第5章系统自组织

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2、他组织
他组织有一个系统以外的组织者，设定目标，有预定的计划、 方案等，从而实施系统，达到预定的目标。
组织者与被组织者(系统)的关系是控制、管理的关系。对不包 含人的系统的控制过程称为控制；对包含人的系统的控制过程称为 管理。
控制要区分自然与人工控制作用。
自然界控制作用就是系统与自然环境之间的各种因果关系，不 是控制论的研究对象。
无序：系统组分之间混乱、无规则的组合，在运动转化上的无 规律性。
有序概念利用偏序关系来区别两个系统之间的差别；系统组分 之间具有某种偏序关系，则系统是有序的。
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理解序概念应注意以下几点：
(1) 有序、无序是相比较的结果
状态有序一定是相对于另一个状态而言的。
(2) 系统之间比较是否有序总是依据某个规则
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利用演化方程分析系统组织的过程时，通常无法采用分析 其演化轨道的方法，而是对方程进行定性分析，讨论方程解的 个数、状态的稳定性，讨论参量变化如何影响系统状态稳定性 发生的条件。
对组织过程分析，组织分为两类：一类是系统之外有一个 组织者，完成组织行为，实现组织结构，称为他组织；另一类 是在一定的外界条件下，系统“自发地”组织起来，形成一定 的结构，如蚂蚁、蜜蜂的社会组织，生物链组织，称为自组织 。
人工控制作用取决于:(1) 控制的内容、大小和形式等；(2) 被 控制对象的响应机制。控制论的研究对象。
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3、自组织
在系统实现空间的、时间的或功能的结构过程中，若没有外界 的特定干扰，仅是依靠系统内部的相互作用达到的，称为系统的自 组织。特定干扰是指外界施加作用、影响的形式、特点与系统所形 成的新结构和功能之间存在直接的联系。
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T1
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继续加热时，上下温度梯度加大，T1>T2 ，从下往上的热量流与温 度梯度力之间为非线性关系，系统逐渐远离平衡态。当温度梯度大
到某个阀值时，系统性质发生突然改变，依靠流体内分子碰撞传递
能量的无序状态消失，系统呈现出规则的运动花样，所有流体分子
开始有规律地定向运动，水平水平方向上的对称性被破坏。从侧面
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二、两种有序原理
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1、序的一般概念
自然科学认为序是对两个元素之间关系的确定。数学上严格定 义偏序，指一种具有传递性、反对称性和自反性的二元关系。
子系统之间有偏序关系的两个系统可以比较其有序程度。进一 步用有序、无序来描述系统的状态。
有序：系统组分之间有规则的联系与转化，即系统组分之间存 在类似数学的偏序关系。
从效果上看，自组织与他组织相同；从发生的原因看，两者有 根本的差异。直接原因在系统之外的为他组织，多为人工系统。
由于系统划分不同，影响系统演化的原因可能是外部环境，也 可能是内部因素。当系统环境确定后，无法找出环境如何影响系统 组织状态的出现，无法分析相互之间的控制与响应关系，此时看成 为自组织。如贝纳尔对流。
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有时，同一个现象，既可以说成是自组织现象，用自组织理论 来处理；也可以说成是他组织现象，用控制论来处理。
能够分析出外界控制与系统响应之间关系的系统，称为他组织 系统，否则为自组织系统。目前看来是自组织系统，将来可能是他 组织系统。如贝纳尔对流。
自组织是系统存在的一种形式，是系统在一定环境下最易存在 最稳定的状态。对于生态系统，人们应使自己的行为限制在生态系 统的自组织范围内活动。在经济系统中，必须符合经济规律，使经 济系统处在自组织状态。
(1) 相对于组织前的状态，其有序程度增加，对称性降低。
组织的有序结构与在系统科学中讨论的系统状态的有序、对称 性等性质可建立对应关系，这样可以从系统科学角度，从状态有序 无序变化来分析组织结构。
(2) 组织过程是系统发生质变的过程。
量变：状态随时间变化的函数关系形式不发生变化；
质变：系统状态突变，突变前后状态变量的数量、形式改变。
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2、对称性与有序
有序可以是空间的、时间的或功能的有序，不同种类的有序是
规则不同，其有序、无序的程度则不同，会得到完全不同的结 果。从导电性看，铝、锗(zhe)、氮气是有序排列；从密度看铝、锗 、氮气不是有序排列，而锗、铝、 氮气是有序排列。
(3) 有序、无序在一定条件下可相互转化
是系统的演化行为，出现质变。可以通过系统有序程度的变化 来分析系统的演化。
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看如图5-1所示。
T2
T1 图5-1 立面图
从侧面看，形成一个个环，现象地成为贝纳尔蛋卷。
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从顶面向下看，是一个个正六边形，流体从六边形中心流上来，又 从六个边流下去，如图5-2所示。
图5-2 平面图
上下温度差在水平方向上并没有变化，却在水平方向上造成流 体微团的不同运动，目前无法解释。系统温度差达到临界值后系统 状态发生突变，也无法分析外界控制与系统响应之间的关系，称为 系统自组织。此时，外界作用不称为控制，而称为实现自组织的条 件。
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贝纳尔对流实验：取一薄层流体，上下各放置一块金属平板以 使其温度在水平方向上无差异。从下对流体加热，下上平面温度分 别为T1和T2。
T2
未加热时，系统处于平衡态， T1=T2 ，各处温度相同，流体内分子 作杂乱无章的运动，系统在水平方向上是对称的。
T1 T2
刚开始加热时，上下温度梯度不大，T1≈T2 ，从下往上的热量流与 温度梯度力之间为线性关系，系统处于平衡态， 流体内分子仍然作 杂乱无章的运动，系统在水平方向上仍然是对称的无序状态。
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第五章 系统自组织
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自组织是复杂系统演化时出现的一种现象。
•与他组织的联系与区别 •自组织过程前后系统状态的特点，如何用有序、无序来标识 •自组织理论 •自组织的形式
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一、自组织与他组织
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1、组织
组织是指“按照一定目的、任务和形式加以编制”，属于一类 特殊的演化过程。同时，把组织过程所形成的结构也称为组织。组 织结构具有以下特点：