系统科学概论

一、名词解释:
1. 系统: 是由相互联系相互作用的要素或部分组成的,具有一定结构和功能的有机整体。

2. 系统科学:以系统及其机理为对象,研究其类型内容运动规律的科学或知识体系。

3. 元素:最小的即为不需要划分的组分。

4. 系统的结构:组分与组分之间关联方式的总和或系统把元素整合为统一整体的模式。

5. 整体涌现性:多个要素组成系统后,出现了系统组成前单个要素所不具有的性质, 这个性质并不存在于任何单个要素当中,而是系统在低层次构成高层次时才表现出来,系统功能往往表现为“整体大于部分之和”。

6. 层次:通常是指构成系统的元素之间按照整体与部分的构成关系而形成的不同质态的分系统及其排列方式。

7. 环境:系统整体存在和发展的全部条件的总和。

8. 系统的边界:把系统和环境分开的的东西,从空间上看,边界是把系统与环境分开的所有点的集合。

9. 系统的功能:系统行为所引起的,有利于环境中某些事物乃至整个环境存续和发展的作用。

10. 系统的演化:系统的结构、状态特性、行为、功能等随时间的推移而发生的变化。

11. 系统方法:凡使用系统的方法认识和处理问题的方法,不管是理论的还是经验的,数学的还是非数学的等都是系统方法。

12. 模型:给对象实体以必要的简化,用适当的表现形式或规则,把它的主要特征描绘出来,这样的得到的模仿品。

13. 运筹学:是利用现代数学特别是统计数学的成就研究人力物力财力的运用和筹划,使能发挥最大效率的科学。

14. 控制论:研究动物(包括人类)和机器内部控制和通信的科学。

15. 模拟:根据原型来制造或组织模型,使模型与原型之间具有相似特征的过程。

16. 信息论:关于信息的本质和传递规律的科学理论,是研究信息的计量、发送、传递、交替、接受和贮存的一门新兴学科。

17. 信息:是指事物在内部或外部因素作用下所产生的变化或结果,其中作用者称为致信物,被作用者称为信息载体。

18. 黑箱方法:通过分析未知系统输入和输出地对应关系,来认识其内部结构并加以控制的方法。

19. 灰箱方法:运用已有知识结合黑箱方法去推测系统内部结构特征的认识方法。

20. 控制:指在一定环境中,一个系统通过一定方式驾驭或支配另一个系统做合目的的运动的行为及过程。

21. 系统工程:以组织建立或经营管理某一系统为目的的工程,如筹建矿山开建的工程为工业系统工程,农业农田建设的工程为农业系统工程。

22. 数学模型:是描述元素之间,子系统之间,层次之间相互作用以及系统与环境相互作用的数学表达式。

1.简述结构的基本形式。

①.数量结构:由构成系统的各个元素在数量比例关系方面所表现出来的连接方式。

②.时序结构:由构成系统的各个元素在时间顺序方面表现出来的连接方式。

③.空间结构:由构成系统的各个元素在空间方面所表现出来的连接方式。

④.逻辑结构:由构成系统的各个元素按一定的逻辑关系形成的连接方式。

2.系统整体性的类型。

①空间整体性:系统要素在空间上的不可分割性和关联性。

②时间整体性:系统要素在时间上的不可分割性和关联性。

③逻辑整体性:系统要素在逻辑上的不可分割性和关联性。

3.层次与要素的关系
层次是构成系统的纵向结构,要素是横向结构,要素是层次的基础,构成系统的要素不同其层次必定有差别,反之亦然。

4.整体与层次的关系
①整体制约着层次
a.有什么样的整体就有什么样的层次,整体越高级功能越复杂,,构成的层次也就越多。

b.整体功能的发挥是各个层次功能发挥的基本条件,整个整体生命功能的增强也就能引起各个层次生命功能的增强。

②层次对系统整体也有重要作用
a.层次数量的变化,对系统整体功能有重要的影响。

b.各个层次之间的关系,对系统整体也有重要影响。

事实说明构成整体的层次越协调,则系统越优。

③某一层的质变,也必然会导致系统整体功能的丧失,越是高级层次,对整体的影响越大越直接。

5.系统论的原则:
①整体性原则(系统论的核心思想)
a整体的性质不是要素具备的
b要素的性质影响整体
c要素性质之间相互影响
②结构功能原则:
a要素不变时,结构决定功能
b结构要素都不同,可以有相同的功能
c同一结构可能有多种功能
③目的性原则:确定或把握目标
④最优化原则:为最好的实现布阵最优,使结构和要素达到最佳
6.系统的属性
①系统的整体性(非加和性)
②系统的相关性
③系统的功能性和目标性(不一定所有的系统都有目的)
④系统的层次性和相关性(有序性)
⑤系统的复杂性和随机性
⑥系统的适应性
7.钱学森对系统的分类
①简单系统
a小系统:几十或十几个元素或子系统组成
b大系统:成百上千个元素或子系统组成
②巨系统(成万上亿个元素伙子系统组成)
a简单巨系统
b复杂巨系统:一般复杂巨系统和特殊复杂巨系统
8.运筹学特点
①其应用范围广,不受行业部门限制,它被广泛应用于军事部门、工商部门、民政事业等
②具有很强的实践性
③它以整体最优为目标,从系统的观点出发,力图以整个系统最佳的方式来解决系统各部门之间的利害冲突
9.社会控制手段
①政治手段②法律手段③道道手段④经济手段⑤文化手段⑥制度手段
10.灰箱方法的步骤
①根据已知部分推出未知部分
②利用黑箱方法认知未知部分
③将上述两步认知结果综合,得出整个灰箱结构的认识
11.黑箱方法的局限性
①对某些异构同功的系统,很难搞清其内部结构差异
②难以排除、确定内部差别干扰
③很难打开黑箱检验,带有预测的性质
黑箱方法步骤
①确定黑箱
②确定输入与输出
③找出输入与输出的关系并建立模型
④推导出黑箱的内部联系
12.现代通信技术进步的基本内容
①激光通信
②网络化通信
③移动通信
④数字化通信
⑤综合性通信
⑥量子通信
13.信息的基本形式
①语法信息:即单纯表示符号或符号关系的信息
②语义信息:即表示一定意义的信息
③语用信息:即具有一定价值或效用的信息
14.信息存档条件
①必须有存储信息的材料或载体
②必须有信息转化手段
③必须有一定的环境,离开特定的环境,信息存储就会失败
15.信息方法的优点
①作用迅速,不受距离限制
②简便易行
③节省物质和能量
16.系统工程方法的基本原则
①目的——整体原则任何系统工程都有明确的目的、目标制定正确、系统工程能成功
②综合——整体原则
③结构——程序原则
④定量——优化原则
⑤反馈——调节原则
17.系统工程与常规工程相比,有哪些特征
①复杂程度高(系统工程构成要素极多,结构极其复杂,需综合使用自然科学、社会科学、思维科学等)
②有一个目标体系
③具有定量化特征
④最优化特征(系统工程最主要的特征)
⑤程序化特征
⑥应用范围广
18.根据施控系统利用信息的方式、控制方式的分类
①随机控制(试探性控制)对一个系统的受控条件不了解,只有在一定范围内经
过试探,能发现其受控条件并加以控制的方法。

②记忆控制把随机控制所获得的经验记录下来,用于指导下一次控制的控制方法。

③共轭控制把对甲系统的控制经验应用于和甲系统相似的乙系统的控制方
法。

④反馈控制施控系统先给受控系统输入一个控制力或信号,受控系统再返回一
个结果的力或信号,施控系统根据反馈的力或信号进行控制和调整(根据反馈信息或
力进行控制的过程)
⑤程序控制使受控系统按给定的时间次序和运动方式而变化(关键是程序设计)
⑥随动控制施控系统能够根据受控系统的运动状态而自动调节目标。

三、论述题
1.试举例论述信息获取技术
①被动式获取信息(人类作为信宿,通过单纯的感知外界作用的方式来获取信
息)
a直接通过感官去获取信息
b通过媒体间接获取事物信息
c运用各种科学仪器直接获取信息
②主动式获取信息(系统首先发出一定信息,然后通过收集反馈信息的方式获取有关对象的信息)
调查口头调查问卷调查
2.举例说明信息运动过程遵循的程序
信息获取信息存储信息处理信息利用信息传递信息反馈
发现猎物记住猎物的状态判断猎物的价值及捕到的可能性
根据上述判断做出追捕或不追捕的决策是利用信息向四肢发出决策信息指令是信息传递即时了解被追捕猎物的状况并不断调整决策是反馈信息
3.试论利用信息进行管理的方法
①确定管理对象
②获取有关管理对象的信息
③利用信息制定管理方案,进行决策
④实施决策方案
⑤收集管理信息结果
⑥修正管理决策
⑦再实施修正管理决策方案,直到获得整个管理过程的成功
4.举例论述黑箱方法
黑箱方法,也称“黑箱系统辨识法”。

通过观测外部输入黑箱的信息和黑箱输出的信息的变化关系,来探索黑箱的内部构造和机理的方法。

“黑箱”指内部构造和机理不能直接观察的事物或系统。

在日常生活中黑箱普遍的存在。

例如一个人在开门,当他打不开门时,不必卸下门锁,即是将门把手上下左右的转动(输入),看门闩开不开(输出)。

这就是运用了黑箱方法。

运用黑箱方法,主要采取这样几个步骤:①通过研究输入和输出研究黑箱;②系统分析功能,确定几个可供选择的黑箱模型;③对黑箱模型进行检验和选择;④阐明黑箱的结构和运动规律并加以应用。

当然,黑箱方法只研究系统外部行为,有一定的局限性,它需要与其它方法相配合,才能最终把黑箱打开。

5.举例说明整体与环境的关系
①整体可以调节和改变环境森林系统可以改变生态环境
②环境对系统整体的作用
a环境是系统整体保持稳定和发展的必要条件地球的整体环境是人类、动物、植物发展的基础条件
b环境可以加速或延缓系统的发展一个地区的环境适合植物生长,植物生长快
③物质能量信息交换是系统整体与环境关系的基本内容
a物质交换:指构成系统整体的某些要素跑到环境中去,而环境中的某些要素进入系统整体。