一般系统论的基本概念

系统概念

在引入系统概念之前,我们先从系统中的元素说起。元素之间有三种区别:1.元素的个数 2.元素的状态 3.元素之间的关系。这三者可以非常有效的定位系统中的某种元素。元素个数作为显著特征可以考察物理学当中物体的重量,长度等。元素状态作为显著的特征可以考察物理学当中水的形态变化。元素之间的关系作为显著的特征可以考察某一个生命体或者生态系统。
一个系统可以被定义为一个元素的集合和元素之间关系的总和。通过这种数学上的表述,系统可以转化为一组方程来表示:
Qi随时间t的变化趋势=一个基于系统所有元素的映射
这样的方程总共有系统包含元素的个数。所以越是复杂的系统,其中元素之间的关系就越复杂。当这种复杂达到某种程度的时候,计算机也只能进行大概的模拟。
假设这个系统存在某个极值点,可以使得Qi随时间变化的趋势维持恒定常数0,那么我们可以去尝试求解这个状态。这是一个n x n的矩阵,在一个n x 1的向量下投影到原点上。而且这个状态不会随着时间发生变化。这样系统会到达一个终态。根据坐标变换的原则,将原坐标系的原点变换为系统终态时的原点,我们可以得到一个基于系统终态的新的系统数学方程表达。
一般在系统论当中系统的表述形式大多转换为基于未来系统终态的数学表达形式。
现在想一想,有没有存在于现实世界当中不随时间变化永恒存在的事物,我想可能有吧。不过在一段时间内让系统维持终态还是可以做到的,而现在我们利用系统也主要是在一段时间内让系统维持这种终态或者远离这种状态。

当系统中的元素足够的少,以至于可以被有效观察到的时候,我们可以得到一些非常直观的例子。例如某个牧场的羊的数量变化趋势。根据羊的繁殖规律和牧场的条件限制,在牧场条件充分的情况下,羊的数量是指数级增长,但是超过一定阈值之后,增长会受到牧场条件的限制。

竞争

有的时候系统存在两部分是相互对立的或者是相互关联的。衡量竞争的数据叫做比率。例如在一个系统中只有两个元素,并且这两个元素的变化随时间的变化的微分只与其本身相关,这样我们会得到在任意时刻这两者变化的百分比,这个百分比确定了系统当中谁的变化更剧烈,谁更加的稳定。这个百分比应用最多的场景是重量,重量在最开始定义的时候是使用的与标准衡量物的比较。与之类似的还有各种性价比的比较。这些都称为系统中的竞争。

整体,和,机械,中心化

现在回到刚开始定义系统的矩阵等式,其中任意一个元素的改变都会影响到系统中的其他元素,最终重新回到平衡。这种系统的表现称为整体,元素之间因为存在关系而无法进行相互分离。
当系统中存在的元素之间的相互关系都为0的时候,元素的变化只依赖于元素本身,这种情况下称为独立或者物理可加性。这个时候的系统可以通过逐步添加独立元素构建完成,最合适的例子是经典物理学当中的重力系统。

进一步比较特殊的系统是系统中部分元素的状态不可以作为独立的部分看待,只能将其放入整个系统当中进行考虑,而且系统总存在元素相互关系可能为0.这种系统的构建非常的麻烦,我们必须先明白系统整体上的运行机制才可以进一步了解部分的运行。最典型的例子是机械,分布式系统。

假如系统变化的时候,只有一种或者几种元素会发生剧烈变化,其他元素变化的比率远远小于系统的变化,那么我们暂时认为系统是存在中心化这种特征。最典型的中心化的例子是设计模式当中的观察者模式,观察变化的信息源头。

系统的终态

正如现在我们看到的,根据系统随着时间的发展,最终会进入终态。有三种终态:1.随着时间的发展,最终会达到稳定的状态,这个稳定的状态会持续下去;2.随着时间的发展,系统一直是不稳定的状态,也许这种剧烈的变化可能会导致系统的死亡;3.随着时间的发展,系统虽然是不稳定的,但是呈现出周期性或者阶段性的稳定状态。假设人们遇到的是经过一段时间之后,系统会呈现稳定状态,那么人们就可以用数学模型区描述基于未来或者当前的稳定状态的变化规律,这极大的化简了系统描述的难度。例如描述化学反应的系统就是基于未来稳定状态进行描述的;人们的工程蓝图就是基于未来的系统稳定状态对当前的工程进行的描述;同理人的理想或者是想成为什么样的人都是基于对未来的系统的描述推导出现在应该随时间的变化情况。

系统终态的类型

这里将会列出几种有用的终态类型,帮助大家去了解这些:
1.静态的目的论或者是适应状态往往总是表达一定的目的性或者是适应性。例如动物的毛发是为了保暖,昆虫鲜艳的色彩可能代表警戒色等等。
2.动态的目的论往往表示一系列方向性的程序或者过程。这里有几个现象可以解释其中容易混淆的地方。
   a.事件的方向是朝着系统的终态前进的,这些事件都是系统达到终态的一系列相互关联的前序事件。每个系统在这个方向上的事件是时间无序的。
   b.方向是基于结构的,意思是一个结构化的安排引导着这些这条道路并在这条道路上完成相关的成果。无论是人造系统还是自然系统,大体上都是沿着这种方向的演化到终态。
  c.系统具有相等性,这种情况大多出现在自然系统当中。相同的系统终态事实上是可以通过不同的初始条件和不同的方式演化得到。
  d.最终,有一个最终的终态或者是目的,这意味着实际的活动都是基于对未来目标的预见所决定的。
这些描述在书上写的非常不错,我们现在的行动时基于对未来的预见,我们做的事情是呈现机构化有目的导向但是时间上有独立性,我们现在已经取得的成绩都是有一些目的性存在的。虽然有时忘记未来是什么样子,但是你已经走在未来的路上了,不是吗?

科学中的同形现象

一般系统论的发展有两个目的,一个是建立一般系统论的严格的逻辑数学描述;另一个目的是现有系统发现的规则需要进一步发展。现有科学的学科之间有类似的体系结构,一般系统论主要是尝试将一个学科中某个系统的某些模型和规则提取出来,进行一般化的操作,看看这个一般模型在其他学科或者其他场景中是不是有相似的情况,这样可以避免重复发现,提高人们的研究效率。这些相似性的成因在描述上可能是非数学或者非逻辑的,也可能仅仅只是普通语言描述。例如欧洲各国的语言非常类似,因为他们的语言都是借鉴了相似的语法结构等等。
无论系统在人们眼中怎么去划分,都是有观察者本身的局限性,例如自然系统就是一个人们无法描述的繁杂系统,人们观察到的系统只是其中非常小的一部分。当遇到当前系统解决不了的问题,通常是将问题抛出到上一个层级解决,这将引入新的元素和关系。
我有时思考这一部分的内容,西方科学当中的工程论和这个系统论非常的相似,包括一些管理学中的系统流程。所以每过一段时间,大型公司的管理系统都要进行重新进化流程,不是因为现状,是因为刚开始建立管理系统的指导原则出现的问题。

科学的统一

我们一起来总结一下展示的内容:
1.一般系统论的分析展示了许多在其他学科中用到的系统概念,它们是一组系统概念或者是系统定义条件。
2.一般系统论现在只是基于已有学科数据的调查,在学科新分支上的发展仍然很艰难。
3.这些调查也是一样的重要,也发现了一些让人惊奇的因素。
4.一般系统论模型虽然是来自于自然系统或者是人造系统的一般化处理,但是有时将一般系统应用的具体系统时需要添加个性化处理,否则那将是一个灾难。
这里让我想起来一个问题,理论是从很多次人的处理经验中提出来的,去掉了很多个性化的因素,当我们应用理论到具体实践的过程中的时候,需要时刻提醒自己是否遗漏了补充个性化条件。如果没有添加个性化因素复原,理论就是伯乐的儿子遵循《相马经》找回一个癞蛤蟆。

我觉得是一本好书,觉得有用的记录在这里。





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