系统科学概论

启示：为什么我们总对危险茫然不知？
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
12
➢ 小学生的数学题
有“5，5，5，1”四个数，请让他加减乘除等于 24，要求每个数都要使用，但只能用一次。
启示：如何“搭配”原来如此神奇！
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
13
➢聪明的一休智斗大力士
有一个大力士，常常欺负老百姓。一休知道 后，决定要跟他比力气。
例：CAU管理机关
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
15
➢ 系统实例
热 带 雨 林 食 物 链
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
16
池塘生态系统
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
17
生态农业系统
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
18
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
48
➢供应链牛鞭效应
一个小幅的扰动，透过整个系统的加乘作用，竟使订购量 都大幅增加，然后再陡然下降。而且愈往上游愈放大。
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
49
➢实例
• 1989年美三大汽车商通生产的汽车远高于销 售量，经销商库存不断累积，造成大幅度裁员。
春 春夏间
冬 夏 冬春间 秋
特性 健 顺 动 入 陷 附 止 悦
家人 父 母
• 整个国家的经济也常经历所称“存货加速器理 论”的商业景气循环。
• 房地产业抢购的盛况以及随后严重的滞销。 • 各种服务业也常发生这种类似波动。
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
50
第一讲思考题
1. 剖析2008年麦道夫金融欺诈案的实质 2. 举出一个指数增长或逻辑斯蒂增长的实例，
分析其变化规律及成因。 3. 经济发展中产业集群效应举例。 4. 供应链牛鞭效应举例。 5. 如何解决“啤酒游戏”的困境。
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
51
第二讲 系统理论
1．中国古代系统思想 2. 西方传统思想 3. 系统理论的形成 4. 系统工程技术 5. 中国系统科学发展与应用 6. 系统工程应用举例
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
52
1．中国古代系统思想
➢《周易》
《周易上经》即《易经》 《周易大传》即《易传》
54
韩国国旗：太极旗 红蓝：阴阳；水火；男女；动静。 左上乾：天、春、东 右下坤：地、夏、西 左下离：日、秋、南 右上坎：月、冬、北
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
55
八卦属性：
自然 方位
乾 天 西北
坤 地 西南
震雷
东
巽 风、木 东南
坎 水、雨 北
离 火、日 南
艮 山 东北
兑泽
西
季节 秋冬间 夏秋间
启示：为什么我们总是越搞越糟？
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
10
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
11
➢ 煮青蛙现象
把一只青蛙扔进很烫的水中，它会立刻意识到危险， 并马上跳出，而把它放进冷水中，最初它会感到很舒 适，当温度不断升高，它意识到危险时，因身体虚脱 而无法逃脱
告诫我们不仅要挑战环境的剧烈变化，更要警惕缓 慢渐进的变化。特别注意那些细微以及不太寻常的变 化。
-60
通神明之德 类万物之情
44
➢究竟发生了什么事？
客户需求
40 32 24 16
8 0
周 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
45
2005年彼德.圣 吉在浙江大学
第五项修炼
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
46
➢启示：结构影响行为
产量
50 40 30 20 10
0 周 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
通神明之德 类万物之情
43
2021/4/21
实际销售量
40 32 24 16
8 0
周 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
库存 180
120
60
c
0 周 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
24
人 的 系 统 层 次 结 构
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
25
青 蛙 生 活 史
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
26
➢ 系统的类型划分
按形成过程：自然系统；人工系统；复合系统 按构成要素：实体系统；概念系统 按运动状态：静态系统；动态系统 按环境关系：孤立系统；封闭系统；开放系统 按功能目标：控制系统；行为系统 按规模大小：小系统、大系统、巨系统 按复杂程度：简单系统、复杂系统 按对象性质：农业、工业、金融、交通 ......
结构会影响系统的总合行为。
不同的人，置身于相似的结构当中，倾向于产生类 似的结果。
参与系统的各个份子，常常只见树而不见林，只能 针对眼中所见的 local 信息，做 local 的最佳决策。
每个人的 local 最佳决策，不见得会导致整个系统 的 global 最佳决策。每个人都在自己的岗位上， 以自己的理性，尽力做好行动与判断决策。
9
➢ 为什么越保护大象的数量越少？
我们一直认为非洲的大象遭到越来越多的屠杀是因 为偷猎者越来越猖狂，是因为对大象的保护力度不够， 殊不知这种现象的形成可能正源于人们对于大象的保 护。
由于大象被保护起来，象牙随之减少；当象牙减少 的时候，象牙价格会大幅上升；当象牙的价格上升到 一对象牙在黑市可以卖到12000美金的时候，大象就 会遭到更多的屠杀。
(2) 常绍舜：《系统科学方法概论》，中国政法大学 出版社，2004。
(3) 杨博文：《社会系统工程概论》，石油工业出版 社，2008。
(4) 汪应洛：《系统工程》，机械工业出版社，2008。 (5) 许国志：《系统科学》，上海科技教育出版社，
2000。
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
4
第一讲 系统的概念
➢ 系统的主要特征
行为整体性：整体突现；整体大于个体之和。 要素多元性：两个以上要素构成；多元系统；无限系统 结构层次性：子系统；不同层次有不同涌现；同层内和层次 间作用（例：人的系统） 功能有效性：整体贡献；效率；功能结构 环境适应性：环境依赖；环境约束；系统边界 演化动态性：结构形态变化；形成、发育、存续、老化、解 体。（例：青蛙生活史）
设 Yt+1=Yt2
当 Yt=1，Yt+1永远是1 当 Y1=1.0000001时，t=23以后，Yt+1将会突增
Y30=2.07*1023
启示：为什么我们总是忽视细节的力量？
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
7
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
8
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
1．引例 2. 系统是什么 3. 系统的特征与类型 4. 系统同形性举例 5. 啤酒游戏
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
5
1．引例
➢ 青蛙与睡莲
一群青蛙幸福地生活在一个大池塘的一角，池塘的另一边 是一片睡莲。
一天，池塘里面流进了一些刺激睡莲生长的化学污染物， 它们可以让睡莲每24小时增 长一倍。
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
37
零售商
批发商
制造商
每周4箱 库存12箱 订单每周1次，
但1个月后才能 到货
2021/4/21
每周4货车 库存12货车 订单每周1次，
但1周后才能到 货
通神明之德 类万物之情
每周4批 库存12批 酿酒时间需要2
周
信息流 物流
38
➢零售商
如果睡莲可以在50天内覆盖整个池塘，而青蛙有一种阻止 睡莲生长的方法，但是需要花10天时间来将这个方法付诸实 施。
那么，什么时候池塘会被覆盖一半？在池塘被睡莲覆盖的 面积达到多少时，青蛙才有可能采取行动去挽救它们自己？
启示：为什么我们总是不能正确判断局势？
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
6
➢ Y23理论
系统科学概论
Systems Science
2021/4/21
1
主要内容
一、系统的概念 二、系统理论 三、信息与控制 四、系统思考工具 五、系统动力学建模 六、自组织与混沌
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
2
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
3
主要教材及参考书
(1) 谭璐、姜璐：《系统科学导论》，北京师范大学 出版社，2009。
每18个月，芯片上集成的晶体管数量将翻一番
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
29
Internet 安全威胁事件
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
30
中国人均GDP
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
31
➢ Logistic曲线 dQ/dt＝aQ-bQ2， 其解为 Q=aceat/(1-bceat) c由初始条件决定。资源限制时的指数增长。
缺乏系统观，就无法跳脱这种结构所囿限的个体行 为。
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
47
➢ 啤酒游戏中的智障
“局限思考”。人们无法看到自己的行动如何影响其他的角 色。 “归罪于外”。当问题发生时，把责任推向参加游戏的其他 角色，甚至顾客。 “主动积极”。为解决问题发出更多的订单，反而把事情弄 糟。 “被煮的青蛙”。超量订购是逐渐累增的，没有人意识到情 况的严重性，直到情况已无法扭转。 “未能从经验学习”。自己的行动在系统内其他地方所引起 的后果，最后回过头来造成自己的问题，却责怪他人。 “管理团体迷失”。当决策出问题时，各种角色的团体只会 互相归咎责备，无法共同学习。
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
32
城市化进程
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
33Biblioteka 2021/4/21通神明之德 类万物之情
34
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
35
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
36
•
5. 啤酒游戏
MIT网址：/
2021/4/21
订货量 40
30
20
10
0 周 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 到货量
40
30
20
10
0 周 2 通神4 明之6德 类8 万物10之情12 14 16 18 20 22 39
库存 120
90
60
30
0 周 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
第一场：“请大人坐在台子上，我用食指顶 着你的额头，要是你能站起来的话，我就输 了。”
第二场：“你能一拳把石板上的蚂蚁打死 吗?”。一休则只用一个小手指就能把它摁死。
启示：找到杠杆解就会事半功倍；
选择正确的路径是解决问题的关键。
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
14
2. 系统是什么
➢ 定义 具有特定功能的、 由若干相互关联的 要素组成的有机整 体。
19
电信行业生态系统
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
20
跨国公司集聚生物圈
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
21
城市是一个开放 的复杂巨系统
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
22
M 型 领 导 模 式 分 析
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
23
3. 系统的特征与类型
-30
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
40
➢ 批发商 80
订货量
60
40
20
0 周 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
到货量
60
45
30
15
2021/4/21
0
周 2 通4 神明6之德 8 类万10物之1情2 14 16 18 20 22
41
实际销售量
60
45
30
15
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
27
4.系统同形性举例
➢ 指数增长 dQ/dt＝aQ， 其解为 Q=Q0eat，其中Q0为Q的初值。
a>0：细菌繁殖；人口增长； 连锁信；复利计算；传销
a<0：细菌中毒；种群灭绝； 放射性衰变；恐怖主义
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
28
摩尔定律（1965年）
“古者包牺氏之王天下也，仰则观象于天， 俯则观法于地，观鸟兽之文与地之宜，近取诸 身，远取诸物，于是始作八卦。” “以通神 明之德，类万物之情。”
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
53
文王后天八卦
八卦：乾、坤、震、巽、坎、离、艮、兑 代表：天、地、雷、风、水、火、山、泽
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
0 周 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
库存 300
200
100
0 周 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
-100
2021/4/21
通神明之德 类万物之情
42
➢ 制造商
2021/4/21
订货量
50 40 30 20 10
0 周 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22