系统科学工程-4演化过程.pptVIP

小组活动与考试安排;第一次小组讨论的内容;选题参考;如何撰写小组论文;第四讲系统演化，过程与规律;研究演化的目的;内容安排;演化的四个根本问题

①如何定量描述与评价系统的演化与进化？描述与评价的前提与目的是什么？

②如何定量判定〔判据问题〕,量度〔标度问题〕系统的进化开展？

③整体演化经历哪些阶段？每个阶段有何特点？不同阶段之间如何转化？

④系统进化的原因：演化的外部环境与条件，内部机制与动力是什么？;案例分析一;一、演化的概念;２、演化的特征是不可逆;３、三类系统的时间箭头;４、开放系统;内部熵产生;４、开放系统的负熵流;二、进化的判据与标度;１、客观判据;２、主观判据;二、演化的标度;

熵概念起源于热力学，19世纪初，人们对热现象和热机逐步认识，先后发现了热力学第一定律和热力学第二定律。前者是人们熟悉的能量守衡与转换定律，它的核心概念是能量。后者描述了自然界中广泛存在的不可逆现象，但是它却缺少一个象能量这样的量度标度。

1865年德国物理学家克劳修斯提出了热力学熵的概念，热力学熵类似能量，但又不同于能量〔因此它的名称为Entropy，它的原始含义是演化与变化〕。按照克劳修斯的想法，是用熵来量度能量从高级形式，如机械能，电能等向低级能，如热能转化的程度。

1872年玻尔兹曼对熵的统计解释很快为人们所接受，并成了对熵概念最经典，最权威的解释。; 1944年量子力学的创始人之一，著名物理学家薛定格出版了一本在学术界引起极大震动的书——《生命是什么？》，其中提出了“负熵”的概念，用以描述系统内部熵的减少。

1948年申农和维纳提出的信息熵概念是对熵概念最深刻的一次开展。按维纳的意见，熵是消息的负对数，它代表了系统与外界进行交换的东西。科尔莫哥诺夫的工作。1958年他把熵概念引进到动力系统的遍历理论。

1952年法国物理学家布里渊对“麦克斯韦妖”作出解释，并将热力学熵与信息联系起来。

;〔2〕有序度标度

熵的减少就意味着有序度的增加，因此有序度是熵的对偶概念，系统进化可以看成是从无序到有序，从有序程???较低到有序程度较高的开展。因此通常可用有序度的上下来标度系统进化的程度。

;2、属性标度

属性的演化是系统外部属性功能价值的变化。

〔1〕关联演化，包括对外关联的数量，性质和强度演化。

①从数量上看，一个系统会因与外界的关系不同而具有多方面的性能，这就是一物的多用。

②从强度上看，在系统演化的不同阶段，性能的强度，大小和数量也是各不相同的。

③从性质或种类上看。关系的性质演化同样也是极普遍的。;〔2〕交流量的演化

系统属性的演化还表达在系统与外界交流物质、能量、信息的种类和数量〔流量〕上。一般讲来，演化的程度越高，它与外界交换的东西也越多。这个多，不仅指交换的数量而且指交换的种类。;提高生存效率与扩大开展空间;人与社会的进化判据与标度;三、系统的生命周期;系统的创生;１、创生的标志;尽管每天都有新的事物产生，但每一个具体的事物的产生都有其独特的外部环境和内部依据。

从理论上讲首先必须超出热力学第二定理〔熵增原理〕的范围，根据普里高津的研究，只有远离平衡态的情况下才有可能。

;〔1〕远离平衡态，旧结构失稳; 新系统的创生对环境而言意味着参加一种新的因素，甚至改变原来的结构。那么这种改变对环境来讲是否必要？是否会带来新的进步或者损害？一般讲来只要当环境产生了新的需求时，新系统才可能“应运而生”。当然，就象在市场上一样，新需求可以是直观呈现出来，也可能是某种潜在的需求，需要我们去发现，以至“人为地”制造。因此，何认识发现〔制造〕一种新的需求，并通过一种新的事物来满足这种需求十分重要。但是，并非一有新的需求，就具备了“满足这种需求”的条件和环境。;〔3〕根本素材的具备

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在系统的内部和外部，既要有物质、能量的运输线路或网络，又要信息的传输线路，其中特别重要的是信息反响的通路。因为只有有了这些实际的联系线路，才能真正实现整体的协调与同步，才能形成一个整体。所以，及时地切断联系往往是防止坏事产生的有效措施。;〔5〕涨落触发，适当的机遇;３、创生的过程;〔１〕分化; 分化后的部件在特定的条件下可以进一步出现我们常说的“人以群分，物以类聚”的过程，这个过程显然是不同部件之间相互竞争和相互吸引的结果。不过在不同的情况下具体的吸引力的内容各不相同。经过类聚会出现许多不同的小集团或小“元胞”，它们的存在又为更为剧烈的竞争和吸引提供了根底，创造了条件。;〔３〕成核; 由类聚产生的元胞或小集团在没有被组织成一个有机的整体之前它们仍然是分散的，并且还只能暂时存在，只有当它们被串通归