第一章 系统的概念及特点.ppt

* * 第一章 系统的概念及特点 第一章 系统的概念及特点 内容：介绍系统的概念、特征、结构与功能、系统理论与系统科学的研究现状和发展趋势。 要求：学生应理解系统的相关概念。了解系统理论与系统科学领域近几年来形成的主要学术流派，并对这些学术思想的重要性和发展趋势有概念性的认识。 §1.1系统的概念 系统的概念 系统的定义：“系统是由两个以上有机联系、相互作用的要素所组成，具有特定的功能、结构和环境的整体。 古代朴素系统思想 系统思想的形成及演变 古代朴素的系统思想 古代天文学家编制二十四节气 我国讲究天时、地利、人和 军事方面《孙子兵法》 在古代的建筑上，都江堰最具有代表性和系统性。 科学系统思想 科学系统思想的形成 古代朴素的系统思想具有“只见森林”和比较抽象的观点 15世纪下半叶以后，力学、天文学、物理学、化学、生物学等相继从哲学的统一体中分离出来，形成了自然科学。这时的系统思想具有“只见树木”和具体化的特点。 到了19世纪自然科学得到了巨大发展，能量转化、细胞学说、进化论三大发现，使人类对自然过程相互联系的认识有了质的飞跃，为辨证唯物注意的科学系统观奠定了物质基础。这个阶段的系统思想具有“先见森林，后见树木”的特点。 系统的定义 系统的概念 韦氏大辞典中的定义是：“系统是有组织和被组织化了的整体；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、相互依赖的形式组成的诸要素集合等。 美国的生物学家贝塔郎菲，他是这样认为系统的，“系统是相互作用的诸要素的综合体。” 系统的定义：“系统是由两个以上有机联系、相互作用的要素所组成，具有特定的功能、结构和环境的整体。 系统定义的四个要点 系统定义的四个要点： 系统及其要素。系统是由两个以上要素组成的整体，构成这个整体的各个要素可以是单个事物（要素），也可以是一群事物组成的分系统、子系统等。系统与要素是一组相对的概念，取决于所研究的具体对象及其范围。 系统和环境。任一系统又是它所从属的一个更大系统的组成部分，并与相互作用，保持较为密切的输入输出关系。系统连同其环境一起形成系统总体。系统与环境也是两个相对的概念。 系统的结构。在构成系统的诸要素之间存在着一定的有机联系，这样在系统的内部形成一定的结构和秩序。结构即组成系统的诸要素之间相互关联的方式。 系统的功能。任何系统都应有其存在的作用与价值，在其运作的具体目的，也即都有其特定的功能。 系统的基本概念图 图1-1 系统的基本概念图 系统举例 系统在生活中的例子 例如，汽车是一个系统。它是由轮胎、发动机、传动系统、车体等相互联系和彼此影响的部件组成的一个整体。这些部件组成在一起可以去完成交通运输的特定功能。 又如某个城市是一个系统。它是由交通系统、资源系统、商业系统、市政系统、卫生系统等相互作用着的部件组合而成的一个整体，通过系统的各个部件相互协调运转去完成城市生活和发展的特定目标。它与农村以及其它城市存在着界限，通过边界在物质、信息、人员等方面进行交流。 系统分类 系统的分类 按形成的原因划分 自然系统。 人造系统。 按形态划分 概念系统。 实体系统。 系统分类 按所处的状态分 静态系统。 动态系统。 按与环境的关系分 封闭系统。 开放系统。 主要明确SE研究什么样的系统问题 系统的特性 §1.2系统的特性 整体性 整体性是系统最基本、最核心的特性，是系统性最集中的体现。 系统的整体性主要表现为系统的整体功能，系统的整体功能不是各组成要素功能的简单叠加，也不是由组成要素简单地拼凑，而是呈现出各组成要素所没有的新功能，可概括地表达为“系统整体不等于其组成部分之和”，而是“整体大于部分之和”。 相关性 系统内部各部件之间存在着相互联系、相互依存、相互制约的关系。它们通过特定的关系结合在一起，形成一个具有特定性能的系统。 贝踏朗菲用一组独立微分方程描述了系统的相关性，即 式中：Q1,Q2,…,Qn分别为1，2，…，n个要素的特征；t为时间；f1,f2,…,fn表示相应的函数关系。 系统的特性 系统的特性 目的性 系统活动本身都具有明确的目的。系统各部件就是为实现系统的即定目标而协调于一个整体之中，并为此进行活动。系统活动的输出响应就是系统目的性的反映。 目的树 系统的特性 环境适应性 任何一个系统都存在于一定的环境之中，都与外界环境进行着物质、能量和信息的交换。一个系统要能生存和具有活力，就必须适应外部环境的变化。 系统理论 §1.4系统理论 现代系统科学体系 系统科学体系 系统理论 系统理论 在系统科学中，构成系统学的几个基本理论是：一般系统理论、运筹学、控制论、信息论、协同论、突变论和耗散结构等。其中一般系统理论、控制论和信息论