系统工程理论的新发展.ppt

哈尔滨工业大学博士学位论文预答辩哈尔滨工业大学博士学位论文预答辩**系统工程哈尔滨工业大学管理学院张庆普第三章系统工程理论的新发展**3.1SE日益向多种学科渗透和交叉发展SE这门软科学日益受到人们的重视系统工程研究的对象可分为“硬系统”和“软系统”。所谓硬系统，一般是偏工程、物理型的，机理比较明显，比较容易用数学模型来表述，有较好的定量方法计算出系统的行为和最优解。所谓“软系统”，一般是偏社会、经济型的，机理往往不清楚，较难完全用数学模型来表述，常用定量与定性相结合的方法来处理问题。20世纪70年代中期，一些有远见的学者感觉到“过分定量化”、“过分数学化”会给运筹学、系统工程的应用带来副作用，有些人满足于数学公式的推导本身，而忽视了最有生命力的源泉—实际问题本身。到20世纪80年代，在美、英出现了一批新的系统方法论，他们的共同特点是偏软，大多没有数学模型，而强调思考方法、工作过程和人的参与等。3.2复杂适应系统理论要点过分定量化、过分数学化的模型难以解决一些社会实际问题，许多学者开始了反思。20世纪80年代中期，国际上兴起了对复杂性问题的研究。1984年在美国成立了以研究复杂性为宗旨的圣塔菲研究所(SantaFeInstituet，简称SFI）。23411994年，霍兰正式提出复杂适应系统（ComplexAdaptiveSystem,简称CAS）理论。CAS理论的提出对于人们认识、理解、控制、管理复杂系统提供了新的思路。CAS理论的基本思想可以用一句话概括：“适应性造就复杂性”。但适应性只是产生复杂性的机制之一，而不是复杂性的惟一来源。CAS理论不排除还可能有其他的产生复杂性的机制与渠道。CAS是一大类十分重要、常见的复杂系统，它从一个侧面概括了生物、生态、经济、社会等一大批重要系统的共同特点。CAS理论包括微观和宏观两个方面在微观方面，CAS理论最基本的概念是具有适应能力的、主动的个体，简称主体。所谓适应能力表现在它能够根据行为的效果修改自己的行为规则，以便更好地在客观环境中生存。这种主体在与环境的交互作用中遵循一般的刺激━反应模型。在宏观方面，由这样的主体组成的系统，将在主体之间以及主体与环境的相互作用中发展，表现出宏观系统的分化、涌现等种种复杂的演化过程。CAS系统中的个体一般称为元素、部分或子系统。CAS理论采用了AdaptiveAgent（具有适应能力的个体）这个词，是为了强调它的主体性，强调它具有自己的目标、内部结构和生存能力。围绕主体这个最核心的概念，霍兰提出了研究适应和演化过程中特别要注意的7个有关概念：聚集、非线性、流、多样性、标识、内部模型、积木。前4个概念是自适应个体的特性,将在适应和进化中起作用,后3个概念则是个体与环境进行交流时的机制。聚集(Aggregation)。指系统中的自适应、活的、较低层次的个体，在一定条件下双方彼此接受时，通过“粘着”（Adhesion）形成较大、较高层次的多主体的聚集体（AggregationAgent），在系统中像一个单独的个体那样行动。个体在聚集过程中会涌现出许多不能用还原论来解释的宏观性态,这是系统复杂性的重要行为特征。非线性(Nonlinearity)。CAS理论认为个体之间相互影响不是简单的、被动的单向因果关系，而是主动的“适应”关系。线性的、简单的、直线式的因果链已不复存在，一般010302各种反馈作用（包括负反馈和正反馈）交互影响的、互相缠绕的复杂非线性关系。正是这种复杂非线性关系造成了复杂自适应系统的行为特征难以把握和预测。流(Flow）。在个体与环境之间，以及个体相互之间存在着物质流、能量流和信息流。起关键作用的是信息流。这些流的渠道是否通畅，周转迅速到什么程度，都直接影响系统的演化过程。多样性(Diversity)。在相互作用不断适应的过程中，个体之间的差别会发展与扩大，最终形成分化，形成个体类型的多样性，这是CAS的一个显著特点。而从整个系统来看，这事实上是一种分工；和前面提到的聚集结合起来看，这就是系统从宏观方面看到的“结构”的“涌现”，即所谓的“自组织现象”的出现。010302标识(Tagging)。为了相互识别和选择，是必须认真考虑标识。个体标识是系统个体在竞争环境中实现相互作用、相互识别、选择的方法。标识的作用主要在于实现信