《大系统观》连载3:巨人和他们的肩膀


借问酒家何处有?

一枝红杏出墙来!

—— 王 权 将两首古诗句放一起


3 巨人和他们的肩膀

前面已经说了,系统,system,这个词最早来源于古希腊语。这也基本可以说,关于“系统”的比较“系统”的论述最早出现在古希腊。舌头打结的找我来喝口老白干就好了。

古希腊文化关于系统最著名、最明确、最深刻的论述当属亚里士多德。他的那句“整体大于部分之和”,威震全宇宙。后来的简化版“1 + 1 > 2”也十分牛X。这句话道出了系统的本质,即,系统论就是整体论。

然而在古代,研究过系统的,不仅仅亚大爷一个人,也不仅仅只在古希腊。古今中外的哲学先贤和大师巨匠们对整体性、秩序性,结构和功能的关系等,几乎都有过研究和论述。

在近现代,系统论的学术理论发展更加迅速。特别是二次世界大战中,因战争需要,各种系统学科如雨后春笋般涌现,加上电子计算机的发明,让系统科学插上了翅膀,致使20世纪40年代的系统科学取得了长足的进步。

二战结束后,人类恢复经济发展重建美好家园的需求又再次刺激了系统科学的发展。以系统工程、运筹学、信息工程、计算机、互联网、博弈论、金融学等为代表的各种学科、理论、技术、产品等层出不穷。这些新事物,既受到了系统论的指导,也反过来丰富了系统论,成为系统论的一部分。

进入21世纪,互联网的井喷式发展更是让人眼花缭乱。

电子邮件、网站、电子商务、大数据、云计算、物联网、FaceBook、Twitter、Google、百度、博客、微博、微信、朋友圈、淘宝、支付宝、B2B、C2C、B2C、C2B、P2P、O2O、人工智能、3D打印、虚拟现实 ……,简直太多了,多得我们这帮老头要崩溃了。

有个术语叫做“数字鸿沟”,跨过的就与时俱进了,没跨过的就要被时代抛弃了。如果你想了解这个,可以看看张朝阳的老师尼葛洛庞帝写的《数字化生存》。

这些都是系统的发展,要学系统观,不要被时代抛弃!

来吧,跟我走!信Arthur,永年轻!

这里需要说明一下:

本书对大师们理论的介绍仅是皮毛,以能够顺利理解后面我要讲的内容为目的。因为阐述被大大简化,所以可能表达得不确切。

请有兴趣的读者进一步深入研究吧。

我还是建议大家通读一遍这些经典,不一定非要读懂,浏览就会收获巨大。其实,我也没都搞明白。

建议的阅读顺序是:

先看一本系统论教材,我推荐高志亮教授的《系统工程方法论》;

然后看贝塔朗菲的《一般系统论》;

再看普利高津的《从混沌到有序》(耗散结构论);

接着看看维纳的《控制论》和香农的《信息论》;

再看哈肯的《协同学》和托姆的《突变论》;

最后看看钱学森的。但钱学森自己除了《工程控制论》外没怎么系统地写作系统科学的书,但是根据他的很多文章、观点等被整理出来的书很多,可以看看他的系统科学体系和大成智慧学。

当然,对一般人来讲,看本人写的这本《大系统观》,真真是最好不过的了!


3.1古代系统观先贤

古希腊有很多人做过系统这道作业题,也给出了差不多相同但也各有特色的答案:

泰勒斯:宇宙是个自我循环的自然系统。

毕达哥拉斯:宇宙是由和谐的数建造的整体。毕姥爷有点绝对化。他还说人是天的子系统。

赫拉克利特:世界是包括一切的整体。

德谟克利特:我写的《宇宙大系统》被你们弄丢了!

伊壁鸠鲁:原子论。

柏拉图:理想国是一个由“善”统治的、有等级的系统。

再说说别的古文明。

古巴比伦人:宇宙是个盒子,大地是盒子底,底的中部是雪山,雪水化了形成幼发拉底河,河流包围着大地,河外面有山,支撑着蓝天。宇宙是个有结构、有层次的系统。

古埃及人:宇宙也是个盒子,与古巴比伦的观念差不多,只不过是长方形的,因为尼罗河流域时长条状的啦。还有点更加丰富的:星星是锁链上的灯,太阳是一条船运载着的,船行驶在尼罗河上。

古印度人:他们的文明很牛,他们的宇宙系统也因此显得有点复杂。他们的宇宙是具有较强的结构性的,其中一层是大象驮着的大地。同时,他们的系统观最显著的特点是较强的并行宇宙的观点。很多内容被佛教吸收,比如“大千世界”的说法。

该说说咱大中华了。

中国,那自不必说,咱家的系统那肯定“真真是极好的”!

系统观念的萌芽在我国出现的很早,而且开发的很成功。虽然我们没有发明系统这个词,但我们一直用的很好。

贝塔朗菲说,亚里士多德是系统的发明人,我不同意!

我看,咱家的伏羲大叔才是系统的发明人。他的八卦很牛的,不仅是一般的系统,它还是二进制的计算机系统!



八卦出于《易经》,《易经》是整体论的著作。《易经》认为世间万物看作是互相联系着的,它们相互作用着,这就是系统之间的关系。另外,《易经》通过阴阳两爻的多级组合构造了不同系统的结构。莱布尼兹就是看到八卦图才受到启发,发明了二进制,进而为现代计算机的发明奠定了理论基础。对比二进制和八卦,你会发现,那是100%的对应。


好吧,伏羲应该算作一个神仙,不能当发明人。那看看后来的真人儿吧。

那我们说说五行,黄老、道家的学说。

金木水火土,

上山打老虎。

老虎不吃面,

系统快上线。

五行是比较成型的系统观:

第一, 五行把世界分类,让它有序了。

第二, 五行说明了事物的相生相克关系,把事物连接成了系统。

第三, 五行学说被应用到医学等领域,获得了极大地成功。这是系统工程。

哎呀!五行的发明人是谁?也不好定。还是来诸子百家吧。

“道可道,非常道”,这回你服不服?

老子的道,绝对是大系统观。

道是什么?

他说:“!@#¥%…………%¥%#%¥%¥”。

她说:“jhgqwgdqwjlhgejhqwg”。

它说:“jhgajsdghjdwqjdg”

没看懂吧!那我简单滴告诉你。

我说:

道,系统的吸引子,系统因它而存在!

道,系统的吸引子,承载着系统的使命!

还是看不懂吧?嘿嘿嘿,本人窃笑中。

也许看完这本书你就懂了。

说说孔子吧。

子曰:“君子和而不同,小人同而不和”。

“和而不同”,真真是极好的大系统观啊!

和而不同:To be together, not the same.

这翻译很牛!CCTV的。

我对孔子的有些思想是持批判态度的,比如“述而不作,信而好古(只抄古书,自己不创作,就信老祖宗)”、“民可使由之,不可使知之(对待老百姓,让他们听话就行了,不必跟他讲道理)”、“防民之口甚于防川(要防范流言蜚语,唾沫能淹死人啊)”、“割不正不食(肉割得不整齐我不吃!)”,等等。但是,我是坚定的孔子的粉丝,我从没给除了我祖先之外的任何神或人磕过头上过香,孔子是唯一的。曲阜孔庙我也去过多次,每次都是毕恭毕敬。批孔的前提是至高无上地尊孔。

孔子心中的理想社会,是个“复杂巨系统”,他的“大同世界”包容着差异,容许不同,却维系着和谐。为了创建“大同系统”,孔子还研发和升级了《诗》、《书》、《礼》、《乐》、《易》、《春秋》6件神器,并把它们整合成《六经》,形成了比较完备的系统工程方法论。这些思想和理论对后世的系统论具有很大的启发、借鉴和指导意义。

孔子的“大同世界”与柏拉图的“理想国”相比,是更完善、更合理、更现实的系统。有学者认为,孔子的“大同社会”就是“共产主义”的雏形,当初如果把Communism翻译为“大同社会”,也许对当时的中国人而言更容易接受,也许我们的革命先烈可以付出少一点的代价。

中国古代还有很多人对系统论做出了巨大的贡献,有诸子百家的其它人的思想体系,也有像公输盘造云梯、秦始皇修长城、李冰父子修都江堰、李春修赵州桥、隋炀帝修大运河这样的系统工程,还有郡县制、三省六部制、九品中正制、科举制等行政管理体制。耗散理论的创始人普利高津和很多其他西方学者都对中国传统文化和古代科学对全世界的系统科学和哲学的贡献给予了高度评价。

可惜的是,我们的系统长期封闭,在西风渐进中,“系统”一词进入中国时,我们被它的包装骗到了,竟找不出较好的古词来翻译他。我怀疑这个词也是来源于日语。相比之下,“混沌”这个词很幸运,翻译他的人中西文化贯通,选择了盘古的氏族名称翻译了“chaos”。

好了,别太自恋,就这些吧。还是回到系统论的主线。

说了半天,还不说亚里士多德!人家是系统论的创始人!怎么不写亚老爷的理论呢?

不,我就不写!爱咋咋地!

我专门用一个章节写!

3.2亚里士多德

(1)人物简介

亚里士多德(Aristotle,公元前384~前322),古代先哲,古希腊人,世界古代史上伟大的哲学家、科学家和教育家之一,堪称希腊哲学的集大成者。他是柏拉图的学生,亚历山大大帝的老师。

公元前335年,他在雅典办了一所叫吕克昂的学校,被称为逍遥学派。马克思曾称亚里士多德是古希腊哲学家中最博学的人物,恩格斯称他是“古代的黑格尔”。

作为一位百科全书式的科学家,他几乎对每个学科都做出了贡献。他的写作涉及伦理学、形而上学、心理学、经济学、神学、政治学、修辞学、自然科学、教育学、诗歌、风俗,以及雅典法律。亚里士多德的著作构建了西方哲学的第一个广泛系统,包含道德、美学、逻辑和科学、政治和玄学。

《形而上学》是亚里士多德在公元前335年的重要著作,奠定了当时西方思想的理论基础。二十世纪,形而上学成为逻辑实证论者们争论的议题,提出形而上学是用孤立、静止、片面的观点观察世界的思维方式。

中国人往往会把“形而上学”理解错,特别是文革以来。我们常常不自觉地按照字面把它会意为“走形式、学样子、不玩真的”,对呀,那时很多活动都是那这个样子的。

这都不算什么了。批林批孔时代,我们村里的二大爷说,孔老二最不是东西!磕碜妇女!解释一下:磕碜,ke1chan0,东北话,意思侮辱。其实二大爷说的“克己复礼”,音译为“磕碜妇女”。我们村的银都很有文化的!此处应该有掌声。

其实“形而上学”的意思“物理学之后的学问”,也可以进一步理解为“自然科学之上的学问”。“形而上学”是日本人取中国的《易经》中句子翻译的,清末严复曾把它翻译成“玄学”,但没干过日本人的翻译。

(2)主要贡献

亚里士多德被公认为是古典系统论的创立者。

他的观点是:整体不等于部分之和

我们经常说的是“整体大于部分之和”,简化表达为“1 + 1 > 2”。

这是系统存在的意义和依据:对于一个系统而言,如果这个命题不成立,那么这个系统就不能存在,或者说它不是个系统。

其实,亚里士多德关于“整体与部分的关系”,论述的内容比我们经常说的还宽泛一些。他不仅认为整体应大于部分之和,也可等于,也可小于。

整合后的效果取决于各个部分之间相互作用:

当整合是合理的,整体就大于部分之和,此时“系统有效”。

如果整合的作用小,整体就仍等于部分之和,此时“系统无效”。

如果整合是不合理的,整体就小于部分之和,此时“

系统失败”。

当然,这是从功能上来看的。如果仅从形式上来看,整体一定大于部分之和,因为多出的部分是他们之间的相互关系,是不可抹杀的。

(3)阿色神评

亚里士多德的这个著名的命题是全人类古代朴素系统观中最有价值的遗产,至今仍发挥着强大的基础作用,堪称现代系统论的最重要的基本原则之一。

这个老头,不是我们书本上说的那个玩大铁球小铁球的坏蛋,是很可爱滴!

3.3贝塔朗菲

(1)人物简介

贝塔朗菲(1901~1972),美籍奥地利生物学家,一般系统论和理论生物学创始人,50年代提出抗体系统论以及生物学和物理学中的系统论,并倡导系统、整体和计算机数学建模方法和把生物看作开放系统研究的概念,奠基了生态系统、器官系统等层次的系统生物学研究。

(2)主要贡献

建立关于生命组织的机体论,并由此发展成一般系统论。

1937年,提出了一般系统论的初步框架,1945年在《德国哲学周刊》 18 期上发表《关于一般系统论》的文章,但不久毁于战火,未被人们注意。1947年在美国讲学时再次提出系统论思想。1950年发表《物理学和生物学中的开放系统理论》。1955年专著《一般系统论》,成为该领域的奠基性著作。60~70年代受到人们重视。1972年发表《一般系统论的历史和现状》,把一般系统论扩展到系统科学范畴,也提及生物技术。1973年修订版《一般系统论:基础、发展与应用》再次阐述了机体生物学的系统与整合概念,提出开放系统论用于生物学研究,以及采用计算机方法与数学模型建立,提出几个典型数学方程式。这是系统存在的意义和依据:对于一个系统而言,如果这个命题不成立,那么这个系统就不能存在,或者说它不是个系统。

一般系统论 (General System Theory) 研究复杂系统的一般规律的学科,又称普通系统论。现代科学可按所研究的对象系统的具体形式划分成各门学科,如物理学、化学、生物学、经济学和社会学等;也可按研究方法划分成两大类别,即简单系统理论和复杂系统理论。一般系统论是研究复杂系统理论的学科,着重研究复杂系统的潜在的一般规律。

该理论的主要观点:

第一,反对使用纯粹的数学理论解决系统问题。

把一般系统论局限于技术方面当作一种数学理论来看是不适宜的,因为有许多系统问题不能用现代数学概念表达。

第二,系统思想是一般系统论的认识基础。

它是对系统的本质属性(包括整体性、关联性、层次性、统一性)的根本认识。系统思想的核心问题是如何根据系统的本质属性使系统最优化。

第三,提出系统同构概念。

系统同构是一般系统论的重要理论依据和方法论的基础。

第四,提出开放系统概念。

开放系统的特点是系统与外界环境之间有物质、能量或信息的交换。封闭系统不能长久存活。主张系统要开放。

第五,提出系统涌现性概念。

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。如图所示:A展示的是一群多样性的系统或系统要素;B显示各系统或要素充分相互联系;C是由此产生出来的一个自发样式,这就是“整体涌现”;D表示自发样式再反馈作用于原有的系统。

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。

哎呀!有点累!

好长时间没请度娘了!


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。

你整明白没?

还是俺来告诉你吧:

你,加上你老婆,或者女朋友,在窝里,组成一个家庭,平平淡淡地吃饭,生活,还那啥……,此处省略100字。

突然有一天,她说“朕有喜了!”

这就是“涌现”!涌现!!涌现!!!

10个月后,王乐乐来到世界,这是第二次涌现。

内谁,二孩政策来了,你不想再“涌现”一回么?

(3)阿色神评

贝勒爷,开山鼻祖。就是牛X。

他是上帝派来的,当我们人类系统观学校一年级的班主任。让我们记住他吧。他死之前还惦记着“涌现”。

3.4维纳

(1)人物简介

诺伯特·维纳(Norbert Wiener)(1894年11月26日—1964年3月18日),美国应用数学家,控制论的创始人,在电子工程方面贡献良多。他是随机过程和噪声过程的先驱,又提出了“控制论”的一词。

维纳的父亲是位语言学家,又有很高的数学天赋,出生于俄国,智力早熟,13岁就会好几种语言;他朝气蓬勃,富于冒险精神,18岁那年单独一个漂洋过海,移居美国;他刻苦自学,凭掌握40多种语言的才能,成为哈佛大学斯拉夫语教授。这位才气横溢、不畏艰难而又性情急躁的人决心要使儿子在学术上超人一等。

维纳认为他父亲是天生的学者,集德国人的思想、犹太人的智慧和美国人的精神于一身。从童年到青年,维纳一直在他的熏陶下生活,并逐步成长为一个学者。

维纳是一个名符其实的神童。维纳的父亲列奥很早就发现了儿子的天赋,并坚信借助于环境进行教育的重要性,他从一开始学习就实施的教育计划,用一种多少无情的方式驱使他不寻常的儿子。

维纳三岁半开始读书,生物学和天文学的初级科学读物就成了他在科学方面的启蒙书籍。

(2)主要贡献

维纳在其50年的科学生涯中,先后涉足哲学、数学、物理学和工程学,最后转向生物学,在各个领域中都取得了丰硕成果,称得上20世纪多才多艺和学识渊博的科学巨人。他一生发表论文240多篇,著作14本。他的主要著作有《控制论》(1948)、《维纳选集》(1964)和《维纳数学论文集》(1980)。维纳还有两本自传《昔日神童》和《我是一个数学家》。

他的主要成果包括:

Ø 建立维纳测度

Ø 引进巴拿赫—维纳空间

Ø 阐述位势理论

Ø 发展调和分析

Ø 发现维纳-霍普夫方法

Ø 提出维纳滤波理论

Ø 开创维纳信息论

Ø 创立控制论

当然,从系统论的角度看,控制论是他最大的贡献。他还是信息论的先驱。

控制论(cybernetics)的诞生是20世纪最伟大的科学成就之一。现代社会的许多新概念和新技术都与控制论有密切联系。控制论是自动控制、电子技术、无线电通讯、计算机技术、神经生理学、数理逻辑、语言等多种学科相互渗透的产物,它以各类系统所共同具有的通讯和控制方面的特征为研究对象,不论是机器还是生物体,甚或是社会,尽管各属不同性质的系统,但它们都是根据周围环境的某些变化来调整和决定自己的运动。



控制论最大的贡献是建立了系统的反馈机制。


反馈又称回馈,是现代科学技术的基本概念之一。

一般来讲,控制论中的反馈概念,是指将系统的输出返回到输入端并以某种方式改变输入,进而影响系统功能的过程,即将输出量通过恰当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程。

在其他学科领域,反馈一词也被赋予了其他的含义,例如传播学中的反馈,无线电工程技术中的反馈等等。

每个系统都有它的目的。反馈的作用就是把“结果”返回给“原因”,这样操作者可以及时调整动作,使系统不偏离目标。

举个最简单的例子。

比如开车。

你开车的目标是回家。

一路上的交通情况都会以各种方式反馈给你,你根据这些情况调整。方向错了你会改过来,前面堵车了你会想办法绕开,见到红灯了你会停下来,到家了你会下车。你一直在接收和处理反馈。

反馈可分为负反馈正反馈

负反馈使输出起到与输入相反的作用,使系统输出与系统目标的误差减小,系统趋于稳定;正反馈使输出起到与输入相似的作用,使系统偏差不断增大,使系统振荡,可以放大控制作用。对负反馈的研究是控制论的核心问题。

负反馈的作用是保持系统稳定。你觉得电视声音太大了,你就调小一些;一不留神,你又调的太过头了,听不见了,你只好再调高点。在这里,你的调节与电视的输出是相反的,即,这是负反馈。

正反馈的作用是使系统突变,发生革命。你和gf吵架了,你把电视声音调高,她说,你想干嘛?你更生气了,又调高。她又说,你又调。最后你俩88了。这就是正反馈。

上面的是恶性循环的例子,其实良性循环也是正反馈

你对你的部下,你发现,越夸他,他越能干。这就是良性循环的正反馈。

不论良性还是恶性,正反馈都可能带来革命性后果。

比如2016年1月4日,中国开始股市熔断机制。这在股票市场整体氛围不好的形势下,政府给股民发出了一个正反馈信号。老百姓觉得股市未来堪忧,所以政府要救市,要限制,这反过来更说明形势不好,所以,快跑吧!互相激励的正反馈,造成了恶性惨烈的后果,这就是恶性正反馈的典型案例。


再来个良性正反馈的案例。死千里马的故事:燕昭王千金买马骨。

公元前314年,燕昭王决心招纳天下英才,但没有多少人投奔他。于是,燕昭王就去问郭隗。郭隗讲了个故事:从前有一位国君,愿意用千金买一匹千里马。可是3年过去了,千里马也没有买到。这位国君手下有一位不出名的人,自告奋勇请求去买千里马,国君同意了。这个人用了3个月的时间,打听到某处人家有一匹良马。可是,等他赶到这一家时,马已经死了。于是,他就用1000金买了马的骨头,回去献给国君。国君看了用很贵的价钱买的马骨头,很不高兴。买马骨的人却说,我这样做,是为了让天下人都知道,大王您是真心实意地想出高价钱买马,并不是欺骗别人。果然,不到一年时间,就有人送来了3匹千里马。

这就是良性正反馈。

一个系统,既需要负反馈,也需要正反馈。

关于正反馈的观点,不是维纳的控制论的主要内容,他要的是系统稳定。

(3)阿色神评

维纳,天才!

18岁获得博士学位。

他一定是上帝派来的!

上帝知道系统不好控制,所以让他多带些本事来到人间。

维纳有那么牛X的爹,全人类史上最嚣张的智二代。

维纳知道自己很聪明,一般也不掩饰,也很淡定。

他懂得控制系统、控制机器,但他有一句话更牛:

人有人的用处!”。

3.5香农

(1)人物简介

克劳德·艾尔伍德·香农(Claude Elwood Shannon ,也译为申农,1916年4月30日 - 2001年2月26日)是美国数学家、信息论的创始人。

1940年在麻省理工学院获得硕士和博士学位,1941年进入贝尔实验室工作。香农提出了信息熵的概念,为信息论和数字通信奠定了基础。

香农是发明家爱迪生的远亲。

(2)主要贡献

香农于1940年在普林斯顿高级研究所(The Institute for Advanced Study at Princeton)期间开始思考信息论与有效通信系统的问题。

经过8年的努力,香农在1948年6月和10月在《贝尔系统技术杂志》(Bell System Technical Journal)上连载发表了具有深远影响的论文《通讯的数学原理》。

1949年,香农又在该杂志上发表了另一著名论文《噪声下的通信》。在这两篇论文中,香农阐明了通信的基本问题,给出了通信系统的模型,提出了信息量的数学表达式,并解决了信道容量、信源统计特性、信源编码、信道编码等一系列基本技术问题。

上述两篇论文成为了信息论的奠基性著作。

香农对系统科学最大的贡献是:信息熵

有请度娘。


介四嘛玩意儿啊!

解释的一点都不清楚。

我来试试吧。

我先想想信息是什么?

前面我们提到了“信息是上帝给我们的材料。那么,信息以一种什么样的材料呢?

我们还是从熵增开始讲。

熵,是“序”的度量,熵越大,越无序。

对于熵,1877年,奥地利物理学家玻尔兹曼提出了一种更为精确的描述:一团物质在保持宏观特性不变的情况下,其中所包含粒子的所有可能具有的不同微观状态数就是熵。

无序就是“不确定性”,熵减就是“减少不确定性”或者是“增加确定性”。

对一个人来说,或者对一个系统来说,什么东西能让你对某事更确定呢?

我们想想抓阄。你们5个人,要打麻将,可是多出一个来。那就派一个人伺候着吧。谁愿意当这个倒霉蛋啊!好吧,抓阄。放袋子里5颗麻将牌:4个发财,1个红中。谁摸到红中谁当服务员。

在这个袋子里,麻将的状态的数量就是熵。

现在开摸。假如过程是这样的:

第一个人摸的时候,不确定性最大,也就是熵最大,共有5种可能性,而他什么信息都没有,被他摸中的可能性是1/5。好吧。他没摸到。

第二个人:1/4,没摸到。熵减小到4种可能性,因为第一个的结果给了他信息,即熵减。

第三个:1/3,没摸到。前两人的信息使系统的熵减到3种可能。

第四个:1/2,没摸到。熵减到2。

现在该你摸了,熵减到只有1种可能性了。

你还用摸么?确定性 = 100% !

这就是信息的作用。它使你对事件的确定性增加,使系统熵减。

信息!信息!!信息!!!

重要的事情说三遍。

所以,信息就是有序,就是熵减。

我们前面讲过,衡量无序的量,我们用“熵”。

现在,香农说,衡量有序的量,要用“信息熵”。

所以,“熵”是正的,“信息熵”是负的。

所以,信息是负熵

信息熵也成为了“信息量”的量度。

也就是说,信息熵能够表示一条消息中包含多少信息。

比如,汉字的静态平均信息熵较大,一个字是9.65比特,英文字母是4.03比特,所以汉字写一行,英文要写两行。这表明中文的复杂度高于英文,词义丰富、行文简练,但处理难度也大。



一个信源(比如袋子里能表示“一定数量的不确定性”的5颗麻将)的信息熵是可以计算的,这就是著名的信息熵公式:


看不懂也无所谓,不影响理解后面的内容。

在这俺只是显摆显摆,不是显得有学问么?看你那损色!其实俺也是百度的。

有一种信源最有序,那就是二进制,非0即1,这是有序的极致了。比如口袋了有两个球,一黑一白,相当于0和1,这就是二进制。

二进制两个值0和1的信息熵为1比特。即:

H(U) = log22 = 1

有兴趣你就看看下面关于二元信源的信息熵。文科生建议略过吧。

倒也不难。我写的都是面向傻瓜的。跟我混的都是傻瓜。

这种最简单的单符号信源,仅取0和1两个元素,叫做二元信源,每个元素出现的概率为P和Q=1-P,该信源的熵即为如图所示。

由图可见,离散信源的信息熵具有:

①非负性,即收到一个信源符号所获得的信息量应为正值,


H(U)≥0;


②对称性,即对称于P=0.5;

③确定性,H(1,0)=0,即P=0或P=1已是确定状态,所得信息量为零;

④极值性,当P=0.5时,H(U)最大;而且H(U)是P的上凸函数。

我简单解释一下:

袋子里的黑白两球没差别,你摸到某一个的可能性都是50%,那么此时,这个信源(就是这个装两个球的袋子)的信息熵最大。

如果用上面的信息熵公式计算的话,我们取log的底为2,那么,这个信息熵H就等于1。

我们人为地定义,当log的底为2时,所计算出来的信息熵的单位称为“比特”。

所以,一个二进制位的信息熵为1比特。


当然,我们完全可以用其他的数来做log的底,比如用10。不过实际中,人们常用就是用2。用2作底时,信息上的度量单位被称为比特;如果用10作底,就得再取个名字,叫什么呢?好像没有人定过。因为不论是用什么作底,其意义都是一样的。既然比特最简单,那就用它呗!


咱再玩点极端的呗!

如果袋子里只装一个球呢?

一个球,一个球,一个球……

太刺激了!

此时信息熵等于0。

什么意思呢?

就是这一个球啥都表示不了。

你想,如果你伸进黑白二球的袋子,你祈祷,抓到白球就脱单,脱单,脱单……,好吧,俺闺女抓到白球了,内谁抓到了黑球。

可是,如果只有一个球,那还能预测出什么尼?

其实,系统的熵和信息熵是一回事,只是方向问题。

有序和无序也是一回事,也只是方向问题。

蒙圈了吧?

我们还以5颗麻将的袋子为例。

不过现在咱们再加一个同样的袋子,只是这个袋子里没有红中,两个袋子中红中还只有1个。

好,我们先看看用两个袋子里的10颗麻将,10人一人一次地摸。

第一个人,要面对总共有10种可能性。

第二个人,9种。

……

第五个人,6种。摸完后,第一个袋子用完了。剩下5种可能在第二个袋子里。

第六个人,我们先停在这里想想:

第六个人已经知道了一些信息,即已经发生的第一个袋子的5种可能,这些信息使他排除掉一半的不确定性。

那么,这第一个袋子的5种不确定性,是可以被冠以正号或负号的。

对第一个人来说,第一个袋子完全是不确定性,即这个袋子的熵是5种可能,或者说其熵为+2.3(log25 = 2.3)。

而对第六个人来说,这第一个袋子是他掌握的信息,它的信息熵为-2.3。

同样一个袋子,对不掌握它的人,就是无序,是正熵。

同样一个袋子,对已掌握它的人,就是有序,是负熵。

(3)阿色神评

香农,上帝派它来到这个世界,用信息论中的二进制的极致有序改造这个被上帝弄乱了的世界。

他就像一杯“香浓”的咖啡,或巧克力派,为正在与熵增战斗的人类带来一点温暖和鼓舞,并告诉了我们有一种取之不尽用之不竭的材料可以用来补天。

下面这段专门写给程序猿:

程序员,本质上IT工作者都是程序员

程序员 = 让世界发展的过变得有的人

程序员,执行上帝赋予人类的使命的中坚力量

是不是很励志!

3.6图灵和冯诺依曼

(1)人物简介

图灵

艾伦·麦席森·图灵(Alan Mathison Turing,1912年6月23日-1954年6月7日),英国数学家、逻辑学家,被称为计算机之父,人工智能之父。1931年图灵进入剑桥大学国王学院,毕业后到美国普林斯顿大学攻读博士学位,二战爆发后回到剑桥,后曾协助军方破解德国的著名密码系统Enigma,帮助盟军取得了二战的胜利。

图灵因同性恋被判有罪遭到关押,也因此吃有毒的苹果自杀了。2013年12月24日,英国女王向图灵颁发了的皇家赦免。乔布斯的苹果牌就是为了纪念图灵。


冯·诺依曼

冯·诺依曼(John von Neumann,1903~1957),20世纪最重要的数学家之一,在现代计算机、博弈论、核武器和生化武器等诸多领域内有杰出建树的最伟大的科学全才之一,被后人称为“计算机之父”和“博弈论之父”。

原籍匈牙利。布达佩斯大学数学博士。先后执教于柏林大学和汉堡大学。1930年前往美国,后入美国籍。历任普林斯顿大学、普林斯顿高级研究所教授,美国原子能委员会会员。美国全国科学院院士。早期以算子理论、共振论、量子理论、集合论等方面的研究闻名,开创了冯·诺依曼代数。第二次世界大战期间为第一颗原子弹的研制作出了贡献。为研制电子数字计算机提供了基础性的方案。1944年与摩根斯特恩(Oskar Morgenstern)合著《博弈论与经济行为》,是博弈论学科的奠基性著作。晚年,研究自动机理论,著有对人脑和计算机系统进行精确分析的著作《计算机与人脑》。

(2)主要贡献

图灵对于人工智能的发展有诸多贡献,提出了一种用于判定机器是否具有智能的试验方法,即图灵试验,至今,每年都有试验的比赛。此外,图灵提出的著名的图灵机模型为现代计算机的逻辑工作方式奠定了基础

图灵测试,大概的意思是这样的:你和一台计算机,分别与真人测试者聊天,Q聊,不是面对面。如果测试者分不清你和计算机谁是谁,那么这台计算机就通过了图灵测试,即其智能达到人类相近水平。

近年来,随着人工智能的发展,人类越来越担心“人性”,所以在新的图灵测试大赛中,加入了一项新项目,就是看哪个真人最像人。

比赛是这样的:一群真人和一群计算机比赛,最后评出最像人的计算机,和,最像人的人。

太烧脑了!这么淫荡的银类啊!


冯诺依曼的主要贡献是设计确定了现代电子计算机的方案,并参与了建设了世界首台电子计算机ENIAC(爱你牙科),但是,我认为,他的博弈论和蒙特卡洛模拟算法是对系统科学巨大贡献。

先看看博弈论。


度娘没把博弈论与系统科学联系起来,但是,不要忘了,钱学森的系统科学体系中的第二层“技术科学层”中就包括运筹学,度娘还是知道的。

在我看来,博弈论就是经济社会中的系统论,是经济社会系统动力学。我们看看博弈论的经典解释案例吧,囚徒困境

两个小偷一起被警察抓住,警方怀疑他俩有更大的共犯罪行,但无证据。于是,警方将两人分


别置于不同的两个房间内进行审讯,对每一个人,警方给出的政策是:如果两人都坦白,两人都被判有罪,各被判刑8年;如果只有一人坦白,另一人抵赖,则坦白者释放,抵赖者判10年;如果两人都抵赖,则警方因证据不足,只能将两人各判入狱1年。那么,这两个家伙会怎么办呢?

很显然,最可能的结果是,都坦白。

现实生活中,博弈论经常可以见到。比如,中国移动、中国电信、中国联通等关于手机资费的“纵横捭阖”,再比如欧佩克对石油价格的角力,都是博弈论的典型应用。都说好了的事情,却可能有人偷偷放水。

博弈论是系统之间和系统内部元素之间斗争的结果,具有强烈的系统动力学特征。

我们再看看冯老爷的蒙特卡洛模拟。

这种类似的统计数学方法不是冯诺依曼发明,但是蒙特卡洛方法是经过冯老爷的发展,并结合计算机技术得以发扬光大。其实建立现代电子计算机也是冯老爷发展了图灵的理论而成的。所以,继承前人,大步向前,一定有成就!加油,宝宝们!

又懵圈了吧?

其实度娘就是胸大无脑。

还是本尊上手吧。只上脑,不上胸,好不啦?

其实,蒙特卡洛方法,就是使用不确定的随机性来谋求确定性。

这怎么可能呢?

让不靠谱的人干靠谱的事,够呛!

别急,可以的。

随机性,虽然就是不确定性,但是有一点是确定的,而且极其确定,那就是:

随机性是确定的!

进一步说,“随机”,这个特点,这个性质,是非常确定的!

这就够了。

利用这一点,我们就可以干靠谱的事了。

其实呢,这个原理早就有了。有兴趣的百度研究一下“布冯实验(也叫蒲丰实验)”吧。200多年前了吧?我不细查了。布爷通过胡乱地投掷一根针就能算出圆周率。真的能,我很小的时候就试验过。挺好玩的。但这个实验还是有点复杂,我这里来个简单的,便于大家理解。


先看看上面这4张图。这是我家地板砖被老妙撒了尿的痕迹。

这4张图,都是边长为1的正方形,其面积为1。

第一张图:整个面积为1。

第二张图:阴影部分是占左边的矩形,高为1,宽为1/2,面积是多少?显然,面积为1/2。这是可以计算的。

第三张图:阴影面积为1/4。

第四张图:阴影不规则。面积是多少?普通算法已经难以计算了。

下面用概率法计算。

假设现在请10个人在这张图上随机画黑点,每人画1000个,共画10000个点,记为M个。阴影里包含的点数设为N。

第一张图:整个正方形中有M=10000个点,全部是阴影的话,阴影内的点数N=M=10000,面积为N/M=1。

第二张图:阴影部分是占左边的矩形,高为1,宽为1/2。阴影内点数N≈5000,阴影面积为N/M≈1/2。

第三张图:阴影面积为N/M≈1/4。N≈2500。

第四张图:阴影不规则。面积为N/M。数清N即可算出其面积。

这就是蒙特卡洛模拟的基本思想:利用随机数的均匀分布,通过足够量的实验测得预测值。

简单吧。

不过,问题是,这与系统科学有关么?

必须有!

还记得前面讲的“曼哈顿工程”吧?

那就是爱因斯坦、冯诺依曼等几个大神在普林斯顿大学干的事。当然,参与人多了去了。

当时,他们要研究原子的行为,可是不能总是放原子弹啊!也不能完全靠物理实验,实在是整不起呀!

他们就想用思维试验搞定。

于是,利用电子计算机快速运算的优势,基于随机原理,建立实验理论模型,计算统计粒子的行为规律。果然,成功了!

真是神啊!

蒙特卡洛模拟起源于曼哈顿工程,这个最有代表性的系统工程项目,又那么具有系统性。

你说我该不该说它是系统论!?你说,你说!

(3)阿色神评

图灵和冯诺依曼,就是猴子搬来的救兵!

如果说香农是带着信息这种材料来的,那么,这哥俩就是带着“专门使用信息这种原料”的机器来的。

随机,是只有上帝才掌握的数学。

冯诺依曼的蒙特卡洛模拟更是天才之作。

他一定是偷看了上帝的笔记本。

3.7普利高津

(1)人物简介

普利高津,1917年生于莫斯科,1945年在比利时布鲁塞尔自由大学获得博士学位后留校工作,两年后被聘为教授。他主要研究非平衡态的不可逆过程热力学,提出了“耗散结构理论”,并因此于1977年获得诺贝尔化学奖。

(2)主要贡献

普利高津的主要贡献就是耗散结构理论。

为了理解这个理论,我们需要先理解一个术语 —— 自组织。

为了理解自组织,我们先看一个物理现象。

贝纳德流

在平底锅里倒点液体(没选择水,因为水的效果不太好)。

液体的宽度远大于其厚度,从液层底部均匀加热,液层顶部温度亦均匀,底部与顶部存在温度差。

当温度差较小时,热量以传导方式通过液层,液层中不会产生什么好玩的东东。

但当温度差达到某一特定值时,液层中自动出现许多六角形小格子,液体从每个格子的中心涌起、从边缘下沉,形成规则的对流。从上往下可以看到形成的蜂窝状花纹图案。

这就是贝纳德流,和贝纳德花纹。

这种美丽的、稳定的、有序的结构就被普利高津称为耗散结构。而液体自己形成美丽花纹的行为就是“自组织”。

类似的有序结构也出现在流体力学、化学反应以及激光等非线性现象中。自组织是一种很普遍的现象。

这个实验中,我们必须注意到,我们一直在加热。这个系统一直在吸收和释放热量。虽然,这个系统形成的花纹看起来稳定的,但那是因加热而得以维持的,一关火马上就消失。所以,这不是平衡状态,即非平衡态,或者说是处于“动态平衡”中。

普利高津认为,只有在非平衡系统中,在与外界有着物质与能量的交换的情况下,系统内各要素存在复杂的非线性相干效应时才可能产生自组织现象,并且把这种条件下生成的自组织有序态称之为耗散结构。

从热力学的观点看,耗散结构是指在远离平衡态的非平衡态下,热力学系统可能出现的一种稳定化的有序结构。

所谓“远离平衡态”就是指“通过加热保持液体不会回到关火后的安静状态”。

所谓耗散,指系统与外界有能量的交换;而结构则说明并非混沌一片,而是在时间与空间上相对有序。

事实上,耗散结构理论就是研究系统怎样从混沌无序的初始状态向稳定有序的组织结构进行演化的过程和规律,并且试图描述系统在变化的临界点附近的相变条件和行为。

所以,简单地说,耗散结构就是“动态的有序”。

地球上的生命体都是远离平衡状态的不平衡的开放系统,它们通过与外界不断地进行物质和能量交换,经自组织而形成一系列的有序结构。可以认为这就是解释生命过程的热力学现象和生物的进化。

一个典型的耗散结构的形成与维持至少需要具备三个基本条件:

(1) 系统必须是开放系统,孤立系统和封闭系统都不可能产生耗散结构;

(2) 系统必须处于远离平衡的非线性区,在平衡区或近平衡区都不可能从一种有序走向另一更为高级的有序;

(3) 系统中必须有某些非线性动力学过程,如正负反馈机制等,正是这种非线性相互作用使得系统内各要素之间产生协同动作和相干效应,从而使得系统从杂乱无章变为井然有序。也就是说,系统的发展过程完全可以经过突变,通过能量的耗散与系统内非线性动力学机制来形成和维持与平衡结构完全不同的时空有序结构。

一个系统要想在实践中获得存在与发展,必须不断地从外界引入负熵,以抵消系统体内正熵的增加,从而确保系统不断地走向更高层次的稳定有序结构。

这就是耗散结构理论的精髓之所在。

耗散结构理论倡导开放系统,强调依靠耗散保持系统的生存和发展。它给我们的启示:

(1) 任何系统,在与外界不发生作用的情况下,均会产生相对静止或衰退现象。

(2) 与外界保持良好相互作用的开放系统,都会得到发展,新陈代谢的效果直接影响系统的发展。

(3) 一个具有内动力的信息系统,必定是一个有差异的、非均质的、非绝对平衡态的系统。

(3)阿色神评

普利高津,偷了上帝的吹风机,把人间的火炉吹得更旺。

但我对“耗散(dissipative)”这个词不感冒,叫“集散”更好。

3.8哈肯

(1)人物简介

赫尔曼·哈肯,于1927年7月12日出生在德国莱比锡,1951年获埃朗根大学数学博士学位,1956年任该校理论物理学讲师,1960年起任斯图加特大学理论物理学教授。

他是美、英、法、日本和前苏联等国多个研究机构的客座科学家、顾问和访问教授,并当选许多国家科学院的外籍院士。哈肯对群论、固体物理学、激光物理学、非线性光学、统计物理学、等离子体物理学、分岔理论、化学反应模型和形态发生理论等皆贡献不菲。

(2)主要贡献

哈肯最大的贡献是他的《协同学》。

协同学

是研究协同系统从无序到有序的演化规律的新兴综合性学科。协同系统是指由许多子系统组成的、能以自组织方式形成宏观的空间、时间或功能有序结构的开放系统。60年代初,激光刚一问世哈肯就注意到激光的重要性,并立即进行系统研究。在此过程中,哈肯发现在合作现象的背后隐藏着某种更为深刻的普遍规律,为后来的协同学准备了条件。1969年哈肯首次提出协同学这一名称。

度娘来了!


度娘又来秀学问。

估计你还是看不懂,或者不想看吧。

哎,度娘也是的,明明可以靠脸吃饭,却偏偏要靠才华!

还是看阿色的吧。

在阿色看来,哈肯做了两件我喜欢的事:

一是,把自组织解释的很到位。

二是,序参量很有哲学高度。

至于他的数学公式嘛,嘿嘿,额也看不懂!

先看哈肯怎么解释自组织原理

哈肯本来是研究激光的,他从激光的形成机理中悟出了自组织原理。普利高津也描述了自组织,但没有哈肯透彻。

我们先简单解释一下自组织:自组织就是没人管你,你自己爱咋咋地。但是,人之初,性本善,自组织也会向善的。

我们来看激光是怎么形成的。


激光的发生器基本上可以简化成“日光灯管 + 小镜子”。

在日光灯管的两端加上镜子,镜子也是加速电极。

一束光,

若平行于轴线,

那么,沿轴线来回震荡。

多次能量补充,将越来越强,方向越来越一致。

一束光,

若不平行于轴线,

那么,若干次折射后它就被剔除,不再参与激光的形成。

灯管内的光自己达成一致。每个光子都受到“由所有光子构成的整体”的影响。

方向不一致的光子:要么被剔除,要么被同化。

如果把光子想象成乒乓球更好理解。不一致的乒乓球,如果没逃出去,它就被其他主流的球碰撞带动,最后顺从了主流,强化了主流。

当一束光被加速强化到一定程度之后,将它放出,它就是一束激光。

神奇吧,简单吧。

这就是自组织

这么牛叉的激光竟是如此简单。

激光是自组织形成的

哈肯还讲了另一个自组织的例子,是讲人的,或者说是社会学的。

环泳:

一个游泳池,没有什么泳道之类的隔离物,或其他什么指示设施,除了水什么都木有。

一群人在游泳,场面太美,不忍直视。

男女老少,互相混杂,你冲我撞,混乱不堪。

这时,阿色开始逆时针转圈游,慢慢有人跟着,越跟越多,最后大家都这么游。后来,大家又自己改进:快的在外圈游,慢的在里圈游。

多么和谐的社会!

这就是社会的自组织原理。

实际上,任何系统内部都存在自组织。

我再来讲讲哈肯的“支配原理”。

首先要理解什么是“序参量”?

也有叫“序参数”的,一回事。

一个系统,可以用一组参量来描述,或者说,它是由一组参量来决定的。

这些参量中,有的稳定,有的不稳定。

不稳定的参量,随着系统变化幅度的增大,它们会消失,或不起作用,或作用急剧减小。

持续稳定的参量始终与系统同在,并其决定性作用,支配系统的行为。这种参量就是“序参量”。

序参量可以是一个,也可以是一组,但数量不应太多。

比如,一个人,这个系统的序参量都有什么呢?

身体健康、正直、善良、智慧、博学、颜值、性格、能力……

那看你要干什么了?

如果你是个男人,也许能力该是序参量;如果你是个女人,颜值也许是序参量。但仍仁者见仁智者见智。

协同学与耗散结构理论及一般系统论之间有许多相通之处,以致它们彼此将对方当作自己的一部分。实际上,它们既有联系又有区别。一般系统论提出了有序性、目的性和系统稳定性的关系,但没有回答形成这种稳定性的具体机制。耗散结构理论则从另一个侧面解决了这个问题,指出非平衡态可成为有序之源。协同学虽然也来源于非平衡态系统有序结构的研究,但它摆脱了经典热力学的限制,进一步明确了系统稳定性和目的性的具体机制。协同学的概念和方法为建立系统学奠定了初步的基础。

(3)阿色神评

你看到哈老爷穿的是唐装了么?

很多研究系统科学的人,都越来越汉化。

哈肯还写过一本书,叫做《信息与自组织》,我看了好几遍,都没看下去,数学太多,看不懂,它现在就躺在我左手边两尺处。

上帝派来大姐夫等人来领导组织人类改造世界,但他发现,大姐夫组织不过来,就又派哈肯教会人们自组织。这是系统论二年级的课程。

3.9托姆

(1)人物简介

勒内·托姆(René Thom,1923 - 2002)法国数学家,法国科学院院士,于1958年获菲尔兹奖。突变论的创始人。

1923年9月2日生于蒙贝利亚尔。1946年毕业于高等师范学校。毕业后去斯特拉斯堡大学,在C.埃雷斯曼和H.嘉当的指导下写出论文《球丛空间及斯廷洛德平方》。 1951年在巴黎大学获法国国家博士学位。曾在格勒诺布尔大学任教一年。1954年起在斯特拉斯堡大学任教,1957年升任教授,1964年任巴黎高等科学研究院数学教授。

(2)主要贡献

托姆的主要贡献是《突变论》。

突变论是研究客观世界非连续性突然变化现象的一门新兴学科,自本世纪70年代创立以来,获得迅速发展和广泛应用,引起了科学界的重视。

突变论的主要特点是用形象而精确的数学模型来描述和预测事物的连续性中断的质变过程。突变论是一门着重应用的科学,它既可以用在“硬”科学方面,又可以用于“软”科学方面。



突变论研究“奇点”和“分叉”。


突变论的研究内容简单地说,是研究从一种稳定组态跃迁到另一种稳定组态的现象和规律。

在自然界和人类社会活动中,除了渐变的和连续光滑的变化现象外,还存在着大量的突然变化和跃迁现象,如水的沸腾、岩石的破裂、桥梁的崩塌、地震、细胞的分裂、生物的变异、人的休克、情绪的波动、战争、市场变化、经济危机等等。

突变论方法正是试图用数学方程描述这种过程。

突变论认为,系统所处的状态,可用一组参数描述。

当系统处于稳定态时,标志该系统状态的某个函数就取唯一的值。

当参数在某个范围内变化,该函数值有不止一个极值时,系统必然处于不稳定状态。

雷内托姆指出:系统从一种稳定状态进入不稳定状态,随参数的再变化,又从不稳定状态进入另一种稳定状态,那么,系统状态就在这一刹那间发生了突变。

突变论给出了系统状态的参数变化区域。

突变论提出,高度优化的设计很可能有许多不理想的性质,因为结构上最优,常常联系着对缺陷的高度敏感性,就会产生特别难于对付的破坏性,以致发生真正的“灾变”。

在工程建造中,我们常常发现,越复杂越精美的东西越容易出问题,当出现不可避免的制造缺陷时,由于结构高度敏感,其承载能力将会突然变小,而出现突然的全面的塌陷。

(3)阿色神评

突变论与耗散结构论、协同论一起,在有序与无序的转化机制上,把系统的形成、结构和发展联系起来,成为推动系统科学发展的重要学科之一。所以,它们一起被称为“新三论”。

上帝让托姆告诉人类,实在不行就造反吧。

突变论,为革命找到理论依据。

3.10福瑞斯特和圣吉

(1)人物简介

杰•怀特•福瑞斯特,生于1918年4月14日,美国计算机工程与系统科学先锋人物。曾任麻省理工斯隆管理学院教授,创立了系统动力学。系统动力学借助计算机仿真技术研究动态系统中各个部件的相互作用。


度娘已经不知道福瑞斯特是谁了。

果然胸大无脑。

只好有请好基友了:


彼得•圣吉是美国麻省理工大学(MIT)斯隆管理学院资深教授,国际组织学习协会(SoL)创始人、主席。

彼得•圣吉是福瑞斯特的弟子。

彼得•圣吉1947年出生于芝加哥,1970年在斯坦福大学获航空及太空工程学士学位,之后进入麻省理工学院斯隆管理学院取得社会系统模型塑造硕士学位,进而攻读管理学博士学位,师从系统动力学奠基人福瑞斯特教授,研究与系统动力学整体动态搭配的管理理念。

(2)主要贡献

福瑞斯特的贡献主要是创立系统动力学。

还是请度娘吧,比基友方便。国产的还是实惠啊。


系统动力学运用“凡系统必有结构,系统结构决定系统功能”的系统科学思想,根据系统内部组成要素互为因果的反馈特点,从系统的内部结构来寻找问题发生的根源,而不是用外部的干扰或随机事件来说明系统的行为性质。

系统动力学将组织的运作归结为6种流(flow)的作用:

Ø 订单(order)流

Ø 人员(people)流

Ø 资金(money)流

Ø 设备(equipment)流

Ø 物料流 (material)

Ø 信息(information)流

这6种流既形成了组织的基本结构,也为组织提供了动力。


圣吉的贡献主要是创立“学习型组织理论”

这一点,比他老师更出名,特别是他的《第五项修炼》,世人皆知。

学习型组织就是“依照系统动力学原理建立的一种组织”,其特点是“不断学习,不断进步”。

第五项修炼就是“系统思考”。

学习型组织的五项修炼:

Ø 第一项修炼:自我超越(Personal Mastery)


—— 发展自身,而不是除掉什么。


Ø 第二项修炼:改善心智模式(Improving Mental Models)


—— 发掘内心世界的图像(假设、成见等),使这些图像浮上表面,并严加审视。有效的表达自己的想法,并以开放的心灵容纳别人的想法。


Ø 第三项修炼:建立共同愿景(Building Shared Vision)


—— 整合个人愿景,转化为能够鼓舞组织的共同愿景。注意是“整合”,是帮助组织培养成员主动而真诚的奉献和投入,而非被动的遵从,否则会产生反效果。


Ø 第四项修炼:团体学习(Team Learning)。

Ø 第五项修炼:系统思考(Systems Thinking)。


我对福瑞斯特的系统动力学和圣吉第五项修炼都做了些更深入思考。对系统动力学,我更深入地考虑了推动和阻碍系统生存发展的各种力量,这个会在后面的有关章节介绍。而对于第五项修炼,我把圣吉原有结构进行了“加装”升级,给他“穿鞋带帽”,添加了“使命”和“组织力”、“自组织力”。如图所示。


俺后画的是不是BG更高些?

俺自己已经加分了!勿劳!

(3)阿色神评

福瑞斯特这个人哪,太低调。搞IT的都这样。米兔!

不如他学生。

圣吉挺会弄的。

第五项修炼,一开始我还以为是瑜伽呢。

《第五项修炼》这本书,年轻时就看,单位培训班经常讲,学习型组织嘛!都成了领导口头禅了。

可是,我一直没把它和系统论联系起来。

近几年才逐渐明白,前段时间又重读一遍。

带着“系统观”,特别是“大系统观”再读,绝对不一样!

不过,我对福瑞斯特的系统动力学有意见!

动力学,dynamics,应该主要研究系统结构带来的力学,当然研究它的“流”也是可以的,也是重要的组成部分,基本是动态的。但结构本身的相对“静态”的力,也应该得到更深入的研究。

我给圣吉的模型“穿鞋带帽”,就是要给它加上“使命的拉动力”和组织和自组织的推动力。

我将在与福瑞斯特的系统动力学相同的“凡系统必有结构,系统结构决定系统功能”基础上,重塑基于更加关注结构的“新系统动力学”,可以作为传统系统动力学的补充。后面将有专门章节阐述。

3.11毛泽东

(1)人物简介

毛泽东(1893年12月26日-1976年9月9日),字润之(原作咏芝,后改润芝),笔名子任。湖南湘潭人。诗人,伟大的马克思主义者,无产阶级革命家、战略家和理论家,中国共产党、中国人民解放军和中华人民共和国的主要缔造者和领导人。1949至1976年,毛泽东担任中华人民共和国最高领导人。他对马克思列宁主义的发展、军事理论的贡献以及对共产党的理论贡献被称为毛泽东思想。因毛泽东担任过的主要职务几乎全部称为主席,所以也被人们尊称为“毛主席”。毛泽东被视为现代世界历史中最重要的人物之一,《时代》杂志也将他评为20世纪最具影响100人之一。

毛泽东是中国最伟大的社会系统论的理论家和实践者,其《矛盾论》和《实践论》极大地丰富系统论的内涵和外延,只是他所处的年代,系统论还没传到中国来。

他是中国现代社会系统论的创立者。

(2)主要贡献

毛泽东对系统论的主要贡献是《矛盾论》和《实践论》。

《矛盾论》、《实践论》,都是系统论!

毛泽东最早的关于社会系统的研究著作是《中国社会各阶级的分析》,这是从系统论出发,以结构的视角观察和研究当时的中国社会,并完成了第一篇具有系统意义理论文章。

1925年冬至1927年春,毛泽东先后发表《中国社会各阶级的分析》、《湖南农民运动考察报告》等著作,指出农民问题在中国革命中的重要地位和无产阶级领导农民斗争的极端重要性,批评了陈独秀的右倾思想。

《矛盾论》

1937年提出。

运用唯物辩证法总结了中国共产党领导中国革命斗争的实践经验,从两种宇宙观、矛盾的普遍性、矛盾的特殊性、主要矛盾和矛盾的主要方面、矛盾诸方面的同一性和斗争性、对抗在矛盾中的地位等方面,深刻地阐述了对立统一规律,发挥了对立统一规律是辩证法的实质和核心的思想。

原文摘录:

不但要研究每一个大系统的物质运动形式的特殊的矛盾性及其所规定的本质,而且要研究每一个物质运动形式在其发展长途中的每一个过程的特殊的矛盾及其本质。一切运动形式的每一个实在的非臆造的发展过程内,都是不同质的。我们的研究工作必须著重这一点,而且必须从这一点开始。

在《矛盾论》中,毛泽东的很多思想都符合一般系统论、协同学、突变论、耗散结构等理论的思想,并应该成为这些理论的内容。比如“两种宇宙观”包含着深刻的有机系统论思想,关于“主要矛盾”的论述与协同学的序参量如出一辙,但哈肯比他晚多了。而对“对立统一律”的阐述带有强烈的系统动力学思维。

甚至在中国人还不怎么使用“系统”这个词的时候,毛泽东在《矛盾论》原文中使用了“大系统”这个词。当然,与现在咱们正在说的大系统是有差别的。


《实践论》

1937年提出。

是一部认识论著作,也是一部辩证法著作:

Ø 阐明了人类认识的过程是一个矛盾不断产生、又不断解决的无限辩证发展的过程;

Ø 论述和发展了认识领域中的量变质变规律;

Ø 论证了理论在一定条件下的决定作用。


原文摘录:

要完全地反映整个的事物,反映事物的本质,反映事物的内部规律性,就必须经过思考作用,将丰富的感觉材料加以去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里的改造制作工夫,造成概念和理论的

系统,就必须从感性认识跃进到理性认识。

《实践论》中,谈“发展”,那是讲“系统的使命”;讲“量变到质变”,那是控制论、协同论和突变论;讲“去伪存真”,那是信息论。

他还有很多观点也都是大系统观的体现:

“枪杆子里面出政权”,这是抓住系统序参量!

“星星之火,可以燎原”,“农村包围城市”,这都是自组织原理!

《论十大关系》,是显著的系统论思想!

(3)阿色神评

毛主席的系统论,早于贝塔朗菲,早了8年,1937年和1945年,正好跨越二战。

毛泽东的系统观早已深入到中国人思维深处。当今中国,几乎每个人的思想都有毛泽东的基因。

熟悉石油行业的都知道:大庆油田,两论起家,那不是吹的!

大庆油田开发建设是系统工程,数字油田建设是系统工程,也不是吹的!

3.12钱学森

(1)人物简介

钱学森(1911.12.11-2009.10.31),汉族,吴越王钱镠第33世孙,生于上海,祖籍浙江省杭州市临安。世界著名科学家,中国系统科学体系奠基人,空气动力学家,中国载人航天奠基人,中国科学院及中国工程院院士,中国两弹一星功勋奖章获得者,被誉为“中国航天之父”“中国导弹之父”“中国自动化控制之父”和“火箭之王”,由于钱学森回国效力,中国导弹、原子弹的发射向前推进了至少20年。

1934年,毕业于国立交通大学机械与动力工程学院,曾任美国麻省理工学院和加州理工学院教授。1955年,在毛泽东主席和周恩来总理的争取下回到中国。1959年加入中国共产党,先后担任了中国科学技术大学近代力学系主任,中国科学院力学研究所所长、第七机械工业部副部长、国防科工委副主任、中国科技协会名誉主席、中国人民政治协商会议第六、七、八届全国委员会副主席、中国科学院数理化学部委员、中国宇航学会名誉理事长、中国人民解放军总装备部科技委高级顾问等重要职务;他还兼任中国自动化学会第一、二届理事长。

(2)主要贡献

1935年9月,钱学森进入美国麻省理工学院航空系学习。1936年9月获麻省理工学院航空工程硕士学位,后转入加州理工学院航空系学习,成为世界著名的大科学家冯·卡门(Theodore von Kármán)的学生,并很快成为冯·卡门最重视的学生。与导师共同完成高速空气动力学问题研究课题和建立“卡门-钱学森”公式,在二十八岁时就成为世界知名的空气动力学家。

在系统科学方面,钱学森是我国系统科学的灵魂和系统科体系的奠基人和重要建设者。

钱学森的主要系统科学著作是《工程控制论》,这部著作首先用英文发表在国外,后随钱老回国译成中文。这部著作对两弹一星的成功起到了直接作用。

然而,也正是钱学森这些伟大的成就掩盖了他在系统科学方面的巨大贡献。

如果从更远的将来回顾历史,也许钱老的系统科学体系才是他的最重要的成就。前面我们已经介绍了钱学森的系统科学体系,这里不再重复。

本章节主要介绍钱学森的其他系统科学贡献。

开放复杂巨系统理论

开放复杂巨系统,具有下列特征:

Ø 规模巨大,即巨型性。

Ø 组分彼此差异,即异质性。

Ø 按等级层次方式整合,即等级层次性。

Ø 非线性作用,即非线性。

Ø 和环境之间不断交换,即开放性。

钱学森对系统复杂性的研究,以马克思主义哲学,特别是实践论矛盾论为指导,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。

按照毛泽东的矛盾学说,钱学森对系统进行了分类:


20世纪80年代中期,钱学森已开始着手创建系统学。他在中央电视台和各大研究机构,开设了系统科学讨论班。他首先提出了全新的系统分类方式,将系统分为简单系统、简单巨系统、复杂巨系统和特殊复杂巨系统。

生物体系统、人体系统、人脑系统、地理系统、社会系统、星系系统等都是复杂巨系统。其中社会系统是最复杂的系统,因为这些系统要开放,要与外部环境有物质、能量和信息的交换,所以把这类系统称作“开放的复杂巨系统”。


大成智慧学

钱老晚年致力于大成智慧学的创立,这是一套思想体系,但能够理解的人太少,所以这个学说影响力不大。本书之所以介绍它,是因为这是个“开放的复杂巨系统”。


大成智慧学(Theory of metasynthetic wisdom),是引导人们如何尽快获得聪明才智与创新能力的学问,其目的在于使人们面对浩瀚的宇宙和神秘的微观世界,面对新世纪各种飞速发展、变幻莫测而又错综复杂的事物时,能够迅速做出科学、准确而又灵活、明智的判断与决策,并能不断有所发现、有所创新。大成智慧,是以科学的哲学为指导,把理、工、文、艺结合起来走向大成智慧的过程。简要而通俗地说,就是“集大成,得智慧”。

人的智慧是两大部分:量智和性智。缺一不成智慧!

什么是“量智”和“性智”呢?现代科学技术体系中的数学科学、自然科学、系统科学、军事科学、社会科学、思维科学、人体科学、地理科学、行为科学、建筑科学等10大科学技术部门的知识是性智、量智的结合,主要表现为“量智”;而文艺创作、文艺理论、美学以及各种文艺实践活动,也是性智与量智的结合,但主要表现为“性智”。

“量智”主要是科学技术,是说科学技术总是从局部到整体,从研究量变到质变,“量”非常重要。当然科学技术也重视由量变所引起的质变,所以科学技术也有‘性智’,也很重要。大科学家就尤其要有‘性智’。

“性智”’是从整体感受入手去理解事物,中国古代学者就如此。所以是从整体,从‘质’入手去认识世界的。中医理论就如此,从“望、闻、问、切”到“辨证施治”,但最后也有‘量’,用药都定量。

大成智慧学告诉我们:在处理复杂的问题时,既不能只顾“量智”,搞还原论、“死心眼儿”,也不能只顾“性智”,空谈整体论、浮于幻想。

(3)阿色神评

钱学森,我认为是中国有史以来最伟大的科学家!

他夫人蒋英是个音乐家,著名军事学家蒋百里之女,大美女!

钱学森夫妻,琴瑟和鸣,科学与艺术完美结合,真是天作之合!

我是铁杆钱粉。

还有一个牛人,金庸,他是蒋英的表弟。

3.13其他学者

系统科学发展到今天,涌现了众多卓有成就的学者,不能一一介绍,这里在简要介绍几位比较有特点,贡献较大的学者。

(1)华罗庚

华罗庚(1910.11.12—1985.6.12),数学家,中国科学院院士,美国国家科学院外籍院士,第三世界科学院院士,联邦德国巴伐利亚科学院院士。中国第一至第六届全国人大常委会委员。

他是中国解析数论、矩阵几何学、典型群、自守函数论与多元复变函数论等多方面研究的创始人和开拓者,并被列为芝加哥科学技术博物馆中当今世界88位数学伟人之一。国际上以华氏命名的数学科研成果有“华氏定理”、“华氏不等式”、“华-王方法”等。

1935年,数学家诺伯特·维纳(Norbert Wiener)访问中国,他注意到华罗庚的潜质,向当时英国著名数学家哈代极力推荐。1936年,华罗庚前往英国剑桥大学,度过了关键性的两年。这时他已经在华林问题(Waring's problem)上有了很多结果,而且在英国的哈代—李特伍德学派的影响下受益。他至少有15篇文章是在剑桥的时期发表的。其中一篇关于高斯的论文给他在世界上赢得了声誉。

华罗庚的统筹法和优选法对系统科学的建立和完善做出了做要贡献。

(2)顾基发

顾基发,著名运筹学和系统工程专家。中国运筹学和系统工程理论和应用研究早期开拓者之一。60年代首先将运筹学用于导弹突防概率论证和计算。70年代初致力于推广应用优选法,70年代末协同钱学森、许国志开创中国系统工程的研究和应用。他是中国存储论、多目标决策理论和应用研究开创者之一。率先提出优序法和虚拟目标法。他培养了一大批运筹学和系统工程专门人才,为中国运筹学和系统工程事业的发展作出了重大贡献。

顾基发对科学的贡献不仅仅在运筹学等方面,更在于他提出的WSR方法论,使其成为东方系统论的代表人物。WSR是“物理(Wuli)一事理(Shili)一人理(Renli)方法论”的简称,是中国著名系统科学专家顾基发教授和朱志昌博士于1994年在英国HULL大学提出的。它既是一种方法论,又是一种解决复杂问题的工具。在观察和分析问题时,尤其是观察分析带复杂特性的系统时,WSR体现其独特性,并具有中国传统的哲学思辨,是多种方法的综合统一;根据具体情况,WSR将方法组群条理化、层次化、起到化繁为简之功效;属于定性与定量分析综合集成的东方系统论。

(3)霍尔

A. D. 霍尔(1925-2006),美国通信工程师和系统工程专家,霍尔三维结构的创始人。1924年4月13日生于美国弗吉尼亚州林奇堡。1949年获普林斯顿大学工程学士学位,后在贝尔电话公司通信开发训练部学习3年获得结业证书。曾在纽沃克工学院、麻省理工学院、纽约大学和约翰·霍普金斯大学当研究生,1965年获科学硕士学位,1968年获科学博士学位。他在贝尔电话公司工作了16年。1968年担任 SCM公司研究、开发和系统工程副总裁。1970年后任A.D.霍尔公司总裁,在远程通信方面提供咨询服务。他是费城宾夕法尼亚大学系统工程兼职教授。对发展系统工程有重要贡献,著有《系统工程方法论》。

1969年他提出的一种系统工程方法论,被称为霍尔三维结构,又称霍尔的系统工程,后人与软系统方法论对比,称为硬系统方法论(Hard System Methodology, HSM)。霍尔的三维结构为解决大型复杂系统的规划、组织、管理问题提供了一种统一的思想方法,在世界各国得到了广泛应用。霍尔三维结构是将系统工程整个活动过程分为前后紧密衔接的七个阶段和七个步骤,同时还考虑了为完成这些阶段和步骤所需要的各种专业知识和技能。这样,就形成了由时间维、逻辑维和知识维所组成的三维空间结构,形象地描述了系统工程研究的框架,对其中任一阶段和每一个步骤,又可进一步展开,形成了分层次的树状体系。

(4)切克兰德

切克兰德(1930- )认为完全按照解决工程问题的思路来解决社会问题或“软科学”问题,会碰到许多困难,尤其在设计价值系统、模型化和最优化等步骤方面,有许多因素很难进行定量分析。

切克兰德把霍尔方法论称为“硬科学”的方法论,他提出了自己的方法论,并把它称之为“软科学”方法论。

软系统方法论(SSM,Soft Systems Methodology)是一项运用系统思考解决非系统问题的定性研究技术。它主要用以解决那些包含有大量社会的、政治的以及人为因素的问题。 显然,SSM与那些以专业技术手段为特征解决各类“硬”问题的方法有很大的差别。

SSM将系统思考运用于人类社会真实的实践活动, 与此同时,它亦认识到人类的社会组织是一个复杂的系统。 因此,可以说,SSM是一个非常有效的办法,来探寻复杂的人类社会,解决其自身所面临的各种凌乱的“非技术”问题。

切克兰德通过在企业界实地进行的一系列研究项目和长达数年的应用分析,最终提出了软系统方法论,并于1981年公开了软系统方法论的完整理论体系,也即我们今天所了解的SSM。后来,切克兰德完全离开了企业界,全身心地投入在高校的教学和研究中。他是兰卡斯特大学管理学院的教授和研究人员,讲授软件工程以及他的SSM理论。

(5)林福永

1989年9月至1993年7月在上海交通大学系统工程专业学习,取得硕士、博士学位;1993年8月至今在暨南大学工作;1999年晋升教授。

1988年,他提出和发表了一种新的系统论,称为一般系统结构理论,把系统论发展到了具有精确的理论内容并且能够有效解决实际系统问题的高度。这是系统论创立以来的半个多世纪时间里,国内外从事系统论研究的科学家、学者的共同追求。一般系统结构理论被评价为推动系统论研究发展的代表作之一。

文科生请绕行。

如果你不怕烧脑,那你看看林福永对系统的定义,你就服了!

反正我服了!这哥们很年轻啊,就这么有才!

我键盘敲半天都没敲出来,直接把高志亮教授的《系统工程方法论》第19页内容拍下来了。

本章要点

(1) 古今中外关于系统的理解呈多样化。

(2) 亚里士多德:系统不等于部分之和。

(3) 贝塔朗菲:系统具有“整体涌现性”。

(4) 负反馈使系统稳定,正反馈推动系统变革。

(5) 信息是负熵,信息化就是熵减。

(6) “随机性”本身是确定的。

(7) 耗散结构就是“动态的有序”,耗散结构是开放系统。

(8) 任何系统内部都存在自组织。

(9) 序参量决定系统的整体性质和行为。

(10) 越精确的系统越容易出问题。

(11) 系统结构决定系统功能。

(12) 《矛盾论》、《实践论》都是系统论。

(13) 开放复杂巨系统以社会为代表。

(14) 有一种系统论叫“东方系统论”。



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