系统的分类在线视频

下面我们开始学习第二节“系统的分类”

实际上我们可以从不同的角度

对系统进行分类

可以从

系统的形成是不是和人类有关这样

这样一个角度进行分类

分成自然系统和人工系统

举个例子

自然系统有

太阳系 地质构造 森林

这里说的森林是原始森林

自然系统没有人类的介入

它不是系统工程研究的直接的对象

人工系统比如说

有工厂 有学校

有农业系统 有国家经济系统等等

这些系统的形成有人类的直接介入

称作人工系统

它们是系统工程的直接的研究对象

第二个角度 可以按照

系统的构成要素是不是为实体来进行划分

可以分成实体系统

和概念系统

实体系统比如说

矿物 生物 学校 工厂等等

这些都是有实体存在的

所构成的系统

概念系统呢

比如说学科体系

规章制度

法律体系

指挥关系

等等 这些系统是

一些概念

在人脑中的反映

其他的

还有一些角度 比如说

可以按照系统的状态是不是随时间

而发生变化这样一个角度来划分

分成

动态系统和静态系统

如果存在变化

就是动态系统

如果不存在变化 就是静态系统

不过这样一个划分角度 它是相对的

事实上当然世界上不会有一个什么系统

是一成不变的

系统状态永远不发生变化的

我们所说的

静态

或者说系统的状态不随时间而发生变化

指的意思是

我们不去研究那个状态变化

是说出于我们的研究目的

如果不去研究系统状态

如何发生变化的话

那么就是把它当作一个静态系统看

而不是说真的存在这样一类系统

它的状态永远不发生变化

同样道理 按照

是不是含有概率现象来进行划分

分为随机系统和确定系统

这种分法也是相对的

按照系统是不是和外界环境

存在着物质能量信息的交换

分成开放系统和封闭系统

如果存在就是开放系统

否则就是封闭系统

完全的封闭系统实际上也是不存在的

这里给出来的是几种系统的分类的角度

还有一些其他的分类角度

我们就不再一一地介绍了

介绍一种比较重要的

就是钱学森钱老给出来的关于系统的分类

他是这样进行分类的

系统分为简单系统

和巨系统

简单系统又分为小系统和大系统

巨系统分为简单巨系统

复杂巨系统

复杂巨系统又进一步分为

一般复杂巨系统和开放的复杂巨系统

看到这个列表也许大家有点疑问

简单系统

和巨系统

怎么会

并列的放在一起呢

简单应该跟复杂是并列的

对不对 实际上

这种分法反映的

是钱老关于系统的

认识的一个发展演化过程

我们放在后面再来介绍

什么叫做小系统

是指系统要素比较少

只包括几个或者十几个元素

大系统呢

说的也是系统的规模

包括上百个

上千个系统元素

或者子系统的这种系统称作大系统

巨系统

说的就是系统规模的巨量性

成万上亿的 上百亿 万亿个元素的

这种规模就称作为巨系统了

所谓的简单和复杂

说的则是系统的要素

之间的关系的简单和复杂

简单巨系统它具体指的是什么呢

是说一个巨系统

它表现出宏观层次上的自组织行为

但是层次很简单

并且

都是一些无意识的参与

比如说

我们可能会接触到的

简单巨系统

液体

在加热到某个临界值的时候

会呈现出空间上的一个有序结构

这种现象称作为贝纳德花纹

这是一个法国科学家

贝纳德所发现的

他所发现的现象是

在一个器皿上

放上一些液体

当然可能这些液体具有一定的粘稠性

然后均匀地对这个器皿进行加热

当达到一个阈值的时候 会发现

里面的液体

呈现出

现在我们看到的右边这个图片

这就叫做贝纳德花纹

好像到处鼓泡泡一样

它的原因是什么呢

我们看一下左边这个图

就是因为

各个部分的热交换

液体的表面温度更低

而下部正在加热

所以

到处发生着局部的热交换

从而呈现出这样一个翻滚状态

局部的翻滚

其实这种现象我们在生活里面也是见到的

大家平时煮过粥没有

你在煮粥的时候

当粥只剩下最后一点点的时候

就是比较浅的一层

如果

加热比较均匀

慢慢地达到一个温度阈值的时候

就好像

这个粥在到处鼓泡泡鼓泡泡一样

其实这就是贝纳德花纹

但是这种

出现的有序状态

层次是相对简单的

而且是无意识参与的

关系比较简单

类似的

还有激光器中的离子

当受到

激励的强度

达到一定的临界值的时候

会发射出同一波长

同一频率的激光

这种情况

也是同样道理

系统的规模是具有巨量性的

但是它依然是简单系统

不能称之为复杂系统

跟简单巨系统相对应的

什么是复杂巨系统呢

它指的是

元素的数量非常大 而且种类多

关键是其中的关系是非常复杂的

并且具有多种层次结构

举个例子

比如人类社会

全世界人类总数达到70亿

当然具有巨量性

可以按照多种方式进行分类和组织

结构关系相当复杂

具有层次性

智能性

和自组织性

这是一种复杂系统

比如说人脑系统

人脑系统当然都是由物质所构成的

神经元的数量达到10的

11次方量级

相互之间的关系极为复杂

甚至到现在

我们的科学依然没有把它研究清楚

人脑系统当然是由物质构成的

但是

由于各个神经元细胞之间的相互关系

居然能够产生精神

这不就是复杂性的一种体现吗

从物质层面的系统组成

能够形成精神意识

这是什么原因造成的

现在我们还没有研究清楚

我们很多同学都有这样的经验 好像

今天我们看到的一个事情

似乎曾几何时

在我的某一次梦里面

好像见过这样一个场景

有这样的经历吗

是什么原因

解释不清楚

现在是没有认识清楚的

有一些其他的系统

比如说生态系统等等

这都是复杂巨系统

我们再举一个生活中的例子

大家认为

自行车是不是一个复杂系统

不是的 因为它结构很简单

那么汽车它是一个复杂系统吗

装甲车

是复杂系统吗

有的同学说是的

其实

其实这里面说汽车啊 装甲车啊

它们都是复杂系统

意思是说它们都是挺复杂的系统

但并不是复杂系统

复杂系统有它的特指

为什么呢 我们举个例子

汽车的这个油门

我踩多重

能输出多大的推力 其实是确定的

这就是纯工程领域内的系统

如果我们不考虑人对它的操控

的复杂性的话 的不确定性的话

那它就是个简单系统

实际上是可以推算出来的

我在油门上用多大的劲

输出多大的力

汽车形成的速度有多快

实际上是可以推算出来的

这就是个确定的 可预见的

但是复杂系统它是不可预见的

比如说经济系统里面

纳斯达克今天说一句话

股市就大涨

但是他一天说了好几百句话

就说的这一句话管用 这是为什么

系统的复杂性

所以按照这样一个观点

前面说的汽车也好

装甲车也好 甚至火箭也好

只要我们是从纯工程的领域内去讨论它

不考虑人对它的使用

对它的驾驭

它都是简单系统

当大量的汽车

考虑到人对它的管理

使用 操作 驾驭

构成一个

智能交通系统的时候

它就构成了复杂系统

否则

是简单系统

开放的复杂巨系统又是什么呢

首先当然它要具备开放性

就是说整个系统

和系统的环境之间

存在物质 能量 信息的交换

我们人是不是一个开放系统

人体系统当然就是个开放系统

第二个还要有自适应性

是指

能够根据系统的环境

和系统要素的状态的变化

能够自适应地

去调整要素之间的关系和规则

人体系统是具备自适应性的

对不对

不确定性

是指系统的状态和行为是不可预测的

前面我所举的例子

汽车 装甲车

如果单从

纯工程的角度来讨论和研究的话

它的状态和行为是可以预测的

至少是从统计上

概率上是可以预测的

就是简单系统

还有演化性

是说由于自适应

使得系统结构会发生变化

但是涌现性

是说由于自适应

而使得系统从整体上

出现了一些独特的

没有预先设计好的新的性质

是说没有事先设计好的那些功能

比如踩一脚油门

会导致多大的力量输出

这是事先设计好的

这就是简单系统

不构成涌现性

虽然说这个汽车系统的

所有零部件各自的功能的简单累加

并不能等同于汽车的整体功能

但是这个

还不叫涌现性

只能叫整体性

涌现性是说

要出现一些不是预先设计好的

新的性质

那么从这个意义上来讲

开放的复杂巨系统有什么呢

刚才我们说的人体系统 它就是的

具有开放性 具有自适应性

具有不确定性 具有演化性

还具有涌现性

前面说的人脑系统 经济系统

都是具备这样特性的

从大系统

到巨系统

到复杂巨系统

到开放的复杂巨系统

这是钱学森同志关于系统

思想的认识的

三次飞跃