第1章运输系统.ppt

普利高津把这种远离平衡态的、稳定的、有序的结构称为“耗散结构”。耗散结构是与平衡结构相对的。主要观点如下: 1、开放系统是产生耗散结构的必要前提，同时也是耗散结构得以维持和存在的基础。 2、非平衡态是系统有序之源。 3、系统的涨落导致系统走向有序。所谓涨落，是指系统的某个变量或某种行为对平均质的偏离。 四、系统理论 系统理论包括： 1、老三论（形成于20世纪40年代）：一般系统论、控制论和信息论。 2、新三论（形成于20世纪70年代）：耗散结构理论、协同学论和突变论。 当代科学技术的发展有两个显著的特点： 一、向深度发展，科学研究的对象越来越专一，学科分类越来越精细，新领域、新学科、新专业不断产生； 二、各学科之间、各技术之间以及科学和技术之间又相互渗透、相互交叉、相互移植，而使得科学技术日趋整体化、综合化。 系统理论就是现代科学技术整体化、综合化的产物。它横跨自然科学、社会科学两大领域，是人类认识史上由定性到定量物质之间各种关系的新飞跃；实现了人类由认识物质、能量到认识信息的新飞跃。 （一） 一般系统论 其创始人是奥地利生物学家贝塔朗菲一般系统论的主要观点如下： 1、系统观点：一切有机体都是一个整体，这个整体是由要素结合而成，其特性和功能不是个个要素的特性和功能的简单相加； 2、动态观点：一切有机体都处于运动状态，并于环境不断进行物质、能力的交换，并保持其有活力的生命运动 ； 3、等级观点：各个有机体都有严格的等级组织起来，并通过各层次逐级组合，形成越来越高级、越来越庞大的系统 。 一般系统论属于逻辑和数学的领域，它的任务是确立适用于各种系统的一般原则。一般系统论沟通了自然科学与社会科学、技术科学与人文科学之间的联系，提出了研究各门学科的新的方法，使许多学科面貌焕然一新。 一般系统论为系统思想的发展，使人类走向系统时代，奠定了理论基础。 （二） 控制论 控制论是研究系统的调节与控制的一般规律的科学。 1948年，美国数学家维纳创立。主要内容如下：4 1、最优控制理论：通过数学的方法，科学、有效地解决大系统的设计和控制问题，并强调采用动态的控制方式和方法，以满足各种输入和多种输出系统的控制要求，实现系统的优化； 2、自适应、自学习和自组织系统理论： 自适应系统：是指能够按照外界条件的变化，自动调整自身结构或行为参数，以保持系统原有的功能的系统。 自学习系统：是指能够按照自己运行过程中的经验来改进系统的控制能力的系统。 自组织系统：是指能够根据环境变化和运行经验来改变自身结构和行为参数的系统。 3、模糊理论：存在大量不够明确的信息和含混不清的概念，很难用明确的数学模型来描述，所以必须借助模糊数学来解决； 4、大系统理论：以规模庞大、结构复杂、目标多样、功能综合、因素繁多的各种大系统作为研究对象，如交通运输系统等。 （三） 信息论 信息论是美贝尔电话研究所的数学家香农于1948提出的。 信息论是研究信息传输和信息处理系统的一般规律的学科，其基本思想是完全撇开系统物质与能量的具体运动形态，而把系统的有目的的运动抽象为一个信息变换的过程，来探求信息的一般特征、传送规律和原理。 由于人类的任何实践活动中，都包含着人流、物流、资金流、信息流等各种流，其中信息流起着支配的作用，它调节着系统内部其它流的数量、方向、速度、目标，并控制着人和物的有目的、有规律的活动。 信息论是控制论的基础。 （四）耗散结构理论 耗散结构理论是十九世纪70年代由比利时物理学家普利高津提出来的一般物理观点认为：如果系统处于一种混乱无序的非平衡状态，系统就不能在非平衡状态下呈现出一种稳定有序的结构。 普利高津认为：一个远离平衡态的开放系统，在一定条件下，通过与外界交换能量、物质和信息，就能够从原来的无序状态转变为一种时间、空间或功能的有序状态。 （五） 协同学理论 协同学（Synergetics）理论也是在十九世纪70年代产生的，是由德国的物理学家哈肯提出来的。 主要观点如下： 1、协同导致有序。所谓协同，就是协同作用。 2、自组织理论。所谓自组织，哈肯特别强调指的是系统在没有外部指令的条件下，其内部子系统之间能够按照某种规则自动形成一定的结构和功能，它具有内在性和自主性。自组织理论是协同学的核心。 （六） 突变论 突变论是1972年，由法国数学家托姆（Rene Thom）提出来的。突变理论是从量的角度研究各种事物的不连续的变化的，并试图用统一的数学模型来描述它们。突变论以结构稳定性为基础，通过对系统稳定性的研究，说明系统的稳态与非稳态、渐变与突变的特征及其相互关系，揭示系统状态演变的内部因素与外界条件。 总 结 所有上述这些理论以及其它系统研究的成果，融合在一起，形成了一种包括无比广阔内容的新学科——“