3系统科学方法

a、开环控制模型
资本所有者
企业
市场

价格利润竞争
b、闭环控制模型

生 产 ABC
决策机关
市 场 调 节
商 品 ABC

市场预测

c、组合控制模型

税收信贷投资
衰减器
市 场 调 节
价格利润

生 产 ABC
商 品 abc
决策机关

市场预测

d、组合衰减经济控制模型
3、黑箱和黑箱方法
1、系统分析方法 为确定系统的组成、结构、功能、效 用，而对系统各种要素、过程和关系进行 考察的方法。 以整体为目标，以选择解决问题的最 佳方案为重点，是系统分析方法的特点。 完整的系统分析包括系统的目标分析、 结构分析、功能分析、环境分析和动态分 析等。
2、 系统模型方法 通过研究与真实系统在功能上或结构上相 似的模型,来揭示和掌握真实系统的特征和规 律。 系统模型的建立一般遵循相似性原则、简 单性原则和逐步逼近原则，使建立起来的系统 模型，既反映着真实系统的主要特征，又高于 真实系统而具有同类问题的共性。 系统模型方法是系统分析方法实现优化的 必经途径，是系统论方法的具体形式。
２．混沌理论 (1)混沌理论简史
“混沌”一词译自英文“chaos”，其原意是指 先于一切事物而存在的广袤虚无的空间。后来罗马人 把混沌解释为原始的混乱和不成形的物质，而宇宙的 创造者就用这种物质创造出了秩序井然的宇宙。 在中国古代也称浑沌，通常理解为混乱、无序、 未分化，如所谓“混沌者，言万物相混成而未相离” （《易经》），“窈窈冥冥”、“昏昏默默”（《庄 子》）。用“混沌”状态来描述万物伊始的宇宙，所 谓“有物混成，先天地生。” （《老子》）。


四、系统科学方法的使用原则和作用
1、系统方法的使用原则
使 用 原 则
1、整体性原则 2、动态原则 3、最优化原则 4、模型化原则
2、系统方法的作用
作 用
1、认识、调控、改造、创造 复杂系统的手段； 2、优化管理的手段； 3、为人们提供新的思想模式。
第二节

常用的几种系统科学方法

一、信息方法
三、大系统控制方法

1、大系统：规模庞大、结构复杂、因素 众多、目标多样、功能综合。（导弹、 卫星、飞船、航天飞机等，环保系统、 管理系统、人口控制系统等） 2、大系统的突出特点： 3、主要方法：分解—协调方法 多级递阶控制方法 分散化控制方法
四．系统论方法
20世纪40年代贝塔朗菲创立系统论。 运用系统论原理,按照研究对象变化 发展的系统过程,考察整体与部分、部分 与部分、系统与整体、结构与功能等关 系，以揭示其本质、和规律的方法。 系统论方法的一般应用有系统分析法、 系统模型法、系统决策法。
基础科学
技术科学
工程技术

系统科学方法或系统方法：按照系统
科学的观点和理论， 把研究对象视为系统
来解决认识和实践中的各种问题的方法的
总称。


这其中包含了两个问题：
第一：什么样的对象可以称为系统？ 第二，如何对待这个或这些系统？ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第一：什么样的对象可以称为系统？
社会
人
社会系统
体
星系系统
人体系统
黑箱又称黑系统，指内部要素和结 构尚不清楚的系统。未被认识的事物。 黑箱方法是通过探索系统的功能而 推测其结构的方法。它通过考察黑系统 的输入和输出的动态过程， 即研究其功 能或行为方式，以推测和探索系统内部 结构和运动规律。（西瓜）

黑箱方法的使用步骤 第一，通过研究输入和输出研究黑 箱。 第二，系统分析功能，确定几个可 供选择的黑箱模型。 第三，对黑箱模型进行检验和选择。 第四，阐明黑箱的结构和运动规律 并加以应用。
五．自组织理论方法
１．什么是组织、自组织和自组织理论
耗散结构理论是由比利时布鲁塞尔学派 领导人普里高津于1969年提出的。 协同学是由德国著名理论物理学家 H.哈肯于1969创立的。 超循环理论是由德国生物物理学家 M.艾根于1971年创立的。
自组织理论试图解决一个普遍性的问 题：有序与无序相互转化的机制与条件问 题。 关于从无序走向有序的问题 问题还有另一方面，即系统从有序走 向无序的形成途径和机制即混沌理论。
信 息
信息
编 码 器
信号
信 道
信号
解 码 器
信息
信 宿
噪声
信 息 传 输 过 程 图

这个图说明，信源发出信息，经编 码器转化成信号在信道中传输，传输中 会受到噪声的干扰，所以在信息系统中 应有抗干扰的设备，信号进入解码器之 后，重新转化成为信息，被信宿接收。 信息传输的这个普遍过程，是信息方法 的基础。

D、信息方法的主观特性，使信息方法可 用于调整人的行为，发挥人的能动性。 （通讯编码） E、信息概念的综合性，使信息方法可用 于对复杂系统的研究和提高系统的可靠 性。

当今社会，信息化时代。信息方法可以 改变科研方式，提高科研效益。
3、信息方法的应用
1、分析人的认识活动；

使用信 息方法 的重要 意义
(2)申农的信息论及信息的特性 是不守恒的,可以共享、传递、贮存、转 换，同时还有相对于物质、能量的独立性。
(3)信息论方法 运用信息理论, 把研究对象抽象为信息及 其变换过程, 通过信息的获取、传输、加工、 利用、反馈等过程，来揭示对象的本质和规律， 进而认识对象和调控改造对象。
检测
加工处理 信 息 反 馈
信息是指存在于自然界、人类社会和
机器等组织系统中的一种普遍联系方式， 是自然界一切物质系统相互联系和相互 作用的特定形式。
信息的本质： 信息是一切物质的普遍属性。但信 息不等于物质，它不是物质的。信息与 物质既有联系又有区别的不同范畴。
1．信息论方法 1948年申农创立信息论。 (1)什么是信息 A哲学上：信息是事物间相互作用的一种属性。 B通讯角度：信息是对消息中不确定性的消除。 C概率论：信息是概率的增加。 D一般意义：在相互作用中，A物体作用于B物体， 引起B物体的某种变化，B的变化标志 A的某种特性的变化。（B的变化携带 了关于A的信息）。
(3)最优化。选择最佳实施方案。 (4)动态性。任何现实的系统都处于动态的“活系 统”，系统总是动态的，永远处于运动变化之中。 (5)模型化。真实系统模型化，放大或缩小了的实 物模型、数学模型、符号系统模型等。
三、系统方法主要包括： 信息方法、控制方法、反馈方法、系统 分析方法、系统模型方法、 系统决策方法、 功能模拟方法、黑箱方法、 图式识别方法等。
为什么使用模型？

1、因为先死系统作试验很难，或者不可 能做实验。某些军事和社会系统。 2、模型比现实容易理解。 3、模型比现实容易操作。 4、模型可以通过对其敏感度分析而显示 出哪些因素对系统影响更大。
3、 系统决策方法 运用系统论方法,把决策过程当作一 个决策系统来对待,以确定最佳目标的可 行性决策方案。 系统决策是一个动态过程；要满足 一定的条件。 系统决策法包括确定性决策分析法、 风险性决策分析法、未确定性决策分析 法等。
（反馈信息纠正） 2、管理和决策的重要手段； （人流、物流、信息流） 3、促使科学整体化的重要手段。
4、电子计算机是信息加工的
现代化工具。
4、分子生物学和医学中的信息方法

A、系统的遗传信息理论，1953年英美生 物学家沃生和克里克首先提出。 B、遗传密码（信息编码理论），美国宇 宙物理学家伽莫夫。 C、遗传工程学（生物工程学、基因工程 学） D、中医的信息疗法。
洛伦兹的“蝴蝶效应”

蝴蝶效应（Butterfly Effect）是指在 一个动力系统中，初始条件下微小的变 化能带动整个系统的长期的巨大的连锁 反应。这是一种混沌现象。

美国气象学家爱德华· 罗伦兹（Edward Lorenz）1963年在一篇提交纽约科学院 的论文中分析了这个效应。“一个气象 学家提及，如果这个理论被证明正确， 一个海鸥扇动翅膀足以永远改变天气变 化。”在以后的演讲和论文中他用了更 加有诗意的蝴蝶。对于这个效应最常见 的阐述是：“一个蝴蝶在巴西轻拍翅膀， 可以导致一个月后德克萨斯州的一场龙 卷风。”


输入
黑 箱

输出
可 供 选 考 择 察 的 黑 否 黑 箱 箱 模 型
是
确 立 黑 箱 模 型
应 用
黑
箱
方
法
示
意
图
4、功能模拟法

A、在功能上描述与模仿系统对环境影响的反 应方式时，往往把系统看作黑箱，不去分析系 统的内部机制与个别要素，也不求模型与原型 结构的相同。 B、以原型与模型之间的功能相似为基础。 C、传统模拟的模型只是认识原型的手段，而 功能模拟的模型是具有生物目的的行为机器— —智能机器。它本身就是研究的目的。
整体研究的 系统科学方法
张增国 副教授
科学认识的综合方法、科学研究的横 断方法：系统科学方法

简单系统
现代科学研 究面对的对象


简单巨系统
复杂巨系统
系统科学方法就是研究和处理复杂巨系统的科学方法。
第一节 系统科学方法的基本问题
一.系统科学和系统科学方法
系统（system）最早出现在古希腊语 中。原意为“由部分组成的整体”。 系统：是指由相互联系，相互作用 的若干要素构成的有特定功能的、统一 的整体。
执行机构
作用
控制对象
输入

反馈信号
反馈装置
输出
反
馈
控
制
图
1、运用的普遍性，可以对人体、工 程技术、人类社会等多种领域进
反馈控制 方法的意义
性研究； 2、与多种方法相结合，是打开技术 之门的重要手段； 3、提出双向因果链的循环思路。

介绍几种与控制论有关的经济模式

计划
商品
决策机关
生产企业
消费市场
实践过程 输入

输出 信息 反馈
人流 物流 信息流
人流 物流 信息流
2、信息方法的作用
A、信息概念的普遍性和灵活性，使信息 方法可用于解释各类事物特别是某些特 殊现象的规律性。（生物学中的兔子事 例） B、信息概念的普遍性和相似性，使信息 方法可用于解释事物的共同属性。（人 脑和计算机） C、信息的形式化，使信息方法可用于突 破研究对象的局限性。（系统的外部环 境）
控制系统类型： 开环控制系统 闭环控制系统 组合控制系统

1、控制论方法的作用
①为研究各种自控机器、制导系统以及电
脑提供广阔的思路、方法。 ②为研究生物控制系统提供重要方法。 ③对复杂的社会、经济系统的研究提供了 新的工具。
2、反馈控制方法

扰动 控制 控制
控制器
信号

系统科学：是把对象作为组织性、 复杂性系统从整体上探索其存在方 式和运动变化规律的学问，是对系 统本质的正确反映和真理性认识， 是一个知识体系。 系统科学(系统学)知识体系图。

马 克 思 主 义 主 义 哲 学
哲学
运筹学
系统论 (系统观)
各门系统工程 自动化技术 通信技术
系 统 学
控制论 信息论
人脑系统
地理系统

第二，如何对待这个或这些系统？即 用什么方法处理复杂系统的问题。
要素与系统
整体
研究 对象
要素与要素
运动过程
二．系统科学方法的特点
(1)综合性。不是单凭某一种方法和某一门科学知 识来认识和处理问题，而是综合运用各种各样的 方法和知识来认识和处理问题，包含自然科学、 社会科学和工程技术等。 (2)整体性。核心，整体大于部分之和。
非确定性决策： 保守法，小中取大法。 乐观法，大中取小法。 后悔值法。折中决策法。 最优方案的最大收益值与所采用的方 案的收益值之间的差额，就是后悔值。

4、 系统论方法的作用
①能够解决比较复杂或不确定性因素比较多 的系统的最优化问题。 ②能达到定量化分析（定性与定量结合）。 ③能为决策机构提供最合理方案。 ④作为一种思考方法对其他各个学科的发展 都有促进作用。
利用
输入
输出
结果
2、信 息 方 法 流
程 图



由以上图示可见，信息方法的基本步骤： 第一，对输入信息进行检测，达到符合目 的的净化； 第二， 进行加工处理； 第三，利用； 第四，输出。 输出分为两支，一支是结果， 另一支进行 信息反馈，从而循环往复，提高水准。

实践活动是人类的最基本的活动。在管理实践中， 存 在着三种流动过程，即由劳动者组成的人流、 由生产 资料和劳动资料组成的物流以及信息流。在实践中， 它们的流动过程如下所示：
二．控制论方法 20世纪40年代维纳创立控制论。 运用控制论原理，按照研究对象的 信息流程，通过信息处理、变换和反馈 等手段，从功能行为上控制、揭示其变 化发展的内部机制和外部效应的方法。 控制论方法一般有反馈控制方法、 黑箱方法、功能模拟方法等。


什么是控制？
什么是控制系统？施控系统、受控系统