巨系统理论简介

开放复杂巨系统理论
班级：06111205学号：1120121714姓名：李俊杰开放的复杂巨系统，是由我国科学家钱学森教授于1990年提出的概念，并认为复杂性问题实际上是开放复杂巨系统的动力学特性问题。

与国外提出的复杂性科学/复杂系统有异曲同工之妙。

其建立一个既有广泛的远程研讨人参加的、又有专家群体在中心研讨厅进行最终研讨决策的、大范围、分布式、多层次、自下而上递进式、人机动态交互性的研讨、决策体系。

所谓开放复杂巨系统，指的是具有下列特征的一大类系统：
1系统规模巨大，即巨型性。

2系统组分彼此差异显著，花色品种多，即异质性。

3系统是按照等级层次方式整合起来的，即等级层次性。

4非线性相互作用，即非线性。

5系统和环境之间不断交换物质和能量信息，即开放性。

这类系统的动力学特性就是复杂性。

钱学森的复杂性研究的显著特点：
1以马克思主义哲学，特别是实践论和矛盾论为指导。

2把复杂性研究放在建立系统学，完善系统科学体系的工作中，坚持用系统观点阐释复杂性，用系统方法处理复杂性问题。

已有两种系统分类方法：1非系统科学的系统分类，贴近现有学科分支的思路，着眼在系统的具体含义上，失去系统的本质。

2系统科学的系统分类，突出对象类型的系统意义，仅仅把对象作为系统来区分。

3钱学森对系统的分类。

依据是毛泽东的矛盾学说：
系统（简单系统（大小）、巨系统（简单巨系统、复杂巨系统（一般、特殊（社会系统）巨系统按照规模大小，结构层次，是否出现自组织现象划分，包括整个社会，问题的范围和复杂程度是一般工程系统不具有的。

大系统控制论不能解决巨系统问题，而要用自组织概念。

复杂巨系统中复杂的具体内涵：组分的异质性、结构的多层次性、过程的多阶段性和动态性、相互关系和作用的非线性。

按照系统与环境关系对巨系统的分类：
1简单环境中的简单巨系统，如贝纳德流，激光器；
2复杂环境中的简单巨系统，如智能机器人；
3简单环境中的复杂巨系统。

如人体系统，人脑系统；
4复杂环境中的复杂巨系统。

如改革开放中的中国社会。

钱认为，社会是一种特殊的开放复杂巨系统，原因是作为社会系统的基本组分的人本身就是开放复杂巨系统。

特点：社会系统与环境的关系具有特殊复杂性。

社会系统的内在异质性特别发达。

社会系统的非线性特别发达。

社会系统具有强烈的动态性，不确定性特别强烈钱学森的系统科学与系统工程学术思想，是人们坚信复杂巨系统具有数学的和经验的本质，从而推动人们去寻求数学和经验相结合的解答。

涌现性
英语Emergent properties.所谓涌现性，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。

霍兰说：“涌现现象是以相互作用为中心的,它比单个行为的简单累加要复杂得多。

”涌现性告诉我们，一旦把系统整体分解成为它的组成部分，这些特性就不复存在了。

欧阳莹之进一步从哲学层面描述了涌现的实质，指出涌现是相互作用的产物。

他说：“与其说涌现特性的出现显示了组合物的物质基础，不如说是显示了这些物质是如何被组织起来的。

”这一描述体现了关系、联系、结构在涌现过程中的作用
系统科学中的涌现性：系统科学把这种整体才具有，孤立部分及其总合不具有的性质称为整体涌现性（whole Emergence）涌现性就是组成成分按照系统结构方式相互作用、相互补充相互制约而激发出来，是一种组分之间的相干效应，即结构效应。

如图所示涌现性，A图多样性系统；B图充分相互联系；C图产生一个自发样式；自发样式再反馈作用于系统不同的结构方式，不同的相互激发产生不同的整体涌现性。

整体涌现性的产生不是单一的，是规模效应和结构效应共同的结果。

比如分子作用力、氢键以及疏水作用力相对于原子来说就是整体涌现。

只有原子形成了分子才可能具有这些特性，原子不形成分子或者大分子，简单的混合是不会具有这种层次的特性。

涌现性又可理解为非还原性或非加和性，但任何整体都具有加和性，比如质量。

系统性是加和性与非加和性的统一，都是整体属性；但整体性、系统性并不一定是涌现性。

涌现性是系统非加和的属性，“整体大于部分之和”与“整体小于部分之和”这样的整体与部分差值就是涌现。

系统科学就是关于整体涌现性的科学理论，探索整体涌现发生的条件、机制、规律以及如何利用。