整体性物理方法
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输出
输入
黑箱辨识法的应用： ◆枣糕模型——核式结构模型——轨道量子化模型 ◆中医的诊断方法 ◆脑科学研究
（2）功能模拟法
人为制造的模型
代替
真实研究客体
条件： 类比性,选择的模型与实际系统的原型必须在 某些方面存在一定的类比性。 代表性,选择的模型在所要研究的方面必须能 较好地、较完整地代替原型 。 外推性,能通过选择的模型推理出关于原型的 信息。
控制的基本特征是：它不仅是在静态中进行控制，而 且在发展和运动的动态过程中考察和控制。
一般自然科学 控制论
研究对象 客观物质世界的运动 规律 特点 不涉及人类本身发挥 的主观能动性
代表物质运动的事物因 素之间的关系 发挥人的能动性
3.控制论的主要方法
（1）黑箱辨识方法
黑箱：不能直接被观察到内部结构的系统 黑箱辨识法：不打开黑箱，利用外部观察和试验，通过对 系统输入和输出信息的分析，从信息的变化中提炼出反馈 模型，以此得到对系统本身内部结构 和功能的认识。
我国古老的自动化装置及反映的控制思想
候风地动仪 漏水转浑天仪 水运仪象 木马流牛……
2.控制论产生的基础
（1）近代大工业是控制论产生的原动力。
进汽阀
蒸汽源
蒸汽机 (对象)
转速
负荷
离心式 调速器 (调节器)
测 量
（2）现代科学技术的发展和进步是产生控制论 的直接原因。
◆基础学科为控制论的产生奠定了理论基础 ◆自动装置，无线通信为控制论的产生提供了技术基
综合 分析 综合
三、一般系统论的三个基本原理
1.反馈原理 系统必须通过通过信息反馈，才能实现有效 的控制，达到预期的目的。
操作 操作
获取信息 获取信息
处理信息 处理信息
பைடு நூலகம்
输出信息
反馈信息
2.有序原理 有序就是一种优化的组合方式，包括空间有序、 时间有序和功能有序。
循序渐进
温故知新
发展超越
3.整体原理 不仅要发挥各部分的作用，更要重视由各部分 形成结构以后出现的整体的新功能。 在学习过程中，从整体上进行学习以把握知识 的体系，理清观念的思路，感悟科学的方法对于 学会学习。
一般系统论方法的特点
（1）整体性 ◆对系统的研究要从整体上着手，避免只看部分的片面性；
◆从事物各部分之间的联系上、从系统与外部环境的联系
上寻找原因，避免不讲联系的孤立性；
◆整体的功能大于部分功能之和，整体呈现的高层次的系
统具有不可还原为低层次的性质。
（2）动态性 ◆系统的产生和发展与它的历史和现状有关。 ◆系统不可能永远保持一个稳定不变的状态，在一定的 条件下，系统总要打破原有的稳定状态走向另一个新 的更高的稳定状态。（相变）
物理学方法论
第五章 以“整体性”为特 征的现代系统科学方法
一、控制论和控制论科学方法
1.控制论的基本问题
1948年美国数学家诺 伯特· 维纳出版了一部奠基 性的著作《控制论》 （Cybernetics），标志着 控制论的创立。
控制论是一种通过把系统的输出转变为 输入的反馈过程实现有目的的活动。
我国古老的自动化装置及反映的控制思想
（3）结构性
◆系统的结构在一定的条件下总保持着相对稳定性。当
遇到外界干扰时，系统具有一定的自我调整结构的本 领。 例如：只要不受到高速粒子的撞击，一个原子可 以抵制其它原子的碰撞，保持相对稳定的结构。
（4）最优化
◆系统总会在一定的主体和客体条件下，或者依据外部
指令，或者自我组织起来，朝着空间、时间呈现出整 体最优化的功能方向演化。
20世纪30年代美籍奥地 利生物学家贝塔朗菲首先提 出了一般系统论的思想，它 是运用逻辑方法和数学方法 研究一般系统运动规律的理 论
用系统的观点把自然界、社会和人类的认识活 动作为研究对象放在系统的范畴之中，从整体和部 分、结构和功能、系统与环境之间的相互关系、相 互作用和相互依赖中进行考察和分析，已达到最优 化处理的一种研究方法
础。
技术科学
工程控制论
自然科学
生物控制论 量子控制论
控制论
社会控制论 经济控制论 管理控制论
控制方法论
智能控制论
思维科学
社会科学
从广义上讲，在自然科学、社会科学或经济领域中， 任何一种有目的的干预（管理、调度、调节），无论通过 什么手段（硬手段——机器、仪器、设备等或软手段—— 政策、教育等）都是是控制。
（5）有序化
◆系统都是有序的，系统的复杂性一般都体现在从较低
级的有序状态走向较高级的有序状态。有序的程度是 由信息量或者熵来衡量。
信息量增加，熵 减小
系统无序
信息量减少，熵 增加
系统有序
三、一般系统论方法论的意义
1.系统方法是一种认识复杂系统的有序方法。系统方 法摒弃了传统科学的简单性原则和还原论的观念，提 供了从整体上考虑问题和解决问题的方法。 2.系统论的方法为人们提供了制定系统最佳方案以实 现最优化组合和最优化管理的手段。 3.系统论思维方法是对传统思维方法的创新，为人 们提供了新的认识模式。
功能模拟 反馈信息 达到优化控制
二、一般系统论和系统论方法
1.系统和系统的分类
系统是指一个由许多相互联系、相互作用又 相互依赖的要素按一定的 规则形成的，具有一 定结构和功能的有机整体。
复杂 还原为简 单的系统
Ⅱ
无组织 无序 分子物理 学和统计 物理学
Ⅰ
有组织 有序
Ⅲ
简单
Ⅳ
经典力学
2.一般系统论方法
输入
黑箱辨识法的应用： ◆枣糕模型——核式结构模型——轨道量子化模型 ◆中医的诊断方法 ◆脑科学研究
（2）功能模拟法
人为制造的模型
代替
真实研究客体
条件： 类比性,选择的模型与实际系统的原型必须在 某些方面存在一定的类比性。 代表性,选择的模型在所要研究的方面必须能 较好地、较完整地代替原型 。 外推性,能通过选择的模型推理出关于原型的 信息。
控制的基本特征是：它不仅是在静态中进行控制，而 且在发展和运动的动态过程中考察和控制。
一般自然科学 控制论
研究对象 客观物质世界的运动 规律 特点 不涉及人类本身发挥 的主观能动性
代表物质运动的事物因 素之间的关系 发挥人的能动性
3.控制论的主要方法
（1）黑箱辨识方法
黑箱：不能直接被观察到内部结构的系统 黑箱辨识法：不打开黑箱，利用外部观察和试验，通过对 系统输入和输出信息的分析，从信息的变化中提炼出反馈 模型，以此得到对系统本身内部结构 和功能的认识。
我国古老的自动化装置及反映的控制思想
候风地动仪 漏水转浑天仪 水运仪象 木马流牛……
2.控制论产生的基础
（1）近代大工业是控制论产生的原动力。
进汽阀
蒸汽源
蒸汽机 (对象)
转速
负荷
离心式 调速器 (调节器)
测 量
（2）现代科学技术的发展和进步是产生控制论 的直接原因。
◆基础学科为控制论的产生奠定了理论基础 ◆自动装置，无线通信为控制论的产生提供了技术基
综合 分析 综合
三、一般系统论的三个基本原理
1.反馈原理 系统必须通过通过信息反馈，才能实现有效 的控制，达到预期的目的。
操作 操作
获取信息 获取信息
处理信息 处理信息
பைடு நூலகம்
输出信息
反馈信息
2.有序原理 有序就是一种优化的组合方式，包括空间有序、 时间有序和功能有序。
循序渐进
温故知新
发展超越
3.整体原理 不仅要发挥各部分的作用，更要重视由各部分 形成结构以后出现的整体的新功能。 在学习过程中，从整体上进行学习以把握知识 的体系，理清观念的思路，感悟科学的方法对于 学会学习。
一般系统论方法的特点
（1）整体性 ◆对系统的研究要从整体上着手，避免只看部分的片面性；
◆从事物各部分之间的联系上、从系统与外部环境的联系
上寻找原因，避免不讲联系的孤立性；
◆整体的功能大于部分功能之和，整体呈现的高层次的系
统具有不可还原为低层次的性质。
（2）动态性 ◆系统的产生和发展与它的历史和现状有关。 ◆系统不可能永远保持一个稳定不变的状态，在一定的 条件下，系统总要打破原有的稳定状态走向另一个新 的更高的稳定状态。（相变）
物理学方法论
第五章 以“整体性”为特 征的现代系统科学方法
一、控制论和控制论科学方法
1.控制论的基本问题
1948年美国数学家诺 伯特· 维纳出版了一部奠基 性的著作《控制论》 （Cybernetics），标志着 控制论的创立。
控制论是一种通过把系统的输出转变为 输入的反馈过程实现有目的的活动。
我国古老的自动化装置及反映的控制思想
（3）结构性
◆系统的结构在一定的条件下总保持着相对稳定性。当
遇到外界干扰时，系统具有一定的自我调整结构的本 领。 例如：只要不受到高速粒子的撞击，一个原子可 以抵制其它原子的碰撞，保持相对稳定的结构。
（4）最优化
◆系统总会在一定的主体和客体条件下，或者依据外部
指令，或者自我组织起来，朝着空间、时间呈现出整 体最优化的功能方向演化。
20世纪30年代美籍奥地 利生物学家贝塔朗菲首先提 出了一般系统论的思想，它 是运用逻辑方法和数学方法 研究一般系统运动规律的理 论
用系统的观点把自然界、社会和人类的认识活 动作为研究对象放在系统的范畴之中，从整体和部 分、结构和功能、系统与环境之间的相互关系、相 互作用和相互依赖中进行考察和分析，已达到最优 化处理的一种研究方法
础。
技术科学
工程控制论
自然科学
生物控制论 量子控制论
控制论
社会控制论 经济控制论 管理控制论
控制方法论
智能控制论
思维科学
社会科学
从广义上讲，在自然科学、社会科学或经济领域中， 任何一种有目的的干预（管理、调度、调节），无论通过 什么手段（硬手段——机器、仪器、设备等或软手段—— 政策、教育等）都是是控制。
（5）有序化
◆系统都是有序的，系统的复杂性一般都体现在从较低
级的有序状态走向较高级的有序状态。有序的程度是 由信息量或者熵来衡量。
信息量增加，熵 减小
系统无序
信息量减少，熵 增加
系统有序
三、一般系统论方法论的意义
1.系统方法是一种认识复杂系统的有序方法。系统方 法摒弃了传统科学的简单性原则和还原论的观念，提 供了从整体上考虑问题和解决问题的方法。 2.系统论的方法为人们提供了制定系统最佳方案以实 现最优化组合和最优化管理的手段。 3.系统论思维方法是对传统思维方法的创新，为人 们提供了新的认识模式。
功能模拟 反馈信息 达到优化控制
二、一般系统论和系统论方法
1.系统和系统的分类
系统是指一个由许多相互联系、相互作用又 相互依赖的要素按一定的 规则形成的，具有一 定结构和功能的有机整体。
复杂 还原为简 单的系统
Ⅱ
无组织 无序 分子物理 学和统计 物理学
Ⅰ
有组织 有序
Ⅲ
简单
Ⅳ
经典力学
2.一般系统论方法