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系统学,据其宗旨是研究系统通有规律的,但出于系统概念的广泛性,这里不可能全面,仅从“大自然观”角度着重对系统的整体特征来一次考察(参见[5])。
一、最大最小系统
显然,最大系统就是这唯一的“终极大自然”不在话下。
至于最小系统,那就是客观世界(实则仅在宇宙)的微观最小单元了。
从逻辑上说,系统的尺寸是可以趋于0的,但是这时(0)已不再合系统定义了。
这说明,最小系统是不能取极限获得的,因此,它离无理世界(超空间)还远。
比如,由于61种基本粒子(或如希克斯粒子)是其“二象”趋于同一的了,这时应该是最小系统了吧。
总之,最小系统概念及其实际存在都是难以裁定的特殊系统。
好在通常说的系统属最大(小)系统之外的一般系统。
二、系统学系列基本术语
#系统势:即任一系统都有的一个重要属性,已多次谈到。
#系统自组织:自组织理论(又叫耗散论)是普里高津于上世纪中叶创立的复杂系统理论。在本理论下,可简略表作有机系统(或本质上的人为系统)凭其“有机性”的自我生存延续功能之体现。
#系统管理:原则上不增加投入而让系统元素间关系得以优化以实现系统最优目标的手段(也叫他组织)。
#管理悖论:管理者既代表系统整体又是系统一员,蹈入了“理发师悖论”范畴,所以也有“古今中外,政府腐败,概莫能外”的现象存在。
#系统不确定性:可归为两类不确定性,一是模糊性(属系统结构的空间特征,即大自然中没有孤立系统,亦即任一系统空间都存在与别的系统空间的交,叫做模糊性);二是随机性(属系统运作的时序性特征,包括直接的时序性系统和间接的时序性系统两种类型)。
#系统环境:包括外环境和内环境。前者自明;后者即系统组织所界定的内在范畴之外的存在(如产生“违规”行为,其思想即来自系统内环境)。
#系统复杂性(流行概念):本质上满足时变性(不可重复性)、不确定性(上述)、非线性性(数学上高阶算子的)等三性之一者即为复杂系统。
复杂系统的本原都是简单系统;
例:简单系统作“分形”迭代可成复杂系统。(分形:基本“模块”+“自相似”+“迭代”的几何学)
简单系统的深化(细化)即复杂系统;
复杂系统的归纳(提升)即简单系统(大道至简)。
最具复杂性的复杂系统是混沌系统:
这是来自实证科学的概念,如“李天岩-约克”定理“周期3意味着混沌”即是。
一般说来,具有无限个周期及无限条有界无穷轨道的系统即是混沌系统。
#系统自由能:已谈及,此属系统结构能之外的含于系统的能量,如含于系统的额外热能、动能、势能等即是,此外更多的是(外来的)信息能和超信息能等。
#系统结构:归为三类:空间结构(如建筑、机械);时序结构(如计算机系统、生产链系统);动态结构(如比赛系统、管理系统)。
#系统功能:系统在既有结构下对外显示出的做功的能力。
#系统属性:系统的(虚实)“二象”结构中最为抽象的成分,或说是区别于其它系统的特征。
#系统涌现:“涌现”一词是圣达菲(SFI)研究所于上世纪末提出的,直观上说是揭示“量变-质变”机理的,简单说即系统发展过程是个(包括干扰因素的)多因素竞争过程,本质上是个统计过程,因此其表现激烈的短波(如干扰)因素会逐步被统计抵消掉,于是突显出能量强的长波因素即“长效因素”。某种意义上说涌现是系统势的降势体现,抑或是系统发展随机振动(短波)过程中(隐藏)的“载波”体现。鉴于系统概念的普遍性,“涌现”现象是普遍存在的。
三、宇宙系统最优原理及其具体表现
1、最优原理
一是最小成本原理:
表现在系统结构和运行两个方面,前者如短程线,极小曲面等,
后者如一般系统总是围绕着它的周期点、平衡点运行即是(包括天体运行和市场、社会都是这样的)。
二是最大成效原理:
如圆的面积(相对)最大,球的容积(相对)最大等,
以及社会上塔式结构,根系结构、对称结构等都是如此。
综合“一、二”,即形成了实践中的“成本-效益”最优原理:
如经济核算、蜂巢结构、分形结构、网状结构等等即是。
2、本原理解
若要究其“最优原理”的本原,应该来自宇宙空间(起自“凝缩”的)稳定的“汇”型焦点系统的逻辑特征。
同时,正因为最优原理属于逻辑特征,所以它具有通有性,因此能表现在各个方面的系统中。
3、具体表现
但是,一般系统的运行“并不精准”符合最优原理,这是为什么?
简单说来,这就是系统复杂性的表现(所谓“远离平衡态”),
并且系统愈复杂,愈显得远离单纯的最优原理状态(原因是存在干扰和未知的额外动力)。
不过,系统的总体功能特征是尽量靠近其“最优原理”状态的,
比如,“非均衡论”表明,一般系统运行总是围绕其平衡态的,
同时实践中的鲁棒最优原理表现出的也是这一本质。
四、系统动力
1、系统微观动力
这是对无机(物质)系统来说的,亦即物质“微观”总是保持著激烈“运动”的。
这时,对系统微观来考察其动力本原是简单的,
系来自宇宙初始膨胀凝聚过程中,在形成微观粒子时缩聚了大量高能,致使粒子内在始终处于运动调整状态。
2、系统宏观动力
具体指有机系统或(间接有机的)机电信息系统等复杂系统,特别是社会系统,
这时的动力可来自竖向的和横向的两个方面:
竖向的,属指挥(信息)动力,可有多级,是逐级抽象的、逐级高级的(免例);
横向的,属多动力型,如大飞机的多个发动机,天体系统所受多种动力等即是,
此外一般的属于干扰(因素)力(如湍流中的多动力即属于干扰型)。
来自动力角度的系统理论简称“动力系统”(目前理论多以单一动力为主),
由于其理论和应用皆十分活跃且成熟(由牛顿型提升到拉格朗日型直至哈密尔顿型),
如今不只是数学物理、天文、力学的重要学科分支,也是经济、市场、社会等广泛领域的应用场所。
五、信息系统
信息科学中最基本概念即“信息”,系指用数码、数据或符号来承载和表现的抽象内容,是提升事物的属性使之技术化而成的。
也因此可以说,一切事物皆可映射到“有理数集”上来。
信息概念与系统概念的有机结合形成最为广泛的信息系统。
信息系统是信息科学基本运作对象,其理论基础是离散数学和逻辑代数以及哲学融创。
表现在(大)数据、芯片、网络、计算等若干分支学科上,
其特征是,理论和技术作“二象”互动地发展和提升,因此来势十分迅猛。
对广泛的信息系统产品,一般民众只须作为工具来应用即可,
即所谓“一个聪明人制作,99个傻瓜用”耶。
(高隆昌 E-mail: glc5101@sina.com)
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