系统科学概论ppt课件

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1、2024/4/281系统科学概论 Systems Science2023/7/311系统科学概论 Systems Scie2024/4/28通神明之德 类万物之情2主 要 内 容一、系统的概念一、系统的概念二、系统理论二、系统理论 三、信息与控制 四、系统思考工具五、系统动力学建模六、自组织与混沌2023/7/31通神明之德 类万物之情2主 要 内2024/4/28通神明之德 类万物之情32023/7/31通神明之德 类万物之情32024/4/28通神明之德 类万物之情4主要教材及参考书(1)谭璐、姜璐：系统科学导论，北京师范大学出版社，2009。(2)常绍舜：系统科学方法概论，中国政法大学出

2、版社，2004。(3)杨博文：社会系统工程概论，石油工业出版社，2008。(4)汪应洛：系统工程，机械工业出版社，2008。(5)许国志：系统科学，上海科技教育出版社，2000。2023/7/31通神明之德 类万物之情4主要教材及2024/4/28通神明之德 类万物之情5第一讲 系统的概念1 1引例引例 2.2.系统是什么系统是什么3.3.系统的特征与类型系统的特征与类型4.4.系统同形性举例系统同形性举例5.5.啤酒游戏啤酒游戏2023/7/31通神明之德 类万物之情5第一讲 2024/4/28通神明之德 类万物之情6 青蛙与睡莲 一群青蛙幸福地生活在一个大池塘的一角，池塘的另一一群青蛙幸福

3、地生活在一个大池塘的一角，池塘的另一边是一片睡莲。边是一片睡莲。一天，池塘里面流进了一些刺激睡莲生长的化学污染物，一天，池塘里面流进了一些刺激睡莲生长的化学污染物，它们可以让睡莲每它们可以让睡莲每2424小时增小时增长一倍。长一倍。如果睡莲可以在如果睡莲可以在5050天内覆盖整个池塘，而青蛙有一种阻天内覆盖整个池塘，而青蛙有一种阻止睡莲生长的方法，但是需要花止睡莲生长的方法，但是需要花1010天时间来将这个方法付诸天时间来将这个方法付诸实施。实施。那么，什么时候池塘会被覆盖一半？在池塘被睡莲覆盖那么，什么时候池塘会被覆盖一半？在池塘被睡莲覆盖的面积达到多少时，青蛙才有可能采取行动去挽救它们自己

4、的面积达到多少时，青蛙才有可能采取行动去挽救它们自己？启示：为什么我们总是不能正确判断局势？启示：为什么我们总是不能正确判断局势？1引例 2023/7/31通神明之德 类万物之情6 青蛙与睡2024/4/28通神明之德 类万物之情7 Y23理论设设 Y Yt+1t+1=Y=Yt t2 2当当 Y Yt t=1=1，Y Yt+1t+1永远是永远是1 1当当 Y Y1 1=1.0000001=1.0000001时，时，t=t=2323以后，以后，Y Yt+1t+1将会突增将会突增 Y Y3030=2.07*10=2.07*102323启示：为什么我们总是忽视细节的力量？启示：为什么我们总是忽视细节

5、的力量？2023/7/31通神明之德 类万物之情7 Y23理2024/4/28通神明之德 类万物之情82023/7/31通神明之德 类万物之情82024/4/28通神明之德 类万物之情92023/7/31通神明之德 类万物之情92024/4/28通神明之德 类万物之情10 为什么越保护大象的数量越少？我我们们一一直直认认为为非非洲洲的的大大象象遭遭到到越越来来越越多多的的屠屠杀杀是是因因为为偷偷猎猎者者越越来来越越猖猖狂狂，是是因因为为对对大大象象的的保保护护力力度度不不够够，殊殊不不知知这这种种现现象象的的形形成成可可能能正正源源于于人人们们对对于于大大象象的保护。的保护。由由于于大大象象被

6、被保保护护起起来来，象象牙牙随随之之减减少少；当当象象牙牙减减少少的的时时候候，象象牙牙价价格格会会大大幅幅上上升升；当当象象牙牙的的价价格格上上升升到到一一对对象象牙牙在在黑黑市市可可以以卖卖到到1200012000美美金金的的时时候候，大大象象就就会遭到更多的屠杀。会遭到更多的屠杀。启示：为什么我们总是越搞越糟？启示：为什么我们总是越搞越糟？2023/7/31通神明之德 类万物之情10 为什么2024/4/28通神明之德 类万物之情112023/7/31通神明之德 类万物之情112024/4/28通神明之德 类万物之情12 煮青蛙现象 把一只青蛙扔进很烫的水中，它会立刻意识到危把一只青蛙扔

7、进很烫的水中，它会立刻意识到危险，并马上跳出，而把它放进冷水中，最初它会感到险，并马上跳出，而把它放进冷水中，最初它会感到很舒适，当温度不断升高，它意识到危险时，因身体很舒适，当温度不断升高，它意识到危险时，因身体虚脱而无法逃脱虚脱而无法逃脱 告诫我们不仅要挑战环境的剧烈变化，更要警惕告诫我们不仅要挑战环境的剧烈变化，更要警惕缓慢渐进的变化。特别注意那些细微以及不太寻常的缓慢渐进的变化。特别注意那些细微以及不太寻常的变化。变化。启示：为什么我们总对危险茫然不知？启示：为什么我们总对危险茫然不知？2023/7/31通神明之德 类万物之情12 煮青蛙2024/4/28通神明之德 类万物之情13 小

8、学生的数学题 有有“5 5，5 5，5 5，1 1”四个数，请让他加减乘除等四个数，请让他加减乘除等于于2424，要求每个数都要使用，但只能用一次。，要求每个数都要使用，但只能用一次。启示：如何启示：如何“搭配搭配”原来如此神奇！原来如此神奇！2023/7/31通神明之德 类万物之情13 小学生2024/4/28通神明之德 类万物之情14聪明的一休智斗大力士 有一个大力士，常常欺负老百姓。一休知有一个大力士，常常欺负老百姓。一休知道后，决定要跟他比力气。道后，决定要跟他比力气。第一场：第一场：“请大人坐在台子上，我用食指请大人坐在台子上，我用食指顶着你的额头，要是你能站起来的话，我就输顶着你的

9、额头，要是你能站起来的话，我就输了。了。”第二场：第二场：“你能一拳把石板上的蚂蚁打死你能一拳把石板上的蚂蚁打死吗吗?”。一休则只用一个小手指就能把它摁死。一休则只用一个小手指就能把它摁死。启示：找到杠杆解就会事半功倍；启示：找到杠杆解就会事半功倍；选择正确的路径是解决问题的关键。选择正确的路径是解决问题的关键。2023/7/31通神明之德 类万物之情14聪明的一2024/4/28通神明之德 类万物之情152.系统是什么定义具有特定功能的、具有特定功能的、由若干相互关联的由若干相互关联的要素组成的有机整要素组成的有机整体。体。例：例：CAUCAU管理机关管理机关2023/7/31通神明之德 类

10、万物之情152.系2024/4/28通神明之德 类万物之情16热带雨林食物链 系统实例2023/7/31通神明之德 类万物之情16热带2024/4/28通神明之德 类万物之情17池塘生态系统2023/7/31通神明之德 类万物之情17池塘生态2024/4/28通神明之德 类万物之情18生态农业系统2023/7/31通神明之德 类万物之情18生态农业2024/4/28通神明之德 类万物之情192023/7/31通神明之德 类万物之情192024/4/28通神明之德 类万物之情20电信行业生态系统2023/7/31通神明之德 类万物之情20电信行业2024/4/28通神明之德 类万物之情21跨国公

11、司集聚生物圈2023/7/31通神明之德 类万物之情21跨国公司2024/4/28通神明之德 类万物之情22城市是一个开放的复杂巨系统 2023/7/31通神明之德 类万物之情22城市是一2024/4/28通神明之德 类万物之情23M M型型领领导导模模式式分分析析2023/7/31通神明之德 类万物之情23M型领2024/4/28通神明之德 类万物之情243.系统的特征与类型系统的主要特征行为整体性：行为整体性：整体突现；整体大于个体之和。整体突现；整体大于个体之和。要素多元性：要素多元性：两个以上要素构成；多元系统；无限系统两个以上要素构成；多元系统；无限系统结构层次性：结构层次性：子系统

12、；不同层次有不同涌现；同层内和层次子系统；不同层次有不同涌现；同层内和层次间作用（间作用（例：人的系统）例：人的系统）功能有效性：功能有效性：整体贡献；效率；功能结构整体贡献；效率；功能结构环境适应性：环境适应性：环境依赖；环境约束；系统边界环境依赖；环境约束；系统边界演化动态性：演化动态性：结构形态变化；形成、发育、存续、老化、解结构形态变化；形成、发育、存续、老化、解体。体。（例：青蛙生活史）（例：青蛙生活史）2023/7/31通神明之德 类万物之情243.系2024/4/28通神明之德 类万物之情25人人的的系系统统层层次次结结构构2023/7/31通神明之德 类万物之情25人的系统20

13、24/4/28通神明之德 类万物之情26青蛙生活史2023/7/31通神明之德 类万物之情26青蛙2024/4/28通神明之德 类万物之情27系统的类型划分按形成过程：按形成过程：自然系统；人工系统；复合系统自然系统；人工系统；复合系统按构成要素：按构成要素：实体系统；概念系统实体系统；概念系统按运动状态：按运动状态：静态系统；动态系统静态系统；动态系统按环境关系：按环境关系：孤立系统；封闭系统；开放系统孤立系统；封闭系统；开放系统按功能目标：按功能目标：控制系统；行为系统控制系统；行为系统按规模大小：按规模大小：小系统、大系统、巨系统小系统、大系统、巨系统按复杂程度：按复杂程度：简单系统、复

14、杂系统简单系统、复杂系统按对象性质：按对象性质：农业、工业、金融、交通农业、工业、金融、交通.2023/7/31通神明之德 类万物之情27系统的类2024/4/28通神明之德 类万物之情284.系统同形性举例指数增长 dQ/dt dQ/dtaQaQ，其解为其解为 Q=QQ=Q0 0e eatat，其中其中Q Q0 0为为Q Q的初值。的初值。a0a0：细菌繁殖；人口增长；细菌繁殖；人口增长；连锁信；复利计算；传销连锁信；复利计算；传销 a0a0：细菌中毒；种群灭绝；细菌中毒；种群灭绝；放射性衰变；恐怖主义放射性衰变；恐怖主义2023/7/31通神明之德 类万物之情284.系统2024/4/28

15、通神明之德 类万物之情29摩尔定律（1965年）每18个月，芯片上集成的晶体管数量将翻一番2023/7/31通神明之德 类万物之情29摩尔定律2024/4/28通神明之德 类万物之情30Internet 安全威胁事件2023/7/31通神明之德 类万物之情30Inte2024/4/28通神明之德 类万物之情31中国人均GDP2023/7/31通神明之德 类万物之情31中国人均2024/4/28通神明之德 类万物之情32Logistic曲线 dQ/dtdQ/dtaQ-bQaQ-bQ2 2，其解为其解为 Q=aceQ=aceatat/(1-bce/(1-bceatat)c c由初始条件决定。资源限

16、制时的指数增长。由初始条件决定。资源限制时的指数增长。2023/7/31通神明之德 类万物之情32Logi2024/4/28通神明之德 类万物之情33城市化进程2023/7/31通神明之德 类万物之情33城市化进2024/4/28通神明之德 类万物之情342023/7/31通神明之德 类万物之情342024/4/28通神明之德 类万物之情352023/7/31通神明之德 类万物之情352024/4/28通神明之德 类万物之情362023/7/31通神明之德 类万物之情362024/4/28通神明之德 类万物之情375.啤酒游戏 MIT网址：http:/beergame.mit.edu/2023

17、/7/31通神明之德 类万物之情375.啤2024/4/28通神明之德 类万物之情38制造商制造商批发商批发商零售商零售商信息流物流p每周4箱p库存12箱p订单每周1次，但1个月后才能到货p每周4货车p库存12货车p订单每周1次，但1周后才能到货p每周4批p库存12批p酿酒时间需要2周2023/7/31通神明之德 类万物之情38制造商批2024/4/28通神明之德 类万物之情39零售商2023/7/31通神明之德 类万物之情39零售商2024/4/28通神明之德 类万物之情402023/7/31通神明之德 类万物之情402024/4/28通神明之德 类万物之情41 批发商2023/7/31通神

18、明之德 类万物之情41 批发商2024/4/28通神明之德 类万物之情422023/7/31通神明之德 类万物之情422024/4/28通神明之德 类万物之情43 制造商2023/7/31通神明之德 类万物之情43 制造商2024/4/28通神明之德 类万物之情442023/7/31通神明之德 类万物之情442024/4/28通神明之德 类万物之情45究竟发生了什么事？2023/7/31通神明之德 类万物之情45究竟发生2024/4/28通神明之德 类万物之情46第五项修炼2005年彼德.圣吉在浙江大学2023/7/31通神明之德 类万物之情46第五项修2024/4/28通神明之德 类万物之情

19、47启示：结构影响行为结构会影响系统的总合行为。结构会影响系统的总合行为。不同的人，置身于相似的结构当中，倾向于产生类不同的人，置身于相似的结构当中，倾向于产生类似的结果。似的结果。参与系统的各个份子，常常只见树而不见林，只能参与系统的各个份子，常常只见树而不见林，只能针对眼中所见的针对眼中所见的 local local 信息，做信息，做 local local 的最佳决的最佳决策。策。每个人的每个人的 local local 最佳决策，不见得会导致整个系统最佳决策，不见得会导致整个系统的的 global global 最佳决策。每个人都在自己的岗位上，最佳决策。每个人都在自己的岗位上，以自己

20、的理性，尽力做好行动与判断决策。以自己的理性，尽力做好行动与判断决策。缺乏系统观，就无法跳脱这种结构所囿限的个体行缺乏系统观，就无法跳脱这种结构所囿限的个体行为。为。2023/7/31通神明之德 类万物之情47启示：结2024/4/28通神明之德 类万物之情48 啤酒游戏中的智障“局限思考局限思考”。人们无法看到自己的行动如何影响其他的角人们无法看到自己的行动如何影响其他的角色。色。“归罪于外归罪于外”。当问题发生时，把责任推向参加游戏的其他当问题发生时，把责任推向参加游戏的其他角色，甚至顾客。角色，甚至顾客。“主动积极主动积极”。为解决问题发出更多的订单，反而把事情弄为解决问题发出更多的订单

21、，反而把事情弄糟。糟。“被煮的青蛙被煮的青蛙”。超量订购是逐渐累增的，没有人意识到情超量订购是逐渐累增的，没有人意识到情况的严重性，直到情况已无法扭转。况的严重性，直到情况已无法扭转。“未能从经验学习未能从经验学习”。自己的行动在系统内其他地方所引起自己的行动在系统内其他地方所引起的后果，最后回过头来造成自己的问题，却责怪他人。的后果，最后回过头来造成自己的问题，却责怪他人。“管理团体迷失管理团体迷失”。当决策出问题时，各种角色的团体只会当决策出问题时，各种角色的团体只会互相归咎责备，无法共同学习。互相归咎责备，无法共同学习。2023/7/31通神明之德 类万物之情48 啤酒游2024/4/2

22、8通神明之德 类万物之情49供应链牛鞭效应 一个小幅的扰动，透过整个系统的加乘作用，竟使订购量一个小幅的扰动，透过整个系统的加乘作用，竟使订购量都大幅增加，然后再陡然下降。而且愈往上游愈放大。都大幅增加，然后再陡然下降。而且愈往上游愈放大。2023/7/31通神明之德 类万物之情49供应链牛2024/4/28通神明之德 类万物之情50实例19891989年美三大汽车商通生产的汽车远高于销售年美三大汽车商通生产的汽车远高于销售量，经销商库存不断累积，造成大幅度裁员。量，经销商库存不断累积，造成大幅度裁员。整个国家的经济也常经历所称整个国家的经济也常经历所称“存货加速器理存货加速器理论论”的商业景

23、气循环。的商业景气循环。房地产业抢购的盛况以及随后严重的滞销。房地产业抢购的盛况以及随后严重的滞销。各种服务业也常发生这种类似波动。各种服务业也常发生这种类似波动。2023/7/31通神明之德 类万物之情50实例192024/4/28通神明之德 类万物之情51第一讲思考题第一讲思考题1.1.剖析剖析20082008年麦道夫金融欺诈案的实质年麦道夫金融欺诈案的实质2.2.举出一个指数增长或逻辑斯蒂增长的实例，举出一个指数增长或逻辑斯蒂增长的实例，分析其变化规律及成因。分析其变化规律及成因。3.3.经济发展中产业集群效应举例。经济发展中产业集群效应举例。4.4.供应链牛鞭效应举例。供应链牛鞭效应举

24、例。5.5.如何解决如何解决“啤酒游戏啤酒游戏”的困境。的困境。2023/7/31通神明之德 类万物之情51第一讲思2024/4/28通神明之德 类万物之情52第二讲 系统理论1 1中国古代系统思想中国古代系统思想 2.2.西方传统思想西方传统思想3.3.系统理论的形成系统理论的形成4.4.系统工程技术系统工程技术5.5.中国系统科学发展与应用中国系统科学发展与应用6.6.系统工程应用举例系统工程应用举例2023/7/31通神明之德 类万物之情52第二讲 2024/4/28通神明之德 类万物之情531中国古代系统思想 周易周易上经即易经周易上经即易经周易大传即易传周易大传即易传“古古者者包包牺

25、牺氏氏之之王王天天下下也也，仰仰则则观观象象于于天天，俯俯则则观观法法于于地地，观观鸟鸟兽兽之之文文与与地地之之宜宜，近近取取诸诸身身，远远取取诸诸物物，于于是是始始作作八八卦卦。”“以以通通神神明之德，类万物之情。明之德，类万物之情。”2023/7/31通神明之德 类万物之情531中国2024/4/28通神明之德 类万物之情54八卦：乾、坤、震、巽、坎、离、艮、兑乾、坤、震、巽、坎、离、艮、兑代表：天、地、雷、风、水、火、山、泽天、地、雷、风、水、火、山、泽文王后天八卦文王后天八卦2023/7/31通神明之德 类万物之情54八卦：乾2024/4/28通神明之德 类万物之情55韩国国旗：太极旗

26、红蓝：红蓝：阴阳；水火；男女；动静。阴阳；水火；男女；动静。左上乾：左上乾：天、春、东天、春、东 右下坤：右下坤：地、夏、西地、夏、西左下离：左下离：日、秋、南日、秋、南 右上坎：右上坎：月、冬、北月、冬、北2023/7/31通神明之德 类万物之情55韩国国旗2024/4/28通神明之德 类万物之情56自然自然方位方位季节季节特性特性家人家人肢体肢体动物动物乾乾天天西北西北秋冬间秋冬间健健父父首首马马坤坤地地西南西南夏秋间夏秋间顺顺母母腹腹牛牛震震雷雷东东春春动动长男长男足足龙龙巽巽 风、木风、木东南东南春夏间春夏间入入长女长女股股鸡鸡坎坎 水、雨水、雨北北冬冬陷陷次男次男耳耳猪猪离离 火、日

27、火、日南南夏夏附附次女次女目目雉雉艮艮山山东北东北冬春间冬春间止止少男少男手手犬犬兑兑泽泽西西秋秋悦悦少女少女口口羊羊八卦属性：2023/7/31通神明之德 类万物之情56 自然2024/4/28通神明之德 类万物之情57阴阳五行学说：五行生克五行生克金生水，水生木，木生火，火生土，土生金金生水，水生木，木生火，火生土，土生金金克木，木克土，土克水，水克火，火克金金克木，木克土，土克水，水克火，火克金2023/7/31通神明之德 类万物之情57阴阳五行2024/4/28通神明之德 类万物之情58五行属性：五行属性：五五行行木木火火土土金金水水宇宇宙宙间间“五五数数”的的信信息息五五大系统的对应

28、大系统的对应八八卦卦震震巽巽离离坤坤艮艮乾兑乾兑坎坎后后天天之之学学与与五五大大系系统统的的吻吻合合五五季季春春夏夏长长夏夏秋秋冬冬太太阳阳辐辐射射角角与与五五大大系系统统的的关系关系五五方方东东南南中中西西北北地地球球自自转转与与公公转转引引起起的的地地球磁场定位球磁场定位五五气气风风暑暑湿湿燥燥寒寒气候移易引起的环境变化气候移易引起的环境变化2023/7/31通神明之德 类万物之情58五行属2024/4/28通神明之德 类万物之情59五化五化生生长长化化收收藏藏物相及其属性的变化物相及其属性的变化五色五色青绿青绿赤红赤红黄黄白白黑紫黑紫电电磁磁波波（可可见见光光）的的长短变化长短变化五味五

29、味酸酸苦苦甘甘辛辛咸咸性性味味与与五五大大系系统统（包包括五脏）的内在联系括五脏）的内在联系五音五音角角徵徵宫宫商商羽羽音调清浊间的渐变音调清浊间的渐变五声五声呼呼笑笑歌歌哭哭呻呻外在的情绪变化外在的情绪变化五数五数32541河河图图天天地地数数与与入入卦卦的的配属配属五体五体筋膜筋膜血脉血脉肌肉肌肉皮毛皮毛骨髓骨髓生生命命机机体体的的五五种种结结构构形态形态五官五官舌舌眼眼鼻鼻口口耳耳人人体体五五分分支支的的次次级级分分枝枝2023/7/31通神明之德 类万物之情59五化生长2024/4/28通神明之德 类万物之情60五脏五脏肝肝心心脾脾肺肺肾肾与与五五体体、五五官官、五五华华（爪爪、面面、

30、宫、毛、发）相通宫、毛、发）相通六腑六腑胆胆小肠小肠胃胃大肠大肠膀胱膀胱“五腑合成五腑合成”“三焦三焦”习称六腑习称六腑五常五常仁仁礼礼信信义义智智源自于源自于“五五”数的论据规范数的论据规范五务五务步步视视坐坐卧卧立立人体五种动静状态人体五种动静状态五腧五腧井井荥荥俞俞经经合合经络的通道与门户（穴位）经络的通道与门户（穴位）五情五情怒怒喜喜思思悲悲恐恐内在情感（情志）的外显内在情感（情志）的外显五精五精魄魄神神意意魂魂志志精神与五脏的内在牵连精神与五脏的内在牵连2023/7/31通神明之德 类万物之情60五脏肝心2024/4/28通神明之德 类万物之情61新疆特克斯城新疆特克斯城2023/7

31、/31通神明之德 类万物之情61新疆特克2024/4/28通神明之德 类万物之情62阴阳学说与现代科学阴阳学说与现代科学发现木王星：发现木王星：19301930年，刘子华发现太阳系的各星体与八卦的年，刘子华发现太阳系的各星体与八卦的卦位存在着对应关系，据此第一个算出了第十颗行星的平均轨卦位存在着对应关系，据此第一个算出了第十颗行星的平均轨道运行速度、密度、离太阳的平均距离，命名为道运行速度、密度、离太阳的平均距离，命名为“木王星木王星”。以论文以论文“八卦宇宙论与现代天文八卦宇宙论与现代天文”获巴黎大学博士学位。获巴黎大学博士学位。创立二进制：创立二进制：16671667年，德国数学家莱布尼茨

32、要创造一台乘法年，德国数学家莱布尼茨要创造一台乘法机。在无路可走时收到了法国传教士朋友从北京寄给他的机。在无路可走时收到了法国传教士朋友从北京寄给他的“伏伏羲六十四卦次序图羲六十四卦次序图”和和“伏羲六十四卦方位图伏羲六十四卦方位图”，从而创立了，从而创立了二进制。二进制。生物控制生物控制“阴阳假说阴阳假说”：19731973年，戈德伯格受了太极八卦图年，戈德伯格受了太极八卦图的启发，认为环腺一磷和环鸟一磷，就是体内两种对立的调节的启发，认为环腺一磷和环鸟一磷，就是体内两种对立的调节系统，是系统，是“阴阳阴阳”的物质基础，从而提出了著名的的物质基础，从而提出了著名的“阴阳假说阴阳假说”。202

33、3/7/31通神明之德 类万物之情62阴阳学说2024/4/28通神明之德 类万物之情63道家学说老子：老子：“道，可道，非常道；名，可名，非常名。道，可道，非常道；名，可名，非常名。无名，天地之始；有名，万物之母。无名，天地之始；有名，万物之母。”“道生一，一生二，二生三，三生万物道生一，一生二，二生三，三生万物”“有物混成，先天地生。寂兮寥兮，有物混成，先天地生。寂兮寥兮，独立独立而不改，周行而不殆，可以为天下母。吾不知而不改，周行而不殆，可以为天下母。吾不知其名，字之曰道，强为之名曰大。其名，字之曰道，强为之名曰大。”2023/7/31通神明之德 类万物之情63道家学说2024/4/28

34、通神明之德 类万物之情64庄子：庄子：“夫道，有情有信，无为无形；可传而不可受，夫道，有情有信，无为无形；可传而不可受，可得而不可见；自本自根，未有天地，自古以固存；可得而不可见；自本自根，未有天地，自古以固存；神鬼神帝，生天生地；在太极之上而不为高，在六神鬼神帝，生天生地；在太极之上而不为高，在六极之下而不为深，先天地生而不为久，生于上古而极之下而不为深，先天地生而不为久，生于上古而不为老。不为老。”“夫道，覆载万物者也，洋洋乎大哉！夫道，覆载万物者也，洋洋乎大哉！”普里高津从混沌到有序：普里高津从混沌到有序：“西方科学和中国文化对整体性、协和理解的很西方科学和中国文化对整体性、协和理解的很

35、好的结合，这将导致新的自然哲学和自然观。好的结合，这将导致新的自然哲学和自然观。”2023/7/31通神明之德 类万物之情64庄子2024/4/28通神明之德 类万物之情652.西方传统思想古希腊米利都学派泰勒斯：米利都学派泰勒斯：水是万物的始基水是万物的始基毕达哥拉斯毕达哥拉斯(Pythagoras)Pythagoras)学派：学派：数是万物的始基数是万物的始基赫拉克里特赫拉克里特(Herakleitos)Herakleitos)：火是万物始基火是万物始基德谟克里特德谟克里特(Demokritos)Demokritos)：宇宙系统观；原子论；宇宙大系统宇宙系统观；原子论；宇宙大系统苏格拉底苏

36、格拉底(Sokrates)Sokrates)，柏拉图柏拉图(Platon)Platon)：理念论；辩证法；几何学理念论；辩证法；几何学2023/7/31通神明之德 类万物之情652.西2024/4/28通神明之德 类万物之情66苏格拉底最大的麦穗苏格拉底最大的麦穗2023/7/31通神明之德 类万物之情66苏格拉底2024/4/28通神明之德 类万物之情67亚里士多德亚里士多德(Aristoteles)Aristoteles)：球层结构多层次宇宙系统；球层结构多层次宇宙系统；地心说；地心说；“整整体体由由若若干干部部分分组组成成，其其总总和和并并非非只只是是一一种种堆堆集，而其整体又不同于部分

37、集，而其整体又不同于部分”；即即“整体大于个体之和整体大于个体之和”2023/7/31通神明之德 类万物之情67亚里士2024/4/28通神明之德 类万物之情68拉斐尔拉斐尔雅典学派雅典学派1509年年壁画壁画2023/7/31通神明之德 类万物之情68拉斐尔2024/4/28通神明之德 类万物之情69近代科学哥白尼：哥白尼：日心说宇宙体系；天体运行论日心说宇宙体系；天体运行论笛卡儿笛卡儿(Descrartes)Descrartes)：解析几何；哲学原理解析几何；哲学原理树树根根是是“形形而而上上学学”，树树干干是是“物物理理学学”，树树枝是各门具体科学枝是各门具体科学机械唯物主义；机械唯物主

38、义；“动物是机器动物是机器”还还原原论论；“把把正正在在考考虑虑的的难难题题分分成成尽尽可可能能多多和和必必要要的的部部分分，以以便便把把它它最最好好地地加加以以解解决决”；追追求求简简单性和线性解。单性和线性解。2023/7/31通神明之德 类万物之情69近代科学2024/4/28通神明之德 类万物之情70系统论与还原论的关系系统论与还原论的关系老子：老子：故恒无，欲以观其妙；恒有，欲以观其徼。此两者故恒无，欲以观其妙；恒有，欲以观其徼。此两者同出而异名，同谓之玄，玄之又玄，众妙之门。同出而异名，同谓之玄，玄之又玄，众妙之门。2023/7/31通神明之德 类万物之情70系统论与2024/4/

39、28通神明之德 类万物之情71牛顿牛顿：自然哲学之数学原理；自然哲学之数学原理；机械决定论；上帝机械决定论；上帝“第一推动第一推动”世界图景：机械的、分析的、线性的、被组织的世界图景：机械的、分析的、线性的、被组织的莱布尼兹莱布尼兹(Leibniz)Leibniz)：单子论；能动性单子论；能动性“每每个个生生物物的的有有机机形形体体乃乃是是一一种种神神圣圣的的机机器器，一一个个自自然然的的自自动动机机，无无限限地地优优越越于于一一切切人人造造的的自自动动机机。”“自自然然的的机机器器即即活活的的形形体体则则不不同同，它它们们无无穷穷小小的的部部分分也也还还是是机机器器。就就是是这这一一点点造造

40、成成了了自自然然与与技技艺艺之之间间的的区区别别，亦亦即即神神的的技技艺艺与与我我们们的的技技艺艺之之间间的的区别。区别。”2023/7/31通神明之德 类万物之情71牛顿：2024/4/28通神明之德 类万物之情723.系统理论的形成十九世纪的科学发展三大成就：三大成就：细胞学说；能量守恒；进行论；细胞学说；能量守恒；进行论；统一了自然界细节认识。统一了自然界细节认识。牛顿力学：牛顿力学：可逆性、对称性可逆性、对称性克劳修斯：克劳修斯：熵增原理；宇宙热寂论熵增原理；宇宙热寂论达尔文：达尔文：进化论；进化论；单细胞到多细胞、低级到高级发展单细胞到多细胞、低级到高级发展2023/7/31通神明之

41、德 类万物之情723.系统2024/4/28通神明之德 类万物之情73新的呼唤：统计性；演化性；系统性统计性；演化性；系统性相对论：相对论：低速到高速；相对时空取代绝对时空低速到高速；相对时空取代绝对时空量子力学：量子力学：宏观推进到微观；间断补充了连续宏观推进到微观；间断补充了连续 统计力学：统计力学：吉布斯吉布斯19011901；可逆到不可逆；复杂；可逆到不可逆；复杂性取代简单性性取代简单性贝塔朗菲：贝塔朗菲：一般系统论；整体性、动态性、层一般系统论；整体性、动态性、层次性次性2023/7/31通神明之德 类万物之情73新的呼唤2024/4/28通神明之德 类万物之情74运筹与管理古典管理

42、理论：古典管理理论：泰勒泰勒“科学管理科学管理”；法约尔法约尔“管理职能理论管理职能理论”现代管理理论：现代管理理论：霍桑试验；行为科学霍桑试验；行为科学运筹学：运筹学：“二战二战”运筹小组；运筹小组；RANDRAND公司公司 (Operations Research)博弈论：博弈论：冯冯.诺伊曼摩根斯坦，诺伊曼摩根斯坦，194419442023/7/31通神明之德 类万物之情74运筹与管2024/4/28通神明之德 类万物之情75兰德兰德(RAND)公司公司(Research and Development)1948年由福特基金会提供资金正式成立。总部设在加利福尼亚州。“大脑集中营”、“超级

43、军事学院”、“美国政府第一智囊”，“世界智囊团的开创者和代言人”2023/7/31通神明之德 类万物之情75兰德(R2024/4/28通神明之德 类万物之情76兰德成功预测案例：兰德成功预测案例：中国出兵朝鲜；中国出兵朝鲜；苏联卫星发射时间；苏联卫星发射时间；中美建交；中美建交；古巴导弹危机；古巴导弹危机；美国经济大萧条；美国经济大萧条；德国统德国统一亨利亨利HH哈罗德哈罗德美国空军将军美国空军将军兰德兰德创始人创始人 2023/7/31通神明之德 类万物之情76兰德成功2024/4/28通神明之德 类万物之情77三论：老三论；新三论老三论；新三论一般系统论：一般系统论：贝塔朗菲贝塔朗菲(Be

44、rtalanffy,Bertalanffy,理论生物学家理论生物学家)，1945 1945控制论：控制论：维纳维纳(Wienner,Wienner,数学家数学家)，控制论，控制论19481948信息论：信息论：香农香农(Shannon,Shannon,数学家数学家)，“通讯的数学理论通讯的数学理论”，1948 1948耗散结构理论：耗散结构理论：普里高津普里高津(Prigogine,Prigogine,物理化学家物理化学家)，19671967协同论：协同论：哈肯哈肯(Haken,Haken,物理学家物理学家)，19711971突变论：突变论：托姆托姆(Thom,Thom,数学家数学家)，197

45、21972 2023/7/31通神明之德 类万物之情772024/4/28通神明之德 类万物之情78路德维希路德维希冯冯贝塔朗菲（贝塔朗菲（1901-1972)1901-1972)美籍奥地利理论生物学家和哲学家美籍奥地利理论生物学家和哲学家一般系统论的创始人一般系统论的创始人 2023/7/31通神明之德 类万物之情78路德维希2024/4/28通神明之德 类万物之情79Bertalanffy的观点“不不能能只只是是孤孤立立地地研研究究部部分分和和过过程程，还还必必须须研研究究各各部部分分的的相相互互作作用用，应应把把生生物物作作为为一一个个整整体体或或系系统统来来考考虑虑。”“需需要要一一种

46、种理理论论，不不是是属属于于专专门门系系统统的的理理论论，而而是是适用于一般系统的通用原理。适用于一般系统的通用原理。”“它它的的主主题题是是表表述述的的推推导导对对一一般般系系统统都都有有效效的的原原理理。”“系统存在着一般化的发展模式和发展规律；不管系统存在着一般化的发展模式和发展规律；不管系统的分类和系统的具体构成如何。系统的分类和系统的具体构成如何。”2023/7/31通神明之德 类万物之情79Bert2024/4/28通神明之德 类万物之情802023/7/31通神明之德 类万物之情802024/4/28通神明之德 类万物之情81生态群体协同消长生态群体协同消长2023/7/31通神

47、明之德 类万物之情81生态群体2024/4/28通神明之德 类万物之情824.系统工程技术定义在在系系统统思思想想指指导导下下，把把自自然然科科学学和和社社会会科科学学的的某某些些思思想想、理理论论、方方法法结结合合起起来来，运运用用近近现现代代数数学学方方法法和和计计算算工工具具，对对大大复复杂杂系系统统的的构构成成要要素素、组组织织结结构构、信信息息交交换换、行行为为控控制制等等功功能能进进行行分分析析、设设计计、制制造造和和服服务务，以以更更佳佳地地实实现现系系统统目目标标的的一一门门综综合合性性的的组组织织管理技术管理技术。2023/7/31通神明之德 类万物之情824.系统2024/

48、4/28通神明之德 类万物之情83系统工程步骤：霍尔霍尔(A.D.HillA.D.Hill，1969)1969)三维结构三维结构 逻逻辑辑维维：明明确确问问题题；确确定定目目标标；系系统统综综合合；系系统分析；优化；决策；实施。统分析；优化；决策；实施。时时间间维维：规规划划；拟拟定定方方案案；研研制制；生生产产；安安装装；运行；更新。运行；更新。知知识识维维：工工程程；医医学学；建建筑筑；商商业业；法法律律；管管理；社会科学；艺术。理；社会科学；艺术。2023/7/31通神明之德 类万物之情832024/4/28通神明之德 类万物之情84霍尔三维结构霍尔三维结构2023/7/31通神明之德

49、类万物之情84霍尔三维2024/4/28通神明之德 类万物之情852023/7/31通神明之德 类万物之情852024/4/28通神明之德 类万物之情86地名规划运作三维结构图 2023/7/31通神明之德 类万物之情86地2024/4/28通神明之德 类万物之情87系统工程方法：按照霍尔逻辑维按照霍尔逻辑维明确问题：明确问题：直观经验法；预测法；结构模型法；统计分析法；直观经验法；预测法；结构模型法；统计分析法；建建立立评评价价体体系系：效效用用理理论论；费费用用效效益益分分析析；风风险险估估计计；价价值值工程工程系统综合：系统综合：明确结构；找出手段；人机结合明确结构；找出手段；人机结合系

50、统分析：系统分析：变量选择；建模和仿真；可靠性工程变量选择；建模和仿真；可靠性工程方案优化：方案优化：最优解或满意解；最优化方法最优解或满意解；最优化方法决策：决策：个人与团体；定性与定量；单目标与多目标个人与团体；定性与定量；单目标与多目标实施：实施：制定计划；制定计划；PERT/CPMPERT/CPM 例例：香皂生产线如何避免空装盒？香皂生产线如何避免空装盒？例：例：利用商业链寻找创业机会的实例：牛仔服利用商业链寻找创业机会的实例：牛仔服2023/7/31通神明之德 类万物之情87系统工程2024/4/28通神明之德 类万物之情88都江堰水利工程四川都江堰市；四川都江堰市；2200 220

51、0多年；先秦李冰父子。经受多年；先秦李冰父子。经受住了住了20082008年汶川地震的考验。年汶川地震的考验。三大主体工程：三大主体工程：鱼嘴分水堤鱼嘴分水堤、飞沙堰溢洪道飞沙堰溢洪道、宝瓶口进水口宝瓶口进水口。功能：功能：江水自动分流、自动排沙、控制进水流量、江水自动分流、自动排沙、控制进水流量、消除了水患。消除了水患。效果：效果：灌溉面积已达灌溉面积已达4040余县，现超过一千万亩。余县，现超过一千万亩。2023/7/31通神明之德 类万物之情88都江堰水2024/4/28通神明之德 类万物之情892023/7/31通神明之德 类万物之情892024/4/28通神明之德 类万物之情9020

52、23/7/31通神明之德 类万物之情902024/4/28通神明之德 类万物之情912023/7/31通神明之德 类万物之情912024/4/28通神明之德 类万物之情92http:/ 类万物之情92http2024/4/28通神明之德 类万物之情93丁渭修皇宫 宋真宗年间宋真宗年间(1008(10081017)1017)，都城开封里的皇宫失，都城开封里的皇宫失火，需要重建火，需要重建.右谏议大夫、权三司使丁渭受命负责右谏议大夫、权三司使丁渭受命负责限期重新营造皇宫限期重新营造皇宫.三项措施：三项措施：将城中街道挖开取土，街道成了大沟。将城中街道挖开取土，街道成了大沟。引汴河水进入大沟，调来竹

53、筏、木船运送物材。引汴河水进入大沟，调来竹筏、木船运送物材。皇宫建毕，将大沟水排尽，将砖头瓦砾添入大沟，皇宫建毕，将大沟水排尽，将砖头瓦砾添入大沟，重新成为街道。重新成为街道。丁渭一举三得，挖土、运送物材、处理废弃瓦砾丁渭一举三得，挖土、运送物材、处理废弃瓦砾等三件工程一蹴而成，节省的工费数以亿万计等三件工程一蹴而成，节省的工费数以亿万计.2023/7/31通神明之德 类万物之情93丁渭修皇2024/4/28通神明之德 类万物之情94引引水水示示意意图图2023/7/31通神明之德 类万物之情94引水示意2024/4/28通神明之德 类万物之情95阿波罗登月计划背景：背景：1961196119

54、691969年年7 7月月1616日；日；阿波罗阿波罗1111；船长阿姆斯特朗；船长阿姆斯特朗工程规模：工程规模：4242万人；万人；120 120所大学和研究所；所大学和研究所；2 2万家公司工厂；万家公司工厂；700700多万零部件；多万零部件；耗资耗资300300亿美元；亿美元；2023/7/31通神明之德 类万物之情95阿波罗登2024/4/28通神明之德 类万物之情96后话：后话：从从19691969年至年至19721972年底，年底，美国共发射了七艘美国共发射了七艘载人飞船进行登月飞行。其中载人飞船进行登月飞行。其中19701970年年4 4月月1111日发日发射的阿波罗射的阿波罗

55、1313号飞船，号飞船，途中由于服务舱氧气箱途中由于服务舱氧气箱爆炸遇险，爆炸遇险，宇航员依靠登月舱的动力装置，并宇航员依靠登月舱的动力装置，并借助绕月飞行的助力，于借助绕月飞行的助力，于1717日平安返回地球，日平安返回地球，三名宇航员安然无恙。三名宇航员安然无恙。管理技术：管理技术：计划评审技术（计划评审技术（PERTPERT）网络计划技术（网络计划技术（PERT/CPMPERT/CPM）2023/7/31通神明之德 类万物之情96后话：从2024/4/28通神明之德 类万物之情972023/7/31通神明之德 类万物之情972024/4/28通神明之德 类万物之情982023/7/31通

56、神明之德 类万物之情982024/4/28通神明之德 类万物之情995.中国系统科学发展与应用发展过程运筹研究室：运筹研究室：19561956年，中国科学院；钱学森、许年，中国科学院；钱学森、许国志国志 统筹法：统筹法：6060S S；优选法；华罗庚优选法；华罗庚高科技领域：高科技领域：两弹；航天总体设计部；钱学森两弹；航天总体设计部；钱学森钱学森钱学森：“组织管理的技术系统工程组织管理的技术系统工程”，文汇，文汇报，报，1978.9.271978.9.27中国系统工程学会：中国系统工程学会：19801980年年2023/7/31通神明之德 类万物之情995.中国2024/4/28通神明之德

57、类万物之情1002023/7/31通神明之德 类万物之情1002024/4/28通神明之德 类万物之情1012023/7/31通神明之德 类万物之情1012024/4/28通神明之德 类万物之情1022023/7/31通神明之德 类万物之情1022024/4/28通神明之德 类万物之情103钱学森语录“系统思想是进行分析和综合的辩证思维工系统思想是进行分析和综合的辩证思维工具，它在辩证唯物主义那里取得了具，它在辩证唯物主义那里取得了哲学哲学表达形式，表达形式，在运筹学和其它系统科学那里取得了在运筹学和其它系统科学那里取得了定量定量表达形表达形式，在系统工程那里获得了丰富的式，在系统工程那里获得

58、了丰富的实践实践内容。内容。”“2020世纪中期现代科学技术的成就，为系统世纪中期现代科学技术的成就，为系统思维提供了定量方法和计算工具，这就是系统思思维提供了定量方法和计算工具，这就是系统思想如何从想如何从经验经验到到哲学哲学到到科学科学，从，从思辩思辩到到定性定性到到定定量量的大致发展情况。的大致发展情况。”2023/7/31通神明之德 类万物之情103钱学森2024/4/28通神明之德 类万物之情104钱学森系统科学体系2023/7/31通神明之德 类万物之情104钱学森2024/4/28通神明之德 类万物之情105马克思主义哲学马克思主义哲学哲学哲学性智性智.量智量智文文艺艺活活动动美

59、学美学建建筑筑哲哲学学人人学学军军事事哲哲学学地地理理哲哲学学人人天天观观认认识识论论系系统统论论数数学学哲哲学学唯唯物物史史观观自自然然辩辩证证法法桥桥梁梁文艺文艺理论理论建建筑筑科科学学行行为为科科学学军军事事科科学学地地理理科科学学人人体体科科学学思思维维科科学学系系统统科科学学数数学学科科学学社社会会科科学学自自然然科科学学基础基础理论理论技术技术科学科学文艺文艺创作创作应用应用技术技术实践经验知识库和哲学思维实践经验知识库和哲学思维前科学前科学不成文的实践感受不成文的实践感受钱学森知识体系总图：1993年绘，年绘，1996年定。年定。2023/7/31通神明之德 类万物之情105马克

60、思2024/4/28通神明之德 类万物之情1066.系统工程应用举例构建和谐社会，涉及改革发展稳定各个方面，是一项艰巨复杂的系统工程。其中“人民内部物质利益矛盾”、“社会保障”、“贫富差距”、“三农问题”、“收入分配差距扩大”等排在前列。顾桥镇副镇长蒯明云也有感慨：“新农村建设则是促进城乡协调发展的一个系统工程，一个创新工程，它将农村和城镇置于城镇化、工业化的同一框架之中，有助于形成城乡良性互动、共同繁荣的格局。”2023/7/31通神明之德 类万物之情1066.2024/4/28通神明之德 类万物之情107提升公民旅游文明素质是一个长期的系统工程。它不是靠出台一两项政策措施就能彻底解决问题，

61、也绝非一日之功，而是需要凝聚起全社会的智慧，需要一代人甚至几代人的艰苦努力。学生减负是一项系统工程，它不是单纯减量的问题，更不意味着要放低对孩子的要求。要让孩子真正快乐起来，真正实现减负，必须上下联动，多方配合，学校、社会、家庭一个都不能少。2023/7/31通神明之德 类万物之情107提升公2024/4/28通神明之德 类万物之情108第二第二讲课外外练习1.1.举例说明还原论思想的成功应用与局限性。举例说明还原论思想的成功应用与局限性。2.2.都江堰水利工程为什么会取得成功？都江堰水利工程为什么会取得成功？3.3.了解统筹法原理并举例进行应用。了解统筹法原理并举例进行应用。4.4.参考课中实例，绘制出实施某系统工程的霍参考课中实例，绘制出实施某系统工程的霍尔三维结构图。尔三维结构图。5.5.通过课外阅读，认识通过课外阅读，认识“复杂复杂”的科学含义。的科学含义。2023/7/31通神明之德 类万物之情108第二讲