正反馈和负反馈组成。正反馈是指系统的负反馈组成。正反馈是指系统的A A要素的增长会引要素的增长会引起起B B要素的增长，而要素的增长，而B B要素的增长又使得要素的增长又使得A A要素增长，要素增长，周而复始形成一个环路，不断推动系统发展；负反周而复始形成一个环路，不断推动系统发展；负反馈指系统馈指系统A A要素的增长会引起要素的增长会引起B B要素的增长，而要素的增长，而
27、B B要要素的增长又使得素的增长又使得A A要素减弱，使系统要素减弱，使系统A A要素回归要素回归(hugu)(hugu)到较低的水平。如总人口的增长，在一定到较低的水平。如总人口的增长，在一定出生率的前提下，出生人口数增加，出生人口数增出生率的前提下，出生人口数增加，出生人口数增加使得总人口增加；反之，总人口增长，在一定死加使得总人口增加；反之，总人口增长，在一定死亡率的前提下，死亡人口数增加，而死亡人口数增亡率的前提下，死亡人口数增加，而死亡人口数增加又使得总人口减少加又使得总人口减少第25页/共56页第二十五页，共56页。2.3 2.3 社会经济社会经济社会经济社会经济(jngj)(jn
28、gj)系统的特系统的特系统的特系统的特点点点点反馈环，具有多重反馈环反馈环，具有多重反馈环社会经济系统不但具有正负反馈环，还具有多重反馈社会经济系统不但具有正负反馈环，还具有多重反馈环特点，多重反馈环是指系统的某一要素环特点，多重反馈环是指系统的某一要素A A增加或增加或减少，引起要素减少，引起要素B B的增加或减少，而要素的增加或减少，而要素B B的增加的增加或减少又引起要素或减少又引起要素C C的增加或减少，的增加或减少，最终使最终使A A要素增加或减少，这一循环过程形成了一个多重反要素增加或减少，这一循环过程形成了一个多重反馈环。如人口总数的增加，使之劳动人口数增加，馈环。如人口总数的增
29、加，使之劳动人口数增加，相应相应(xingyng)(xingyng)的的GDPGDP增加，增加，GDPGDP的增加可使科的增加可使科学教育费用增加，导致人们受教育水平增加，从而学教育费用增加，导致人们受教育水平增加，从而提高人们对计划生育的认识，减少计划外生育，使提高人们对计划生育的认识，减少计划外生育，使人口总数增加量降低。人口总数增加量降低。第26页/共56页第二十六页，共56页。2.3 2.3 社会经济系统社会经济系统社会经济系统社会经济系统(xt(xt ng)ng)的特点的特点的特点的特点反直观性反直观性社会经济系统与一般系统相比具有较高的复杂性，社会经济系统与一般系统相比具有较高的复
30、杂性，其因果关系特别复杂，其因果关系特别复杂，“歪打正着歪打正着”“”“好心办好心办坏事坏事”正是系统复杂性的表现，反直观性是指某正是系统复杂性的表现，反直观性是指某一项政策，经过简单的系统分析认为是一个好的一项政策，经过简单的系统分析认为是一个好的政策，但政策实施后其效果不佳。造成这一结局政策，但政策实施后其效果不佳。造成这一结局一是系统分析欠深入，其次是系统复杂性太高，一是系统分析欠深入，其次是系统复杂性太高，人们根据现有的资料、方法难以认识该问题，社人们根据现有的资料、方法难以认识该问题，社会经济系统的反直观性告诉人们，人们在分析社会经济系统的反直观性告诉人们，人们在分析社会经济系统问题
31、时，要充分认识系统的复杂性，会经济系统问题时，要充分认识系统的复杂性，考虑各种可能结局，尤其是要考虑政策的负作用，考虑各种可能结局，尤其是要考虑政策的负作用，即要从成本即要从成本(chngbn)(chngbn)角度去思考。角度去思考。第27页/共56页第二十七页，共56页。2.3 2.3 社会经济系统社会经济系统社会经济系统社会经济系统(xt(xt ng)ng)的特的特的特的特点点点点非线性非线性是社会经济(jngj)系统的一般规律，收益递减规律是典型的非线性表现。因此在研究社会经济(jngj)系统问题时，如开发、治理资金的分配问题，工业、农业、交通的投资比例问题等，要考虑不同比例对国民收入的
32、影响，对于这一类问题的研究常用的方法是系统动力学。第28页/共56页第二十八页，共56页。2.3 2.3 社会经济社会经济社会经济社会经济(jngj)(jngj)系统的特系统的特系统的特系统的特点点点点延迟延迟“十年树木、百年树人十年树木、百年树人”，它反映了社会经，它反映了社会经济系统内在的规律，就是说一项政策的实济系统内在的规律，就是说一项政策的实施效果需要很长的时间才能得到反映，即施效果需要很长的时间才能得到反映，即具有较长的延迟效应，通常用周期来反映，具有较长的延迟效应，通常用周期来反映，如人口周期一般为如人口周期一般为7070年。环境治理、教育年。环境治理、教育改革、植树造林改革、植
33、树造林(zh sh zo ln)(zh sh zo ln)等效果的等效果的产生都需要较长时间，这提醒人们在设计产生都需要较长时间，这提醒人们在设计考核指标时要充分考虑系统的延迟效应，考核指标时要充分考虑系统的延迟效应，防止短期行为的发生，尤其是在做规划设防止短期行为的发生，尤其是在做规划设计时，要充分考虑系统的延迟效应。计时，要充分考虑系统的延迟效应。第29页/共56页第二十九页，共56页。2.3 2.3 社会社会社会社会(shhu)(shhu)经济系统的特点经济系统的特点经济系统的特点经济系统的特点大惯性，存在(cnzi)顽强的抵抗大惯性是社会经济系统的特点，通常用“习惯势力”来表示，由于惯
34、性力太大，要改变系统运行需要有强大的推力或拉力。这从另一方面告诉人们，在设计政策时要充分考虑传统习惯的抵抗力，要了解和熟悉当地的文化、风俗习惯，使出台的政策、策略能收到良好效果。第30页/共56页第三十页，共56页。2.3 2.3 社会社会社会社会(shhu)(shhu)经济系统的特经济系统的特经济系统的特经济系统的特点点点点一次性，不适应作试验一次性，不适应作试验人是社会经济系统的主体要素，他（她）人是社会经济系统的主体要素，他（她）具有思想、智慧具有思想、智慧(zhhu)(zhhu)、感情和创造、感情和创造力，不能与社会经济系统其他要素相比。力，不能与社会经济系统其他要素相比。因此，在设计
35、政策时要特别的慎重，不因此，在设计政策时要特别的慎重，不能随意进行试验和直接对人进行试验，能随意进行试验和直接对人进行试验，要要“以人为本以人为本”，充分发挥人的创造性；，充分发挥人的创造性；其次在进行归纳总结时，要区分一次性其次在进行归纳总结时，要区分一次性现象与一般规律，使提出的建议有意义。现象与一般规律，使提出的建议有意义。第31页/共56页第三十一页，共56页。2.3 2.3 社会经济系统社会经济系统社会经济系统社会经济系统(xt(xt ng)ng)的特点的特点的特点的特点在特定条件下，因果有时在空间上分离在特定条件下，因果有时在空间上分离在一般情况下，当系统发生问题时，研究者在在一般
36、情况下，当系统发生问题时，研究者在系统内部和系统边界上找产生问题的原因系统内部和系统边界上找产生问题的原因(yunyn)(yunyn)，但是在特定条件下，因果有时，但是在特定条件下，因果有时在空间上分离，如研究鄱阳湖治理问题时，在空间上分离，如研究鄱阳湖治理问题时，发现造成鄱阳湖水灾的主要的原因发现造成鄱阳湖水灾的主要的原因(yunyn)(yunyn)是远隔千里的赣南山区的水土流是远隔千里的赣南山区的水土流失，也就是说赣南山区水土流失治理好坏对失，也就是说赣南山区水土流失治理好坏对鄱阳湖的治理至关重要，因此提出鄱阳湖的治理至关重要，因此提出“治湖先治湖先治江，治江先治山治江，治江先治山”的战略
37、。经过的战略。经过1010多年的多年的努力，这一战略收到了很好的效果。这一特努力，这一战略收到了很好的效果。这一特点启发人们在思考问题时，不要局限于系统点启发人们在思考问题时，不要局限于系统内部和系统边界上找问题，要从系统输入内部和系统边界上找问题，要从系统输入（信息、物质、能量）中找问题。（信息、物质、能量）中找问题。第32页/共56页第三十二页，共56页。2.4 系统系统(xtng)理论概述理论概述n n系统系统(xt(xt ng)ng)学的一些基本概念学的一些基本概念n n现代系统现代系统(xt(xt ng)ng)理论简介理论简介第33页/共56页第三十三页，共56页。动力学状态、热力学
38、状态与涨落动力学状态、热力学状态与涨落(zh(zh n n lu)lu)动力学状态动力学状态 系统的动力学状态是描述系统运动系统的动力学状态是描述系统运动状态的最小一组变量，只要知道在状态的最小一组变量，只要知道在t=t0t=t0时刻的时刻的这组变量和这组变量和t t0 t t0 时刻的输入，就能完全确定时刻的输入，就能完全确定系统在任何时间系统在任何时间t t0t t0的行为，这组变量叫系统的行为，这组变量叫系统的状态变量。的状态变量。第34页/共56页第三十四页，共56页。动力学状态、热力学状态与涨落动力学状态、热力学状态与涨落热力学状态热力学状态 如果把上述描述放到热力学系统，则是很不方
39、便的，且是不必如果把上述描述放到热力学系统，则是很不方便的，且是不必要的。在要的。在1cm31cm3气体中有气体中有2.7x10192.7x1019个分子，每个分子由个分子，每个分子由3 3个坐标和个坐标和3 3个动量个动量分量，显然不能用动力学状态描述，于是提出了热力学状态。分量，显然不能用动力学状态描述，于是提出了热力学状态。对于热力学系统，由于分子不断地做无规则运动，可以认为它有无穷个动对于热力学系统，由于分子不断地做无规则运动，可以认为它有无穷个动力学状态。随着力学状态。随着(su zhe)(su zhe)时间的推移，它也将经历无穷多个动力学状时间的推移，它也将经历无穷多个动力学状态。
40、当一个热力学状态处于处于平行态时，分子运动的某一些统计平态。当一个热力学状态处于处于平行态时，分子运动的某一些统计平均量不回随时间变化，我们把这种无穷多个力学状态总体的平均统计均量不回随时间变化，我们把这种无穷多个力学状态总体的平均统计量称为热力学状态。如描述一定容积气体的状态，用其具有的压力和量称为热力学状态。如描述一定容积气体的状态，用其具有的压力和温度这两个变量就可以了。温度这两个变量就可以了。第35页/共56页第三十五页，共56页。动力学状态、热力学状态与涨落动力学状态、热力学状态与涨落涨落涨落 一个热力学系统由千千万万个粒子组成，我一个热力学系统由千千万万个粒子组成，我们能测量到的宏
41、观量，如温度、压力等，是反映们能测量到的宏观量，如温度、压力等，是反映这众多微观粒子的统计平均效应。系统的每一时这众多微观粒子的统计平均效应。系统的每一时刻的实际物理量并不精确地处在这些刻的实际物理量并不精确地处在这些(zhxi)(zhxi)平平均量上，或多或少有些偏离，这些均量上，或多或少有些偏离，这些(zhxi)(zhxi)偏离偏离就叫涨落。就叫涨落。涨落是随机的，正常情况下相对与平均值来讲很小，涨落是随机的，正常情况下相对与平均值来讲很小，经常被忽略掉。然而，在临界点时，涨落可能不经常被忽略掉。然而，在临界点时，涨落可能不被耗散，甚至还可能被放大，导致系统宏观变化，被耗散，甚至还可能被放
42、大，导致系统宏观变化，最后促成系统达到新的宏观状态。最后促成系统达到新的宏观状态。涨落在促进系统演化的过程中起着重要作用，涨落涨落在促进系统演化的过程中起着重要作用，涨落导致有序。导致有序。第36页/共56页第三十六页，共56页。平衡与非平衡平衡与非平衡若系统的热力学系统参量不随时间变化，这时系统若系统的热力学系统参量不随时间变化，这时系统达到定态。若在定态系统内部，不存在物理量的达到定态。若在定态系统内部，不存在物理量的宏观流动宏观流动(如热流、粒子流等如热流、粒子流等)，则称该热力系统，则称该热力系统处于平衡状态处于平衡状态(zhungti)(zhungti)，否则称为非平衡态。，否则称为
43、非平衡态。对孤立系统，初始时各个部分的热力学参量可能不对孤立系统，初始时各个部分的热力学参量可能不同，但随时间变化最终会达到一种不变状态同，但随时间变化最终会达到一种不变状态(zhungti)(zhungti)。因此，孤立系统的定态就是平衡。因此，孤立系统的定态就是平衡态。开放系统则有本质的不同，不一定随时间朝态。开放系统则有本质的不同，不一定随时间朝定态发展，达到定态也不一定是平衡态。开放系定态发展，达到定态也不一定是平衡态。开放系统的演化依赖于系统的外部条件。统的演化依赖于系统的外部条件。第37页/共56页第三十七页，共56页。对称与对称破缺、无序与有序对称与对称破缺、无序与有序对称性是指
44、所描述的现象无论在时间上的反演，即对称性是指所描述的现象无论在时间上的反演，即+t+t和和-t-t，空间上的互换位置，即，空间上的互换位置，即+r+r和和-r-r，或对于所有的正反，或对于所有的正反变换，对观察者来说都是保持不变的。当失去上述对变换，对观察者来说都是保持不变的。当失去上述对称条件的任一个时，为对称破缺。称条件的任一个时，为对称破缺。对称性意味着时间上、空间上是均匀的、没有差别的，因对称性意味着时间上、空间上是均匀的、没有差别的，因而不能提供任何信息，所以对称破缺是产生信息的先而不能提供任何信息，所以对称破缺是产生信息的先决条件。决条件。序是指系统要素间关系所具有的次序。到系统对
45、称时，系序是指系统要素间关系所具有的次序。到系统对称时，系统是无序的。如，在密闭容器内充气统是无序的。如，在密闭容器内充气(chn(chn q)q)，随时，随时间推移最终气体分布会均匀，这时的终态是无序的。间推移最终气体分布会均匀，这时的终态是无序的。反之，系统一旦出现对称破缺，则是有序的。如磁铁，反之，系统一旦出现对称破缺，则是有序的。如磁铁，磁化前各磁畴磁极的分布是无序的，一旦磁化后，各磁化前各磁畴磁极的分布是无序的，一旦磁化后，各磁畴磁极规律性排列，出现对称破缺，就呈现出有序磁畴磁极规律性排列，出现对称破缺，就呈现出有序的状态。的状态。第38页/共56页第三十八页，共56页。可逆过程与不
46、可逆过程可逆过程与不可逆过程经典力学和量子力学的基本定律，对于时间都是对称的，经典力学和量子力学的基本定律，对于时间都是对称的，把把t t换成换成-t-t带入公式中，其形式不会发生变化，所以这带入公式中，其形式不会发生变化，所以这些定律的基本方程对时间都是可逆的。些定律的基本方程对时间都是可逆的。同样，在空间上也认为是均匀的，即各向同性，平移和旋同样，在空间上也认为是均匀的，即各向同性，平移和旋转不改变对物理时间的描述，这种对称性导出系统运转不改变对物理时间的描述，这种对称性导出系统运动过程是可逆的。动过程是可逆的。可逆是一种理想过程，实际的变化过程从来没有完全可逆可逆是一种理想过程，实际的变
47、化过程从来没有完全可逆的。如受力过程，不可能没有摩擦，所以实际过程不的。如受力过程，不可能没有摩擦，所以实际过程不不是可逆的。不是可逆的。不可逆过程指出了运动的方向性，如时间不能反演，热量不可逆过程指出了运动的方向性，如时间不能反演，热量不能自发地从低温不能自发地从低温(dwn)(dwn)传向高温，一杯均匀混合的传向高温，一杯均匀混合的蓝色液体不能自发地分为一滴墨水和一杯清水蓝色液体不能自发地分为一滴墨水和一杯清水第39页/共56页第三十九页，共56页。熵熵18651865年克劳修斯提出，热量除以温度为熵。相同热量，年克劳修斯提出，热量除以温度为熵。相同热量，温度高则熵小，温度底则熵高。温度高
48、则熵小，温度底则熵高。波尔兹曼从统计物理学角度提出，熵是分子运动的混波尔兹曼从统计物理学角度提出，熵是分子运动的混乱程度乱程度(chngd)(chngd)，是无序度的度量，从而揭示了，是无序度的度量，从而揭示了熵在不可逆过程中增加的本质，即系统总是自发第熵在不可逆过程中增加的本质，即系统总是自发第朝着热力学中熵概率分布大的方向进行。熵值越大，朝着热力学中熵概率分布大的方向进行。熵值越大，对应的宏观状态越加无序。对应的宏观状态越加无序。19481948年香农把熵引入信息论，把熵作为一个随机事件年香农把熵引入信息论，把熵作为一个随机事件的不确定性或信息量的度量，把获得的信息看做是的不确定性或信息量
49、的度量，把获得的信息看做是消除不确定性。信息量的大小，可用被除的不确定消除不确定性。信息量的大小，可用被除的不确定性的多少表示，而随机事件的不确定性可以用概率性的多少表示，而随机事件的不确定性可以用概率分布函数表示。分布函数表示。第40页/共56页第四十页，共56页。熵熵熵在信息论中是用信息的缺乏度来进行计算的。熵值熵在信息论中是用信息的缺乏度来进行计算的。熵值越大，信息的不确定性越大，系统已知的信息越少。越大，信息的不确定性越大，系统已知的信息越少。熵值越小，信息的不确定性越小，系统已知的信息熵值越小，信息的不确定性越小，系统已知的信息越多。越多。如果把可逆过程简化如果把可逆过程简化(ji(
50、ji nhu)nhu)地理解为系统状态改变地理解为系统状态改变后能够自发地回到原来状态，则自然界的一切自发后能够自发地回到原来状态，则自然界的一切自发过程都是不可逆的。所以熵理论是第一次触及到自过程都是不可逆的。所以熵理论是第一次触及到自然界发展的不可逆问题，是自然界的一条普世定律。然界发展的不可逆问题，是自然界的一条普世定律。第41页/共56页第四十一页，共56页。系统的自组织现象系统的自组织现象对于开放的系统，当系统的熵增为负时，系统朝着有序化方向发对于开放的系统，当系统的熵增为负时，系统朝着有序化方向发展，这一现象称为系统的子组织现象。展，这一现象称为系统的子组织现象。自组织现象无论在自