城市系统工程的复习资料.doc

PAGE PAGE 1 系统的基本属性：整体性、关联性、功能性、环境适应性 自然科学的分析—还原思想：把事物分解成小的单元，再通过小的单元的性质推导出整体属性的一种科学思想。 德谟克利特（原子论）、牛顿（分析论）、笛卡尔（还原论）、拉普拉斯（拉普拉斯妖、科学宿命论）。 基因理论、DNA、功能生物学。 系统科学（一般系统论）研究什么？系统的一般模式，结构和规律，各种系统的共同特征，用数学方法定量地描述其功能，寻求并确立适用于一切系统的原理、原则和数学模型，是具有逻辑和数学性质的一门新兴的科学。 系统工程定义：用定量和定性相结合的系统思想和方法处理大型复杂系统的问题，无论是系统的设计或组织建立，还是系统的经营管理，都可以统一地看成是一类工程实践，统称为系统工程。 整体性：⑴整体的性质不是要素具备的。⑵要素的性质影响整体。⑶要素性质之间相互影响。 结构性⑴要素不变时，结构决定功能。（当然反过来，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。⑶同一结构可能有多种功能。 封闭系统VS开放系统：有序的平衡；静态系统VS动态系统：无奈的预测；简单系统VS复杂系统：涌现的结构 1968年贝塔朗菲发表专著：《一般系统理论——基础、发展和应用》：⑴系统的整体性；⑵系统的相关性；⑶系统的功能性和目标性；⑷系统的层次性和相对性（有序性）；⑸系统的复杂性和随机性；⑹系统的适应性。 系统理论包括：1、老三论（形成于本世纪四十年代）：一般系统论(L.Von.Bertalanffy)、控制论(Norbert Wiener)和信息论(C.E.Shannon)。2、新三论（形成于本世纪七十年代）：耗散结构理论(I. Prigogine)、协同论(Harmann Haken)和突变论(Rene Thom) 系统的分类：自然系统和人工系统，实体系统和概念系统，封闭系统和开放系统，静态系统和动态系统，简单系统和复杂系统，黑色系统、白色系统和灰色系统 宏观状态和微观状态：具有大量元素的系统表现出来的某种整体性质（温度、气压。。。。。。）；所有元素的具体状态组成的集合（分子的速度、位置、旋转。。。。。。）。 系统状态的性质：同一个宏观状态对应多种微观状态；元素的状态不断变迁、宏观状态也因此不断变迁；每个元素都以等概率遍历所有可能的微观状态。稳定的宏观状态对应于出现概率最大的微观状态集合 宏观状态观测：有一个计算机程序P，它不停地重复做下面这两件事：（1） 随机生成4个0或者1的数x1,x2,x3,x4；（2） 计算X=x1+x2+x3+x4，并把结果打印到屏幕上。宏观状态：X，微观状态: (x1, x2, x3, x4)；宏观状态观测：假如我们并不是一直盯着屏幕看，而是偶尔看一次，那么我们最有可能看到的输出数字是几？ 宏观状态对应的微观状态数 ?(X)= n(x1,x2,x3,x4)；?(0) = ? (4) = 1；? (1) = ?(3) = 4；?(2) = 6； 最大微观状态数：N=4, max(?) = ?(2) = 6；N=6, max(??) = ?(3) = 20；N=8, max(??) = ? (4) = 70； N=10, max(?) = ?(5) = 252 大规模系统的微观状态数 稳定的宏观状态对应于出现概率最大的微观状态集合 最大微观状态数—熵 自由状态下的最大熵 系统的结构性谜题 （空间，时间） 系统科学对工程的启示：空间上，越完整的结构自然产生的概率越低（熵增定律）；时间上非线性关联作用使得因果链条非常不稳定（确定性混沌）；“系统”成为了一种统一的物质框架和思维框架（名词和形容词） 工程问题的系统方法：整体是目标，分析是基础，结构是关键，综合是创造 系统工程的特点：①系统工程一般采用先决定整体框架、后进入内部详细设计的程序；②系统工程试图通过将构成事物要素的程序加以适当配置来提高整体功能，主张可采用不太可靠的元件构成可靠的系统，其核心思想是“综合即创造”；③系统工程属于“软科学”。软科学的基本特征是：人(决策者、分析人员等)和信息的重要作用；多次反馈和反复协商；科学性与艺术性的二重性及其有机结合等。 系统工程第一阶段1930，美国发展与研究广播电视系统，正式提出系统方法(systems approach)的概念；1940，美国实施彩电开发计划，采用系统方法，并取得巨大成功 系统工程第二阶段：第二次世界大战期间，英、美等国的反空袭等军事行动，产生军事运筹学(Military Operational Research)，也即军事系统工程；20世纪