第四章.係統與係統觀思維 第二節 係統觀思維
一、概述
20世紀初發生的物理學革命，以及20世紀中葉風靡全球的係統科學潮流，從整體上導致了機械論的衰落和係統觀的興起。這是當代最重要的變化之一。
現代科學思維方式是以係統觀為主導的。那些以分析特定類型的係統為己任的新興學科和分支得到異常的快速發展，在許多科學領域都湧現出這類研究方向，並成為當代科學發展的前沿。瀏覽一下各個科學領域就會得到極為深刻的印象：係統科學已成為主導科學，係統觀也已成為主導的思維方式。統觀微觀和宏觀各領域的研究就會發現：生物學早就試圖把自己的研究的客體（活機體）看作係統；生命係統被定義為自組織係統。作為自然科學的基礎學科——物理學也把自己置身於係統運動之內；隨著物理研究，從孤立係統到開放係統，從平衡態到非平衡態，從線性係統到非線性係統的發展，出現了耗散結構理論和協同學等物理學前沿學科，這些新興學科不僅突破了傳統物理學領域（例如熱力學領域），而且本身就是一種研究一般複雜係統的係統理論。在數學中，突變理論的核心思想是有關係統的結構穩定性問題，突變理論對質變方式的研究是係統控製論的延伸。在心理學中，係統思維方式也較早得以廣泛采用，受格式塔心理學所講的“完形”的心理係統的轉換，理論的啟發，美國著名科學哲學家庫恩提出在科學發展中規範的嬗替作用的模式。美國科學家奎因提出的“整體性科學觀”也與此有關。著名瑞士心理學家皮亞傑的“發生認識論”闡述的也是有關智力在不斷建構過程中係統發展的觀點。他借助兒童心理學研究的成果類比說明在認識發生問題上，認識的外源因素與認識的內源因素的雙向作用。格局或結構是人類認識事物的基礎，通過同化和調節這兩種適應外界刺激的形式，新的格局得以建構起來。
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建構理論以這種“被建立的”和諧取代了傳統的宇宙與思維之間“先定的”和諧。
微觀和宏觀領域的研究也表明，生命運動和社會運動的研究所涉及的不是單一物質運動形式，而是許多物質運動形式的關係和相互作用，涉及所謂“大係統”、“大科學”的問題。現代科學揭示了自然過程的整體性、地球的整體性、社會的整體性；也揭示了隨著生產力發展和社會進步，出現世界政治、經濟、文化發展的整體性及科學技術及其發展的整體性。顯然，麵對上述複雜的大係統，經驗思維和分析思維是無能為力的，采用係統觀代替機械論觀點思考問題才是解決問題的最佳途徑。
綜上所述，係統科學不僅作為主導理論已滲入到當代各門科學研究領域；而且也表明係統觀是既適用於研究客觀世界，又適用於研究人類認識的重要工具，已經成為現代科學思維方式的主導因素。
二、係統的特征
為了對思維的係統性有深入的了解，我們首先需要對係統的特征做概括性的闡述。
1．係統的整體性
係統的整體性是指係統是相對（大係統或子係統）獨立的整體。其主要特征表現為：
第一，係統目標、規律、功能的整體性。
係統作為由若幹相互作用和相互聯係的要素（部分）的有機結合形成的，具有一定結構和功能的整體，它的本質特征、目標、性質、運動規律、係統功能也具有有機的整體表現。
首先，目標整體性。目標整體性是指建立係統目標是整體的、是要素功能有機結合的綜合體現，在整體條件形成最佳化。
其次，規律的整體性。規律的整體性是指係統的整體與要素、要素與要素、係統與環境之間存在著有機的聯係；係統的性質和運動規律，隻有通過整體的表現，才能顯示出來。組成係統各要素的聯係、作用都不能離開整體的協調去考慮，其作用也完全服務於整體目標。
最後，係統功能的整體性。係統功能的整體性是指係統要素的功能，必須服從於係統整體的功能係統的功能，不等於要素功能的簡單相加，而是要素功能有機綜合的結果。高層次具有低層次所不具有的特性，也即整體性質具有非加合性——“整體不同於部分之和”。係統整體實現性，表現為突現整
體的特定功能與行為，各要素即不能脫離整體聯係，又不能形成要素間的簡
單疊加和集合。因此，要素間脫離了整體性，也就無法突現和實現係統功能，
要素及要素間聯係也就失去了原有的意義和作用。如最簡單的打氣筒是由密
封的筒體（氣缸）、活塞（含活塞杆）、手柄、止回閥（單向閥）、導氣閥（含
接頭）、夾頭六個基本元素組成的各司“其職”的有機綜合結構，形成打氣的
功能，而非每個元素功能的簡單相加，其評價標準也是根據“打氣”效率來
製定的。如果將各元素拆開，也就失去了“打氣”的功能。
同樣，確定係統評價準則也必須以係統整體性為基礎來製定。因此，整
體性是係統構成部分的統一。整體性原則也是係統方法的最基本的原則。
第二，係統整體聯係的有機性。
係統觀是用相互聯係和整體的觀點來看待世界。係統整體存在著多種形
式，但卻有一個共用的特征，即是它的有機性。貝塔朗菲認為應當樹立“把
世界看作一個巨大組織的機體主義觀點”。他的“機體”或“有機”的概念是
從生命科學引出來的，如今這一概念已遠遠超出了生命科學或有機化學的意
義，因此，些學者也把它概括為組織性以揭示係統觀。對整體性的有機聯係
這一本質範疇，盡管理解不同，但必須看到的客觀事實是：係統之所以能保
持著它的整體性，是由於組成係統的要素（部分）之間保持著有機的聯係，
從而形成一定獨立的結構。我們從各種類型的整體聯係的分析中可以看到整
體的有機性具有以下幾個特點：
一方麵，存在於係統整體中的部分（要素），無論該部分是否能作為相對
獨立的部分（如汽車的輪子可以作為獨立部分存在，而人的手、腳則不能離
開整體獨立存在）都應具有作為整體的部分的內在根據。這種部分隻有在整
體中才能體現它具有部分的意義，一旦離開整體，這個部分就失去了整體的
部分的意義（此種特性也稱之為係統的不可還原性）。無論是簡單的二元係統
還是多元的複雜係統均具有此種特性，如氧原子、氫原子各有其固有特性。
氧原子與氫原子按規律組成的二元係統是水，有與氫和氧完全不同特性。一
旦水分解為氧原子和氫原子，也就失去了整體係統“水”的意義。
另一方麵，這種整體聯係有機性的又一特點，表現為整體的自我保持的
有機特性。其表現為整體係統不斷地從外界吸取信息、能量或物質，並在運
動中按一定的規律進行整體與部分、部分與部分、整體與環境以及不同層次
之間的信息、能量，物質的交換，並且在交換中保持整體的一定的度，從而
係統整體才能體現為一定係統的質和功能（含信息、能量及物質的輸出）。如
果信息、能量、物質、交換遭到部分或全部破壞，係統也就會部分或完全失
·第四章.係統與係統觀思維·
去了它原來的整體性，解體或部分解體。整體的有機性，不僅體現為整體內部要素之間的聯係，也表現為係統與外部環境的聯係。過程是連續性的聯係，即反映係統整體存在和發展過程中環境、整體要素之間的關係。任何一個係統，同時又是大係統的子係統，因而具有構成更大係統整體的特性。一切係統整體性都體現為整體、要素、環境之間有機聯係和辯證統一。
係統的整體性，在技術係統進化中體現得更加明顯。例如，自行車是比較簡單的技術係統，自行車的演化過程就充分體現了整體協調性的重要性。早期的自行車曾采用前輪較大、後輪小，前輪作為驅動輪的結構；盡管也實現了功能，但在穩定性與操縱靈活性都存在很大的缺陷；當逐漸改進為現在的典型整體結構後，就更好的實現整體性。
2．係統的有序性
第一，係統結構的有序性。
凡是係統都有結構，結構都是有序的，係統的有序性表現在層次上。自然界是有層次的：總體上有微觀、宏觀、宇觀之分；微觀領域中還有基本粒子、原子、分子等層次。就科學大係統而言，物理係統、生物係統、社會係統……都是大係統的子係統，而其係統本身也依然具有層次性。係統的層次性是一個係統本身的規定性和普遍性。在多層次係統中，子係統是按層次劃分的，這是係統空間結構的特定形式。由於係統中層次的普遍性，係統概念也具有層次性，如子係統、大係統、特大係統……這些係統是相對的，子係統又是由更小的子係統構成。工廠、機關乃至汽車、機床、社會團體與人造物質都有其自身的係統結構。係統層次是無限的，從我們認識局部劃分可以分為無機係統、生物係統、社會係統三類。
子係統結構的有序性及子係統自身特性，及在大係統中的作用決定了係統在總係統中的地位：如支配地位、從屬地位等，並根據其所處的地位、任務的不同構成整個大係統的結構，使得大係統能夠協調控製各子係統的活動。在係統層次結構中表述了在不同層次子係統之間的從屬關係或相互作用關係，是一定的部分質變所對應的組織形態。
人工設計的計算係統，從各個要素、各個要素組成的子係統到係統的組合都要求層次分明。由於係統本身是動態的，在不同層次結構中存在著動態的信息流和物質流，構成了係統的動態特性，並在隨時間變化中突現不同層級係統的作用與功能，更彙集成更為複雜、完善的總功能，以發揮更大的作用。在係統中高層次包含低層次並支配低層次，層次不同其屬性、結構功能也不同。總體來說技術係統越來越趨向複雜化，層次增多，其屬性、結構、功能就愈複雜，層次分明是技術係統進入正常運行狀態的保證。
係統結構的有序性不僅表現構成子係統不同的地位、構成層次，還表現為結構確定以後，係統中的物質、能量、信息的流通渠道和有序進行方式，以形成順暢的流通。係統作為一個整體發揮較高的功效，也在於其有序性。無序的鬆散集合無法形成功效性，也就失去了子係統的個性。因此，在實際創造活動中，建立建全係統秩序、維護係統的有序性是至關重要的問題。
第二，係統發展的有序性。
係統發展的有序性也是係統發展中的變異革新性。絕對靜態的係統幾乎是不存在的。一切係統都處於不斷地變化、發展過程中。係統的變化、發展不是隨意的，而是受係統內部、外部各種因素的影響、限製，依據一定的規律變化發展的，這就是係統發展的有序性。係統不僅維持自己的整體性，以保持現狀，而且隨時有可能產生革新和變異。當客觀世界發展到一定程度，出現了適宜於係統產生、發展的環境時，相應的係統就應運而生了。係統並不是一經產生就具有完備的特性，而且從係統的雛形經過不斷地改造，在進一步適應外界環境的過程中，不斷優化、排出不良與混亂，最終形成一個清晰、有序的完整係統。當係統不能再適應客觀環境要求時，便漸漸走向消亡。
在係統發展序列中，序列之間存在著必然的有機聯係。序列不能錯亂，係統的發展也容許倒退。這裏也必須看到，世界具有多樣性。一個完善的係統，都滿足熵增原理，但允許局部熵值的減小，而其他部分熵值增大的情況，由此將出現多種形式，發展出多種多樣的行為構型和組織結構，並且從偶然中產生的形式、行為構型和組織結構中進行選擇。進化是有序的，但不是一種預定的規劃，它是在明確方向的前提下由機遇發揮作用的。
3．係統的動態性
係統的動態性表現為係統的過程性或曆史性。係統是動態的“活”結構、隨時間過程而演化，小至原子、大至係統，都有一個產生、成熟、消亡的過程。就係統的類型不同，其過程性也是有區別的。人造係統是根據目標，組裝（或計劃）而成，是有序的結構，並按預定的、精確的秩序和軌跡（方向、規範）活動。有機體或其他自然物是發育的、由過程決定的，依循著因果關係而運動，秩序是通過自協調自適應形成變化的，由循環的信息流（信息反饋）的引導而變化，因而必須在分析研究中與以充分注意。
對於係統的動態特性，可以從兩個方麵認識，一種是使用過程的動態特性（相對短時期）；一種是較長時間內的動態變化特性，即係統的進化特性。在係統進化中，層次性與複雜性都在不斷地增加；總體結構和功能也在遞增，
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外界環境的變化也隨之增大；因此，係統的實用性、適應性也必須更加寬泛和提高。由於作用環境因素的差異，各種元素、子係統、各層次之間的相互作用是呈現非線性的，因此係統的特性是動態的。
以汽車係統為例，它是由動力係統、傳動係統、製動係統、轉向係統、行走係統、車身係統等組成，要求係統具有承載性、動力性、平順性、安全性、靈活性、製動性、舒適性等多項指標。隨著承載、路況、氣候等外界因素的變化，各子係統間的相互作用和聯係也應是動態的；隨著係統複雜性增加，動態特性也隨之增加。
係統進化的終極動因，是作用過程動態性的積累和改進。同樣在於各元素、子係統及各層次之間的相互作用，也同為非線性的相互作用，這種相互作用形成了內部動力。
4．係統的或然性
係統的或然性即概率統計性，是一種與嚴格決定性相對立的特點。隨著科學技術的發展，我們發現一些現象，比如電子軌道的躍遷，亞原子、粒子的解體，乃至放射性元素的衰變……都無法尋求到任何一個事件是促使這些現象發生的原因（也許隨著科學的發展，以後會知道）。因而隻能根據概率統計的方法掌握大多數現象的變化趨勢。至於特定現象的變化，則認為它們遵從偶然性。事實表明，微觀現象和很多現象的規律，無法按經典的嚴格的定性模式來進行描述。概率統計性思維方式的重要意義還在於它為研究某個整體內部的層次性提供了嚴密的科學方法。統計規律可以描述整體的趨向，卻不能嚴格決定整體中個別因素的狀況。層次性賦予有關理論以一定的內在靈活性，人們因而有可能通過相應的模式，揭示複雜係統的結構和功能。控製論中的“黑箱”概念就是把具有同樣反饋作用的不同客體當作同態的東西來研究，以尋求其內部實際上的完全不同的性質與變化。
或然性的觀點也為自然科學向社會科學滲透創造了有利的條件。經濟科學有效地向模型化、定量化方向演化就是得益於或然性的認識觀。對於不能完全采用嚴格定性的數學方法研究的各類模型（宏觀的或微觀的）也可以應用概率統計的方法進行定量分析。概率統計性使新的數學工具（如群、不變性、對稱性乃至模糊性）部分取代了精確的函數關係，為解決複雜的客體係統的定量問題提供了可能。
5．係統的集合性與相對獨立性
一個係統至少由兩個或兩個以上子係統構成。必不可少的子係統稱為係統要素，構成大係統的各子係統，具有自身獨立特性。有時彼此之間存在著必要的聯係，形成序列結構，即為係統的集合性。
係統要素（子係統）在整體中又保持著相對的獨立性，也就是說子係統
作為低一層次的係統仍然保持其整體形成並以其整體的結構、行為、功能與
其他子係統發生聯係；而自身的特性，不受其他子係統幹擾，保持相對獨立。
比如計算機係統一般由運算器、存儲器、輸入與輸出設備等硬件組成；同時
包含操作係統、程序設計、數據庫等軟件形成一個完整的集合，而存儲器、
運算器和軟件等自身的結構，行為與功能相對是獨立的，其運行過程不受其
他子係統幹擾。
6．係統的相關性
係統內各子係統間的聯係表現為相互依存、相互製約，這種聯係是通過
係統整體結構來實現的。係統存在和發展和功能的實現是以子係統間存在及
其相互聯係為前提的。而各子係統的發展，將受到係統和其他子係統的製約。
相關性以整體性為前提，又是整體性的可靠保證。要素的選擇與設計，要服
從整體的目的、功能結構與應用的需求，並盡可能通過要素間的聯係與作用
保證總體目標得以實現和優化；而在總體規劃或設計中就應充分預測要素組
合的原則方案和聯係方式，以便尋求整體目標可行性的最大空間。
例如城市發展規劃城市作為一個大係統，它是由資源係統、財稅係統、
市政係統、商業係統、工業係統、交通係統、通信係統、文化係統、教育係統、
醫療衛生係統等子係統組成。城市發展是一個綜合性指標，以提高市民的物
質文化生活為宗旨，因此必須通過各子係統之間相互協調運轉，才能實現城
市全方位發展的目標。各子係統之間具有密切的關係，相互影響、相互作用
又相互製約，牽一發而動全身。這就要求各子係統以整體目標為前提，服從
總體目標的同時確定子係統目標，盡量避免大係統內子係統間的“幹涉”與“內
耗”以提高係統的有序性和整體運行效果。
7．環境適應性
對於目標係統而言，同一大係統中的其他子係統和其他大係統，都是目標係統的環境。該目標係統與環境之間產生物質、能量及信息的流通。基於目標係統集合性、相關性、目的性等基本特性關係，目的係統及其子係統必須適應外部環境的變化，才能實現其規劃的目的。因而為實現目標係統的目標性和優質可靠性，必須在係統設計中充分注意環境條件；同時，也必須在係統活動過程中對目標性、控製性、反饋性的協調關係實現調節功能，以保證係統的功效性。
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8．目的——功能性
具有目的的係統稱為目的性係統，它包括生物係統和社會係統等。功能性是一切係統特性的客觀反映，即係統對客觀世界發生作用的功效性（不論是有益的、還是有害的）。對於無目的係統同樣存在客觀的功效性。
人們自然的探索、為改造客觀世界所進行的人造係統的創造，都具有明確的目的性。而係統及其最終具有的功能是目的的載體。因此，可以認為目的係統的目的與功能是主、客觀意誌的統一與協調。