目的是通過係統中子係統的協調作用來實現的。對應總目的有總功能;子係統也有其自身的目的——功能。子係統的功能的相互作用及有序的活動形成係統的總功能,即為目的的客觀表現。目的的確定必須適應客觀規律與客觀條件,而不能脫離現實,盲目追求目的可行性。
9.係統科學的特殊性質
係統科學與傳統科學不同,傳統科學研究的是各個特定物質係統:如生命係統、社會係統等。係統科學不研究特定形態的具體係統,而是敞開係統的個體形態,研究一般的係統和有關係統的思想、理論和應用,其特殊性有以下幾點:
第一,橫斷科學性質。係統科學概念範疇是從自然與社會領域中抽象概括出來的,是在各門科學的基礎上,敞開各係統具體內容,研究這些係統的一致性和同型性,揭示係統結構的規定、類型和規律。係統科學不著眼自然界或社會某一物質運動形式而具有橫斷的科學性質。
第二,行為科學性質。係統科學本質上是研究事物的功能行為的相關問題;並不把對象作為純粹的實體,研究其質的構成及變化原因;而是在對象的發展過程中動態的研究它的功能行為。關注的不是對象是什麼,而是對象怎樣做的問題。在考察各類係統時,特別注意在人參與的條件下如何變更係統的結構,形成有利於人的係統功能條件。因而,在一定程度上具有行為科學性質。
第三,方法論性質。係統觀作為一種思維方式、係統工程作為一大類組織管理技術,直接具有方法論的意義。各個具體的係統理論實質上也都是關於方法的理論,這些理論中所包含的方法,如控製論中的反饋控製方法、信息論中的信息方法等,都是作為一種思維方法而提出的,都帶有方法論的性質。
三、係統思維及其特征
係統思維是係統觀點在思維中的體現和應用,也就是說思維主體(人)視工作或要解決的問題為一個係統,然後以係統與子係統、子係統之間以及係統與環境之間的關係的協調為思維線索和內容。充分運用係統觀點、係統特性(如結構性、有序性、靈活性等)並最終以實現工作係統目標或提出解決問題方法最佳化的思維過程。係統性思維在充分運用係統觀基礎上還應注意以下特點:
1.定量分析與定性分析相結合。
定量分析強調把數量分析作為思維問題的基礎,以數量分析為依據。
定性分析則側重對事物進行性質、特點做非數量化的分析,創造性思維的
一個重要特征就是采用定量、定性分析相結合的方法。在對問題做精確的
數量描述和演算基礎上,再借助定性分析回答問題。一般具體的做法是,
首先從係統內部機製入手來研究係統的發展與變化,一開始不急於對事物進行數據收集和處理的定量分析,而是借助社會科學知識及相關係統狀況進行定性分析。通過定性分析子係統之間相互作用關係畫出能夠反映各係統問題結構聯係的框圖或輸入輸出關係的流程圖(如“黑箱”、“灰箱”或“白箱”流程圖),從而找出各子係統間的進一步聯係及定量關係,以此來確定係統狀態變量及控製參數、建立數學模型,通過模型分析係統進行定
量分析,得出結論。
2.微觀分析與宏觀分析相結合。
微觀分析是將係統中各子係統要素單獨拿出來考察,宏觀分析是對係統作整體性的了解與分析,一般來說宏觀分析是以微觀分析為基礎的。係統分析同樣要求一方麵對係統做出微觀的分析,一方麵又在微觀分析基礎上做出宏觀結論。對於一些問題,也可以采用逆向分析的方式,根據問題所涉及相關因素作宏觀分析建立結構係統,再針對每個子係統進行微觀分析,再進一步作宏觀分析,經過綜合做出宏觀結論,也就是宏觀與微觀分析交叉進行的思維方式。
3.靜態分析與動態分析相結合。
對相關事物組合分析時一般采用靜態分析。在靜態分析中,雖然有些要
素是在發展變化著,但絕大部分的要素是不變的,因為所做的分析充其量不
過是一種預想,而預想與真正的客觀實際情況可能存在著程度不等的差距。
係統作為一個多元的組合整體,各個單元均有自己的組合特性;組元(組
成合金的獨立的、最基本的單元稱為組元,組元可以是組成合金的元素或穩
定的化合物,這裏借用此概念代表係統中的組成要素)間又要通過必要的協調,
形成整體的規律性。即使每個單元都符合靜態分析的結論,其同整體的協調
·第四章.係統與係統觀思維·
中也會產生相互影響而引起整體規律的變化。如果每個組元中都存在著某些要素的發展和變化,就將使係統整體處於變化之中,各單元變化激劇或組元間幹涉激烈,整體狀態就愈是千變萬化,因此,對係統構成(含組元)在靜態分析的基礎上,還要進行必要和及時的動態隨機分析。
係統變化的頻率決定隨機分析的頻率。隨機分析的方式方法有很多可以根據具體情況進行選擇。動態分析是很複雜的隨機問題。為了保證分析的可靠性和效率,應該在思維過程中建立有效的反饋係統,通過信息反饋及時地調整思維方向,逐步掌握隨機因素加以解決。在動態分析中,知識與經驗也具有重要作用,可以憑借經驗舍棄次要因素,明確主導思維方向以保證思維的連續性。
4.線性思維與非線性思維相結合。
傳統分析思維大多屬於線性思維。它遵循線性連續性、不可逆性和漸進性,忽略不規則性、追求線性關係完全相符的精準性。而現實中,一種結果可能由千百種因素影響而生成的一個因素也可能生出千百種結果來,而且每個結果也並不是“終端”結果,隻是整個進程中的“瞬間”結果,同時它又是一個事物發生變化的原因。事實說明,所有係統在整體上說都是非線性的。現代科學指明事物現象和過程的非線性的性質,如同混沌理論研究,揭示有序與無序、確定性與隨機性的統一。現代科學技術發展促進人類思維方式從線性思維走向非線性思維。
非線性混沌思維,麵對現實的開放係統和耗散結構,有多層次不同尺度的運動,在非平衡、非線性的條件下,運行其不規則性和差異,隨機性和差異是不能忽略不計的。麵對係統的有序與無序、確定性與隨機性、簡單性與複雜性關係需要用耗散結構理論、突變理論、協同學和分形理論等進行非線性思考。
非線性思維方式的基本觀念是:第一,內在隨機性,重視次要的、非本質、不確定的因素。第二,初值條件的敏感性,不可忽略初值的微小偏差。第三,奇異吸引子,在混沌運動中無規律性的軌跡與終點確定性統一。第四,混沌是信息創生之原,從混沌通向有序、有序進入新的混沌、新的混沌再通向有序的創生,混沌演化伴隨新信息的創生。
應用混沌觀念進行思考,走向非線性思維,這是人類整體思維方式的又一重要進展。
5.係統結構與係統功能相結合。
係統結構所反映的係統中各個要素相互作用的關係,是從係統內部說明的係統性質。係統功能則說明按照一定目的組織起來的係統活動及其與環境的相互作用,是從係統外部反映了係統性質。
在一定條件下,係統結構決定係統功能,係統功能又反作用於係統結構;因此,思維的係統性特征要求人們必須做到辯證地分析係統結構和係統功能的相互作用關係。在確定係統目標、研究與改善係統功能結構時,不能把思路僅僅留在提高單個要素方麵,而要全麵考慮提高各個單個要素的素質上,並致力於綜合改革係統結構,以實現和發揮係統的優化功能,充分體現係統結構與係統功能相結合的係統思維特性。
6.係統目標與係統功能的辯證統一。
人的思維是有動機的,思維動機一般是認識客觀事物,解決客觀存在的問題,滿足社會的需求等。思維也是有目的(以目標為標誌)的,思維的目的是尋求認識的結論,解決問題的方法或創造某種事物,而目的是通過係統結構實現的功能來體現的。思維的目的是由根據客觀條件綜合分析,以“目標”來體現的,並根目標尋求合理的係統結構。而目標完善的程度又是由係統結構的客觀功能來實現和衡量的。因此,思維目標與結構功能是係統思維過程辯證的統一過程。
每一事物的客觀結果,一般是由多種原因造成的,而一種原因也可能產生多種結果。期望的目標過高會造成係統結構的複雜性,甚至導致係統功能無法實現。因而在思維過程中必須根據客觀現實不斷反饋、修正,達到目標與功能的統一性,以實現係統結構功能的理性優化。
7.綜合性思維。
綜合性也就是全麵性,全麵性要求我們把事物作為一個整體來把握,這是與分析性思維相區別的。分析思維把大的整體事物乃至整個世界分割為許多構件,構件越分越細,對基本構件進行精確分析研究,也積累了豐富的知識和經驗;但是,卻忽略了構件之間的相互聯係和相互作用,從而失去了事物的全麵性。綜合性思維重視分析作用,因為人類思想認識不能直接把握整體,分析是必要的。但是它更強調事物的相互聯係和相互作用的全麵性。如果過分強調抓主要矛盾,認為解決了一個主要問題或關鍵問題,其他問題也就自然解決了,這樣做就可能走向否認事物的全麵性和係統複雜性,從而導致錯誤乃至失敗。
綜合性思維重視主要因素的作用,但是特別強調的是事物的各種要素的相互聯係和相互作用,重視發揮這種作用達到事物的協調發展;這是事物發展的“協同學”。協同學研究宏觀時空或功能結構係統中各單元之間的合作關
·第四章.係統與係統觀思維·
係,既研究確定性過程,也研究隨機過程。也就是說,綜合性思維重視各單元之間的合作關係和序列關係,以使整體功能特性更為完善和優化。
綜合性思維,對係統思維是一種適應性的完善,在綜合思維中可以借助係統圖(枝狀圖、魚刺圖、網絡圖),對係統進行分析更為便捷。
四、係統科學方法的實施要點
科學創造是人類社會進步的主題,也是協調和牽動社會發展的動力。
20 世紀中葉以來已進入整體論的時代。係統科學理論的建立,為人們認識自然事物、經濟和社會管理的規律性提供了新思路和新觀點,也給研究方法帶來革命性的變化,係統觀已成為研究客觀世界的重要工具。作為科學創造對象的一切事物,按係統觀認識都屬於整體係統,係統性思維也就成為一切創造活動的思維方式。在創造活動中如何運用創造性思維呢?一般在運用係統科學方法研究和解決問題時,為了突顯係統性思維的主導作用和成功而有效地利用係統科學的成果,必須注意三個要點:問題係統的恰當選定、模型的建立、係統科學理論和技術(含數學工具)的應用。
在複雜的研究對象中,幾乎任何事物與其他事物之間都是相互聯係的,係統觀思維的優越性就是把所要研究的對象理解為一個從周圍環境中分離、劃分出來的一個獨立整體;同時,這個整體又與周圍環境相互影響,也就是說把這個整體(研究對象)納入係統之中。對於更大的係統它是大係統中的一個獨立分支(子係統),而就其本身而言,又包括許多從屬的分支(子係統)。根據係統的特征,這些從屬的子係統之間不是線性地相互作用,而是在整體中受到其他子係統的製約,構成多重相互作用。在實際處理“對象”時,即要考慮事物之間的普遍聯係,又要把“對象”這個特定係統相對確定下來。為了有效地運用係統性思維方法解決疑難問題,必須遵照以下思維程序逐步完成:
1.確定問題係統
確定問題係統包括確定問題的存在和劃定問題範圍(域)選題兩個部分。
一方麵,確定問題。確定問題的存在,就是對問題能否納入係統做假定性分析。麵對疑難問題,首先要確定問題的類型和所屬的科學領域,從而明確思維的大致方向,以確定思維的具體形式、方法和視角。其次是分析問題產生的情境,搜集相關信息進一步明確問題的屬性及影響因素,判斷問題存在的真實性和結構的完整性。
另一方麵,劃定問題域(範圍)、確定選題目的。對一個真實的問題的研
究和解答,可以選擇他的全部或一部分作為研究對象,也就是界定選題的範
圍和目標。選題的首要條件是選作研究對象——問題的價值(科學價值、社
會價值等),沒有價值的問題是不能成為研究對象的。其次,在確定選題時要
充分考慮其可行性原則。可行性影響因素一方麵來源解決問題的難度和廣度,
另一方麵則來自研究主體的條件因素(如技術條件、人員條件、資金條件、
時間條件等);在可行性滿足的條件下,還應兼顧需求性、優勢性、經濟性、
實效性、創新性和發展性等。如何恰當地劃分所要考慮係統選題的邊界,用
確定它的邊界範圍來鑒定它的要素和組成部分,這是運用係統科學方法需要
麵對的重要問題。人們隻能憑借現實研究條件,解決恰當提出的課題。所以
應當在恰當確定的邊界內進行分析,找出主要矛盾、解決主要矛盾。對係統
外的因素所施加的影響則應加注意,特別是對那些在控製範圍內的因素更要
調查清楚。
在選定問題係統時,一定要明確目的;隻有通過對目的的全麵了解,才
能以係統的觀點確定所期望達到目標,也才能縮小範圍,考慮有哪些真正可
供選擇的方案來達到期望的目標。
2.建立係統模型
建立係統模型,就是係統的模型化。模型是就原型而言的,在科學研究中,
它是對實體的特征和變化規律的一種定量的抽象表述。係統科學方法的關鍵
是建立係統模型,即依據對係統的內部結構和外部環境的分析,按照係統的
目標,用數學或邏輯的表達式從整體上反映係統的主要組成部分和各部分的
相互作用、係統與環境的相互關係;這是一種運用係統觀和有關係統科學理
論與技術建立模型的模擬手段。係統模型能在所要研究的主題範圍內更普遍、
更集中、更深刻地描述實體的特征。這種抽象表述兼有精確性和簡單性兩方
麵的要求,反映了人們對實體認識的深化。在係統科學方法中多采用數學模型,
對數學模型的要求是既要適於對實體作係統模擬,又要適於對模型作抽象的
數學處理。
現在結構模型、係統動力學模型、投入產出模型、計劃評審模型、規劃
模型等多種模型都在運籌學和其他係統科學分支中得到專門研究,自身也成
為比較成熟的理論內容,也為係統觀思維和科學創造活動中的應用展開了廣
闊的前景。
模型化過程有如代數中用列方程解應用題,一旦列出方程,就可以用數
學方法對應用問題求解。同樣,係統模型按數學以及係統科學的理論和技術
求得的結果,如果適於原型,所提出的問題也就解決了。列方程,模型的建
·第四章.係統與係統觀思維·
立也必須掌握和善於運用係統科學的理論和技術。
係統科學方法具有普遍意義,就在於它給人們提供了精確的處理理論和技術,為問題的數學化解決創造了條件,它不僅是一種新的思維方式,而且為解決問題提供了新的解決問題的工具和手段。
五、係統思維方法
係統思維方法,就是根據事物本身的特性把研究“對象”放在係統中加以考察和研究的一種方法。它從係統的觀點出發,著眼於整體與部分、整體與環境的相互聯係和相互作用,綜合地、精確地分析“研究對象”,以便正確地認識事物規律獲得處理問題的最佳方案。這種方法不僅要分析單個因素,而且要分析複雜的係統;不僅要搞清楚要素之間的縱向聯係,而且要揭示要素之間的橫向聯係;即要從整體研究事物的結構與功能,還要探求其曆史發展的規律性。係統思維方法主要包括結構方法、功能方法、黑箱方法、灰箱方法、曆時分析法,共時分析法、反饋控製法、整體優化法等方法。
1.結構方法
結構方法在係統思維方法中占有極其重要的地位。它是指通過結構這一中間環節把握各係統的要素和功能,從而在特定的條件下,經過主觀努力以實現結構優化。
戰國時期,田忌賽馬問題,孫臏的計謀就是典型的結構優化問題。流傳至今“膾炙人口”。三匹馬,三輪賽構成一個係統,每方每輪又構成為子係統。孫臏的計謀,絕妙之處就在於沒有改變係統的任何要素,而隻是改變了係統之間的相互聯係方式,達到了優化的目的。田忌的勝利,是係統思維的成果。例證可見,係統思維中的結構方法就是考察係統內部的組織方式,進而把握係統和獲得係統的組織效應的一種方法。
之所以能通過結構這一中間環節就能把握係統,可以從以下層麵理解:
首先,結構對功能具有決定作用,有什麼樣的結構就具有什麼樣的功能,結構是功能的內在依據。如同樣的碳元素,由於晶格結構形式不同,形成的物質形式與性能也不相同,金剛石與石墨,不僅其狀態不同,性能(如硬度)也有極大的差距。同樣,在組合機床中,一組動力頭和滑台通過不同的組合方式:可以是鑽床,也可以是銑床,具有不同的功能和作用。
其次,分析結構比分析要素更現實。因為要素作為既定的條件已客觀存在,而結構則可以通過主觀努力而改變它。如上述例證中我們就可以通過改變工藝方法用同種元素“C”(碳元素)生產金剛石或石墨。至於社會係統的改革與創新,係統思維的結構方法更為是“益法良方”。如經濟體製改革、行政體製改革乃至企業的組織創新……如果把思維轉向結構,可能會產生事半功倍的效果。
結構方法是係統方法中最基本的方法之一,其優點在於通過掌握係統的結構而獲得係統的良好效應,運用結構方法應注意以下兩點:
第一,必須把獲得關於係統的結構的認識放在首要位置。對於可作結構分析的複雜係統,運用結構方法可以發現其中的諸多子係統,從而完善對係統結構的認識。如基本粒子中的光子、介子、輕子、重子這四大家族就是在對原子作結構分析時發現的。