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用系统的观点识想事物,用信息的观点分析系统,这是本著思想的精髓。掌握信息概念是运用信息思维的前提。信息哲学本质上是研究系统的哲学,因为信息是系统的中介,所以系统哲学的基本理论均可以用信息进行描述。绝对不能当成系统看待的事物是不存在的,脱离信息的系统也是不存在的。在系统哲学理论中,系统基本原理可以粗略归纳成8项,即整体性原理、层次性原理、开放性原理、相似性原理、目的性原理、突变性原理、稳定性原理、自组织原理等八条。这八项基本原理中,前四项系统原理属于系统的认识方法,将在本节解释;后四项原理和控制论紧密相关,将在信息施效章节中解释。
系统的整体性原理整体以信息为界。钱学森说:“什么叫系统?系统就是由许多部分所组成的整体,所以系统的概念就是要强调整体,强调整体是由相互关联、相互制约的各个部分所组成的。系统工程就是从系统的认识出发,设计和实施一个整体,以求达到我们所希望得到的效果。”
钱老的这句话,表明钱老在上个世纪80年代,已经神一样的基本发现信息哲学与技数治理理论的理论基础。
所谓的整体由相互关联、相互制约的各个部分组成,已经强调了信息和系统的统一性。系统中要素之间是由于相互作用联系起来的,通过哲学抽象,可以发现相互作用就是信息。在力学时代,我们喜欢称它相互作用。在信息时代,相互作用完全可以被称作信息。本著认为,信息是因果系统的中介,指的就是系统中要素通过信息联系起来。 所谓系统工程理论,和技数治理理论也是基本等效的。技数治理理论本质上是一个信息系统工程,强调从信息中介出发,设计和实施一个整体,以求达到我们所希望的效果。本著的核心思想:“具体问题→系统问题→信息问题→工程问题→技数问题”就鲜明的体现了这种逻辑。原子论还原论认为现实生活中的每一种现象都可看成是更低级、更基本的现象的集合体或组成物,因而可以用低级运动形式的规律代替高级运动形式的规律。目前已经有部分还原论认同了还原的对象是相互作用的观点,已经具备了部分信息哲学的特点,这里不予以批判,主要讲讲还原论的初级形态原子论。原子论最早由古希腊哲学家德谟克利特提出,德谟克利特认为:所有的事物其本原都是原子(Atom)和虚空(Void)。原子是构成万物的最小微粒(Atom在古希腊语中是不可再分的意思),因为它质地致密,其上没有空洞的空间。原子在无限的虚空中运动,虚空是原子运动的场所。原子论是建立在思辨基础上的唯物论世界观,为后世提供了非常重要的方法论原则。但是从原子论出发,进行研究时要把对象整体分解为部分,整体就仅仅在对于部分的研究之中来加以理解,从而整体也就等同于部分了。事实上,这种理解也就把世界仅仅分解为了肢零破碎的部分,如果说还有整体的话,那么整体就等同子部分的简单加和,即整体=∑部分,近代科学把这样的思想作为自己的武器,坚持的正是这样的原子论的分析观。这种还原分析观存在的问题是,忽视了系统的层次性和信息的转换原理,非线性系统不是可以简单叠加的系统。整体=∑部分只能适用于简单系统。
整体论系统的整体性不同于传统的整体论。传统东方思维中,以强调事物整体方面见长。体现在宇宙观上,各种学说都强调宇宙一体,天人合一,天人相通。这也是一种传统的整体论,尽管这种整体思维有其独特的优点,我们也不得不承认它缺乏分析的缺陷,甚至可以说是一种致命的缺陷。缺乏分析,看不到信息的整体是具有片面性的整体,不是真正意义上的整体、系统的整体。这样的整体论,往往成为伪科学或非科学的避难所,实际在很大程度上不再鼓励对于对象进行科学研究,整体就是整体,除此之外,再也无话可说,从而实际上往往在科学的名义下就取消了科学。我们也可以将其称为没有信息的整体论。
层次性原理整体与部分系统整体与系统部分之间可以分为两种关系,一种是整体等于部分之和,另一种是整体不等于部分之和(包括大于部分和小于部分两种类型)。我们认为,如果整体的相互作用是简单迭加、线性迭加的,那么整体等于部分之和;如果整体的相互作用是复杂叠加、非线性迭加的,那么整体不等于部分之和。但是,现实的系统几乎都是非线性系统,部分与部分之间往往会产生正向或者负向的关系。更一般地说,一个系统若不能用线性模型描述,不论是否给出数学模型,实质上都是非线性系统(系统科学精要,苗东升)。
算法生层次系统具有层次性,系统的层次又是相对的,但是信息哲学不这么看。线性与非线性模型可以直接与算法概念相对应。我们在转换中的信息一节介绍过,算法就是信息转换的规则。线性与非线性决定系统的类型,直接体现信息转换决定系统这一原理。我们在前文讲到过,系统是多个信息过程的叠加。如果一个算法是线性的,如f(x)=x+1,我们对其进行叠加,可以发现F(f(x))=(x+1)+1=x+2,这依旧是一个线性的系统,并没有本质的改变。我们可以大胆猜想,决定层次划分的核心标准在于相互作用的算法是否一致。如果几个信息过程的算法一致,或存在简单的转换关系,那么可以将其视为同一层次。更简单的说,子系统必须具备相似性才能划分为同一层次。所以说系统层次性原理与系统相似性原理本质上是相同的。
层次生涌现系统科学把这种整体才具有,孤立部分及其总合不具有的性质称为整体涌现性。层次通过迭代,使的高层相对低层体现出「涌现现象」,低层本身不能通过自指发现涌现现象。信息哲学原理中,信息施效原理就是系统的涌现,单纯的信息传递与转换原理中,是不可能存在系统的涌现问题的。只有大量系统层次性的叠加在一起,才有可能出现涌现现象。涌现这个概念,只可意会,难以言传,因为在言传解释的时候,解释本身就会分析系统,破坏涌现。我这里仅举一个例子,一个个简单的神经元并没有任何能体现出任何智能的迹象,它们仅知道依照阀值做着简单的信号输入和输出;但是由上百亿个神经元链接构成的大脑,却在更高层次上体现出了超越一切的理解力、想象力和创造力。
开放性原理开放生成动态平衡动态平衡的生成问题,在信息施效一节中还会讲到。这里仅从耗散结构原理中将几点。自然科学早在19世纪就已严格证明,一个系统如果处于封闭状态,与外界全然没有任何交换,那么这个系统就只会自发地走向混乱无序,或迟或早总会走向“死亡”,即热力学第二定律意义上的均匀无序的热平衡混沌态。这也正是热力学第二定律的熵表述所揭示的内容:一个孤立的系统,其熵增不小于零,即只会自发向均匀无序、组织解体方向演化。我们知道,在热力学中,对于系统的开放与否,作了更严格的区分,它把与外界只有能量交换而无物质交换的系统称作封闭系统,而将完全没有物质能量交换的系统称作孤立系统,在本文中,为了不引起误解,我们所说的封闭系统,就是指的在热力学第二定律意义上的孤立系统。热力学第二定律实际上已是以否定的方式告诉我们,只有开放系统才可能自发组织起来,系统才可能形成动态平衡,向更有序状态的发展。
普遍联系的世界我们生活的世界是一个系统的世界,现实的系统都是开放的系统。形形色色的各种系统,无论它是物理的、化学的,还是生物的,乃至是社会的,都处在开放之中。不与环境接触的、不向环境开放的系统是不存在的。事实上,因为客观世界是一个多层次的世界,任何系统都是相对的,即系统都是具有环境的,因而也就都是按一定程度向环境作某种开放。即使是我们的主观世界,也必须是对环境即客观世界开放,暂且不论如果这个主观世界的物质载体不向环境开放就不能够生存下去,离开了对于环境的开放,主观世界的认识就如同无源之水是不可想象的一样,主观认识本身也是不可想象的,实际上也就根本没有了主观认识。
开放与信息传递开放意味着联系与信息传递。前面我们讲到过,信息传递指的是信息在空间和时间上的复现。我们说内因与外因,系统与环境,都是从空间上进行区分的。系统向环境开放,意指信息得以传递,使得内因和外因联系起来,才有了内因和外因之间的辩证关系。但信息哲学反对“内因决定外因”这样庸俗的提法,只同意说“外因通过内因起作用”。因,是一个信息转换过程,外因通常只是一个信息输入,内因的信息转换规则确实影响信息的解码,但是用决定一词是不恰当的,容易被误读成改变内因会对外因造成影响,改为内因解码外因比较好。
系统的边界只有开放,才可能使系统充满并保持活力,这不仅是自然科学认识的结论,也是社会科学认识发展的结论。正如多民族的融合产生了华夏文明,东西方文明的交融诞生了古希腊的辉煌,对外大力开放出现了盛唐景观,向世界各地开拓资本市场有力地推动了资本主义崛起,近代中国闭关锁国使得自己开始逐渐落伍于西方,人类文明史的发展已经证明:一个民族,一种文明,只有开放,才有生机盎然,才有大的发展,才能自立于世界民族之林,才能自立于世界文明之林。但是问题在于,面对落后文化,我们也要继续开放吗?一个系统之所以可以成为活系统,有其相对独立自主性,那因为该系统是适度向环境开放的。现在西方文明和我们是不是正陷入这样的困境呢?信息哲学是否存在内生理论能够解释系统的边界应该是什么?这个问题我目前还答不上来,但是值得思考。
相似性原理相似问题很基本等效原理一般系统论、控制论和信息论都赋予相似性问题以重要的地位。
一般系统论思考的出发点是:“纵观现代科学的发展,我们遇到一个出人意外的现象:在差异极大的一些领域里,都独自存在着相似的问题和现象。”“现代科学的各种不同的学科,己逐渐形成相似的一般概念和一般观点。”正是对于系统相似性问题的思考,才有了一般系统论这一学科。
控制论的创立者维纳则写道,我用‘控制论’这个词来标识这一个问题领域是出自一个简单的原因,我在今天的生物科学和工程科学进行研究的那些过程中,找到了许多相似的东西,因而力图使用这样的词汇,把不同的东西的相似性表示和指明出来。……我的目的就在于把各个科学领域中进行的努力联合起来,使它们都致力于相似问题的划一的解决。”
香农发现了通讯系统的相似性,对于这种相似性的研究,得以建立起有五个基本组成部分的关于通讯系统的一般模型,从而建立起了信息论。
等效原理可能是相似性原理的本质内核。广义上的等效原理指,相同的信息过程,虽然载体不同,但是他们是等效的。信息哲学认为系统具备相似性,最根本的原因在于信息系统的等效性。信息系统的根本本质在于信息的计算规则,两个信息系统,即使他们的载体再不相同,表现再不相同,只要他们的信息传递与转换规则是一样的,那么这两个信息系统就可以视为是等效的、同一的。等效原理是相似性原理的核心渊源。系统的相似性和事物的可归纳性是一个问题,但是到底是系统的相似性决定了事物的可归纳性,还是事物的可归纳性决定了系统的相似性,这又返回哲学的老问题,物质第一性还是精神第一性了。这个问题在信息哲学与马克思主义一节中还会继续讨论,这里仅给出简单结论,信息的等效性,决定系统的相似性,系统的相似性决定事物的可归纳性。未来人工智能的归纳能力,将直接决定人工智能的智能水平。目前,计算机模拟的有效性,根本原理就在于信息系统的等效性。
此文关于系统论的主要来自网络文献《系统论八原理》,欢迎指明原著。
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