开放复杂巨系统理论

经济的社会形态 是指社会经济制 度，包括生产、 分配、交换、消 费的方式，各种 社会经济关系
意识的社会形态指 社会思想文化体 系，主要是哲
学、宗教、伦
理道德、教 育、科学技术、 文学艺术等
政治的社会形态指 社会政治制度， 是国家政权的 性质、形态， 包括政党制度、 法律体制和 社会政治关 系等
社会系统要正常运行发展，应该把这三个分系统统一起考虑，整体地、协调地 规划、组织、管理他们的运行，这一过程的复杂性不言而喻。
简单环境中的 复杂环境中的 简单环境中的 复杂环境中的 复杂巨系统 简单巨系统 简单巨系统 复杂巨系统
开放复杂巨系统
2.3开放复杂巨系统
所谓开放复杂巨系统，根据多年来钱学森在不同场合下的
论述，指的是具有下列特征的一大类系统：
（1）系统规模巨大，即巨型性；

（2）系统组分彼此差异显著，花色品种多，即异质性； （3）系统是按照等级层次方式整合起来的，即等级层次性； （4）非线性相互作用，即非线性； （5）系统和环境之间不断交换物质、能量、信息，即开放性。
系统 属性
2.1巨系统
概言之，对于巨系统，按照系统规模做粗略
的把握是必要的，但不是充分的，重要的还要 看系统是否出现宏观与微观的层次划分，是否 存在不可忽略的自组织现象。
规模足够巨大，大到出现微观与宏观的层次划 分，必须充分考虑自组织现象，那就是巨系统。
2.2复杂巨系统
20世纪80年代前期，钱学森对普利高津等
和性能的数学关系，即建立系统的数学模型。
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统数量达到几十，上百，这个系统称为大系统， 如果分系统数量极大，成万上亿，上百亿，那是 巨系统了。
2.1巨系统
结构
大系统一般也包含不 同层次，但没有形成 微观和宏观的层次划 分。而一切巨系统都 有宏观和微观的层次 划分。
巨系统中会出现简单系统 中没有的现象，如自组织 现象，小系统和大系统只 有平凡行为，巨系统可能 表现出许多非平凡行为。
钱学森
从系统学到复杂性研究之路：
关注新兴的系统工程和运筹学， 特别是通过创立工程控制论对初
创时期的系统科学有了深入的把 握。
钱学森的复杂性研究显著特点：
• 和国外同行相比
逐步介入新中国建设 把复杂性研究放在建 的方方面面，给中国 立系统学、完善系统 以马克思主义哲学， 社会主义事业的发展 科学体系的工作中， 特别是《实践论》和 提供理论武器和实行 坚持用系统观点阐释 《矛盾论》为指导 特点 方法，成为他研究复 复杂性，用系统方法 杂性的主要目的 处理复杂性问题
•把人与计算机结合起来，充分利用知识工程、专家系 统、智能机器长于逻辑运算、速度高、容量大、不怕 疲劳等特点，同时发挥人脑的洞察力、长于形象思维 的优点，使两者取长补短，相互激发，产生出更高的 智慧。
3
3.定性到定量的综合集成法

综合集成的实质是专家经验、统计数据和
信息资料、计算机技术三者的有机结合，构
巨系统
复杂巨 系统
开放复杂 巨系统
2.3开放复杂巨系统
对开放性的深入研究，导致钱学森按照系统与环境关系对巨系统 作出如下完备分类： 如人体系统，
如贝纳德流， 激光器 如智能机器 人，环境复 杂多变，系 统却是简单 的
人脑系统， 对国际社会 交往极少的 封闭社会， 可看作简单 的环境
如今天改革 开放中的中 国社会及其 国际环境都 是极其复杂 的
1.系统的新分类
上述系统分类都是按照一定标准给出的两
分式划分，不是完备的系统分类。但系统
科学发展到今天，为建立它的完整科学体
系，特别是建立系统学这门基础理论，给
出系统的完备分类已成为必须解决的问题。
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1.系统的新分类

典型的、完备的 系统科学分类
20世纪70年代，为解决有关建立系统科学体系和系统学 的问题，钱学森通过多年探索，给出如下的系统分类：
其一
其三
其二
意义：
开放复杂巨系统理论开辟了复杂性研究
的一条独特途径，既吸收了国外复杂性 研究的成果，又体现了现代科学和中国
古代文明的精华、现代中国革命和建设
的成功经验的结合。
1.系统的新分类
非系统科学 系统科学
封闭系统与开放系统、 静态系统与动态系统、 • 如按组分的机制特 • 突出的是对象类型 有控制系统与无控制 性划分，有物理系 的系统意义，即撇 统、生物系统、社 系统等 开组分的具体基质 会系统、或物质系 特性和组分之间相 统与心理系统、实 互作用的具体特性， 体系统与符号系统 仅仅把对象作为系 等。 统来区分。
简单巨系统 一般复杂巨系统
巨系统
复杂巨系统
特殊复杂巨系统
系统 大系统 简单系统 小系统
2.特殊的开放复杂巨系统
巨系统 复杂巨系统 开放复杂巨系统
特殊的开发 复杂巨系统
2.1巨系统
按照规模
小系统 大系统
巨系统
规模通常是按照系统的组分数目N或分系统数目n 表示的，钱学森对“大”和“巨”的解释是分系
第13章 开放复杂巨系统理论
谢建丽 120720080 管理科学与工程
Contents
1 系统的新分类
2
特殊的开放复杂巨系统
3
从定性到定量综合集成法
4
建立系统学新思路
科学技术体系的层次划分：
开放复杂巨系统
作为基础科学的
技术科学层次的 理论成果，亦称
开放复杂巨系统
理论，亦称开放 复杂巨系统学
为系统理论
组分的异质性、结构的多层次性、过程的阶段
性和动态性、相互关系和作用的非线性，就是
钱学森所说的复杂性的具体内涵。
2.3开放复杂巨系统
对于复杂巨系统，开放将引起每个组分发生相应的变化，产 生许多新的分系统以便管理系统与环境的交换活动，从而导致
整个系统运行机制、行为方式和功能效益的改变，基于这些考
虑，钱学森进一步提出开放复杂巨系统的概念。 钱学森关于系统概念认识的三次飞跃：
4.1建立系统学新思路
圣塔菲学派宣称以复杂适应系统为研究对象，
以建立复杂适应系统的一元化理论为目标，这 同学钱学森学派以开放复杂巨系统为对象，以 建立开放复杂巨系统学为目标相当接近。 圣塔菲的主要人物都是在基础科学层次卓有成 就的学者，注重对复杂系统运行演化机制和基 本规律的研究，不大关心复杂性研究的当前应 用问题。他们的长处正是中国从事系统学研究 的主力短缺之处，所以，建立开放复杂巨系统 学应当 “偏师借重圣塔菲”。
其一
充分应用现代 科学技术的成 果，特别是以 计算机为核心 的系息技术， 实行人机结合 、以人为主的 技术路线。
科学框架
其二
其三
4.2建立开放复杂巨系统的唯象理论
通过研究模型来建立关于对象原型的科学理论，
是现代科学技术的一大特点。
唯象理论也要用模型方法，确定有关系统的性 态量，揭示性态量之间能够反映系统运行机制
4.2建立开放复杂巨系统的唯象理论
理论创新从个体思维转变 为群体思维，集大成，得 智慧。 定性与定量相结合 ，也就是人与人结 合、人与机结合、 定性与定量结合， 通过这种三结合而 求得思维系统最佳 的整体涌现性，以 产生科学的框架。
唯象论：就是从现象出发，光描述现象，把各种复杂现象的数据用数学的关系表达出来。
钱学森把具有上述特性的系统称为开放复杂巨系统，把这
类系统的动力学特性称为复杂性。
2.4特殊的开放复杂巨系统
不同的开放复杂巨系统之间仍然有显著差异，其中 钱学森把社会看做特殊的开放复杂巨系统。社会系统的 这种特殊复杂性，表现在作为这种系统基本组分的人， 其自身就是开放复杂巨系统。由于以人为基本组分，
社会系统与环境的关系具有其他任何系统不具有的复杂
性；
社会系统具有的内在异质性特别发达； 社会系统非线性特别发达； 社会系统的动态性特别强烈；
社会系统的不确定性特别强烈。
2.4特殊的开放复杂巨系统
从宏观上整体的看，社会系统的三种形态：
经济的社会形态
意识的社会形态
政治的社会形态
人的理论成果寄予厚望，相信有了巨系统 多层次结构并非一切巨系 等概念，把已有的系统融会贯通，综合起 统的基本特征，不同巨系 统之间仍有质的差别，不 来，建立统一的框架，就可以有效的描述 可能用统一的理论对所有 和处理各种巨系统问题，但建立系统学的 巨系统做出同样有效的解 实践表明，这个估计过分乐观了。 释。
成一个以人为主的高度智能化的人——机结
合系统，发挥这个系统的整体优势，去解决
问题。
4.1建立系统学新思路
信息学 运筹学 耗散结构 论 超循环论 混沌学
控制学
系统工程 与一般系 统论
协同学
微分动力 系统
形成一门关于一般系统的基础学科，即系统学
4.1建立系统学新思路
得到系统分类后，钱学森意识到系统学的对 象是巨系统，也有分支学科，原来设想的只是 简单巨系统学，还应有复杂巨系统学，他不可 能在现有系统理论的基础上经过综合建立起来， 由此而引出关于复杂巨系统学的研究。 在概括出“综合集成法”这个概念后，钱学森 对于建立系统学有了全新的想法。该方法是先 讲大的总观点，然后讲特例，但如何实践这个 纲领性德观点，尚无进一步的阐述。
2.2复杂巨系统
不同巨系统之间在规模上仍可能有显著区别，但 事实表明，在巨系统这个等级上，再按规模大小 进行分类已无实际意义。而按结构的复杂程度进 行分类，可以更好的把握系统。
系统规模大 花色品种多 多阶段 动态性 非线性 复杂巨系统
2.2复杂巨系统
总之，复杂巨系统的复杂一词并非泛泛而论，
3.定性到定量的综合集成法
钱学森认为，解决开放复杂巨系统问题目前唯一有效的办 法，就是使用定性到定量的综合集成法，简称综合集成， 其要点如下：
•直接诉诸实践经验，特别是专家的经验、不成文的 感受、判断力，把这些经验知识和现代科学提供的理 论知识结合起来，甚至与前人或古人的知识结合起来；
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•专家的经验是局部的、多半是定性的，要通过建模计 算把这些定性知识和各种观测数据、统计资料结合起 来，实现从局部定性的知识达到整体定量的认识；