系统科学报告(讲义)教学文稿.ppt

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系统科学的基本理论 方法和应用 严广乐 上海理工大学管理学院 021glyan2003@ ;一、揭开系统科学的神秘面纱 (概念篇) 二、系统科学—一颗智慧之果 (内涵篇) 三、系统科学的哲学思考 (思考篇) 四、驾御系统科学之舟遨游世界 (应用篇) ;一、揭开系统科学的神秘面纱 (概念篇);系统的基本概念: (1)系统 S=A,R; S:系统; A;要素集合: R:关系集合 (2)结构、功能、行为 (3)开放、封闭 (4)状态、过程、演化 ;(5)大系统、小系统 (6)简单系统、复杂系统 (7)层次性、涌现性 (8)系统整体与部分之间的关系: 整体 = 部分和 ;3、系统复杂性与决策陷阱 关于复杂性: (1)要素众多 (2)关联非线性 (3)人的因素 (4)随机因素 (5)不确定因素 (6)动态变化 (7)多层次与涌现特性 ;?4、系统科学揭密 ——系统科学的定义及其体系结构 定义: 系统科学是一门由一组相辅相成、内涵相通的,以系统研究为中心的学科群(包括:一般系统论,控制论,信息论,耗散结构论,协同论,突变论,分形理论,混沌理论,超循环理论等)组成的新兴科学。 其中新兴:(1)时间上的概念 (2)思维方式的变革 ;特点:综合性、横断性、新兴性 特征: (1)理论、方法的整体性;多种理论方法相结合或交替使用; (2)研究领域的交叉性;多学科交叉,边缘学科问题; (3)研究问题的复杂性;定性定量相结合。 系统科学研究的核心问题: 大规模复杂系统的演化。 系统演化的量个方向:起源与归宿。;系统科学的体系结构和重要地位: ;二、系统科学—一棵智慧之果 1、大雁为什么以人字队形飞翔? ——组织与自组织 组织:系统在特定的外部干预下获得其空间的、时间的或功能的结构。 自组织:系统在获得其空间的、时间的或功能的结构过程中没有外界的特定干预。 自组织的几种形式: 自创生——自复制——自生长——自适应;2、组织能度量吗? ——探究序和熵 序:按次第区分、排列。 或对称破缺。 有序性方向 ;熵:用于度量系统中各个子系统对系统总体性质贡献的大小: H=-k∑PilogPi I=1,2…n 最大熵: Hmax=klogn; 当 Pi=(1/n) 相对熵: H/Hmax 剩余度: r=1-H/Hmax; ;熵和序的关系: 熵:平均信息量,度量系统的不确定性和非均匀性;注重于量的度量. 序:对称破缺性,度量系统的差异性;注重于质的度量.;应用思考: 应用信息熵 (1)进行慢性疾病症状指标的聚类、关联性分析 (2)不同要素之间的相关性分析 (见孙继佳的部分工作) (3)运用熵判据描述和研究慢性疾病的演化进程; 3、烧开水中的学问    ——耗散结构及其形成条件 贝纳德流实验: △T=T1-T2= (0c1c2c3); ;耗散结构形成条件: (1)开放性 系统与环境存在物质、能量和信息的交换; (2)不可逆性 时间反演变换不对称:f(t) ≠f(-t) (3)远离平衡态 趋近非稳定平衡点 (4)非线性 存在多个稳定平衡点 (5)涨落现象; ;应用思考: 慢性疾病在分子、细胞、组织、器官等方面存在复杂的纵向关联,呈现出一定的层次性和涌现性。因此,自组织理论包括协同理论和耗散结构理论将是处理问题的有力武器。 ;5、从美国世贸大厦的倒塌谈起 ——突变与结构稳定性 结构稳定性: 控制参量小的扰动不会引起系统定性特征的变化。 突变与渐变: 控制参量的渐变导致系统定性特征的突变。 分叉与选择:;应用思考: 慢性疾病病理变化的多阶段性,并且阶段内表现为数量渐变,阶段间表现为本质性突变。因此突变理论和方法将会有用武之地。 其势函数包括那些因素?突变芽如何确定?从量变到质变的内在机制是什么?(待研究); ;7.蝴蝶效应 ;8.混沌的基本特征: (1)初值敏感性 (2)非周期性 (3)局部不稳定、全局稳定性 (4)内在随机性 (5)自相似性 (6)分数维数 ;混杂中的秩序-Feigenbaum与普适常数 B=4.6692016091029909…… 对应与圆周率=3.1415926535….(圆学) 自然数 e=2.71828……(微积分) 普朗克常数=6.63…*10(-34)(物理学) 复杂是本质的,

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