不懼過(guò)往，不畏將來(lái)！11-23 09:45
一
系統科學(xué)的研究背景
如今，信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的革命已經(jīng)在很大程度上改變了我們的社會(huì )。眾所周知，我們現在的幸福生活依賴(lài)于工業(yè)革命。第一次工業(yè)革命以改進(jìn)蒸汽機為代表，讓人們能利用礦石和熱力作為能源；第二次工業(yè)革命以應用電力為代表，讓人們使用電力。這兩次工業(yè)革命改變了每個(gè)人的能力，讓人們不再只依靠手和腳勞動(dòng)，而是使用機器代替手工，大大提高了勞動(dòng)效率。但是第三次工業(yè)革命，即以信息網(wǎng)絡(luò )技術(shù)為突破的新一代工業(yè)革命，它改變的不再是我們每個(gè)人的能力，而是關(guān)系，它改變了人和人之間的關(guān)系、物和物之間的關(guān)系以及人和物之間的關(guān)系。
網(wǎng)絡(luò )技術(shù)推動(dòng)下的科技創(chuàng )新導致關(guān)系的改變，真正帶來(lái)的是社會(huì )中系統性和復雜性的特征體現，這樣的變化必將遠遠超過(guò)過(guò)去三四十年的變化。例如，三四十年以前，學(xué)生來(lái)北京上大學(xué)，生活費缺乏，找父母要錢(qián)寫(xiě)封信寄回去得一周，父母準備好錢(qián)再寄回來(lái)又得一周，這樣導致學(xué)生這半個(gè)月的生活拮據。但是現在完全不同，缺錢(qián)花了，一個(gè)微信紅包就可以解決。因此，關(guān)系的改變使人們的生活完全不同。
圖1 系統科學(xué)研究的領(lǐng)域是多樣的
在這樣的時(shí)代背景下，社會(huì )也遇到了方方面面的問(wèn)題。比如，分析國際、國內的事件可以看成是簡(jiǎn)單的獨立事件，但是，更深層次的結構方面的問(wèn)題在系統角度是需要認真思考的。每個(gè)人觀(guān)察這些事的角度和觀(guān)點(diǎn)都不同，因此不同的人看到社交平臺上推送的文章的深度也都不一樣。
其實(shí)所有這些事都需要建立系統思維，也就是說(shuō)，現在信息技術(shù)的變化，使地球真正的成為了一個(gè)地球村。方方面面的關(guān)聯(lián)，使得任何人和事都不再獨立，而是有了千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。這樣一個(gè)系統性的變化已經(jīng)非?，F實(shí)地呈現在社會(huì )中。全局性、系統性、復雜性已然成為了新世紀信息社會(huì )的基本特征。
二
系統科學(xué)的基本概念
1.協(xié)同學(xué)
協(xié)同學(xué)使用的基本概念主要有:競爭、協(xié)同、序參量和伺服。
競爭、合作或協(xié)同是協(xié)同學(xué)的基本概念。但是在協(xié)同學(xué)中, 哈肯主要強調了協(xié)同。實(shí)際上, 競爭是協(xié)同的基本前提和條件, 它也大量地反映在哈肯的著(zhù)作中, 如大量氣體分子的系統中, 分子之間的頻繁碰撞；化學(xué)反應中不同反應物之間的反應過(guò)程存在大量的反應物分子之間的競爭；生態(tài)系統中各個(gè)物種之間的相互競爭——種內和種間競爭；社會(huì )的各個(gè)集團之間的斗爭；甚至思想、概念形成過(guò)程中, 同樣存在不同思想、方法和概念之間的相互交流、批評和其他形式的競爭 (如學(xué)派、觀(guān)點(diǎn)之爭、科學(xué)發(fā)現中的競賽) 。競爭是系統演化的最活躍的動(dòng)力。這是因為, 系統內部諸要素或系統之間的競爭是永存的, 它雖然依條件不同可大可小, 或強或弱，但由于運動(dòng)的永恒, 系統內部各個(gè)子系統之間的差異就是永恒的, 因而它的存在和演化是永恒的。
協(xié)同概念在協(xié)同學(xué)中占據更重要的地位。哈肯多次強調協(xié)同學(xué)就是一門(mén)研究各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域中關(guān)于合作、協(xié)作或協(xié)同的學(xué)說(shuō)。所謂協(xié)同, 按照哈肯的觀(guān)點(diǎn), 就是系統中諸多子系統的相互協(xié)調、合作或同步的聯(lián)合作用, 集體行為。自組織系統演化動(dòng)力來(lái)自系統內部的兩種相互作用:競爭和協(xié)同。子系統的競爭使系統趨于非平衡, 而這正是系統自組織的首要條件, 子系統之間的協(xié)同則在非平衡條件下使子系統中的某些運動(dòng)趨勢聯(lián)合起來(lái)并加以放大, 從而使之占據優(yōu)勢地位, 支配系統整體的演化。
序參量概念和伺服概念是協(xié)同學(xué)的兩個(gè)中心概念。序參量和系統內部大量子系統運動(dòng)狀態(tài)的相互作用過(guò)程就是伺服過(guò)程, 即大量子系統先產(chǎn)生序參量, 后伺服于序參量的過(guò)程。
哈肯在建立協(xié)同學(xué)的過(guò)程中, 逐漸建立了協(xié)同學(xué)研究的兩類(lèi)重要方法。一類(lèi)方法與傳統分析方法的基礎類(lèi)似, 即從分析微觀(guān)組分和變元著(zhù)手, 這被稱(chēng)為協(xié)同學(xué)微觀(guān)方法, 其中當然也存在一些不同傳統動(dòng)力學(xué)分析的方法創(chuàng )新；另一類(lèi)方法則借助熱力學(xué)的唯象方法思想, 從信息角度研究系統演化過(guò)程走向有序過(guò)程中的信息增殖現象, 這被稱(chēng)為協(xié)同學(xué)的宏觀(guān)方法。
協(xié)同學(xué)微觀(guān)方法論中最成功、也是最核心的方法就是哈肯從物理學(xué)熱力學(xué)借用過(guò)來(lái)的絕熱方法。而哈肯借用的絕熱方法, 則成為協(xié)同學(xué)簡(jiǎn)化問(wèn)題的關(guān)鍵。而絕熱方法的運用, 則使得哈肯得到了一個(gè)重要原理, 即伺服原理。兩者的運用成為交相輝映的、相互促進(jìn)的思想和方法。
合作問(wèn)題是協(xié)同學(xué)研究的一個(gè)重要問(wèn)題, 協(xié)同學(xué)已經(jīng)證明通過(guò)子系統的競爭相互作用可以產(chǎn)生協(xié)同。在社會(huì )領(lǐng)域, 人們已經(jīng)發(fā)現了一些有關(guān)合作如何產(chǎn)生的重要特性, 一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題是:在一個(gè)沒(méi)有核心權威的利己主義世界中如何產(chǎn)生合作?這方面的著(zhù)名研究即所謂的“囚徒困境”研究和R·阿克塞爾羅德對此問(wèn)題組織的計算機模擬研究。
2.耗散結構理論
一個(gè)非常著(zhù)名的實(shí)驗，是普利高津研究耗散結構論指出的一個(gè)現象?？紤]拿一個(gè)薄容器，比如一個(gè)托盤(pán)、一個(gè)實(shí)驗品，往上面倒一層薄液體，使它平鋪開(kāi)，然后用火在托盤(pán)的底部加熱，一個(gè)重要的條件是，盡可能的保證受熱均勻，不能產(chǎn)生不均勻現象。此時(shí)水分子就會(huì )往上流。開(kāi)始時(shí)，底部和上部的溫差不太大。熱的傳遞有三種方式：輻射、對流、傳導。開(kāi)始時(shí)，要釋放掉熱，只能通過(guò)傳導的方式釋放，相當于底部的水分子，受熱以后，便互相亂撞、亂跑，因為水分子有熱、有能量，于是水分子通過(guò)碰撞，把能量傳遞給另一個(gè)水分子。另一個(gè)水分子受熱以后，又撞、又傳，用這種方式把熱從底部傳到上部，即熱傳導。但這種傳遞方式實(shí)際上是比較沒(méi)有效率、比較慢的，因為震動(dòng)導致能量不集中。
但當加熱到一定程度之后，溫差達到一定閾值，便會(huì )發(fā)生相變，即在此時(shí)水分子獲得熱量之后，不會(huì )再把熱傳導給另一個(gè)水分子，而是自己運動(dòng)起來(lái)。水分子受熱以后，就到另一個(gè)地方，通過(guò)水分子運動(dòng)的方式把熱釋放出去。于是大量底部的水分子受熱就往上運動(dòng)，而上部的水分子冷卻就往下運動(dòng)，在液體的豎直剖面上，這一上一下那些水分子便形成蛋卷一樣的模式，每個(gè)蛋卷從上往下看時(shí)，就看見(jiàn)六角格的模式。
圖2 水分子六角格模式
六角格被認為是一種宏觀(guān)有序狀態(tài)。因為六角格本身類(lèi)似晶體，這種晶體具有對稱(chēng)性結構，對稱(chēng)性就是一種秩序。另外六角格又是一個(gè)周期排列，這個(gè)周期性可以理解為一個(gè)空間的平移對稱(chēng)性，它又是一種序。所以說(shuō)它是一個(gè)自發(fā)的產(chǎn)生有序的狀態(tài)。
由此可以看到，一旦系統開(kāi)放起來(lái)，它就有這種自發(fā)產(chǎn)生秩序的可能性。從這樣一個(gè)圖景而言，更完整的熱力學(xué)第二定律，或者廣義的，適用于開(kāi)放系統的熱力學(xué)第二定律，表述為：任何一個(gè)物理演化，過(guò)程都會(huì )產(chǎn)生熵。
假如把人當成一種熱力學(xué)系統，其實(shí)人身體里的每個(gè)細胞的每個(gè)化學(xué)反應、每個(gè)運動(dòng)，都在產(chǎn)生一種熵，一種廢料。但另一方面，這個(gè)系統又通過(guò)開(kāi)放，跟外界能量物質(zhì)的交換，可以不斷地把熵釋放出去，比如出汗、進(jìn)食，當然進(jìn)食是往里流，但流進(jìn)來(lái)的是一種秩序，一種信息，反過(guò)來(lái)講，它實(shí)際上是耗散，將熵往外流。所以一方面是體內不斷地產(chǎn)生廢料，另一方面通過(guò)體表，通過(guò)這些器官的新陳代謝，把熵釋放出去。一邊產(chǎn)生一邊釋放，兩者之間就會(huì )有一個(gè)流速差，此時(shí)對比哪一個(gè)流速更大。如果產(chǎn)生熵的流速更大，整個(gè)系統由熱力學(xué)第二定律的作用就會(huì )不斷產(chǎn)生無(wú)序，不斷衰敗下去；反過(guò)來(lái)，如果往外釋放的熵快于內部產(chǎn)生的熵，這時(shí)就會(huì )產(chǎn)生有序，如上述提到的溫差閾值，往外釋放的快，這時(shí)就會(huì )產(chǎn)生有序。
人體恰恰是這樣。在青壯年之前，熵產(chǎn)生的速度小于有序增加的速度，所以人變得越來(lái)越有序，越來(lái)越壯年，發(fā)展越來(lái)越好。但到后半程，這時(shí)人就開(kāi)始走下坡路，實(shí)際是熵產(chǎn)生的太多，釋放不過(guò)來(lái)。所以?xún)烧叩母偁帉е铝巳f(wàn)千世界的復雜現象。這就涉及到一個(gè)非常重要的概念——耗散結構。
系統產(chǎn)生有序的必要條件是開(kāi)放。系統如何開(kāi)放？開(kāi)放意味著(zhù)有能量、物質(zhì)、信息的交換，即系統和外界有一種流通、流動(dòng)。但要保證跟外界有流通和流動(dòng)，再看系統內部時(shí)，由于內部又能不斷切分成一個(gè)個(gè)子系統，便會(huì )發(fā)現這些子系統也必然會(huì )與它的內部的環(huán)境有物質(zhì)流通，即流動(dòng)。于是整個(gè)系統就必然是一個(gè)不斷流動(dòng)的系統，這種系統就稱(chēng)為耗散結構。例如：去小河邊度假，蹲在小溪旁邊，會(huì )發(fā)現只要水流的流速是常速度，水波紋實(shí)際上是個(gè)固定形狀，幾乎不變。所以這時(shí)盯著(zhù)水波紋看，就能體會(huì )什么是耗散結構。每一滴水都是瞬息萬(wàn)變，但它形成的駐波，卻是一個(gè)非常穩定的結構。只要水不斷，駐波就始終在那。這就是所謂的耗散結構。城市、社會(huì )生態(tài)圈，所有的一切都是一種耗散結構。
耗散結構有一個(gè)哲學(xué)上非常著(zhù)名的難題、悖論：既然知道人體就是這種不斷的流變系統，一個(gè)粗糙的說(shuō)法是，人身體的細胞平均每隔四年，就會(huì )由于新陳代謝完全替換一次，那么憑什么說(shuō)三歲時(shí)候的你，和現在的你是同一個(gè)人呢？如果人們都遵從一個(gè)唯物的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，人是由物質(zhì)構成決定人體本身，可是這個(gè)物質(zhì)構成早就已經(jīng)替換掉了，又如何說(shuō)是同一個(gè)人呢？哲學(xué)上看起來(lái)它是一個(gè)悖論。所有的耗散系統的本質(zhì)不是單元構成，而是構型，即水波紋不是個(gè)實(shí)體，類(lèi)似于一個(gè)霓虹燈、一個(gè)圖案，它是一個(gè)軟件。所以人們的自我，我之所以為我，并不是原子分子，而是我的構型。所以從哲學(xué)的角度而言，越來(lái)越務(wù)虛。其實(shí)你要理解我們現在這個(gè)社會(huì )，社會(huì )之所以說(shuō)是復雜系統，是因為傳統的牛頓方法不適用？是因為它的最基本單元、研究對象，本身是虛的，無(wú)法用實(shí)在的牛頓的方法去分析。這就是所謂的耗散系統。
早在兩千多年前，亞里士多德有四因說(shuō)，其中有兩個(gè)與復雜系統有關(guān)系：一個(gè)是質(zhì)料因，另一個(gè)是形式因。以前人們過(guò)多強調質(zhì)料因，即物質(zhì)構成決定系統的性質(zhì)，而實(shí)際上特別是復雜系統，它的形式因，即組成的形式，起到更重要的決定性作用。所以只要系統復雜到一定程度之后，特別是與活系統有關(guān)的，它的形式因就一定起到主要作用。
3.自組織理論
“自組織”是現代非線(xiàn)性科學(xué)和非平衡態(tài)熱力學(xué)中最令人驚異的發(fā)現之一。一些新興學(xué)科從不同的角度對“自組織”的概念給予了解釋。從系統論的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看：“自組織”是指一個(gè)系統在內在機制的驅動(dòng)下，自行從簡(jiǎn)單向復雜、從粗糙向細致方向發(fā)展，不斷地提高自身的復雜度和精細度的過(guò)程。從熱力學(xué)的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看：“自組織”是指一個(gè)系統通過(guò)與外界交換物質(zhì)、能量和信息，而不斷地降低自身的熵含量，提高其有序度的過(guò)程。從進(jìn)化論的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看：“自組織”是指一個(gè)系統在遺傳、變異和優(yōu)勝劣汰機制的作用下，其組織結構和運行模式不斷地自我完善，從而不斷地提高其對于環(huán)境的適應能力的過(guò)程?！白越M織”系統（如生命系統、生態(tài)系統等）與“他組織”系統（如管理系統、制造系統等）相比較，其行為模式具有以下突出的特征：1）信息共享。系統中每一個(gè)單元都掌握全套的“游戲規則”和行為準則，這一部分信息相當于生物DNA 中的遺傳信息，為所有的細胞所共享。2）單元自律。自組織系統中的組成單元具有獨立的決策能力，在“游戲規則”的約束下，每一個(gè)單元有權決定它自己的對策與下一步的行動(dòng)。3）微觀(guān)決策。每個(gè)單元所作出的決策只涉及它自己的行為，而與系統中其他單元的行為無(wú)關(guān)，所有單元各自的行為的總和，決定整個(gè)系統的宏觀(guān)行為。4）并行操作。系統中各單元的決策與行動(dòng)是并行的，并不需要按什么標準來(lái)排隊，以決定其決策與行動(dòng)順序。5）整體協(xié)調。在諸單元并行決策與行動(dòng)的情況下，系統結構與“游戲規則”保證了整個(gè)系統的協(xié)調一致性和穩定性。6）迭代趨優(yōu)。自組織系統的宏觀(guān)調整和演化并非一蹴而就，而是在反復迭代中不斷趨于優(yōu)化。事實(shí)上，這類(lèi)系統一般無(wú)法達到平衡狀態(tài)，而往往處在遠離平衡的區域進(jìn)行永無(wú)休止的調整和演化。一旦靜止下來(lái)，就表示這類(lèi)系統的“死亡”。
4.混沌
人們一提混沌，必須講到美國氣象學(xué)家洛倫茨以及他提出來(lái)的蝴蝶效應與奇異吸引子。1963年，氣象學(xué)家洛倫茨在實(shí)驗室研究氣象預報模型時(shí)，稍微修改輸入的值，得到了變化非常大的輸出結果。按常理，確定性方程的結果應該是漸變的，稍微修改輸入、輸出變化應該不大才對，這樣人們才能預測系統后續的行為。他輸入的數據只差了0.000127，而這么微小差異卻造成了結果的天壤之別，不服輸的洛倫茨把大量的實(shí)驗結果畫(huà)在了紙上，便形成了后世經(jīng)典的奇異吸引子。從這張圖中可以看出混沌與分形之間的聯(lián)系，分形是混沌的幾何表達。通過(guò)研究，洛倫茨終于明白了，長(cháng)期的天氣預報是不可能準確的，于是他寫(xiě)了一篇論文《一只蝴蝶拍一下翅膀會(huì )不會(huì )在Taxas州引起龍卷風(fēng)？》，這就是“蝴蝶效應”的由來(lái)。
洛倫茨發(fā)現了混沌現象，但為這種現象取名的卻另有其人，1972年中國數學(xué)家李天巖與其導師約克教授發(fā)表了題為《周期3意味著(zhù)混沌（Chaos）》的論文，從而讓“Chaos”成為混沌現象的名字。這里的周期3正好與《老子》中的三生萬(wàn)物不謀而合，所以不得不佩服我國先賢的智慧。
圖3 洛倫茨的奇異吸引子
如果說(shuō)量子力學(xué)打破了微觀(guān)世界的確定性，那么混沌則打破了人們對宏觀(guān)世界確定性的認識，隨著(zhù)人們對混沌現象的不斷深入研究，更進(jìn)一步證實(shí)了，混沌才是我們所處世界的本質(zhì)。例如：在研究人的心率曲線(xiàn)時(shí)發(fā)現，健康成年人的心率曲線(xiàn)是不規則的形狀，呈現某種自相似性，貌似混沌；而癲癇患者的心率曲線(xiàn)反而是呈現更多的規則性與周期性?；煦缡侨说纳?，代表了生機。錢(qián)學(xué)森也有過(guò)“某一個(gè)層次上的混沌可以是高一個(gè)層次上的有序的推動(dòng)力量”的論斷。
混沌現象是非線(xiàn)性確定系統的本質(zhì)屬性，說(shuō)明了世界是隨機的，但隨機中又孕育著(zhù)有序。而系統的吸引子又將分形與混沌聯(lián)系起來(lái)，分形是混沌的幾何表達。因為混沌的不可預測性，從而產(chǎn)生了萬(wàn)千的復雜系統。
5.自適應
“自適應”一般是指系統按照環(huán)境的變化，調整其自身使得其行為在新的或者已經(jīng)改變了的環(huán)境下達到最好的或者至少是容許的特性和功能，這種對環(huán)境變化具有自適應能力的系統稱(chēng)為自適應系統。
在反饋控制和最優(yōu)控制中，都假定被控對象或過(guò)程的數學(xué)模型是已知的，并且具有線(xiàn)性定常的特性。實(shí)際上在許多工程中，被控對象或過(guò)程的數學(xué)模型事先是難以確定的，即使在某一條件下被確定了的數學(xué)模型，在工況和條件改變以后，其動(dòng)態(tài)參數乃至于模型的結構仍然經(jīng)常發(fā)生變化。在產(chǎn)生這些問(wèn)題時(shí)，常規控制器不可能得到很好的控制品質(zhì)。為此，需要設計一種特殊的控制系統，它能夠自動(dòng)地補償在模型階次、參數和輸入信號方面非預知的變化，這就是自適應控制。
自適應控制是一門(mén)研究具有不確定性系統控制問(wèn)題的學(xué)科。它是“工程控制論”基本學(xué)科中的一個(gè)分支學(xué)科。自適應控制可以看作是一個(gè)能根據環(huán)境變化智能調節自身特性的反饋控制系統，以使系統能按照一些設定的標準工作在最優(yōu)狀態(tài)。自適應控制在航空、導彈和空間飛行器的控制中很成功。
自適應控制和常規的反饋控制和最優(yōu)控制一樣，也是一種基于數學(xué)模型的控制方法，所不同的只是自適應控制所依據的關(guān)于模型和擾動(dòng)的先驗知識比較少，需要在系統的運行過(guò)程中去不斷提取有關(guān)模型的信息，使模型逐步完善。具體地說(shuō)，可以依據對象的輸入輸出數據，不斷地辨識模型參數，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為系統的在線(xiàn)辯識。隨著(zhù)生產(chǎn)過(guò)程的不斷進(jìn)行，通過(guò)在線(xiàn)辯識，模型會(huì )變得越來(lái)越準確，越來(lái)越接近于實(shí)際。既然模型在不斷地改進(jìn)，顯然，基于這種模型綜合出來(lái)的控制作用也將隨之不斷的改進(jìn)。在這個(gè)意義下，控制系統具有一定的適應能力。比如說(shuō)，當系統在設計階段，由于對象特性的初始信息比較缺乏，系統在剛開(kāi)始投入運行時(shí)可能性能不理想，但是只要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運行，通過(guò)在線(xiàn)辯識和控制以后，控制系統逐漸適應，最終將自身調整到一個(gè)滿(mǎn)意的工作狀態(tài)。再比如某些控制對象，其特性可能在運行過(guò)程中要發(fā)生較大的變化，但通過(guò)在線(xiàn)辯識和改變控制器參數，系統也能逐漸適應。
6.涌現
系統科學(xué)把整體才具有、孤立部分及其總合不具有的性質(zhì)稱(chēng)為整體涌現性（whole Emergence）。涌現性就是組成成分按照系統結構方式相互作用、相互補充、相互制約而激發(fā)出來(lái)，是一種組分之間的相干效應，即結構效應。不同的結構方式，不同的相互激發(fā)產(chǎn)生不同的整體涌現性。整體涌現性的產(chǎn)生不是單一的，是規模效應和結構效應共同的結果。比如分子作用力、氫鍵以及疏水作用力相對于原子來(lái)說(shuō)就是整體涌現。只有原子形成了分子才可能具有這些特性，原子不形成分子或者大分子，簡(jiǎn)單的混合是不會(huì )具有這種層次的特性。
涌現性又可理解為非還原性或非加和性，但任何整體都具有加和性，比如質(zhì)量。系統性是加和性與非加和性的統一，都是整體屬性；但整體性、系統性并不一定是涌現性。涌現性是系統非加和的屬性，“整體大于部分之和”與“整體小于部分之和”這樣的整體與部分差值就是涌現。系統科學(xué)就是關(guān)于整體涌現性的科學(xué)理論，探索整體涌現發(fā)生的條件、機制、規律以及如何利用。
系統的整體涌現性究竟來(lái)自何方?概言之，來(lái)自系統的組分、結構和環(huán)境三方面，構材效應、規模效應、結構效應、環(huán)境效應四者共同造就系統的整體涌現性。
構材效應。既然系統是由元素或組分構成的，系統的整體涌現性歸根結底來(lái)自它的元素或組分。這是涌現論的唯物主義根基。人們常以化學(xué)中的同分異構現象來(lái)論證整體涌現性與系統的組分無(wú)關(guān)，卻忘記了在組分給定的情況下，單靠改變結構來(lái)產(chǎn)生新的化學(xué)性質(zhì)的可能性極其有限。用氫原子和氧原子可以合成水分子，不能合成鹽分子；用氯原子和鈉原子可以合成鹽分子，不能合成水分子，此乃常識。整體涌現特性必定受到組分特性的規定或制約，并非任意選取的組分都可以造就具有特定整體涌現性的系統，這叫做構材效應。
規模效應。整體涌現性還與系統的規模有關(guān)，規模大小不同是造成不同整體涌現性的原因之一，稱(chēng)為規模效應。錢(qián)學(xué)森把系統劃分為小系統、大系統、巨系統、復雜巨系統幾類(lèi)，邏輯前提是對規模影響整體涌現性這一命題的確認。特別是從大系統到巨系統的變化，規模不同對整體涌現性的影響十分鮮明。例如，小系統和一般大系統都不會(huì )呈現自組織行為，而“巨系統統計理論說(shuō)明巨系統中會(huì )出現簡(jiǎn)單系統中沒(méi)有的現象，如自組織現象”。所有復雜性研究家都承認足夠的系統規模是產(chǎn)生復雜性的必要條件，組分不夠多就無(wú)法由簡(jiǎn)單性涌現出復雜性。
結構效應。組分的基質(zhì)、材料、特性是產(chǎn)生整體涌現性的實(shí)在基礎，但也僅僅提供了產(chǎn)生涌現的客觀(guān)可能性，只有使不同組分相互作用、相互激發(fā)、相互制約、相互補充，才能夠把可能性變?yōu)楝F實(shí)性。在組分一定的情況下，組分之間不同方式的相互作用、相互激發(fā)、相互制約、相互補充，將產(chǎn)生不同的整體涌現性，這叫做結構效應?！坝楷F特性更多的是屬于系統結構方面而不是系統材料方面的性質(zhì)?！?/p>
環(huán)境效應。整體涌現性還與系統的環(huán)境有關(guān)，所謂環(huán)境塑造系統，指的就是塑造系統的整體涌現性，而非塑造那些加和整體性。系統在跟環(huán)境的相互作用中獲取資源，開(kāi)拓生存空間，形成邊界，建立同環(huán)境交換物質(zhì)、能量、信息的渠道和方式，適應環(huán)境的約束，提高抗干擾能力，等等，這些運作的結果都歸結為形成系統特有的整體涌現性。由于這個(gè)緣故，系統的整體涌現性總是帶有環(huán)境的深刻烙印。
7.綜合集成法
1990年初，錢(qián)學(xué)森等首次把處理開(kāi)放的復雜巨系統的方法定名為從定性到定量的綜合集成法。綜合集成是從整體上考慮并解決問(wèn)題的方法論。錢(qián)學(xué)森指出，這個(gè)方法不同于近代科學(xué)一直沿用的培根式的還原論方法，是現代科學(xué)條件下認識方法論上的一次飛躍。
處理開(kāi)放的復雜巨系統的方法論是從定性到定量的綜合集成：作為一門(mén)技術(shù)又稱(chēng)為綜合集成技術(shù)；作為一門(mén)工程，亦可稱(chēng)綜合集成工程。它是思維科學(xué)的應用技術(shù)，既要用到思維科學(xué)成果，又會(huì )促進(jìn)思維科學(xué)的發(fā)展。它向計算機、網(wǎng)絡(luò )和通信技術(shù)、人工智能技術(shù)、知識工程等提出了高新技術(shù)問(wèn)題。這項技術(shù)還可用來(lái)整理千千萬(wàn)萬(wàn)零散的群眾意見(jiàn)、提案和專(zhuān)家見(jiàn)解以至個(gè)別領(lǐng)導的判斷，真正做到“集腋成裘”。錢(qián)學(xué)森認為對簡(jiǎn)單系統可從系統相互之間的作用出發(fā)，直接綜合成全系統的運動(dòng)功能，還可以借助于大型或巨型計算機。對簡(jiǎn)單巨系統不能用直接綜合方法、統計方法，把億萬(wàn)個(gè)分子組成的巨系統功能略去細節，用統計方法概括起來(lái)，這就是普里高津和哈肯的貢獻，即自組織理論。
綜合集成法作為一門(mén)工程可稱(chēng)為綜合集成工程，它是在對社會(huì )系統、人體系統、地理系統和軍事系統這四個(gè)開(kāi)放的復雜巨系統研究實(shí)踐基礎上提煉、概括和抽象出來(lái)的。在這些研究中通常是科學(xué)理論、經(jīng)驗知識和專(zhuān)家判斷相結合，形成和提出經(jīng)驗性假設（判斷或猜想），但這些經(jīng)驗性假設不能用嚴謹的科學(xué)方式加以證明，需借助現代計算機技術(shù)，基于各種統計數據和信息資料，建立起包括大量參數的模型，而這些模型應建立在經(jīng)驗和對系統的理解上并經(jīng)過(guò)真實(shí)性檢驗。這里包括了感情的、理性的、經(jīng)驗的、科學(xué)的、定性的和定量的知識綜合集成，通過(guò)人—機交互，反復對比逐次逼近，最后形成結論。其實(shí)質(zhì)是將專(zhuān)家群體（與主題有關(guān)的專(zhuān)家）、統計數據和信息資料（亦與主題有關(guān)的）三者有機結合起來(lái)，構成一個(gè)高度智能化的人機交互系統，它具有綜合集成的各種知識，從感情上升到理性，實(shí)現從定性到定量的功能。
它的主要特點(diǎn)：1）定性研究與定量研究有機結合，貫穿全過(guò)程；2）科學(xué)理論與經(jīng)驗知識結合，把人們對客觀(guān)事物的點(diǎn)點(diǎn)知識綜合集成解決問(wèn)題；3）應用系統思想把多種學(xué)科結合起來(lái)進(jìn)行綜合研究；4）根據復雜巨系統的層次結構，把宏觀(guān)研究與微觀(guān)研究統一起來(lái)；5）必須有大型計算機系統支持，不僅有管理信息系統、決策支持系統等功能，而且還要有綜合集成的功能。
應用綜合集成法對開(kāi)放的復雜巨系統進(jìn)行探索研究，成為系統科學(xué)發(fā)展的里程碑，開(kāi)辟了系統科學(xué)新的發(fā)展方向和研究領(lǐng)域。
聯(lián)系客服
