系统科学与系统工程

系统科学与系统工程

系统科学是以系统为研究和应用对象的一门科学，而系统思维是一种逻辑抽象能力。前者是以系统为研究对象的基础理论和应用开发的学科组成的学科群，它着重考察各类系统的关系和属性，揭示其活动规律，探讨有关系统的各种理论和方法，而后者正是在系统科学的探索中必不可少要运用的思维行进方式，两者的相互运用开拓出了系统领域的神奇世界，给我们以看待问题的新视角与新观点。

系统科学的发展和成熟对人类的思维观念和思想方法产生了根本性的影响，使之发生了根本性的变革。系统科学的理论和方法已经广泛地渗透到自然科学和社会科学的各个领域。说到思维观念，我们自然想到对系统科学影响最深远的便是系统思维。系统思维，简单来说就是对事情全面思考，不只就事论事。是把想要达到的结果、实现该结果的过程、过程优化以及对未来的影响等一系列问题作为一个整体系统进行研究。它是指以系统论为思维基本模式的思维形态，它不同于创造思维或形象思维等本能思维形态。系统思维能极大地简化人们对事物的认知，给我们带来整体观。

从历史发展来看，可以把系统思维方式的演变区分为四个不同的发展阶段：古代整体系统思维方式——近代机械系统思维方式——辩证系统思维方式——现代复杂系统思维

方式。从中可以看出系统思维的发展也是经过了漫长的时期的，到了现代的系统思维方式，主要以整体性、结构性、立体性、动态性、综合性等特点见长，而这些恰是其非常重要的。相应的，系统思维的方法主要有整体法，结构法，要素法，功能法等。

系统科学的研究内容是一般系统所具有的概念，系统所具有的共同性质和系统演化的一般规律，具体内容有：（1）一般系统的概念

系统的定义、元素与结构、物性与系统性，实现与层次、系统与环境、行为与功能、存在与演化、状态与过程、系统与信息、系统分类、模型方法与系统描述等。

（2）简单系统理论：

线性系统理论、信息论、控制论、大系统理论、运筹学、灰色系统理论、黑箱方法等。

（3）开放系统理论：

开放与封闭的概念，可逆与不可逆，有序与无序，熵及其应用、平衡无序、平衡有序、非平衡有序、生命系统理论等。

（4）非线性系统理论（一）

连续动力学模型、轨道、初态与终态、暂态与空态、运动稳定性、结构稳定性、吸引子、系统相图、分叉与多样性、突变与奇异性、连续混沌、瞬态特性与过程。

（5）非线性系统理论（二）

离散动力学模型、离散映射、元胞自动机、布尔网络、神经网络、离散混沌等。

（6）随机系统理论

随机过程与随机涨落、估计理论、主方程、朗之万方程，福克－普朗克方程、随机稳定性、随机系统定态解、随机控制。

（7）自组织理论

自组织概念，自组织与他组织、自组织结构、支配原理序参量方程、自适应、自复制、自瓦解、自创性等。

（8）简单原系统

熵与信息，统计综合，反应扩散模型，非线性振荡模型、微扰方法、时间均值分析、混沌的控制。

（9）复杂适应系统理论

适应产生的复杂性、内部结构、内部模型、遗传算法echo模型、混沌边缘与复杂性、AN方法。

（10）开放的复杂原系统

定性与定量相结合的综合集成法，从定性到定量的综合集成工程。

系统思维方式是根据系统概念、系统的性质、关系、结构,把对象有机地组织起来构成模型,研究系统的功能和行为,着重从整体上去揭示系统内部各要素之间以及系统与外

部环境间的多种多样的联系、关系、结构与功能。它是以系统观为基础,以研究复杂性为主要任务的一种现代思维方式。以这种思维方式认识对象的基本思路是：

（一）：如实地把对象看作是各要素以一定的联系组成的结构与功能统一的整体——系统。它着重考虑各部门之间的联系、关系、相互作用,认为忽视这些联系和作用就不能认识对象的全貌,不能了解真实的对象。同样的成份、要素可以具有不同的联系,处于不同的关系之中,相应地就会有不同的结构和不同的功能,它也考察组成该系统的各种成份、各个部分,但始终把部分放在整体中加以考察。即使单独考察部分时,也要把该部分作为更高一级的大系统中的一个子系统来加以仔细研究。

（二）：认为由各要素组成的整体,具有不同于各要素功能简单相加的新功能。即认为系统具有非加和的性质——系统性。这对于理解和处理组织性、复杂性、不确定性问题非常重要。非此不能认识和把握对象的整体性能,更不能正确地处理问题。人们认识系统就在于找出这种系统性质,构造一个新系统的目的就在于利用这种非加和性来实现某种新功能。

（三）：它把所考察的系统都看作为开放系统,认为任何系统都处于一定环境中,它与外界环境有着千丝万缕的联系。任何系统如果要得到自身的发展,保持自己的稳定性,必

定要与环境不断进行物质、能量和信息的交换。一个系统要得到发展必须要有与其相适应的环境.以便从中得到所需要的物质、能量和信息。只有这样才能理解系统由无序向有序转化、自适应、自组织性。

（四）：系统思维方式是借助模型来认识和模拟对象,揭示对象的运动规律。它不是把整体分解成任意部分,而是在对真实对象研究的基础上,形成关于该对象的概念,尽可能用符号、图表等形式化手段,以模型的方式来模拟对象的行为。它只强调对整体的足够认识,而不是太精确的认识。因为对一个复杂系统指望得到太精确的认识是可望而不可及的。

总之系统思维的发展极大地丰富了我们生活中的方方面面在系统科学与系统思维中，在生物学中，它是指化学物质被吸收进入动物体内，通过血液内循环扩散全身，对神经系统及各种器官产生影响的现象，而在复合材料中，系统效应是指两组份经复合构特定的系统时，复合材料将显示出整体的系统功能。这种功能可以用红、黄、兰三单色胶片成的系统，能显示出鲜艳的彩色作为类比。系统效应没有明确的定义，不过却能教我们从另一个角度看问题。至于系统功能，它的范围就加宽泛，没有什么明确的定义，不过在信息化社会中，最令我们注意的还是计算机网络的系统功能，我们需明白，从系统功能方面了解物体还是比较方便的对于以后的