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到底什么是系统?

已有 5616 次阅读 2009-10-9 17:37 |个人分类:系统科学与系统工程学|系统分类:科研笔记| 系统

系统的流行定义是相互联系的事物的集合,我下面的定义则强调了人在其中的主体作用。这个定义见《系统工程学导论》第二章第一节。

在《汉语大词典》中对“系统”的解释是:自成体系的组织,同类事物按一定秩序和内部联系组合成的整体。

在《辞海》中对“系统”的解释是:自成体系的组织;相同或相类的事物按一定的秩序和内部联系组合而成的整体。如:组织系统;灌溉系统。[i]

在美国的韦氏(Webster)大辞典中对“系统”解释是:系统是“有组织的或被组织化的整体;结合着的整体所形成的各种概念和原理的综合;由有规则的相互作用、相互依存的形式组成的诸要素集合,等等”。

L.V.R贝塔朗菲定义系统是“相互作用的诸要素的综合体”。[ii]

综合各种定义以及“系统”一词在科学技术文献中使用的情景,我们给“系统”的定义如下:

【定义2.1一个系统是人类在某项实践活动中的一个对象;系统中的要素根据实践的目的组合在一起,形成一个整体,并成为思维的对象。

为了全面充分理解以上定义,兹做如下解释:

1.定义中的人类实践活动包括经济生产活动、社会活动、组织管理活动、科学研究活动、艺术创造活动等等一切实践。

2.谈到系统,必与某一人类实践活动相联系。宇宙中的万事万物,如果不在既定人的考察范围之内,那么“它是否是系统?”就不是一个有意义的问题。同时,与既定人的实践活动相联系的一切事物都可以看作是一个系统。太阳对于煤矿井下的工人在一般时候没有什么关系,一般工人也不会太在意它是不是系统。但是,当这个工人的收入与煤炭市场联系在一起,与企业的产品销售联系在一起时,他的思想对象中就可能包括进太阳的状态问题。正如诗人白居易《卖炭翁》中所言:“心忧炭贱愿天寒”。

3.系统是思维的对象和认识的对象。一个事物即使在客观上与某项实践活动相关联,如果不在特定人的观察思考认识范围之内,那么它对这个人来说,是否系统也无意义。只有当有人()思之想之研究之时,一个事物对那个人()才是系统,且必是系统。其中的认识主体可以是工人、农民、士兵、经理、科学家、政治家等等。

4.系统是一个整体。当说一个事物是一个系统时,就包含它的全部规定性,不仅包含它的全部特定的组分,而且包含全部组分之间的全部关系。多一分不是它,少一分也不是它。当一个科学家把一个容器中的气体作为研究对象时,这些气体与整个容器都是一个系统,严格地绝对精确地说时,多一个分子少一个分子都不行。这就是系统的整体性。

5.系统中各要素的联系只与研究目的所要求的规定有关,没有其它限制。一个人体是一个系统,一段大街上乱哄哄的人群也是一个系统,只要它在某个认识主体的关注之下。

6.系统的要素可以是物或人,也可以是事或抽象的概念与思想,如马克思主义哲学、《红楼梦》、“七七”事变、唯心论等系统的要素,还可以是各类要素的混合。

一般概念下的系统可以极其简单,如一个质点,也可以极其复杂,如一个社会或一个高等生命体。但是,系统之所以成为当今科学技术认识体系中的核心概念,是由于人类要面对越来越复杂的系统。复杂系统的主要特点是要素的近于无限性,联系的高维性、多样性和易变性。复杂系统问题突出体现了系统的整体性和关联性特征,正所谓牵一发而动全身。目前,复杂性研究已形成一个专门学科领域。人们现在研究的重要复杂系统包括生命体、大气、生态、经济、社会、互联网、宇宙等。

对系统这个概念,我们也可做如下形式化描述:

设S是一个系统, A是其全部组分的集合, R是组分之间全部联系的集合,则S就是在其中定义了R 的A ,记作

S = <A,R>                                (2.1)

当一个系统达到一定的复杂程度时,不仅搞清楚其R 之全部不可能,而且找出A 的全部元素也几乎不可能。对于一些简单系统,可以使用现代数学的方法予以描述和研究,但是,对于复杂系统,全面写出A R 就不可能。对于既定系统工程中的系统,式(2. 1)不是一个数学关系式,而是由概念定义、人财物信息集合、语言文字、图表符号等构成的一个表示系统。系统的表示和系统的本体之间经常存在差距。


[i]《辞海》对系统一词从各个角度给予了描述,具有启发性:

1)       自成体系的组织;相同或相类的事物按一定的秩序和内部联系组合而成的整体。如:组织系统;灌溉系统。

2)       自然辩证法中,同“要素”相对。由若干相互联系和相互作用的要素组成的具有一定结构和功能的有机整体。系统具有整体性、层次性、稳定性、适应性和历时性等特性。整体性是系统最基本的特性。在一个系统中,系统整体的特性和功能在原则上不能归结为组成它的要素的特性和功能的总和;处于系统整体中的组成要素的特性和功能,也异于它们在孤立状态时的特性和功能。层次性指系统中的每一部分同样可以作为一个系统来研究,而整体系统同时又是更大系统的一个组成部分。稳定性是指系统的结构和功能在涨落作用下的恒定性。适应性指系统随环境的变化而改变其结构和功能的能力。历时性指系统的要素及它们之间的相互作用关系随时间的推移而变化,当这种变化达到一定程度时就发生旧系统的瓦解和新系统的建立。按照不同的分类法,可将系统分为物质系统(如包括社会系统在内的“有生命”系统和包括物理、化学、地质系统在内的“无生命”系统)与抽象系统(如形式化逻辑系统);人工系统(如通信、运输、教育系统)与天然系统(太阳系、自然生态系统、人体系统);动态系统与静态系统;封闭系统与开放系统等等。

3)       在生理学中指机体内能够共同完成一种或几种生理功能而组成的多个器官的总称。组成系统的多个器官,一般是互相连续的,如呼吸系统由鼻、咽、喉、气管、支气管、肺等器官组成;也有分散在体内各部的,如内分泌系统由垂体、甲状腺、肾上腺等组成。在神经和休液调节下,所有系统互相联系、互相制约地执行其生理功能,以保证机体代谢的进行和生命的延续。

4)       在化学上,常以一定种类和质量的物质所组成的整体作为研究对象。这种整体称为“系统”,亦称“物质”或“体系”。

5)       始终一贯的条理;顺序。如:系统化;系统学习。

(《辞海》:1999年版:缩印本/夏征农主编。上海辞书出版社,2000.12001.7重印),第1383页)

[ii] 又译“相互作用的多元素的复合体”。原文见Bertalanffy von. General system Theory, .New YorK: George Breziller,inc.1973:33



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