自组织系统理论
系统自组织理论
第四章系统的自组织自组织是系统科学的一个重要概念,它是复杂系统演化时出现的一种现象。
1. 自组织与他组织1.1 组织①动词:按照一定目的、任务和形式加以编制,组织是一个过程;②名词:组织过程所形成的结构。
1.2 特点①组织结构相对于组织前的状态讲,其有序程度增加,对称性降低,相互位置关系确定,例:砖头——房屋,人员——团队。
②组织过程是系统发生质变的过程,是系统有序程度增加的过程。
系统演化两种方式:量变:数量的积累,函数关系式不变(倘若存在)。
质变:根本性质的变化,状态变量个数、函数关系都可能发生改变。
1.3 分类①他组织系统外有一组织者,整个系统的组织行为按照组织者的目的、意愿进行,在组织者的设计、安排、协调下,系统完成组织行为,实现组织结构,平时讲的组织大多是这一类。
根据系统“死或活”(是否包含人),他组织称为控制(系统中不包含人)或管理(系统中包含人),这两者都涉及到反馈。
正反馈起到激励作用,负反馈起稳定作用。
②自组织系统外不存在组织者,系统在一定外界条件下,“自发地”组织起来,形成一定的结构,如蚂蚁、蜜蜂的群组织。
从效果上看,他组织和自组织现象一样,都是系统达到了一定的目的,区别在于达到目的的原因不同。
对于他组织,原因在于系统之外。
例,全班人员排序(体重或身高),孩子搭积木、插塑;而自组织其直接原因在于系统的内部,与外界无关。
例,物种进化是由系统内部基因的遗传和突变功能造成的。
1.4 环境的作用任何系统都是在一定的环境中存在,离开了环境,系统失去了存在、演化的可能性,哲学上讲“内因是事物变化的根据,外因是事物变化的条件”,“外因”指系统的环境,外因和内因缺一不可。
例,鸡孵蛋(内因,鸡蛋;外因,适宜的温度)。
系统对环境的依赖性,随着环境的变化,系统也发生相应的变化。
例,“水的沸点是1000C”对或错?严格地讲,此话错!因为没有指明外界环境的压力。
“在1标准大气压下,水的沸点是1000C”,而随着周围环境的压力变化,水的沸点也相应变化,高山上水的沸点低于1000C。
基于自组织理论的教学系统演化研究
基于自组织理论的教学系统演化研究[摘要]教学系统的复杂性分析,历来是教学研究者关心的问题。
文章运用系统科学的自组织理论审视了教学系统具有的特性和运行机制,初步建立了演化方程,探讨了教学系统的演化过程,为教学理论的研究提供了新的视角。
[关键词]自组织理论教学系统教学论一、问题的提出自从有了人类,便有了教育。
教育自产生以来,就表现出一种人为的目的性。
它存在于社会、文化之间,发挥着促进人与文化双重建构的历史性作用。
无论是责任主体还是目的主体,它都关乎人,关乎人的存在形态,关乎人的发展。
但教育无论按照什么样的培养目标,采用什么形式,运用什么样的方法,达到什么样的目的,最终都要靠教学去完成。
在教学论中,对教学理论的研究最具代表的是将哲学认识论当做方法论移植到教学中,把教学活动看做是“一种特殊的认识过程”的“认识说”;以追求教育价值目标实现的“价值增殖说”;将本体论运用到教学活动中,整体反映教学的本体性、形成教学过程的“交往说”;把教学当做实践活动来看待教学过程的“实践说”;以心理学和多学科为基础,分析“教学与发展的关系”、论述教学活动中人的发展和知识的习得过程的“发展说”和“学习说”,等等。
上述这些典型的教学理论研究,基本上都是从某一个方面或某一侧面、某一层次或某一深度对教学活动或教学过程进行了阐述,有对教学本质“行而下”的探讨,也有教学本质“行而上”的揭示。
这样,就引出了教学理论的科学基础这一论题。
教学从属于教育,教育从属于社会,教学系统是人为划分的一种系统形式,是“一种存在形态的人与另一种存在形态的、人为的、理想的、为人的目的而共同创造的一种生存方式、一种关系形态、一种活动形式”。
教学系统的人为存在,能够促进人与文化的双重建构,加速文化的有效传承和文化新人的生成,这是教学存在的普遍和基本职能。
这一职能能够实现完成教学的具体任务,也正是由于这一基本职能,教学才能体现出其作为独特的文化历史存在的一般意义。
复杂性和自组织理论综述
复杂性和自组织理论综述第二次世界大战以后,科学发展出现一个大转折,即从简单性科学向复杂性科学发展。
现代的技术和社会已经变得十分复杂,传统的研究方法和研究手段已经不再满足要求。
这是用系统科学处理复杂性问题研究兴起的背景。
控制学家阿希贝提出研究复杂系统的战略。
信息学家魏沃尔“科学与复杂性”是当时复杂性探索的最高成就,认为未来科学主要研究有组织的复杂性。
自组织理论标志复杂性探索的高潮。
自组织理论认为应该以自组织为基本概念来探索复杂性的本质和根源。
Haken 基于代数复杂性定义一般复杂性,认为复杂性研究的关键是对复杂系统时空特性和功能结构的变化。
Prigogine学派断言现代科学在一切层次上都会遇到复杂性问题,只是在复杂性的类型,程度和层次上有所不同,主张建立复杂性科学。
他们提出的耗散结构理论为探索生物复杂性和社会复杂性奠定了基础。
80年代末以来,圣塔菲研究所致力于建立能够处理一切复杂性问题的一元化理论,研究手段是计算机模拟。
虽然能够处理一切复杂性问题的一元化理论很不现实,因为复杂性科学不是一门学科,而是未来科学的总称。
但他们关于演化经济学,人工生命,复杂自适应系统,免疫系统,Hopfield网络模型,自动机网络,“混沌边缘”的研究成果深化了学术界对复杂性和复杂性科学的认识。
钱学森提出开放的复杂巨系统概念并制定一套研究方法,他把复杂性研究纳入系统科学体系,采用系统概念解释复杂性。
现在还不可能给复杂性下一个精确的,统一的定义。
我认为应该从系统的动力学特性角度出发来定义复杂性,即复杂性是开放的,元素之间关联方式差异显著的,多层次巨系统的动力学特性。
下面介绍自组织理论及用系统论的观点来研究复杂性。
耗散结构理论(1967年Prigogine创建)认为一个远离平衡的开放系统通过不断与外界交换物质和能量,在外界条件变化达到一定阈值时,就可能从原来的无序状态转变为一种在时空上或功能上有序的状态。
一个系统能够实现自组织而形成耗散结构必须满足:(1)系统开放,系统充分开放就有可能驱使系统远离平衡态。
自组织原理
自组织原理结课论文摘要:一般来说,组织是指系统内的有序结构或这种有序结构的形成过程。
德国理论物理学家H.Haken认为,从组织的进化形式来看,可以把它分为两类:他组织和自组织。
如果一个系统靠外部指令而形成组织,就是他组织;如果不存在外部指令,系统按照相互默契的某种规则,各尽其责而又协调地自动地形成有序结构,就是自组织。
自组织现象无论在自然界还是在人类社会中都普遍存在。
一个系统自组织功能愈强,其保持和产生新功能的能力也就愈强。
例如,人类社会比动物界自组织能力强,人类社会比动物界的功能就高级多了。
关键词:八个自组织原理正文:(一)涌现原理:所谓涌现原理,通常是指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,所以人们形象地称其为“涌现”。
系统功能之所以往往表现为“整体大于部分之和”,就是因为系统涌现了新质的缘故,其中“大于部分”就是涌现的新质。
系统的这种涌现性是系统的适应性主体之间非线性相互作用的结果。
涌现是一种从低层次到高层次的过渡,是在微观主体进化的基础上,宏观系统在性能和机构上的突变,在这一过程中从旧质中可以产生新质。
“系统科学中,有一条很重要的原理,就是系统结构和系统环境以及它们之间关联关系,决定了系统整体性和功能。
也就是说,系统整体性与功能是内部系统结构与外部系统环境综合集成的结果,也就是复杂性研究中所说的涌现(E-mergence)。
”涌现过程是新的功能和结构产生的过程,是新质产生的过程,而这一过程是活的主体相互作用的产物。
自下而上式、自发性,涌现性是自组织必备的和重要特征。
(二)非线性原理:所有已知系统,当输入足够大时,都是非线性的。
因此,非线性系统远比线性系统多得多,客观世界本来就是非线性的,线性只是一种近似。
对于一个非线性系统,哪怕一个小扰动,象初始条件的一个微小改变,都可能造成系统在往后时刻行为的巨大差异。
自组织理论概述
一自组织理论概述自组织理论是以研究自组织现象为研究对象而形成的理论体系,它主要包括耗散结构理论、协同学、超循环理论、突变理论、混沌理论和分行理论等若干关于系统演化的理论;自组织理论体系中,耗散结构了深刻地揭示了自组织现象形成的环境与产生条件;协同学较多地涉及了自组织形成的内在机制;超循环理论阐述了系统自组织演化的具体形式以及结合发展的过程;突变论着重剖析了自组织演化的途径;混沌动力学和分行理论则对系统走向自组织过程中的时间复杂性和空间结构与特性进行了解释和描述;以上这些理论在极短一个时期内相继问世、迅速发展,形成了当今自然科学探索自组织的复杂性演化的前沿;自组织理论的基本概念1 自组织综合多种文献中对自组织的定义或理解,笔者认为所谓自组织是指系统的构建及演化依靠与外界的“特定”干涉,不断向结构化、有序、多功能方向发展,系统的结构、功能随着外界环境变化也将“自动”改变;这里“特定”一词是指那种结构或功能并非外界强加给系统的,文献79指出自组织包含三类过程:第一,由被组织到自组织的过程演化;第二,由自组织程度低到自组织程度高的过程演化;第三,在相同自组织层次上由简单到复杂的过程演化、这三个过程有着本质的区别:第一过程是从混乱的无序状态到有序状态的演化,研究自组织的起点和临界点问题;第二过程是自组织层次跃升过程;是有序程度通过跃升得以提升的过程,是自组织形式的革命;第三过程标志着自组织结构与功能在相同自组织层次上从简单到复杂的水平增长;2 平衡态和非平衡态平衡态具有两个特征:一是系统参量不随时间变化;二是系统内部不存在物理量的宏观流动;可见系统的平衡态是一种封闭的、不与外界交流的定态;不具备这两个条件的称之为非平衡态,又称远离平衡态;系统因素在外界的作用并且达到一定程度下,其平衡态则偏离原来的状态形成了非平衡态;处在非平衡态的系统,长期不与外界交流,系统状态将逐渐趋于“静止”,”稳定”,平衡态产生,因此,平衡态与非平衡态在一定条件下是可以转化的,而且系统演化正是系统状态由平衡态向非平衡态,再由非平衡态向更高层次的平衡态转化的螺旋式上升的变化过程;3序和熵序是日常生活中的排次序;每一种序都体现一种非对称性、非守恒性、非平衡性,和非均衡性,就是说每一种序都来自于一种特定的对称性的破缺;所谓对称性是以某种事物在某一给定操作下保持不变的性质,按对称性排序,把有序定义为破缺了的对称性,把有序理解为事物之间规则地相互联系,把无序理解为事物之间无规则地相互联系,没相互联系的事物群体不是系统,不存在秩序性问题;序是系统科学中的一个概念,如果组成系统的每个个体能够互相协调,方向一个,那么这个系统就是无序的,如果系统内的个体互相独立,方向各异,那么,这个系统就是无序的;“序”反应了系统之间或系统内部各要素之间的关系所具备的一定次序;熵是热力学中的概念,通过熵的大小对系统的无序程度进行度量,热力学系统的每一宏观分布的排列数W为热力学概率;S=---K㏑WK为玻耳兹曼常数,K=1.381×10-23J/K;W为热力学概率,不同宏观分布具有不同的热力学概率,而均匀分布对应于最大的热力学概率,此时具有最大熵,而熵的最大状态就是无序状态,即平衡态;因此,熵值大小可以衡量系统的无序程度;一个系统的熵值越高,它就越显得混乱无序,或者说,它的有序化程度就会越低;熵只适用于同一系统不同状态的比较,而决不适用于不同系统有序的比较;不同系统之间的有序不能简单以熵值表示;不能说有序度或组织度越高,系统就越进步,越高级,反之亦然;4涨落涨落也称起伏,从系统存在状态来看,涨落是对系统平衡状态的偏离;从系统的演化过程来看,涨落是系统在同一发展演化过程之中的差异;他们都是对系统平衡态的“破坏”.这种偏离和差异的出现是随机的、普遍的;5 相、相变和序参量所谓“相”是指系统在某一条件相爱所处的状态,系统由一种状态向另一种状态的转变称为相变,因此,相变也表示系统“序”的产生,变化和反映;相变是系统由序程度累积,是系统发生质变的结果;6 涌现涌现是系统在演进过程中新的功能和结构的出现;涌现是指系统具有,而组成部分或部分总和没有的性质,涌现是用以描述复杂系统层级结间整体宏观动态现象的概念;涌现性是指那些高层次具有而还原到低层次就不复存在的属性、特征、行为和功能;也就是说涌现是在复杂系统中的行为主体,根据各自行为规则进行相互作用所产生的没有事先计划但实际却发生了的一种行为模式;涌现,是复杂系统自组织过程中出现在系统的宏观层次上的新的,协同的结构与模式和性质;尽管涌现现象发生在不同类型的系统里,但是,他们具有一定共同性特征,主要包括在以下方面:1、涌现产生全新的现象;2、涌现是总体或宏观层次的;3、涌现是系统各元素协同、关联的结果;4、涌现是动态的;涌现现象并不是预先给定的整体行为,而是作为一个复杂系统随时间演化而产生的;5、涌现是可以显示性的,涌现要通过自身的演示过程而得到辨识;二自组织理论群自组织理论是研究自组织现象和规律的理论集合,包括:耗散结构理论、协同学、突变与分岔论;超循环理论、混沌理论等,他们从不同侧面研究了复杂系统从无序向有序方向演化的规律;1 耗散结构理论耗散结构是指处在远离平衡态的系统,通过与外界能量流或物质流交换及系统自组织所形成的一种新的有序结构;耗散结构理论是研究远离平衡态的开放系统从无序到有序的演化规律的一种理论,解决什么情况下系统可以或可能出现耗散结构,系统怎样从混沌无序的初始状态向稳定有序的结构组织演化和演化规律的问题;耗散结构的形成和维持必须满足三个条件:一是系统必须是开放系统,对于自然系统的开放容易判断,对于社会系统开放的判断则较多体现在观念与言论的开放性、思想的开放性、市场的开放性等软方面;二是系统必须处于远离平衡的非线性区域,非平衡才会出现涨落,非线性使涨落得以放大成为巨涨落,巨涨落是耗散结构出现的触发器;三是系统中必须有某些非线性过程和正负反馈机制,使涨落过程在系统汇总得以发挥作用;2协同学协同学主要研究开放系统在一定条件下如何自发的产生协同有序结构及其功能和行为的理论,其主要方法是用演化方程来研究系统的各种非平衡态和不稳定性;研究系统在外部参量的驱动下和在子系统之间相互作用下,以自组织的方式在宏观尺度上形成空间、时间或功能有序结构的条件、特点及其演化规律;系统的状态可以由一组状态参量,,即序参量来描述;协调学的研究对象与耗散结构有类似之处,他们都是研究与外界保持物质和能量交换的,远离热力学平衡态的开放系统,但协同学更为综合性地研究了系统从独立无序向协同有序转变的共同规律;序参量是代表系统宏观有序度的参量,是表征系统宏观模式的参量;序参量的存在标志着系统处于某种宏观有序状态,它的大小表示系统所能达到的有序化程度;随着控制参量趋于临界值,序参量会突然出现并迅速放大,标志着系统已达到某种有序的时空结构和功能行为,系统已经运行于某种特定模式之中,或以这种模式自行组织起来并投入运转;3混沌理论混沌是指确定的宏观的非线性系统在一定条件下所呈现的不确定的或不可预测的随机现象,是确定性与不确定性或规则性与非规则性或有序性与无序性融为一体的现象;其不可确定性或无序性随机性不是来源于外部干扰,而是来源于内部的”非线性交叉耦合作用机制,这种非线性交叉耦合作用机制,的数学表达式是动力学方程中的非线性项,正是由于这种“交叉”作用,非线性系统在一定的临界性条件下表现出混沌现象,导致其对初值的敏感性,导致系统内在的不稳定性的综合效果;自组织理论群的基本原理1涌现原理一种自行组织起来的结构、模式、形态、或者他们所呈现的特性、行为、功能、不是系统要素所固有的,而是相互作用的产物;2开放性原理普利高津以总商熵公式为工具指出了开放性是自组织的必要条件;当系统出现熵减时自组织产生;虽然一个封闭的但空间突然暴涨箱子也会出现熵减,但是开放是针对孤立系统来说的,并非空间封闭就是不开放,只要有能量交换就是开放性的;3非线性原理系统要素间的合作与竞争本质上是非线性的,线性相互作用至多产生平庸自组织,真正的自组织只能出现在非线性足够强的系统中,自组织意味着存在凝固加强的正反反馈循环,形成自组织核心后,逐渐扩展,非线性时自组织的必须;4反馈原理其余非线性原理一体两面,系统要有强的非线性就必须要求要素之间的反馈性能够发挥出来,而非线性作用同时也强化了系统要素间的反馈作用,正反馈和负反馈共同作用保证了自组织的生长和自我抑制;反馈应该有直接反馈和间接反馈,应把反馈的直接程度作为一个指标5不稳定性原理新结构的出现以原有结构失去稳定性为前提,或者以破坏系统与环境间的稳定平衡为前提;去除系统结构的刚性,让系统变得柔性,降低系统内子系统之间的耦合度,这样系统才能适应外界的变化,才能在系统内形成各种自组织;供应链协同的内容和过程1战略协同供应链战略是用于指导整个供应链高效运作、增强供应链整体竞争能力并获得最大整体利益的原则和规范;一方面,供应链战略明确了供应链组建的目的及意义,供应链各成员企业在共同战略的指导相爱如何互相协作;另一方面,在共同目标的规划下,供应链战略也成了各成员企业行为的基本规范;一般而言,战略协同是对供应链管理中事关全局的重大核心问题的合作与协调,是实现供应链协同管理的重要基础,依据战略的选择过程,供应链战略协同主要体现在以下几个层次竞争战略与供应链运作战略协同,在这个层次上,战略协同是指企业的竞争战略与供应链运作战略所要呈现的目标相同,也就是说竞争战略所要实现的姆目标与供应链运作战略用来建立供应链能力目标之间的协调一致节点企业内部的战略协同;在企业内部整个供应链上,新产品研发、生产运营、市场营销、分销物流、客户服务等各个部门,还有很多的支持部门如财务、信息技术、人力资源等,彼此的战略具有适配性,能够协同一致;节点企业之间的战略协同;供应链的战略协同不仅仅局限于企业内部,而应突破企业边界,延伸到供应商和客户,甚至供应商的供应商和客户的客户,使得各个节点企业的职能性战略供应链战略保持一致;2信息协同信息协同是供应链管理成功与否的关键因素之一;供应链各环节之间既分工又合作,既独立又融合,以保证整个链条的运行达到最佳状态,这种分工合作,独立与融合是基于供应链各节点企业的信息互动和共享,否则各个节点企业会成为彼此孤立的、残缺的片断;供应链上的各个节点企业只有实现了高质量的信息传递和共享,才能使供应链成为真正意义上的为客户需求所驱动的供应链,保证客户需求信息在传递过程中不失真,不仅能够有效解决供应链中的“牛鞭效应”、委托、代理和欺骗等问题,提高供应链整体绩效,而且能够促进供应链企业建立长期稳定的合作伙伴关系;一般来讲,信息共享的方法常见的有零售商向管理其库存的供应商提供销售时点数据,生产商向供应商提供生产需求信息以支持零库存计划;随着互联网的出现,EDI在共同预测、计划和补货方面的应用使得信息沟通的程度大大增强了;3信任协同供应链各节点企业之间的合作关系是以信任为基础的,要实现供应链协同管理就必须加强信任协同;然而,虽然供应链各企业的决策者们也深知合作的重要性,但却往往对“合作条款”缺乏信任度,或处于“观望”和“保留意见”状态,怕本企业在合作过程中“吃亏”,希望尽量将责任风险、成本等转嫁给合作企业,同时却尽全力地将利益收归自己的囊中;如果是这样,企业间就无法建立起有效的合作;要改变这种状况,就要在合作企业间建立信任机制;合作企业间只有建立了信任机制,整条供应链的运作效率才能得到保证和提高,企业才能赢得长久的竞争优势,加强相互之间信任的培养,将促进企业间的合作,改进企业提高生产与服务的柔性以及不可预测的事件发生时增强双方的责任感;努力保持供应链的协调性,谋求整个供应链共同的利益;相互之间的信任减少了不必要的摩擦与矛盾,并减少由此引起的时间和成本耗费;4业务协调业务协同,就是在供应链各节点之间实现端到端的业务流程整合,使得各个合作环节的业务“对接”更加紧密;流程更加通畅;资源利用更加有效,以便快速响应客户的需求和市场机遇,应对外部的挑战;面对机会与挑战,企业期望真正做到“随需应变”,在供应链管理环境下利用业务协同平台即可帮助企业实现与供应链上供应商、客户之间,也可帮助企业实现不同部门、分支机构之间的业务协作和计划协同;如通过集成CRM、信息系统等模块;实现数据的共享和基于工作流的信息传递,使得整个链上业务协调运作;5分配协同。
系统自组织理论在企业管理中的运用
系统自组织理论在企业管理中的运用内容摘要:提高企业系统的自适性是现代企业环境的客观要求和企业生存的必然选择。
本文把系统科学的自组织理论与现代企业管理相结合,研究在现代企业管理中如何运用系统自组织理论提高企业的自适性。
关键词:企业管理系统自组织适应发展进入21世纪,企业经营环境不确定性加大。
这集中表现在:经济全球化的步伐日益加快,科学技术日新月异,用户需求多样化与个性化,产品生命周期缩短,市场竞争不断加剧等。
变幻莫测的市场环境,对企业系统的环境适应能力提出更高要求,研究系统自组织理论在现代企业管理中的应用就更为重要。
自组织理论是由耗散结构论与协同论组成的,两者从宏观、微观上回答了系统自己走向有序结构的基本问题,因此都被称为系统自组织理论。
耗散结构理论(dissipative structure theory)是比利时物理化学家普利高津(I.Prigogine)提出的,研究在开放并且远离平衡的情况下,系统是如何从无序达到有序的。
普利高津因此获得诺贝尔奖。
他认为热力学第二定律以及统计力学所提示的是孤立系统在平衡态和近平衡态条件下的规律。
但世界上一切事物都是与外界环境不断交换物质和能量的开放系统。
这种开放系统在远离平衡态的情况下,由于非线性的复杂因素而出现涨落,一旦某个参量变化达到一定的阈值,量变可能引起质变,系统以新的方式组织起来.从原来的混沌无序的混乱状态,转变为一种时间、空间或功能的有序状态,并以能量的耗散来维持自身的稳定性。
普利高津把这种关于在远离平衡情况下的所形成新的稳定的有序结构的理论称之为耗散结构理论。
把自组织理论研究引入深化的是德国物理学家哈肯(H。
Haken)提出的“协同学”(synergtics)。
协同学不仅研究系统从无序到有序的演化规律,而且研究系统从有序到混乱的演化规律。
首次真正地把有序与无序统一起来.哈肯发现一个系统从无序转变为有序的关键并不在于系统是平衡或非平衡,也不在于离平衡态有多远,而是通过系统内部各子系统之间的非线性相互作用,在一定条件下,能自发产生在时间、空间和功能上稳定的有序结构,这就是自组织(self—organization)。
自组织理论简介PPT课件
开始液体没有任何宏观的运动。
当上下温差达到一定的程度,
液体中突然出现规则的六边形
对流图案。
ห้องสมุดไป่ตู้
返4 回
贝纳德对流
1900年,法国 科学家贝纳德 (E.Benard)做 了一个著名的 对流实验。
返5 回
2、B—Z反应
(1)化学钟
50年代初,俄国化学家别洛索夫用柠檬酸、
溴酸钾、硫酸作配剂,用铈盐作催化剂进行实
——进化
1返2 回
普利高津
1969年,在一次“理论物理与 生物学”国际会议上,比利时布鲁 塞尔学派的领导人普利高津教授 (1977年获诺贝尔化学奖)针对非 平衡热力学和统计物理学的发展提 出了一种新理论———耗散结构理 论。普利高津被 “时间悖论”惊呆了。经过刻 苦研究,他认为,要把热力学和动力学,热力 学与生物学统一起来,就必须研究非平衡态的 结构,必须研究更为普遍的热力学理论。 1返3 回
1945年,普利高津在原有理论基础上得出 最小熵产生原理。这一原理和昂萨格“倒易关 系”一起为近平衡态线性区热力学奠定了理论 基础。
但发现近平衡态线性区不能产生进化的系 统,所以促使他试图将这一原理延拓到远离平 衡的非线性区。经过20多年的努力,他终于与 布鲁塞尔学派的同事们创立了耗散结构理论。
耗散结构——消耗能量,吸收物质信息产 生有序结构的稳定系统。
Benard对流:
T较小时 流
dQ dts
(ddTz )z0
线性关系 力
T较大,达到或超过临界值时,流与力的线性 关系被破坏。非线性关系导致对流结果。
4、状态突变——分岔
控制参量 无序
T 反应物浓度 泵浦功率
有序
c
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社会系统的_自组织_与_他组织_辨_杨风禄-2
哲学社会科学版2011年第2期第086-091页社会系统的“自组织”与“他组织”辨杨风禄 徐超丽摘要:人们置身其中的自然系统和社会系统是一个由各要素相互联系、相互作用所构成的整体。
与自然系统一样,社会系统是在“自组织”过程中演化、进步的。
但是,受近代传统思维方式长期浸淫的现代观念总是机械地、孤立地看待系统和系统中的要素,并最终得出了社会系统中存在“他组织”的结论。
只有坚持了整体性、关联性的系统科学方法论,才能够看清楚社会系统的“自组织”性质,把握住社会系统演化的特性。
政府或各类社会组织机构是这个系统的内部构成要素;社会的制度、法律、政策等则是这个社会系统的“序参量”,而不是它的外部要素。
社会系统是,而且只能是“自组织”的。
关键词:社会系统;整体论;自组织;他组织;序参量现代系统科学诞生以来,系统思想便以其强大的生命力迅速地向知识领域渗透和拓展,使人类的知识结构和思维方式发生了深刻的变化,尤其是现代自然科学的研究正在经历着这种变化。
但是,在另一些科学领域中,受近代机械论、还原论长期浸淫的传统观念,还在深刻地影响着人们对外部世界的认识,社会科学领域就是这样一个重灾区。
迄今为止的多数社会科学理论,仍建立在近代传统的认识论和方法论基础之上,线性的、机械的、孤立的分析方法和思维方式依然严重地影响着现代人的思想。
一、人类社会“他组织”论作为一门科学的系统论,其公认的创立者是美籍生物学家L.V.贝塔朗菲(L.V.B e r t a l a n f f y)。
他1968年出版《一般系统理论基础、发展和应用》一书,奠定了这门科学的理论基础。
所谓系统,就是指由若干要素按特定结构方式相互联系而成的具有特定功能的统一整体。
每一系统都是一个由内部各要素(子系统)所构成的整体,而该系统又成为更大系统的组成要素。
从基本粒子到宇宙天体,从单细胞生物到人类社会,一切都自成系统。
20世纪60年代末,“自组织系统”理论开始建立并发展起来。
马克思恩格斯的系统自组织思想探析
世界奥秘探索的新成果。自 组织理论的相关成果告诉我们 , 组 自 织性是一切系统的普遍属性 ,物质世界中的任何系统都处于一 定 自组织的演化过程中,无论是系统 的结构与功能还是系统本 身 ,都是系统所 固有的自组织性在一定条件下一定阶段上的具 体表现。当我们带着这些思想重新回到马克思恩格斯 的相关论 述后 , 惊奇地发现马克思恩格斯也有着 丰富的 自组织思想, 并向 我们揭示了整个世界不断生成变化的 自组织图景 。
一
序性生成 、 增长 , 也就是系统的 自组织生成和演化的过程 , 具体
表现为在 内 外部相互作用中系统对 内部要素和外部环境作用能
力的生成和增强 。
我们 带着这种理解重新 回到马克思恩格斯论述中的时候 , 发现马克思恩格斯 的辩证法思想对此有着明确的揭示 :我们所 “ 面对着 的整个 自然界形成一个体系,即各种物体相互联系的总 体……这些物体是相互联系的,这就是说 ,它们是相互作用着 的, 并且正是这种相互作用构成 了运动。”牌从马克思恩格斯 的 l l 描述中 , 我们不难发现 : 运动是 由构成系统的诸要素之间动态 的 相互联 系和相互作用形成的, 这样一来, 我们在 马克思恩格斯那 里看到的运动不仅仪是从单个实体 的角度去理解 ,而是从众多 事物的_互作用 中去理解, 符 j 而且是从“ 相互联系的总体” 运动 中 去理解。对于一般具体物质形态而言,在物质的固有的特性 的 系统 自组 织思想探 析
张
摘 要: 自组 织理论 虽然是现代 科学发展 的阶段性成果 , 但马克 思恩格斯在对 自然 与社会运 动发展 的具体论述
涛
( 西安 工程 大学 恩政部 。 西安 7 0 4 ) 10 8
中 已经渗透 着丰富的系统 自组织思想。从马克思恩格斯的相关论述 可 以看 出, 现实的演化过程表现 为多层 级复 杂交
自组织理论视野下的教学系统及教师角色研究
落 。所谓涨落是指系统行 为对平均值的偏离。
・
l
序参量在系统中居于主导地位 , 对系统起支配和
1 ・ 0
陶永建 : 自组织理论视野下的教学系统及教师角色研究:
认知 能力和知识经验 ,轻 视了学习者心理世界 的差 且 只要方式得当 , } 这种方式在知识 的传递方面无疑是 异性l 从 自组织理论 的视角看 , 1 】 。 产生这一现象的根 源 有效的。 I 但是 , 它对于学生的创新思维具有抑制作用。 在于把 教学 系统看成一个线性系统 , 把教与学 当成 了 l
各因素以及各 因素之 间的作用方式决定 的。 要实现 自 l , 案 他按照引起 自 组织运动的不同方式给出分类 , 其
组织 , 一般要具备以下四个条件 :. 1 系统必须开放。 J 这 中一类为控制参量引起的自 组织l 刮 。教学系统起点是
是系统产生 白组织行 为的先决条件 , 只有开放 , 从外 他组织 的, 但是 , 学校 的管理者特别是教师 , 如遵循 自
-
界 引入 负熵 流 , 消 自身产生的正熵 , 抵 使系统 的总熵 组织理论, l 进行一定的改造和调节 , 就可以保持并提
逐步减少 , 才可能使 系统从无序走 向有序 。2远 离平 高其 自 . l 组织特性, 提高教学特别是培育学生创新思维 衡态 。这是系统产生 自组织行为的必要条件 。3内部 能力的效果 。 . I 各要素之间存在非线性相互作用 。 这样 可以使各要素 I
教学系统是由教师、 学生、 教学内容、 教学方法 、
极地 、 按部就班地完成 预设 的步骤和计划 , 学生则是 教学环境等多个因素构成的复杂的系统。 I 传统的教学
自然辩证法期末考试30题
自然辩证法期末考试30题1.什么是系统?系统自然观的主要内容有哪些?系统是“处于一定的相互关系中并与环境发生关系的各组成部分(要素)的总体(集)。
系统自然观是研究自然界发展的一般规律,【主要包括】:人类自然观的发展;自然物质系统的辩证法原理,及其运用这一原理和方法经营事业实现无废循环;自然界物质系统演化的辩证法、基本特征;自然界物质系统运动的源泉(或机理、基本形式);物质系统层次结构的辩证法;生物进化的普遍规律;生命起源的辩证法;人类起源的辩证法;现代自然科学的发展与人类自然观的变革;人类与自然界的关系。
2.简述自组织理论的基本思想及其世界观方法论意义。
自组织理论是由耗散结构、协同论、分形理论、超循环理论、突变论和混沌理论所构成的“复杂理论”体系。
它从各个不同角度阐明了自组织是自然界物质系统自行有序化、组织化和系统化的过程。
一个远离平衡态的开放系统通过其与外部环境进行物质能量和信息的交换,能够形成有序的结构,或从低序向高序的方向演化。
开放性、远离平衡态、非线性相互作用和涨落,是自然系统演化的自组织机制。
自然界的演化,既不是单调地走向有序和进化,也不是单调地走向无序和退化。
有序与无序的不断转化,进化与退化的不断交替,使自然界处于永恒的物质循环之中。
其方法论意义在于:。
第一、耗散结构理论解决了达尔文进化论和热力学第二定律在自然界演化方向上的矛盾。
第二、协同论解决了自组织系统的多自由度和多演化方程的问题,可以有效地确定自组织系统在走出不稳定点后会出现怎样的新结构。
第三、突变论改变了思考问题的方式,注重研究当条件发生变化时质变的改变方式的改变。
它将质变的方式分为飞跃和渐变两种方式。
它提供了许多突变模型,表明如果系统的势函数具有一个以上的势谷,那么系统就可以具有一个以上的选择结构,事物的质变就可能具有两个或两个以上的前途和方向。
第四、超循环理论提供了循环利用物质、能量和信息,以获得最大产出比的科学依据和解决创造性产生的问题。
自组织理论的概念、方法和应用
自组织理论的概念、方法和应用自组织理论是当代哲学、物理学、生物学、经济学等多个领域共同的重要课题。
本文将详细介绍自组织理论的概念、方法及其在实际应用中的重要作用。
自组织理论主要研究系统在一定条件下,如何通过相互作用和演化,自行产生有序结构和特定功能。
它强调的是系统的自主性、自组织能力和演化机制。
在自组织理论中,系统中的各个元素之间相互作用、相互影响,通过特定的自组织方式,使得整个系统逐渐形成有序的结构和功能。
动力学方法:主要研究系统内部元素之间的相互作用及其对系统整体性能的影响。
通过建立动力学模型,分析系统的演化过程,研究其稳定性和敏感性。
统计学方法:研究系统中大量微观粒子在一定条件下的集体行为。
通过统计分析,了解系统整体性质和规律,探究微观粒子的个体特性和对系统的影响。
信息论方法:研究系统中信息的传递、处理和储存。
通过信息分析,揭示系统内部的相互作用和演化机制,理解信息的自组织过程。
自组织理论具有广泛的应用领域,如生物学、经济学、社会学等。
例如,在生物学中,自组织理论可以解释生物体的生长和演化过程;在经济学中,自组织理论可以研究经济系统的波动和演化;在社会学中,自组织理论可以探究社会的演化和发展。
自组织理论作为跨学科的理论体系,为我们提供了一种全新的视角来审视系统的演化和有序结构的形成。
通过深入研究和应用自组织理论,我们可以更好地理解和掌握自然现象和社会现象的内在规律,进一步推动人类文明的发展。
未来,随着科学技术的不断进步和研究的深入,自组织理论将会在更多的领域得到广泛应用。
随着计算能力的提升和数据获取的便利,我们将能够构建更为精确和复杂的自组织模型,深入探究系统演化的内在机制。
如何将自组织理论与现有的理论体系进行有机结合,以便更好地解释和预测现象,将是未来科学研究的重要方向。
自组织理论在未来的发展前景广阔,将继续为人类认识世界提供有力的工具。
国际竞争力是一个国家在经济、技术、文化等方面与世界其他国家的比较优势。
自组织系统
自组织系统一、引言自组织系统,作为一种自组织理论的应用实践,正在逐渐受到人们的关注。
自组织系统是一种复杂系统领域的重要研究对象,它强调系统内各部分之间的交互和协同,通过自发性的组织和调整实现整体功能的协调和优化。
二、自组织系统的基本原理自组织系统的基本原理在于系统内部各部分之间的相互作用和自我调整能力。
系统中的个体或部件通过相互作用和信息交流,在系统整体上形成一种自组织的结构,从而实现系统功能的发挥和适应环境的能力。
三、自组织系统的特征1. 自发性自组织系统具有自发性的特征,系统内部的组织和调整是基于内部规则和机制的,而不是外部指令或控制。
2. 分布式自组织系统通常是分布式的,系统内部的部件或个体之间具有相互作用和信息交流的能力,从而实现整体功能的协调和优化。
3. 弹性自组织系统具有一定的弹性,能够在外部环境变化时自发地调整结构和功能,实现系统的适应性和生存能力。
四、自组织系统的应用领域自组织系统的理论和方法在各个领域都有广泛的应用,包括生物学、社会学、信息科学等。
在工程领域中,自组织系统被广泛运用于机器人控制、智能交通、智能制造等方面。
在生物学领域中,自组织系统研究有助于理解生物体内部的自组织结构和功能。
五、自组织系统的挑战与展望1. 挑战自组织系统的研究还存在许多挑战,包括自组织性和稳定性的保持、动态性与异质性的处理等问题。
此外,自组织系统的建模和分析方法也需要不断完善和发展。
2. 展望随着技术的不断发展,自组织系统的研究将迎来更广阔的发展空间。
未来,自组织系统有望在智能物联网、智能城市等领域发挥更大的作用,为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。
结语自组织系统作为一种新兴的理论和方法,正逐渐引起人们的关注和重视。
通过对自组织系统的研究和应用,我们有望更好地理解复杂系统的本质和规律,推动科技创新和社会发展的进程。
希望在未来的研究中,自组织系统能够发挥更大的作用,为人类社会带来更多的福祉和进步。
自组织理论、耗散结构
自组织理论关注的是系统如何自发地形成有序结构和功能, 强调系统内部的自主性和自我完善能力。它不依赖于外部指 令或预设模式,而是通过内部相互作用和演化,实现从无到 有的结构和功能的涌现。
自组织特性
总结词
自组织具有自主性、开放性、非线性、远离平衡态等 特性。
详细描述
自组织的自主性是指系统内部各要素具有相对独立性, 能够自主地进行决策和行动;开放性则指系统与外界环 境保持物质、能量和信息的交换,以维持系统的动态稳 定;非线性则说明系统内部各要素之间的相互作用是非 线性的,这种相互作用导致系统整体的行为无法简单地 通过各部分的性质来预测;远离平衡态则强调系统内部 各要素之间的差异和不平衡,这种不平衡状态是系统自 组织演化的驱动力。
宇宙学
宇宙中的星系、星云等结构是通过自组织和耗散过程形成的,这些 过程包括引力、电磁力等相互作用。
固体物理学
固体中的晶体结构、缺陷和相变等现象也是通过自组织和耗散过程形 成的,这些过程涉及到原子或分子的相互作用和能量交换。
化学领域的应用
01
化学反应动力学
化学反应的动力学过程涉及到反应物分子的自组织行为和能量的耗散,
理论发展
随着研究的深入,科学家们不断发展和完善耗散结构理论,将其应用 于更广泛的领域,如生物学、经济学和社会学等。
03 自组织理论与耗散结构的 关系
自组织理论与耗散结构的相似性
强调系统内部自发的秩序和结构
自组织理论和耗散结构都认为系统在一定条件下能够自发地形成有序的结构和功能,而不 是完全由外部因素决定。
果。
耗散结构理论的发展历程
早期探索
耗散结构理论的起源可以追溯到20世纪初,当时的一些科学家开始研 究热力学中的一些问题,发现了开放系统的自组织现象。
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A
14
①复杂系统的自创生不是单纯的自整合过程,还 包括自稳定、自维持、自适应、自学习、自复制等 多种自组织形式。
②建立复杂自组织的动力学方程并非易事,较为 有效的方法是计算机模拟。如著名的模型“阿斯彭 ”系统,就是对经济系统自创生的计算机模拟,其 可以大大逼近真实系统的自组织。
A
15
自生长:系统规模的增大,即系统组分的不断增加
②如贝纳德流和激光都是典型的例子。它们属于物 理系统的自适应问题,采用的是实验方法进行研究, 也可以用数学模型法写出动力学方程研究自适应。
③但是复杂的自适应现象同时包含学习、生长、 复制、创新等操作,需要运用计算机模拟来研究。如 遗传算法(基因算法)(GA)。GA在组织研究中显 示了诱人的前景。
A
19
出现了以揭示一般自组织规律为目标的科学学派并提出了一些理论
A
4
贰
普利高津把自然界自 组织产生的结构分为 平衡结构和耗散结构
哈肯参照引起组织运动的不 同方式给出的分类为(1) 改变控制参量引起的自组织 ;(2)改变组分数引起的 自组织;(3)瞬变引起的 自组织。
A
5
叁
自由能判据 这是相变理论的判据,它需满足一下公式: F=E-TS
A
10
伍
理论,实验,计算
自创生,自生长,自适应,自复制,自修复
A
11
理论,计算,实验
理论方法的核心是建立数学模型,计算是在电 脑上进行数值模拟又称数值实验,实验一般指 真是的实验研究。
A
12
系统的自创生是指在没有特定外力干预下系统从无到有
的自我创造,自我产生,自我形成。自创生首先解决从无
到有的问题,然后才解决从差到好的问题。
自适应问题的典型提法:系统原本适应于环境,由于环境变化, 或系统自身变化,或两者都变化,导致系统与环境不再适应。起 初系统只需做些调整,即可恢复适应,变化到一定阈值,系统只 有抛弃原有的结构方案或行为模式,建立新的结构或行为模式, 才能重新适应环境。
A
18
①物理化学领域中的简单巨系统,特别是能用一 个或少数几个状态变量描述系统,以精确的数学模型 和严格控制的实验手段研究系统如何通过改变结构, 去适应变化了的外部条件。
不稳定性原理:自组织是稳定性与不稳定性的统一而不稳定性对自组织过程 更为重要,既能使旧模式失稳,又能使新模式稳定下来,才能产生自组织。
A
9
支配原理:只有形成少数趋势去引导、规范、支配大量其他 组分、要素、趋势、模式等,使它们协同动作,才能形成有 序结构,建立自组织。
涨落原理:涨落在自组织中起极为重要的作用,系统通过涨 落去触发旧结构的失稳,探寻新结构,也就是涨落导致有序 。 环境选择原理:被环境选择的系统不一定是各方面最优的, 但至少是为环境允许存在的。
自复制:系统在没有特定外力作用下产生于自身结构相同的子代,稍微复杂的
自生长和自适应均包含某种自复制。
研究自复制的有效手段是细胞自动机(CA),CA是一种递归算法,反复使用
一种简单的规则于全域中的细胞,以产生某种结构。
其特点为:
①离散化,CA是一种离散系统,故又称点格自动机
②演化规则,CA是动力学系统,在每一时步上,格点或细胞按一定规则更新或转移
公式描述:
x=f(x)展开为泰勒级数
得
x=ax+bx2+…
线性行近似 x=ax
解为
化学、生物、社会
非线性行近似 x=ax+bx2
解为
A
化学、社会学
16
自然界有种类繁多的生长过程,服从不同的生 长规律,须用不同的生长模型来描述,不过有些系 统要么无法建立动力学方程,要么建立的非线性方 程无法得到解析解 。
自组织系统理论
120720071 毕骏莉
管理科学与工程
A
1
壹 自组织理论的发展历程
贰 自组织类型
叁 自组织判据
肆 自组织原理
伍 自组织的描述方法和形式
A
2
壹
自组织:如果不存在外部指令,系统按照 相互默契的某种规则,各尽其责而又协调 的自动形成有序结构就是自组织。 自组织 有两种含义,一是组织的从无到有,二是 组织的从差到好。
熵判据 令dS记系统的熵的该变量(微分),dS>0(增熵)表示组 织程度减小的变化,dS<0(减熵)表示组织程度增加的 变化,因而熵的变化可作为组织的判据。
A
6
信息判据
或
时即自我组织。
现原理
开放性原理
环境选择原理
A
8
涌现原理:自下而上式、自发性,涌现性是自组织必备的和重要特征。
因此计算机模拟方法是研究这种自增长的有效 工具 如有限扩散凝聚模型,即DLA模型和植物生 长的分枝模型等。
A
17
自适应:系统对环境的适应靠自己力量建立和维持。从外部看, 适应指系统与环境之间的物质、能量、信息交换是以一种稳定有序 的方式进行的,从内部看,适应指系统的组分之间以一种稳定有序 的方式彼此合作与竞争、互动与互应。
开放性原理:一个与环境没有任何交换的封闭系统不可能出现自组织行为。
dS=diS+deS
非线性原理:合作与竞争是系统产生自组织的动力,合作与竞争本质上是非 线性的,真正的自组织只能出现在非线性系统中,而且要有足够强的非线性 才行。
反馈原理:反馈分为正反馈和负反馈,正反馈与负反馈的适当结合,才能实 现系统的自我组织。
背景:
自组织理论产生的背景是揭示出事物如何
“自己运动”的机制
A
3
自组织理论的发展历程
1、19世纪中叶 代表: ①达尔文的进化论 ②马克思的五种社会形态演进理论;生产力决定生产关系,经济基础决定上层 建筑理论 ③相变理论
2、20世纪中叶 系统理论家明确提出了建立自组织理论的科学任务
3、20世纪60年代以后
研究系统自创生的理想手段是动力学方法
设有n个实体或小系统,各有自己的动力学方程,且互
不耦合。
第一步是其中的n个实体或小系统形成确定的联立方程
组描述它们的相互关系,但控制参量的选择尚未保证这个
联立方程组具有稳定定态,即还没有形成具有特定整体涌
现性的系统。
第二步是控制参量的变化,在控制空间中搜索,一旦得
到稳定定态,动力学特性得以固定下来,就形成了一个包
含n个组分的新系统,这就是系统的自创生。
A
13
最简单的情形是环境中有两个小系统,动力学方程分别为
由于环境的变迁或自身的演化,二者出现了耦合,运动方 程变为
二者构成的联立方程组就是一个2维系统。广义上讲就是系 统的自创生。 举例:洛特卡-沃尔拉特方程