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【摘要】系統(tǒng)科學是以系統(tǒng)為研究對象的基礎理論和應用開發(fā)的學科組成的學科群。它著重考察各類系統(tǒng)的關系和屬性，揭示其活動規(guī)律，探討有關系統(tǒng)的各種理論和方法。系統(tǒng)科學的理論和方法正在從自然科學和工程技術向社會科學廣泛轉移。本文從系統(tǒng)科學的主要特征來對它進行研究

【關鍵詞】系統(tǒng)系統(tǒng)科學

1系統(tǒng)科學的含義

1.1系統(tǒng)的定義

人們對系統(tǒng)所下的定義五花八門，具有代表性的如下：

有名的Webster辭典認為：所謂系統(tǒng)，①是有機體或組織起來的整體；②是形成某種結合整體的各種理性觀念和各種原理等的復合體；③是有規(guī)律性相互反應或相互依存的某種形態(tài)而構成的組合。或者：①是遵照共同的目標或寄予共同目的的；②是由許多不同部分構成的復雜單體。其強調的是系統(tǒng)的整體性和目的性。

拉波波特認為系統(tǒng)概念有兩種基本的定義方式：數(shù)學的、分析的定義、直覺的、整體論的定義。

貝塔朗菲將系統(tǒng)定義為相互作用的諸元素的復合體。強調了多元性和相關性是系統(tǒng)概念最基本的規(guī)定性。

我國大多數(shù)學者認為系統(tǒng)是由相互聯(lián)系、相互依賴、相互制約、相互作用的事物和過程組織成的具有整體功能和綜合行為的統(tǒng)一體。

從系統(tǒng)的種種定義中；我們可以歸納出幾個要點：①系統(tǒng)總是由兩個以上相互聯(lián)系和彼此影響的部分構成的集合體；②系統(tǒng)總是具有一定的界限，既把系統(tǒng)與環(huán)境區(qū)分開來，又促使系統(tǒng)與環(huán)境不斷在進行能量、信息與物質的交換；⑧系統(tǒng)雖然是由相對獨立的各個部分組成的，但卻是具有一定功能和特性的有機整體。

1.2系統(tǒng)科學的基本概念與范疇

在系統(tǒng)科學中，系統(tǒng)與要素，結構與功能，系統(tǒng)與環(huán)境，輸入與輸出等幾對

概念是十分重要的，有學者稱之為系統(tǒng)科學基本范疇。

1．系統(tǒng)與要素。元素是系統(tǒng)的組成部分，在系統(tǒng)的元素中，有的不宜再作分

解的、且必不可少的部分，被稱為要素。系統(tǒng)與要素的關系是對立統(tǒng)一的，是相互聯(lián)系、彼此制約的，是可以相互轉化的。由于各個系統(tǒng)的大小和復雜程度不同，系統(tǒng)的元素也不一樣。明確了系統(tǒng)與要素的概念，可以確定系統(tǒng)的邊界和邊界內的成員。

2．結構與功能。系統(tǒng)的整體屬性還取決于要素間的各種各樣的關系即系統(tǒng)的

結構。而熵是描述復雜系統(tǒng)結構的一個物理量。社會系統(tǒng)作為一種特殊的內部由許多子系統(tǒng)組成的有組織的多層次的復雜系統(tǒng)，系統(tǒng)有多少個層次就至少需要多少組變量來描述．物理學對系統(tǒng)結構研究的銳利的武器之一就是熵的原理的提出，用熵來討論系統(tǒng)結構時，可以在原來概念的基礎上提出系統(tǒng)的層次及其狀態(tài)變量．揭示系統(tǒng)的演化。

3．系統(tǒng)與環(huán)境。系統(tǒng)作為一定的有組織的整體，總是相對獨立于一定的環(huán)境之中，每一系統(tǒng)都是時空上有限的存在。我們把系統(tǒng)之外并且影響系統(tǒng)存在與演化的各種集合體稱為系統(tǒng)的環(huán)境。環(huán)境是系統(tǒng)能夠存在的客觀依據(jù)，系統(tǒng)只有不斷地與環(huán)境進行能量、物質和信息的交換，才能維持自己的生存。人們認為，系統(tǒng)與環(huán)境具有交互響應。系統(tǒng)對外部環(huán)境做出的這種交互響應有兩種表現(xiàn)：一是特定響應，即系統(tǒng)對首先未能預料的事件的響應；另一是計劃響應，即對能預料的事件發(fā)生后的響應。

4．輸入與輸出。輸入與輸出是系統(tǒng)與外界存在的基本關系。通過輸入與輸出的分析可以很明確地劃分系統(tǒng)的邊界．外界環(huán)境給系統(tǒng)的輸入通過系統(tǒng)的處理和變換，必然會產(chǎn)生出一個輸出，再返回外界環(huán)境中。系統(tǒng)與環(huán)境之間的輸入和輸出的交互影響關系也是區(qū)分開放系統(tǒng)與封閉系統(tǒng)的一個基本標準。

2系統(tǒng)科學體系

學術界對系統(tǒng)論、系統(tǒng)科學、系統(tǒng)哲學和系統(tǒng)工程等存在著不同的認識，一般人的看法是：以一定的系統(tǒng)為研究對象，通過對特定系統(tǒng)的研究而形成的理論就是系統(tǒng)論，其中通過對系統(tǒng)的科學研究而形成的理論就是系統(tǒng)科學；通過對系統(tǒng)的哲學思考而形成的理論就是系統(tǒng)哲學；系統(tǒng)論的理論和技術在實際中的運用就是系統(tǒng)工程等。

我國最初接觸的系統(tǒng)理論是一般系統(tǒng)論即系統(tǒng)論、信息論和控制論，曾有人稱之為舊三論，因為隨后文出：現(xiàn)了耗散結構理論、突變理論、協(xié)同學和超循環(huán)理論等，現(xiàn)在人們講系統(tǒng)論或：系統(tǒng)科學一般是指這些理論的總和。

1．一般系統(tǒng)論。一般系統(tǒng)論的代表人物是奧地利生物學家貝塔朗菲，主要研究系統(tǒng)的普遍原理，以系統(tǒng)為中心概念，以整體性、有序性、層次性、動態(tài)性、開放性、目的性等為基本原則。貝塔朗菲認為一般系統(tǒng)論在未來科學中的作用，將類似于亞里士多德的邏輯學在古代科學中的作用。

2．耗散結構理論。比利時物理學家、化學家普利高津在1967年提出了耗散結構理論，即一個遠離平衡態(tài)的開放系統(tǒng)，在外在條件變化達到某一特定的閾值時，量變可以引起質變。系統(tǒng)在與外在環(huán)境發(fā)生交換過程中，能自動產(chǎn)生一種自組織現(xiàn)象，系統(tǒng)的各個部分能夠形成相互協(xié)同作用，通過能量的耗散和內部的非線性動力學機制形成和維持宏觀時空有序結構。普氏在熱力學基礎上提出總熵變公式，給開放系統(tǒng)理論初步提供了一種精確的數(shù)量描述。錢學森先生高度評價耗散結構理論“使一般系統(tǒng)論的有序結構穩(wěn)定性有了嚴密的理論基礎”。

3．突變理論。法國數(shù)學家R．托姆為描述現(xiàn)實世界特別是形態(tài)發(fā)生問題中的突變現(xiàn)象而于20世紀60年代提出該理論。突變理論是一門有著系統(tǒng)研究背景的數(shù)學學科，在穩(wěn)定性與不穩(wěn)定性、連續(xù)性與間斷性、漸變與突變等辯證關系的論述上對豐富系統(tǒng)科學做出了較大貢獻。突變理論撇開不連續(xù)現(xiàn)象的具體特性，給突變形式以完備的分類；將結構穩(wěn)定性與運動穩(wěn)定性區(qū)別開來，運用了黑箱方法，在尚不知系統(tǒng)輸入如何影響其輸出的運行機制時，即系統(tǒng)運行是一個黑箱，可以根據(jù)輸入和輸出的具體情況來模擬黑箱內部結構。突變理論對我們研究社會現(xiàn)象能夠提供極富啟發(fā)意義的模型。

4．協(xié)同學。德國物理學家哈肯于1970年提出建立協(xié)同學問題，并在1975年建立起協(xié)同學的基本理論框架，現(xiàn)發(fā)展為自組織理論中一個富有特色的學派。協(xié)同學以開放系統(tǒng)為研究對象，既關注無序向有序的演化過程，也關注有序到混亂的演化規(guī)律，將有序與無序結合起來。協(xié)同學是一門綜合與協(xié)作的科學，與耗散結構理論相比，協(xié)同學擺脫了熱力學概念的束縛，采用了比較普適的概念和方法；與突變理論相比，它不限于有勢系統(tǒng)，能夠處理更廣泛的有序演化問題o

3系統(tǒng)科學的獨特性

3.1在原理層面上的獨特性

系統(tǒng)科學有自己獨特、有效的概念體系，這些概念為我們探索世界圖景提供了思考的路徑?，F(xiàn)在普遍意義上起指導作用的系統(tǒng)科學原理有整體性原理、有序性原理、反饋原理、自組織原理等。還有前面提到的穩(wěn)定和靜止、熵等概念體系，這些概念具有廣泛的適應性，世界的大部分可以被概念化地描繪成等級體系。系統(tǒng)科學對傳統(tǒng)科學的革命性變革的意義之一在于，它打破了以往各門學科之間的界艱，溝通了各門學科間的聯(lián)系，使之成為具有綜合性、整體性和最優(yōu)化的廣闊視野的大科學。

1.整體性原理。整體性是系統(tǒng)思想的靈魂，系統(tǒng)的整體功能不僅有各部分的功能，而且有由各部分相互聯(lián)系形成結構而產(chǎn)生的新功能。對客觀世界整體性的認識可追溯到古代的思想家們如亞里士多德、老子等的樸素的整體性思想。近代實驗科學的興起產(chǎn)生了近代科學整體觀。無論是自然界的演化還是人類的精神活動均構成一幅幅相互聯(lián)系彼此作用無窮無盡交織的圖景。系統(tǒng)科學的整體性原理與其他哲學整體論相比，有更為明確的內涵，如著名的“整體大于部分之和”。提出有組織的整體性是系統(tǒng)存在和演化的最基本的特性；突破了單質點科學哲學以“孤立性、絕對對稱性、單調性與線性疊加可還原性”作為整體的基本特征的藩籬，揭示了系統(tǒng)作為有組織整體的“非線性非平衡特征；開放性征；組織性征和層次性征”。運用漲落這一概念來揭示系統(tǒng)整體性演化的過程，賦予系統(tǒng)整體性新的內涵。

2．有序性原理。系統(tǒng)結構由低向高逐漸高移化，稱為有序。對于社會系統(tǒng)而言，只有開放、有漲落、遠離平衡態(tài)才可能形成有序結構。貝塔朗菲認為開放性是系統(tǒng)發(fā)生有序演化的必要條件。系統(tǒng)內部非線性的相關作用是系統(tǒng)有序之源，系統(tǒng)不斷地與外界發(fā)生各種聯(lián)系,敞開輸入和輸出的通道,擴大信息和能量交換的流量,降低熵值。只有保持開放性，系統(tǒng)才能成為活的組織，這是有序原理的真諦。

3．反饋性原理。在系統(tǒng)的邊界內存在著反饋回路，它是系統(tǒng)其本結構單元，決定了系統(tǒng)的動態(tài)行為。任何系統(tǒng)只有通過反饋回路，才能進行有效的控制。按輸出對輸入的影響。反饋可以分為兩類：輸出返回到輸入端后。能加強輸入的為正反饋---它使系統(tǒng)與目標狀態(tài)間的距離增加；使輸入減弱的為負反饋---它使系統(tǒng)與目標整體趨于吻合，能夠維持系統(tǒng)的穩(wěn)定。在不同的時期．正反饋和負反饋都有存在的必要。

4．自組織原理。組織與自組織是協(xié)同學的中心課題，組織被認為：是在特定的外部干預下獲得其空間的、時間的或功能的結構；自組織則是系統(tǒng)內部在沒有外部的干預下獲得的結構。我國學者湛墾華認為，系統(tǒng)科學中基本的東西是非平衡自組織理論，離開了對自組織理論的把握就不能算是掌握了基本的系統(tǒng)哲學。系統(tǒng)的自組織性是系統(tǒng)科學中具有較強解釋能力的原理。通過系統(tǒng)自組織的五種基本形態(tài)---自組織、自同構、自復制、自催化和自反饋可揭示系統(tǒng)的演化過程。

3.2在技術層面上的獨特性

毫無疑問，系統(tǒng)科學能夠給實踐帶來很多有用的技術，其中系統(tǒng)工程可以說是系統(tǒng)科學在實踐中應用的總稱，盡管人們對系統(tǒng)工程有種種解釋，但并不妨礙系統(tǒng)工程的技術性質與應用價值。因為系統(tǒng)工程給人們最直觀的印象和解釋是傳統(tǒng)工程與系統(tǒng)觀點以及數(shù)學方法和計算技術的綜合體。系統(tǒng)工程作為系統(tǒng)科學中的應用領域是一個多階段的過程。一般認為系統(tǒng)工程包含以下幾個環(huán)節(jié)：

問題的提出---系統(tǒng)分析---系統(tǒng)綜合---系統(tǒng)優(yōu)化---系統(tǒng)決策---系統(tǒng)設計---計劃實施---運行階段---更新階段。其中系統(tǒng)分析階段的原則基本上形成共識：①定量分析和定性分析相結合；②部分與整體相結合；③眼前利益與長遠利益相結合；④系統(tǒng)要素與外部環(huán)境相結合。

從20世紀30年代提出系統(tǒng)分析一詞以來，每一個年代對系統(tǒng)分析的概念解釋都有發(fā)展。系統(tǒng)分析是指系統(tǒng)觀念在解決復雜問題中的應用，從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，對所研究的事物進行有目的的、有步驟的探索分析過程。系統(tǒng)分析能夠使人們對問題的認識更加清晰，特別有助于提高決策的科學化程度。系統(tǒng)分析的優(yōu)越性在以下幾個方面已形成共識：①決策者能更充分地考慮面臨助各種不同選擇；②稀缺而昂貴的人力物力資源能夠得到更有效的利用；③能夠更好更省地達到目的；④能夠在有關資源合理分配、政策貫徹、目標設定、解決涉及牡會政治文化因素的問題等方面，加強決策能力。用系統(tǒng)的觀點考察事物，包含著兩個層面：一是內向描述，確定對象系統(tǒng)的組成要素及結構方式，并劃分出不同的層次；二是外向描述，把研究對象作為更大系統(tǒng)的組成部分，考察對象與環(huán)境中其他系統(tǒng)的關系，準確地確定它在環(huán)境大系統(tǒng)中的位置。

【參考文獻】

[1]錢學森：《論系統(tǒng)工程》，300頁，長沙，湖南科學技術出版社，1982。

[2]湛墾華：《系統(tǒng)科學的哲學問題》，150~167頁．西安，陜西人民出版社，1995。

[3][美]R．M．克朗：《系轉分析和政策科學》．陳東威譯，17頁，北京，商務印書館，1985。