从系统优化管理看一般系统理论

李昆蔓 郭艳

摘 要：本文从初步学习角度，浅释一般系统理论的概念、包含的领域，介绍系统理论发展中，关于一般系统主要特性的研究情况。从涵盖领域的需求简述了一般立体理论的发展趋势，最后简单总结分析了发展需求与理论研究现状之间的矛盾。

关键词：一般系统；系统科学；系统特性；信息论；控制论

一、系统科学定义

系统论中，客观世界的一切事物都是系统以及系统的集合，系统的复杂性决定了客观世界的复杂性。研究任何一个客观存在的对象，也要包括这个部分所在的系统与它周围的环境之间的关系。系统科学之所以称为系统，因为它把研究对象作为一个整体来对待。研究内容包括捕捉对象的基本特征，整体性、关联性、等级结构性、动态变化、平衡性及时序性等。系统论是一种科学理论，揭露事物本质规律，更重要的提供方法论研究系统科学。

系统论的研究工作，分成几个步骤：首先了解系统的规则和特点，其次，了解系统反映出的层次、构造和演化，最终实现系统结构优化，协调要素之间的关连。系统论的基本思想、基本理论及特点，反映了科学总体化、综合化，学科研究跨交融的发展趋势的。现代社会盘根错节的复杂问题，凸显在政治、军事、经济、文化和科学等各领域中，系统科学提供了方法论基础。

以系统思想为核心、系统科学综合了多门学科，可分为狭义和广义两种。

对狭义系统科学，贝塔朗菲[1]建议"系统"的科学是：系统哲学、数学系统论、和系统技术三个部分归纳组合形成的学科体系。

广义系统科学的涵盖范围广泛的理论，包括纯系统理论、信息论、控制论、耗散结构理论的经济学理论、协同论、突变论、运筹学、模糊数学、泛系理论的数学理论，和物理学理论的物元分析、系统动力学、灰色系统论、系统工程，计算机科学理论的计算机科学、人工智能、知识工程学、传播学等。之后研究的发展，把多个理论学科也归入到了广义系统科学体系中：相似论、现代概率论、模糊逻辑学、超熵论、奇异吸引学、紊乱学、混沌理论等。

系统科学依据系统应用的学科领域，组成学科体系群，以系统做为研究核心，创立系统科学的基础理论；各类系统的关系和属性是研究重点，发掘系统本质的活动规律为研究目标，想了解如何研究和管理系统的理论和方法。从自然科学、工程技术到社会科学范畴，系统科学的理论和方法朱波扩展，这种变迁广泛的在逐步加深，如哲学与系统科学相互作用，研究系统科学里出现的哲学问题，形成了系统哲学[2]。

二、系统科学的内容

1972年贝塔朗菲[4]把一般系统论扩展为系统科学领域，一般系统论尝试着被重新规界。他认为，不适宜把一般系统论局限于技术方面，技术方面角度了解到的系统论不完全是一种数学理论。因为用现代数学逻辑方法不能描述许多系统问题。更深刻的实质包含在一般系统论的概念里，囊括了宽泛的研究领域，其中有三个重要的方面：

1、系统的科学：又称数学系统论。研究目的是描述一个系统，以一个精确数学语言，从而获得适用于所有系统的基本理论。

2、系统技术：又称为系统工程。运用系统论和系统论的方法，从技术上，更复杂的系统，工程系统、社会系统、经济系统和生命系统等的研究。

3、系统哲学：从哲学方法论的角度，研究科学方法论在一般系统论中的性质，为系统理论研究提供哲学基础。

贝塔朗菲扩展一般系统论为系统科学后，基本囊括三个所有的系统科学层次。现代一般系统论的研究，主要集中在系统思想、开放系统、系统哲学和系统结构同构等。系统工程，复杂系统的组织管理与技术，不属于一般系统论研究的范围，并逐步独立发展为新学科。

其后许多学者也提出新理解的系统科学结构。其中有学者认为，系统科学应该包括系统概念、一般系统理论、系统方法论、系统理论分析和应用系统方法论等五个方面。也有学者认为系统科学研究的是系统的类型、运动规律和普世性质的科学。这个体系应该包括三部分：系统科学、系统工程和系统方法论。

我国科学界泰斗钱学森[3]提出的框架，说明系统科学包含的内容和内容间的相互结构。他认为系统科学与自然科学、社会科学在地位上并驾齐驱，对各个领域都非常重要。钱老把系统科学按结构划分为四个层次：第一层次是工程技术层次，包括系统工程、通信技术、自动化技术等，可以直接使用这些具体技术改造自然界；第二层次是技术科学层次，这个层次的研究建立系统工程的直接实践，包括运筹学、系统理论、控制论、信息论等；第三层次是系统科学的基础理论，重要研究系统学理论。从系统的哲学和方法论的上看，第三层表现了系统观，衔接了马克思主义哲学和系统科学。

三、一般系统论的要点

系统论的基本思想方式要领，是把研究和管理的对象看成一个系统，剖析他的布局构造和功能，在系统、要素、环境三者间研究的相互关系和变迁规律性，达到系统的优化。按系统论把任何事物都当做系统，系统是普遍存在的。

系统有多样性，按照不同方式划分类型：按规模分宏观系统、微观系统；按人类干涉的程度分人造系统、自然系统；按学科范畴分自然系统、社会系统、思惟系统；按系统状况分均衡系统、非均衡系统、近、远平衡系统，按与环境的关连情况分为开放系统、封闭系统、孤立系统等。另外在复杂程度上还区别为大、小系统。

根据贝塔朗菲认为，系统论主要有5个特性[1]：

（一）系统的整体性

系统由多个客观事物组成整体，但部分之和不等于整体。因为系统反映了整体，还反映更复杂的关系：整体分别与部分、层次、结构、环境四者间的关系。贝塔朗菲强调，任何系统都是个有机的总体，只是把部分机械组合或相加不可能拼凑出整体，各要素没关连，系统的整体功能的新质不存在。他说，亚里斯多德的"整体大于部分之和"就是在说明系统的整体性，否定了要素性能好决定整体性就好的观点，后者是机械论，用片面局部说明整体。另外，他也提到，系统中各要素不单独存在，要素的作用取决于要素在系统中的位置。系统通过整体与系统的要素、要素的层次、要素的结构、要素的环境的关系表现出整体性特征。要素的无组织的综合也是形成整体的一种方式，但是无组织状态不能构成系统，系统所具有的整体性以一定组织结构作为基础，系统的整体性表现为，按照某种方式，相互联系、相互作用的要素构成系统的结构。所以整体性是结构化的。要素间的相互关联让整体不可分割。在整体中的要素才是要素，假如把要素从系统中切断，系统和要素都会没有要素的功能。一般系统论，即广义系统论的核心就是整体性性质。

（二）系统的有机关联性

系统规律和要素规律有联系又有区别，系统规律表现着整体性，不等于要素规律，所以系统规律总和与要素规律总和不相等。在性质总和上二者也是不同的集合，要素没有系统的性质。但系统与要素是一个整体，要素的性质是系统的性质基础，有的系统的规律也需要从要素之间的关系（系统的结构）提取。整体中的要素，具有一些整体性基本特性，形成整体内部相互关联关系，所以这些特性只有在整体中才能显现，没有这种整体性特性，要素就不属于这个系统。即：系统是要素的有机的集合。

（三）系统的动态性

系统是有生命的，是有机关联动态，这有两方面涵义：一、时间改变，系统内部结构就随之改变；二、系统内部要素需要外部环境提供物质、能量和信息交换。例如：新陈代谢是生物体保持体内平衡的基础，生物机体死亡看新陈代谢是否中止，中止的话构成生物体的系统就死亡了。范氏认为，每个客观存在的系统都是开放的，动态性是开放系统必要属性。

（四）系统的有序性

系统在结构、层次及动态的方向性上，都有一定顺序。系统存在状态是有序的，有序从无序进化，越有序组织程度越高，越高稳定性。反之，系统从有序变成无序，稳定性逐渐降低。最终完全无序，系统就解体。

（五）系统的目的性

为了避免混淆（主要是与“目的论”区别），系统目的性有时也叫“预决性”。 范氏认为，系统的有序性是有目标指向的，即一个系统的发展方向是由许多因素决定的，一个是偶然的实际状态，此外还有系统的目的，即其必然的发展方向。他强调系统普遍有方向性，无论系统是机械系统或其他任何类型。

四、一般系统理论发展趋势

系统论归纳了现代社会化大生产的特点，社会各领域的复杂性，所以能够在很多领域得到应用。人类社会政治、经济、军事、科学、文化等面临的复杂挑战，系统论是新角度的方法论基础，系统理论发展现状有以下趋势和特点：

系统论与多学科领域相互交织、关连越来越紧密，如控制论、运筹学、系统工程、信息论，电子计算机和通信技术等；

系统论是控制论、信息论的核心，系统论、控制论、信息论， "三归一"三学科相互融合已经是趋势；

有必要把新科学理论，耗散结构理论、协同论、突变论、模糊系统理论等合并为独立的系统学——这是系统科学的基础科学理论，可以丰富和发展系统论的内容；

因为系统科学的普遍性，其中的哲学和方法论问题逐渐引起人们的重视，很多研究集中于把各分支的系统理论归纳起来，创建统一的系统科学体系和思想方法，这也是系统论领域研究主要目的。

五、难题

系统科学理论研究不完整，目前只有初步研究成果。研究领域主要集中于如何提高解决复杂系统问题的思路、方法、原则和模型，但依具体系统的领域决定特点性质多变，很难明确定义统一的系统体系。科学领域、经济学领域、社会性领域不同问题，涉及面甚广，除了客观条件外还有其他多种外部因素决定着系统的有机性，单靠系统理论或系统工程进行系统分析或建模，整体性不完整。 其次，系统科学理论的缺乏，需要从实践中“提炼”、“抽象”具体系统问题和特点，补充发展系统理论，从而实现问题的解决。虽然介绍系统科学的文献多，但真正能指导实践并解决问题的少，在理论研究和应用开发方面，都有主动性、不确定性、不确知性、散化、维数灾、发展性等一系列难题[5]。

在系统科学的基础理论、应用理论和工程技术三个层次的主要领域研究系统论后，问题逐渐都转向系统的复杂性问题研究， 理论研究进展缓慢，实际应用急需理论指导，但系统科学界普遍在理论认识水平上感到困惑，迫切需要突破基础理论[6]。

传统科学主要以还原论思想为认识论基础：用部分的性质组合整体性质；低层次事物组合高层次事物；在确定的基本物质层次基础上，迭代还原一切复杂问题，最终回归到这个基本层次描述问题， 即用物理学基本规律解释一切事物。还原使用的基本工具分析——累加法来掌握事物对象，分析是其中的决定步骤。但系统的复杂性不是系统要素固有的属性，是组织的属性，是整体性的，在系统里低级向高级的组织演化中这些属性逐步涌现，即组织演化使简单性中涌现出复杂性。使用分析——累加方法来补充或修正就能描述较低层次上的涌现，例如这种方法产生了直接综合和统计综合。在较高层次的涌现，复杂巨系统层面，如生命科学， 基于还原论的“分析——累加”方法不完全有效。要建立一种新方法来描述复杂巨系统的高级涌现性。这也是欧洲科学家在复杂性研究上的停滞问题[6]。

由于系统的复杂性、主动性、多变性，理论创新需要突破传统框架，研究系统分析、建模、设计和控制、管理的新方法。如何对系统进行控制和管理，如何进行系统分析与预测、系统规划、框架设计，实现系统优化，都是系统科学领域的难题。

参考文献：

[1]L·贝塔兰菲.《一般系统论：基础、发展和应用》[M].社会科学文献出版社1987.

[2]许国志.《系统科学》[M].上海科技教育出版社，2000.

[3]钱学森.《论系统工程》[M].上海交大，2007.

[4]涂序彦.“大系统控制”浅谈；中国自动化学会控制理论专业委员会[J].2014.