第3章 系统科学与哲学方法论

核心概念

• 矛盾论：毛泽东论述唯物辩证法对立统一规律的哲学著作，核心是矛盾法则即对立统一规律是唯物辩证法最根本规律；矛盾普遍性（矛盾存在于一切过程始终）与特殊性（各事物矛盾各有特点）；主要矛盾起领导作用，矛盾主要方面决定事物性质。
• 实践论：研究认识论的哲学著作，核心是实践与认识的辩证关系——实践是认识的来源、动力、目的和检验标准；认识规律为"实践→认识→再实践→再认识"循环往复；认识过程有两次飞跃（感性→理性、理性→实践），第二次飞跃更重要。
• 系统论：研究系统结构、特点、行为、动态、原则、规律及系统间联系的科学，核心思想是系统的整体观念——系统是有机整体而非各部分机械相加，整体功能不等于要素功能简单加和；"老三论"之首。
• 系统八大基本原理：整体性原理（整体≠部分之和）、层次性原理（套箱式等级秩序）、开放性原理（与环境交换物质能量信息）、目的性原理（趋向预定状态）、突变性原理（失稳导致质变）、稳定性原理（负反馈维持稳定）、自组织原理（自发从无序到有序）、相似性原理（同构同态，有差异的共性）。
• 信息论：运用概率论与数理统计研究信息、信息熵、通信系统、数据传输等问题的学科，1948年香农创立；分狭义（通信技术理论）和广义（信息科学）；信息方法是把事物看作信息流动系统，通过信息流程分析认识复杂运动规律。
• 信息六大特性：传递性、共享性（有条件）、依附性和可处理性、价值相对性、时效性、真伪性。
• 控制论：1948年维纳定义为"动物和机器中控制和通信的科学"；研究对象为控制论系统；控制部分由传感器（采集信息）、控制器（加工信息产生控制信号，核心）、执行器（施加控制作用）组成。
• 开环控制：控制器形成控制信号时不依赖系统输出信号，"不计后果"的主观控制方式，按事先规定顺序或逻辑控制。
• 闭环控制：控制器形成控制信号时依赖系统输出信号，"顾及后果"的客观控制方式，通过反馈实现。
• 反馈：将系统实际输出和期望输出比较形成误差信号，控制器依赖误差信号形成控制；负反馈使误差减少（基本形式，使系统稳定），正反馈使误差增大（特殊情况有用）。
• CIMS：计算机集成制造系统，离散型工业综合自动化重要成果，由自动化设计系统（CAD/CAM/CAE/CAPP）、自动化制造系统、计算机辅助质量保障系统、管理与决策支持系统四大部分组成。
• NCS：网络化控制系统，分布式实时反馈控制系统，控制器/传感器/执行器为同等网络节点共享网络，特点包括非等周期采样、受网络调度算法影响、网络传导时延、数据包时序错乱/丢失。
• 耗散结构理论：1969年普里戈金提出，研究远离平衡态的开放系统如何通过与外界交换能量和物质从无序向有序演化；核心是熵变方程dS=diS+deS，diS≥0（内部熵增），需deS<0（负熵流）且足够大才能使系统有序。
• 耗散结构形成四条件：开放性（与环境交换）、远离平衡态（各部分差异大）、非线性耦合（非线性相互作用）、涨落现象（微小偏差触发，随机不可预测）。
• 协同论：哈肯创立，研究不同事物共同特征及协同机理，探讨系统从无序变有序的相似性；三大基本原理为不稳定原理（旧结构失稳→新结构）、支配原理（慢变量支配快变量）、序参量原理（序参量主宰系统演化）。
• 序参量：描述系统整体行为的宏观参量，在系统演化中从无到有变化并指示新结构形成，来源于系统内部，一旦形成就主宰系统演化；如激光系统中光场强度、化学反应中浓度、管理学中赞成/反对人数。
• 突变论：法国数学家托姆提出，研究连续渐变如何引起突变或飞跃，用统一数学模型描述、预测和控制突变；核心结论是质变既可通过飞跃也可通过渐变实现，关键在于控制条件；数学基础是奇点理论和分岔理论。
• 复杂系统论：基于复杂性科学研究的哲学思想，客观承认世界多样性、无序性及非线性，是对经典科学"还原论"的修正；核心原因是局部互动不可测，强调整体大于部分之和，由反馈、异质性和随机性创造。