系统论、控制论和信息论解析.ppt

例 人工控制系统结构图 自动控制系统结构图 人手控制 机器控制 * 问题 1、古代就有整体思维的思想，系统论的提出有何意义？ 2、有序、层次、等级有什么区别？ 3、为什么负反馈是控制的核心？ 4、信息与物质、能量有什么区别？ 5、整体思维方法有哪些？ 一、系统论 亚里斯多德说过“整体大于部分之和”。但作为现代系统论的基本思想最初产生于本世纪20年代初由奥地利生物学家贝朗塔菲（L.Von.Bertalanffy）提出的，强调生命现象不能用机械论观点，而只能把它看作一个整体或系统来加以考察。1948年，贝朗塔菲发表了《生命问题》该书标志着系统论的正式诞生。1968年，他又发表了《一般系统理论——基础发展与应用》。成为系统论的代表著作。 机械论的错误 贝塔朗菲认为机械论的观点主 要错误是： 1、简单相加的观点，即把有机体 分解为各要素，并采用简单地相加来说明有机体 的属性； 2、机械观点，即把生命现象简单地比 作机器； 3、被动反映的观点，即把有机体看作 只有受到刺激时才能反映。 生物机体论 生物机体论主要观点： 1、系统 观点，即有机体都是一个系统，并把系统定义为相互作用的诸要素的复合体； 2、动态观点，即生命机体是一个能保持动态稳定的系统；生命过程是生物体和环境的相互作用。活的东西的基本特征是组织。处于积极的活动状态， 3、等级观念，即有机体是按等级组织起来的，生物系统是分等级的，从活的分子到多细胞个体，再到超个体的聚合体，可谓层次分明，等级 森严。 1、系统的基本概念 系统——有相互作用的元素的综合体。 要素——系统中原子系统即基本组成部分。 结构——是系统内部各要素之间相互联系和相互作用的方式。它表现为各要素在时间和空间上的组合形式。 功能——是系统在与外部环境相互联系和相互作用过程中所具有的行为、能力和功效。是系统对外的表现。 2、系统基本特征 系统论认为，整体性、关联性，等级结构性、动态平衡性、时序性等是所有系统的共同的基本特征。 系统论显然把那些不具备这些属性的集合体不看成系统。常常把一团散沙和系统相对立。 整体性和相关性 系统是由若干部分组成，各部分之间有机的联系的复杂程度是系统的主要特征。构成系统的各个部分可以具有不同的功能，但系统的整体功能往往不是各部分功能的简单组合。子系统相互关联越强，系统的整体功能功能就越显示出与部分功能的组合不同。 1 + 1= 2 ; 1 + 1 2 ; 1+1 2 系统与要素关系 ⑴整体的性质不一定是要素具备的。如H2O的性质与H或O都不同。 ⑵要素的性质影响整体。如一台机器中，一个部件出错，机器就会不正常。 ⑶要素性质之间相互影响。改变要素间的相互作用是改变系统性质的方法之一。 例 ②拿破仑说数量小时较多数法国人不敌少数马克留木人，数量大时较少法国人可以战胜较多数马克留木人。 ③人们常说三个臭皮匠等于一个诸葛亮。 ④上网游戏、吸毒、赌博等往往是哥儿们相互影响上隐的。 ⑤三个和尚没水吃，其原因是他们的能量消耗在内耗上。 ①钢筋混凝土结构的强度就大于钢筋、水泥、沙石的强度之和。 功能和目的性 大多数系统的活动或行为可以完成一定的功能，但不一定所有系统都有目的，例如太阳系或某些生物系统。一个水桶具有储水的功能，但它没有思维，本身没有目的。动物的行为有一定的目的性，但主要就是为了笕食存活。人类具有思想，行为的目的性明显增强。可见较为高级的系统才有目的性。人造系统或复合系统都是根据系统的目的来设定其功能的。 结构与功能 ⑴要素不变时，结构决定功能。如种类无数的有机物几乎都主要是碳、氢、氧、氮组成。常常是组成结构不同。又如电子元件不同的组合可以形成各种家电。（反过来，结构相同，要素不同，功能不同） ⑵结构、要素都不同则可以有相同的功能。如人脑系统和计算机系统在部分功能上相似。利用这一原则，可以设计各种仿真系统。 ⑶同一结构可能有多种功能。如一付中药可能有多种疗效。 环境适应性 一个系统和包围该系统的环境之间通常都有物质、能量和信息的交换，外界环境的变化会引起系统特性的改变，相应地引起系统内各部分相互关系和功能的变化。为了保特和恢复系统原有特性，系统必须具有对环境的适应能力，例如反馈系统、自适应系统和自学习系统等。不同的系统适应环境的能力是不同的，但也不是非常高级的系统才有适应能力。 有序性、层次性和等级 高级的复杂的系统不仅是有序的，而且往往具有复杂的层次结构和很高的目的性。一般系统论的一个重要成果是把生物和生命现象的有序性和目的性同系统的结构稳定性联系起来。行政系统分为科、处、局、部、委…；军事系统分为排、连、营、团、师、军…，表现出系统的层次性。根据系统层次的有序程度和目的性程度可以划分