系统论与复杂性探索.pptx

一、系统论与系统分析方法一、系统论与系统分析方法1、系统论的产生 系统论的产生缘于人们对生命本质的探索。（1）古代目的论生命观和机械论思想亚里斯多德认为，生命意味着“有灵魂”，有它自身的目的指向，受某种神秘的、有组织力的机制控制。他把决定生命有机体生长变化的内在因素叫做机体的“潜能”（参见教材P194-196页“实在的规定”）。德莫克利特的“原子论”思想对世界做了机械论解释。（2）十九世纪机械论与活力论之争机械论认为，有机的或生理的过程与无机界的物理化学现象没有本质区别，人的一切生命运动可还原为物理与化学运动（机械-理化模式）。活力论则认为，生命体具有自我修复、自我调控、自我繁殖的能力是由某些内在因素决定的，不能把复杂的生命现象简单地还原为物理和化学过程来解释。二十世纪初，实验生理学的兴起，胚胎学、遗传学和进化论的综合以及生物化学领域研究的重大进展，促成了有机论生命观的形成。有机整体论认为，生命现象不是孤立的物理和化学原理所能解释的，相反，它只能被解释为一种功能整体，生命体中物理与化学运动是功能整体的行为。实验医学和实验生理学奠基人伯纳德：“内部环境的稳定性是自由生命的条件。”，“自我平衡”；巴甫洛夫等揭开了神经系统的调节和整合作用；坎农提出“内稳态”概念（3）现代系统论的产生奥地利生物学家贝塔朗菲进一步发展了有机整体的观念，于1945年提出一般系统论概念，随后创立了具有科学方法论意义的一般系统论。1968年一般系统论：基础，发展与应用一书的出版，标志着现代系统论的产生。所谓系统，就是由两个或两个以上要素组成并通过要素之间相互作用表现整体功能和综合行为的统一体。理解系统的几个基本关系：整体与部分；结构与功能；系统与环境。反馈 输入 输出 功能 目标 环境2、系统分析方法（1）概念 系统分析方法是一种从整体出发，在分析系统与环境、系统各个要素间相互作用的基础上，运用各种手段解决问题的科学方法。（2）系统分析方法的步骤 摆明问题 整体性 目标选择 系统综合 模型化 系统分析 系统选择 最优化 决策 实施（3）系统方法的一般原则 整体性原则 前提 最优化原则 目的 模型化原则 途径 其它系统方法（略）二、复杂性探索1、简单性与复杂性的基本概念从结构的角度界定：从结构的角度界定：要素较少、要素之间的关系要素较少、要素之间的关系比较单一的构造属于简单性；要素较多，或虽然比较单一的构造属于简单性；要素较多，或虽然要素较少，但要素之间存在许多不确定的相关性，要素较少，但要素之间存在许多不确定的相关性，这样的构造就属于复杂性。这样的构造就属于复杂性。从认知的角度界定：从认知的角度界定：能够通过有限的拆分的过程能够通过有限的拆分的过程来认识的系统，属于简单性；反之，不能在有限来认识的系统，属于简单性；反之，不能在有限的拆分过程中认识的系统，则属于复杂性。的拆分过程中认识的系统，则属于复杂性。从演化的角度界定：从演化的角度界定：系统依据其固有的方向性和系统依据其固有的方向性和周期性演化的趋势，属于简单性；系统演化的方周期性演化的趋势，属于简单性；系统演化的方向没有固定的演化方向，而是经常性地发生无周向没有固定的演化方向，而是经常性地发生无周期性的涨落或振荡的系统，属于复杂性。期性的涨落或振荡的系统，属于复杂性。2、复杂性系统的特征、复杂性系统的特征复杂性系统存在着不能在分立要素中解析的新行复杂性系统存在着不能在分立要素中解析的新行为。为。复杂性系统各要素具有短程相互作用。复杂性系统各要素具有短程相互作用。复杂性系统是非线性系统复杂性系统是非线性系统 。3、复杂性系统的演化复杂性系统的演化（1）对初始条件敏感的演化：对初始条件敏感的演化：蝴蝶效应。蝴蝶效应。（2）自自组组织织演演化化：系系统统自自我我消消除除外外来来干干扰扰因素的演化。因素的演化。（3）非非线线性性演演化化：系系统统演演化化到到分分岔岔点点发发生生涨落的演化。涨落的演化。科科学学的的目目的的是是揭揭示示实实在在。但但科科学学的的入入口口处处是是现现象象。换换句句话话说说，科科学学是是从从描描述述现现象象开开始始的的。现现象象描描述述不不可可靠靠，基基于于这这些些现现象象描描述述的的科科学学也也就不可靠。就不可靠。相相同同大大小小的的圆圆置置于于不不同同的的观观察察环环境境中中以以后后，会得到不同的观察效果。会得到不同的观察效果。当大象的腿之间的间隔正好也像大象的腿的当大象的腿之间的间隔正好也像大象的腿的时候，就变成了时候，就变成了“多腿的大象多腿的大象”一一些些零零散散的的构构图图这这样样放放置置以以后后，出出现现了了两两个个三三角角形形的的轮轮廓廓。2 20 0世世纪纪兴兴起起的的幻幻觉觉绘绘画画：这这些些人人究究竟竟是是在在天天上上，还还是是在在地地上上？这是鹈鹕还是羚羊？这是鹈鹕还是羚羊？以以上上事事实实表表明明，对对现现象象进进行行客客观观描描写写并并不不是是件件容容易的事。易的事。影响现象显现的客观因素影响现象显现的客观因素现象是实在对观察者的显现。现象是实在对观察者的显现。观观察察者者与与被被观观察察者者之之间间的的时时间间和和空间关系决定观察后果。空间关系决定观察后果。实实在在所所处处的的环环境境状状态态既既影影响响观观察察者也影响被观察者。者也影响被观察者。观观察察手手段段和和观观察察过过程程影影响响观观察察效效果。果。影响现象显现的主观因素影响现象显现的主观因素现象是观察者的主观感受。现象是观察者的主观感受。生生理理因因素素的的干干扰扰。如如眼眼睛睛色色盲盲、耳耳朵朵失失聪聪、因因麻麻醉醉或或神神经经系系统统障障碍碍而而失失去去知知觉觉或或处处于于迷迷幻幻状状态态、先先天天性性痴痴呆呆等等生生理理因因素素，都都可可能能影影响响人人们们通通过过正正常方式获得现象。常方式获得现象。心心理理因因素素的的干干扰扰。如如注注意意力力、洞洞察察力力、判判断断力力和和预期心理暗示，都可能影响观察者的观察后果。预期心理暗示，都可能影响观察者的观察后果。心心盲盲状状态态（心心灵灵的的白白痴痴和和无无知知状状态态）不不能能进进行行任任何有意义的观察。何有意义的观察。现象描述的科学意义现象描述的科学意义物理主义：物理主义：任何现象描述必然地都是物理任何现象描述必然地都是物理描述。将来的科学也必定都能还原为物理描述。将来的科学也必定都能还原为物理科学。科学。现象主义：现象主义：现象是现象是“感觉资料的数据包感觉资料的数据包”，不是物质世界本身。科学的职责不是去，不是物质世界本身。科学的职责不是去弄清蕴藏在现象之下的实在，而是为理解弄清蕴藏在现象之下的实在，而是为理解现象提供一些解释框架。现象提供一些解释框架。现象描述的科学意义（续）现象描述的科学意义（续）主主观观唯唯心心主主义义：现现象象是是感感觉觉的的复复合合。科科学学并并没没有有超超出出感感觉觉的的范范围围。没没有有感感觉觉和和感感觉觉的的复复合合，一一切切科科学都是不可能的。学都是不可能的。存存在在主主义义：任任何何存存在在都都是是包包含含时时间间概概念念在在内内的的“在在场场状状态态”。科科学学的的任任务务不不是是证证明明存存在在，而而是是解解构存在。构存在。第三节第三节 简单性与复杂性简单性与复杂性简单性与复杂性的基本概念简单性与复杂性的基本概念从结构的角度界定：从结构的角度界定：要素较少、要素之间的关系要素较少、要素之间的关系比较单一的构造属于简单性；要素较多，或虽然比较单一的构造属于简单性；要素较多，或虽然要素较少，但要素之间存在许多不确定的相关性，要素较少，但要素之间存在许多不确定的相关性，这样的构造就属于复杂性。这样的构造就属于复杂性。从认知的角度界定：从认知的角度界定：能够通过有限的拆分的过程能够通过有限的拆分的过程来认识的系统，属于简单性；反之，不能在有限来认识的系统，属于简单性；反之，不能在有限的拆分过程中认识的系统，则属于复杂性。的拆分过程中认识的系统，则属于复杂性。从演化的角度界定：从演化的角度界定：系统依据其固有的方向性和系统依据其固有的方向性和周期性演化的趋势，属于简单性；系统演化的方周期性演化的趋势，属于简单性；系统演化的方向没有固定的演化方向，而是经常性地发生无周向没有固定的演化方向，而是经常性地发生无周期性的涨落或振荡的系统，属于复杂性。期性的涨落或振荡的系统，属于复杂性。复杂性系统的特征复杂性系统的特征复杂性系统存在着不能在分立要素中解复杂性系统存在着不能在分立要素中解析的新行为。析的新行为。复杂性系统各要素具有短程相互作用。复杂性系统各要素具有短程相互作用。复杂性系统是非线性系统复杂性系统是非线性系统 。复杂性系统的演化复杂性系统的演化1、对初始条件敏感的演化：对初始条件敏感的演化：蝴蝶效应。蝴蝶效应。2、自自组组织织演演化化：系系统统自自我我消消除除外外来来干干扰扰因因素的演化。素的演化。3、非非线线性性演演化化：系系统统演演化化到到分分岔岔点点发发生生涨涨落的演化。落的演化。