提要式系统科学导论考试复习资料(谭璐 姜璐版)by邹聪瑜
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1,明确的将系统作为直接的研究对象，通常以（贝塔朗菲）提出的（一般系统论）的概 念为标志。 一般系统论的基本想法是： 从（系统观点、整体观点、动态观点）出发，把有机体描绘成（由诸多要素按严格等级 层次组成的动态的）开放系统，具有特殊的整体功能。 2，系统科学学科群： （1） 一般系统论 （2） 运筹学、控制论、信息论
21.耗散结构形成的条件： 1）开放的系统 2）远离平衡态 3）非线性相互作用（系统形成有序结构的内在原因） 4）涨落（热力学失稳的条件） 22.耗散结构现象的特点： 1）耗散结构的形成过程伴随着对称性的破缺。 2）耗散结构是一种有序结构 3）耗散结构的出现依赖于系统的自催化作用 4）耗散结构现象存在分岔 23.对称性：某事物在给定操作下保持不变的性质 24.系统从无序转化为有序，并非指局限在平衡状态下才能实现。 25，序参量： 1） 意义：描述系统的有序程度，或者对称性的破缺程度 2） 性质：无序时为 0，随着系统由无序向有序方向演化，这类变量也从 0 变为了 正的有限值。 3） 特性：慢变量 26，支配原理： 为数众多的变化快的状态变量由序参量所支配和主宰 27，平均值方法
17.系统的热力学分支指（平衡态）和（非平衡定态） 。 18.耗散结构：在昂萨格倒易关系之外，在宏观描述的范围之内，非平衡系统在远离平 衡态时出现的一种有序结构。 自组织现象（非平衡相变） ：在远离平衡的系统中，一定条件下由热力学失稳而出 现了耗散结构。 19.系统从一个分支到另一个分支的转变，实际上表面了系统的（解的结构）发生了改 变。 20.分岔：参数变化时系统定态解的个数随之发生变化。 1）鞍结点分岔 2）跨临界分岔 3）超临界分岔
28，非线性系统演化的特点： 1） 非线性微分方程中的定态解的唯一性被破坏。 2） 非线性微分方程的解对控制参数有临界依赖 3） 对称的非线性微分方程和边界条件，可以给出不对称的稳定的定态解 4） 大多数的非线性系统的实际演化结果无法预见。 29，平衡态混沌：对称性高 非平衡态混沌：对称性最低 30，混沌现象的特点： 1） 混沌是确定性和不确定性的统一 2） 混沌现象的不确定性来源于系统内部的非线性因素 3） 系统演化对于初值敏感依赖 4） 混沌既是稳定的，又是不稳定的 31，复杂性研究的 3 个阶段 1） 简单巨系统 2） 复杂适应性系统 3） 开放的复杂巨系统 32，简单巨系统：热力学系统、化学反应系统 33,运筹学： 1）对象是（社会） ，方法是（科学） ，目标是（最优化） 2）特点：合理的筹划和最佳的运用 3）主要内容： a.规划论 b.对策论 c.决策论 d.排队论 e.库存论 f.搜索论 g.可靠性理论 h.网络分析 34，控制：根据信息选择目的的行为及实现这种行为的过程 35，实施控制的条件： 1） 被控对象必须存在多种发展变化的可能性 2） 目标状态在各种可能性中是可以选择的 3） 系统必须具备一定的控制能力 36，控制的主要方法： 1） 功能模拟法
14，稳定性： 1）轨道稳定性 2）状态稳定性:（系统的状态）对（初值）的敏感程度。轨道稳定性的充分条件 3）结构稳定性：系统对参数的敏感程度 15,功能模拟法是以（相似）为基础，用（功能模型）来替代（客体原型）的方法。 16，定态解 1） 定态解的含义：非线性微分方程的解 2） 定态解的分类： 原则： 结点：同号实数 鞍点：异号实数 焦点：存在虚根 中心：纯虚数 稳定：负实部 不稳定：正实部 a. b. c. d. e. f. 稳定结点：同为负实根。 不稳定结点：同为正实根 稳定焦点：负实部虚数 不稳定焦点：正实部虚数 鞍点：异号实根 中心：纯虚数
2） 黑箱法：黑箱：既不能打开，又不能从外部直接观察其状态的系统。 方法：运用相对独立的原则，通过分析系统的输入输出和动态过程， 而不必直接考察其内部结构， 来定量或定性的认识系统的功能、 行为， 探索其内部结构和机理。 3） 反馈方法：利用系统活动的结果调节系统活动：系统输出的部分或全部，通过 一定的通道又成为系统输入的一部分，从而对系统的输入输出又产生影响。 37，信息方法： 运用信息论的观点，把系统的过程抽象为信息的获取、传递、加工、处理和输出的 过程。 通过对信息流程的分析和处理， 实现对复杂系统的目的性运动和对系统运动过程规 律性的认识。 38，系统工程的技术方法： 1）系统预测 2）系统仿真 3）系统评价 4）系统决策
控制论诞生标志：美国数学家维纳发表《控制论》 信息论创立人：美国数学家香农
（3） 系Βιβλιοθήκη Baidu工程、系统分析、管理科学
系统工程：美国贝尔电话公司。 管理科学：泰勒的科学管理理论为代表
3， （普利高津）的（耗散结构理论）和（哈肯）的（协同学）合称（自组织理论） 。 4， （复杂性研究）以（圣塔菲研究所 SFI）的成立为标志。 5，学科内部的知识一般划分为（基础理论） （技术基础） （实际应用）3 个层次。 6， （系统论）是系统科学和马克思主义哲学的桥梁。 7，系统科学的特点：横断性，方法论。 8，系统的定义： 系统是由一些元素通过相互作用、相互关联、相互制约而组成的，具有一定功能的 整体。具有多元性，相关性，系统性。 9， 涌现性： 一个复杂系统在由低层次的要素组成高层次的过程中， 系统往往产生新的， 原来层次所没有的性质。 10，系统的状态变量组必须具有（独立性）和（完备性） 11，系统的状态分类： 暂态 不动点 不动点：稳定的定态解。 周期点 准周期 混沌解 平衡态 非平衡态 非平衡定态
终态
非平衡弛豫态 平衡态：不仅系统状态不变，内部空间各处的状态变量也不变。
12，系统方法论：HDJQ （1） 还原论与整体论相结合 （2） 定性描述与定量描述相结合 （3） 局部描述和整体描述相结合 （4） 确定性描述和不确定性描述相结合 13，熵：1)定义：态函数 S=k*lnW 2)物理意义：描述一般系统内部各子系统分布的均匀性 3)最概然分布： 系统处于热平衡态时的均匀分布所对应的最大热力学几率������������ . 4)特性：a.局部熵产生率大于或等于 0. b.线性区的非平衡定态是熵产生率最小的状态。 5)熵的变化公式： dS=������������ ������+������������ ������ 6)热力学第 2 定理： ������������ ������ ≥ 0 7)局域熵平衡方程： 局域熵对时间的偏导等于流密度矢量的散度的相反数加局域熵产生率。
21.耗散结构形成的条件： 1）开放的系统 2）远离平衡态 3）非线性相互作用（系统形成有序结构的内在原因） 4）涨落（热力学失稳的条件） 22.耗散结构现象的特点： 1）耗散结构的形成过程伴随着对称性的破缺。 2）耗散结构是一种有序结构 3）耗散结构的出现依赖于系统的自催化作用 4）耗散结构现象存在分岔 23.对称性：某事物在给定操作下保持不变的性质 24.系统从无序转化为有序，并非指局限在平衡状态下才能实现。 25，序参量： 1） 意义：描述系统的有序程度，或者对称性的破缺程度 2） 性质：无序时为 0，随着系统由无序向有序方向演化，这类变量也从 0 变为了 正的有限值。 3） 特性：慢变量 26，支配原理： 为数众多的变化快的状态变量由序参量所支配和主宰 27，平均值方法
17.系统的热力学分支指（平衡态）和（非平衡定态） 。 18.耗散结构：在昂萨格倒易关系之外，在宏观描述的范围之内，非平衡系统在远离平 衡态时出现的一种有序结构。 自组织现象（非平衡相变） ：在远离平衡的系统中，一定条件下由热力学失稳而出 现了耗散结构。 19.系统从一个分支到另一个分支的转变，实际上表面了系统的（解的结构）发生了改 变。 20.分岔：参数变化时系统定态解的个数随之发生变化。 1）鞍结点分岔 2）跨临界分岔 3）超临界分岔
28，非线性系统演化的特点： 1） 非线性微分方程中的定态解的唯一性被破坏。 2） 非线性微分方程的解对控制参数有临界依赖 3） 对称的非线性微分方程和边界条件，可以给出不对称的稳定的定态解 4） 大多数的非线性系统的实际演化结果无法预见。 29，平衡态混沌：对称性高 非平衡态混沌：对称性最低 30，混沌现象的特点： 1） 混沌是确定性和不确定性的统一 2） 混沌现象的不确定性来源于系统内部的非线性因素 3） 系统演化对于初值敏感依赖 4） 混沌既是稳定的，又是不稳定的 31，复杂性研究的 3 个阶段 1） 简单巨系统 2） 复杂适应性系统 3） 开放的复杂巨系统 32，简单巨系统：热力学系统、化学反应系统 33,运筹学： 1）对象是（社会） ，方法是（科学） ，目标是（最优化） 2）特点：合理的筹划和最佳的运用 3）主要内容： a.规划论 b.对策论 c.决策论 d.排队论 e.库存论 f.搜索论 g.可靠性理论 h.网络分析 34，控制：根据信息选择目的的行为及实现这种行为的过程 35，实施控制的条件： 1） 被控对象必须存在多种发展变化的可能性 2） 目标状态在各种可能性中是可以选择的 3） 系统必须具备一定的控制能力 36，控制的主要方法： 1） 功能模拟法
14，稳定性： 1）轨道稳定性 2）状态稳定性:（系统的状态）对（初值）的敏感程度。轨道稳定性的充分条件 3）结构稳定性：系统对参数的敏感程度 15,功能模拟法是以（相似）为基础，用（功能模型）来替代（客体原型）的方法。 16，定态解 1） 定态解的含义：非线性微分方程的解 2） 定态解的分类： 原则： 结点：同号实数 鞍点：异号实数 焦点：存在虚根 中心：纯虚数 稳定：负实部 不稳定：正实部 a. b. c. d. e. f. 稳定结点：同为负实根。 不稳定结点：同为正实根 稳定焦点：负实部虚数 不稳定焦点：正实部虚数 鞍点：异号实根 中心：纯虚数
2） 黑箱法：黑箱：既不能打开，又不能从外部直接观察其状态的系统。 方法：运用相对独立的原则，通过分析系统的输入输出和动态过程， 而不必直接考察其内部结构， 来定量或定性的认识系统的功能、 行为， 探索其内部结构和机理。 3） 反馈方法：利用系统活动的结果调节系统活动：系统输出的部分或全部，通过 一定的通道又成为系统输入的一部分，从而对系统的输入输出又产生影响。 37，信息方法： 运用信息论的观点，把系统的过程抽象为信息的获取、传递、加工、处理和输出的 过程。 通过对信息流程的分析和处理， 实现对复杂系统的目的性运动和对系统运动过程规 律性的认识。 38，系统工程的技术方法： 1）系统预测 2）系统仿真 3）系统评价 4）系统决策
控制论诞生标志：美国数学家维纳发表《控制论》 信息论创立人：美国数学家香农
（3） 系Βιβλιοθήκη Baidu工程、系统分析、管理科学
系统工程：美国贝尔电话公司。 管理科学：泰勒的科学管理理论为代表
3， （普利高津）的（耗散结构理论）和（哈肯）的（协同学）合称（自组织理论） 。 4， （复杂性研究）以（圣塔菲研究所 SFI）的成立为标志。 5，学科内部的知识一般划分为（基础理论） （技术基础） （实际应用）3 个层次。 6， （系统论）是系统科学和马克思主义哲学的桥梁。 7，系统科学的特点：横断性，方法论。 8，系统的定义： 系统是由一些元素通过相互作用、相互关联、相互制约而组成的，具有一定功能的 整体。具有多元性，相关性，系统性。 9， 涌现性： 一个复杂系统在由低层次的要素组成高层次的过程中， 系统往往产生新的， 原来层次所没有的性质。 10，系统的状态变量组必须具有（独立性）和（完备性） 11，系统的状态分类： 暂态 不动点 不动点：稳定的定态解。 周期点 准周期 混沌解 平衡态 非平衡态 非平衡定态
终态
非平衡弛豫态 平衡态：不仅系统状态不变，内部空间各处的状态变量也不变。
12，系统方法论：HDJQ （1） 还原论与整体论相结合 （2） 定性描述与定量描述相结合 （3） 局部描述和整体描述相结合 （4） 确定性描述和不确定性描述相结合 13，熵：1)定义：态函数 S=k*lnW 2)物理意义：描述一般系统内部各子系统分布的均匀性 3)最概然分布： 系统处于热平衡态时的均匀分布所对应的最大热力学几率������������ . 4)特性：a.局部熵产生率大于或等于 0. b.线性区的非平衡定态是熵产生率最小的状态。 5)熵的变化公式： dS=������������ ������+������������ ������ 6)热力学第 2 定理： ������������ ������ ≥ 0 7)局域熵平衡方程： 局域熵对时间的偏导等于流密度矢量的散度的相反数加局域熵产生率。