系统论、控制论和信息论PPT课件
系统论,控制论,信息论
一般系统论亚里斯多德早就说过“整体大于部分之和”。
因此对系统的研究可以说从古代就已经开始了。
作为现代系统论的基本思想最初产生于本世纪20年代初由奥地利生物学家贝朗塔菲提出的，只不过它一开始被作为"机体生物学"，这是生物学中的有机论概念，强调生命现象是不能用机械论观点来揭示其规律的，而只能把它看作一个整体或系统来加以考察。
1968年，贝朗塔菲发表了一般系统论的代表著作《一般系统理论――基础发展与应用》。
现在系统思想形成了一股重要的思潮，日益发挥重大而深远的影响。
一、系统1、系统的含义及其分类系统论的内涵和外延理论界现在说法不一。
人们现在把系统论作为介于哲学和具体科学之间的横断科学来对待。
它被用作比具体学科更一般化的科学理论加以研究，但又不同于哲学。
现代系统论具有可否证性、抽象性、数理性特点。
贝塔朗菲把一般系统概念定义为"系统是处于一定相互关系中的与环境发生关系的各组成成分的总体"。
或：系统——由两个或两个以上的要素组成的具有整体功能和综合行为的统一集合体钱学森把极其复杂的研究对象称为系统。
系统的属性：⑴系统的整体性：即非加和性。
系统不是各部分的简单组合，而有统一性，各组成部分或各层次的充分协调和连接，提高系统的有序性和整体的运行效果。
例如：①钢筋混凝土结构的强度就大于钢筋、水泥、沙石的强度之和。
②拿破仑说数量小时较多数法国人不敌少数马克留木人，数量大时较少法国人可以战胜较多数马克留木人③没有凡高弟弟凡高就出不了成果；没有赫歇尔妹妹则赫歇尔不能成为伟大的天文学家；没有阿贝尔的老师就没有阿贝尔；没有孟母就没有孟子；没有伽罗华之母就没有伽罗华④人们常说"三个臭皮匠等于一个诸葛亮"⑤反面例子如上网、吸毒、赌博等。
⑥"三个和尚没水吃"，其原因是他们的能量消耗在内耗上。
⑵系统的相关性：系统中相互关联的部分或部件形成"部件集"，"集"中各部分的特性和行为相互制约和相互影响，这种相关性确定了系统的性质和形态。
系统论PPT课件
与
课题研究
2009年结构是: 哲学(辨证唯物论) 系统科学哲学(桥梁):系统科学辩证法,系统
科学方法论,系统科学认识论,系统科学 史…… 基础科学:简单巨系统学,开放复杂巨系统学 技术科学:信息学,控制学,运筹学,事理学,博 弈学
工程技术:系统工程,控制工程 (社会实践)
系统论的核心思想是系统的整体观念，整体 性具有方法的本征。贝塔朗菲强调，任何系统 都是一个有机整体，它不是各部分的机械组合 或简单相加，系统的整体功能是各要素在孤立 状态下所没有的新质。他用亚里斯多德的“整 体大于部分之和”的名言来说明系统的整体性， 反对那种认为要素性能好，整体性能一定好， 以局部说明整体的机械论的观点。同时认为， 系统中各要素不是孤立存在，每个要素在系统 中都处于一定的位置，起着特定的作用。要素 之间相互关联，构成一个不可分割的整体。
奠定这门科学的理论基础。他的论文 《关于一般系统论》在1945年公开发表， 他的理论到1948年在美国再次讲授“一 般系统论”时，得到学术界的重视。
确立这门科学学术地位的是1968
年贝塔朗菲发表的专著：《一般系 统 理 论—— 基 础 、 发 展 和 应 用 》 (General System Theory ： Foundations ， Development ， Applications),该书被公认为是这门 学科的代表作。
最优化。这一特征体现了系统科学 方法解决问题时所要达到的目标，这 是传统方法所不能及的。它可以根据 需要和可能为系统确定出优化目标， 运用新技术手段和处理方法，把整个 系统逐级分成不同等级和层次，在动 态中协调整体和部分的关系，使部分 的功能和目标服从系统总体的最佳目 标，以达到总体最优。
信息化。系统科学解决问题不是着眼于物 质和能量，而是信息。即它撇开具体物质和 能量形态，而把任何物质系统都视为信息的 获取、传输、加工和处理过程，并认为正是 由于内部存在的信息流才使系统维持正常、 有序和有目的性的运动。进而把任何实践活 动都可简化为三股流：人流、物流和信息流。 其中，信息流起着支配作用，它调节着人流 和物流方向、目标。据此，可控制信息流向。 它对科学研究、调节社会平衡等都有益处。
系统论控制论和信息论
功能和目的性
大多数系统的活动或行为可以完成一定的 功能，但不一定所有系统都有目的，例如太阳 系或某些生物系统。一个水桶具有储水的功能， 但它没有思维，本身没有目的。动物的行为有 一定的目的性，但主要就是为了笕食存活。人 类具有思想，行为的目的性明显增强。可见较 为高级的系统才有目的性。人造系统或复合系 统都是根据系统的目的来设定其功能的。
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控制系统的一般结构
第一，传感器。检测比较装置。作用主要是
获得反馈。 第二，控制器。作用是用来决定应该怎样做。 第三，执行器。作用是完成控制器下达的决定。
第四，控制量。这是我们自动化机器所要达到
的最终目的。
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人工控制系统 结构图
例
人手控制
自动控制系统结 构图
机器控制
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控制量——受控对象
所谓受控对象是指在一个控制系统中被控制的
事物或生产过程, 比如发电机的端电压，火炮的 角度和方向, 锅炉气包温度等等。
在设计和分析一个控制系统时，了解控制对象 的特性是非常重要的。因为，如果对象的特性不
一样，其所需要的控制策略也会大相径庭的, 最 终控制效果也大不相同。
1 +1= 2 ; 1 +1<2 ; 1+1 >2
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系统与要素关系
⑴整体的性质不一定是要素具备的。如H2O的性 质与H或O都不同。
⑵要素的性质影响整体。如一台机器中，一个 部件出错，机器就会不正常。
⑶要素性质之间相互影响。改变要素间的相互
作用是改变系统性质的方法之一。
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衡系统、非平衡系统、近平衡系统、远平衡系 统等等。
系统论、控制论和信息论
系统论、控制论和信息论信息社会被广泛认为是继农业社会、工业社会之后的第三次伟大的科技革命与社会变革，系统论、控制论和信息论成为信息社会最为基础的理论体系。
20世纪40年代，由于自然科学、工程技术、社会科学和思维科学的相互渗透与交融汇流，产生了具有高度抽象性和广泛综合性的系统论、控制论和信息论。
1、系统论General System Theory系统论是研究系统的模式、性能、行为和规律的一门科学。
它为人们认识各种系统的组成、结构、性能、行为和发展规律提供了一般方法论的指导。
系统论的创始人是美籍奥地利理论生物学家和哲学家路德维格·贝塔朗菲。
系统是由若干相互联系的基本要素构成的，它是具有确定的特性和功能的有机整体。
如太阳系是由太阳及其围绕它运转的行星（金星、地球、火星、木星等等）和卫星构成的。
同时太阳系这个"整体"又是它所属的"更大整体"--银河系的一个组成部分。
世界上的具体系统是纷繁复杂的，必须按照一定的标准，将千差万别的系统分门别类，以便分析、研究和管理，如：教育系统、医疗卫生系统、宇航系统、通讯系统等等。
如果系统与外界或它所处的外部环境有物质、能量和信息的交流，那么这个系统就是一个开放系统，否则就是一个封闭系统。
开放系统具有很强的生命力，它可能促进经济实力的迅速增长，使落后地区尽早走上现代化。
2、控制论Control Theory人们研究和认识系统的目的之一，就在于有效地控制和管理系统。
控制论则为人们对系统的管理和控制提供了一般方法论的指导，它是数学、自动控制、电子技术、数理逻辑、生物科学等学科和技术相互渗透而形成的综合性科学。
控制论的思想渊源可以追溯到遥远的古代。
但是，控制论作为一个相对独立的科学学科的形成却起始于本世纪20~30年代，而1948年美国数学家维纳出版了《控制论》一书，标志着控制论的正式诞生。
几十年来，控制论在纵深方向得到了很大发展，已应用到人类社会各个领域，如经济控制论、社会控制论和人口控制论等。
最新第二章-系统理论教学讲义ppt课件
（五）平衡性 有时称“稳定”，即自我维持。 比如在家庭系统中，父母要求孩子行为规矩的唠叨，危机婚 姻中的夫妻双方仍在企图和好等等，都是努力为了求得自身的 稳定，而家庭成员的稳定又是家这个系统得以维持的保证。
第一节 系统论及其相关理论
(六）适应性 系统总是处在一个动态的环境中，顺应时代发展需要的适应性。 面对相应的“失衡”状态有能够“重组”自己、迎接新挑战的能力。 一个系统目标的达成，是可以用不同的方法、从不同的起点去 实现。“殊途同归”的道理。 思考：一个国家人口增长过快可以用哪些方法去控制？
第一节 系统论及其相关理论 P40 钟表匠的故事
思考题并阐述：两个钟表匠为什么一个成功，一个 失败？
（三）自我调制性 一个系统的活动受到其目标的控制，且系统可以对自己的行动作出 调节以达到目标。 例如：家庭可依靠某一居支配地位的成员作出决策和给予指向，同 时监督成员行为，如有违反家规的动向，会及时采取控制行动。
第二章-系统理论
传播研究中最有代表性的基础理论是系统论。 系统论和它的两个相关理论：控制论和信息 论，为观察世界提供了广阔的视角。 系统论研究的是组织各部分之间的相关关系 控制论研究的是系统的控制和调节 信息论的重点在信号的测定和传递上。
这些领域的研究成果直接成为传播学理论的 重要基础。
第一节 系统论及其相关理论
第一节 系统论及其相关理论
(二）等级观点 一个有机体都是按严格的等级和层次组织起来的。一个
等级体系的成员都有两张脸：对着底下层的脸是一个自我 包容的完整的整体，是一张主人的脸；而仰望顶峰的脸则 是一个从属部分，犹如一张奴仆的脸。
第一节 系统论及其相关理论
（三）动态观点 一切生命现象都处于积极的活动之中，一切生命现象都
系统论,控制论,信息论
系统论,控制论,信息论一般系统论亚里斯多德早就说过“整体大于部分之和”。
因此对系统的研究可以说从古代就已经开始了。
作为现代系统论的基本思想最初产生于本世纪20年代初由奥地利生物学家贝朗塔菲提出的，只不过它一开始被作为"机体生物学"，这是生物学中的有机论概念，强调生命现象是不能用机械论观点来揭示其规律的，而只能把它看作一个整体或系统来加以考察。
1968年，贝朗塔菲发表了一般系统论的代表著作《一般系统理论――基础发展与应用》。
现在系统思想形成了一股重要的思潮，日益发挥重大而深远的影响。
一、系统1、系统的含义及其分类系统论的内涵和外延理论界现在说法不一。
人们现在把系统论作为介于哲学和具体科学之间的横断科学来对待。
它被用作比具体学科更一般化的科学理论加以研究，但又不同于哲学。
现代系统论具有可否证性、抽象性、数理性特点。
贝塔朗菲把一般系统概念定义为"系统是处于一定相互关系中的与环境发生关系的各组成成分的总体"。
或：系统——由两个或两个以上的要素组成的具有整体功能和综合行为的统一集合体钱学森把极其复杂的研究对象称为系统。
系统的属性：⑴系统的整体性：即非加和性。
系统不是各部分的简单组合，而有统一性，各组成部分或各层次的充分协调和连接，提高系统的有序性和整体的运行效果。
例如：①钢筋混凝土结构的强度就大于钢筋、水泥、沙石的强度之和。
②拿破仑说数量小时较多数法国人不敌少数马克留木人，数量大时较少法国人可以战胜较多数马克留木人③没有凡高弟弟凡高就出不了成果；没有赫歇尔妹妹则赫歇尔不能成为伟大的天文学家；没有阿贝尔的老师就没有阿贝尔；没有孟母就没有孟子；没有伽罗华之母就没有伽罗华④人们常说"三个臭皮匠等于一个诸葛亮"⑤反面例子如上网、吸毒、赌博等。
⑥"三个和尚没水吃"，其原因是他们的能量消耗在内耗上。
⑵系统的相关性：系统中相互关联的部分或部件形成"部件集"，"集"中各部分的特性和行为相互制约和相互影响，这种相关性确定了系统的性质和形态。
系统论 控制论 信息论
系统论控制论信息论系统论、控制论、信息论，简称“三论”。
三论是标志着人类现代文明历史进程中光辉里程碑。
高新科技的发展和创新都要求“三论”作理论基础进行指导，例如在航空航天、宇宙天体、原子核能源、军事兵器等，促使科研中庞大复杂的系统工程的目标实现，都离不开“三论”的指导。
我国著名科学家钱学森是创立所谓“中国三论”的学术带头人。
1.系统论的概念、特点：（1）概念：系统论是研究系统的一般模式，结构和规律的学问。
它研究各种系统的共同特征，用数学方法定量的描述其功能，寻求并确立适用于一切系统的原理，原则和数学模型，是具有逻辑和数学性质的一门科学。
（2）类型：系统论是多种多样的，可根据不同的原则和情况来划分系统的类型，按人类干预的情况可划分为自然系统和人工系统，按科学领域可分为自然系统、社会系统、思维系统（城市生态管理学涉及系统论的人工系统知识。
）（3）特点：系统论认为整体性、关联性、等级结构性、动态平衡性、时序性等是所有系统的共同基本特征，这些既是系统所具有的基本思想观点，也是系统方法的基本原则，表现了系统论不仅是反映客观规律的科学理论，且具有科学方法的含义。
城市生态管理的基本点就是将系统论的方法论引入到城市管理中，从而建立了城市生态管理的科学体系。
2.控制论控制论是研究各类系统的调节和控制规律的科学。
自从1948年诺伯特·维纳（Norbert Wiener）发表了著名的《控制论关于在动物和机器中控制和通信的科学》一书以来，控制论的思想和方法已经渗透到了几乎所有的自然科学和社会科学领域。
维纳把控制论看作是一门研究机器、生命社会中控制和通信的一般规律的科学，是研究动态系统在变化的环境条件下如何保持平衡状态或稳定状态的科学。
他特意创造“cybernetics”这个英语新词来命名这门科学。
“控制论”一词最初来源希腊文“mberuhhtz”，原意为“操舵术”，就是掌舵的方法和技术的意思。
在柏拉图（古希腊哲学家）的著作中，经常用它来表示管理人的艺术。
系统论、信息论,控制论
系统论、信息论,控制论系统论，信息论，控制论第一章系统论产生的历史概况第一节现代系统论的产生一、什么是系统论系统论是研究客观现实系统共同的特征、本质、原理和规律的科学。
它所概括的思想、理论、方法，普遍地适用于物理、生物、技术和社会系统。
系统论最明显的特征是具有新科学思想和方法论的意义，它主张从整体出发去研究系统与系统、系统与要素以及系统与环境之间的普遍联系。
它从揭示系统的整体规律上，为解决现代科学技术、社会和经济等方面的复杂问题，提供了新的理论武器。
系统论的思想渊源是辩证法，它强调从事物普通联系和发展变化中研究事物。
现代系统论不仅从哲学角度提出了有关系统的基本思想而且通过科学的、精确的数学方法，定量地描述系统机制及其发展变化过程。
所以，系统论的原理及方法具有普通的适用性。
二、系统论思想的产生过程一般系统论创始人是美籍奥地利生物学家贝塔朗菲(L.V.Bertalanffy，1901--1972),系统论作为一门科学，产生于本世纪20--30年代。
贝塔朗菲创立系统论是有—个历史过程的，他是生物学家，他的系统论思想的形成与当时的生物学界的学术争论以及他本人亲自参加这场讨论有关。
在生物学史上，一直存在着机械论与活力论之争。
机械论在生物学中表现为一种简化论和机械决定论，他们用分析方法把生物简化为物理的和化学的问题，纯粹用物理的、机械的和化学的原因来说明一切生命的生理现象和心理过程，即一种原因产生一种结果，反之亦然。
法国18世纪唯物论学者拉·梅特立是机械论最典型的代表人物之一。
他的主要著作《人是机器》就是把人这种高级生物看成是一架机器，人就是出各种零件组成的机器。
活力论则认为在生物体内部存在着一种特殊的“活力”，它支配着整个生命过程，活力论者断言：“在有机界与无机界之间隔着一道不可逾越的鸿沟；因为有机界是由一种支配着生物体内全部物理化学过程的、有一定目的的超物质的(超自然的）力量所产生的”。
德国的杜里舒是新活力论的代表，他分别用半个和两个完整的海胆做实验，结果都能生产出一个正常的海胆来。
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1 + 1= 2 ; 1 + 1< 2 ; 1+1 > 2
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系统与要素关系
⑴整体的性质不一定是要素具备的。如 H2O的性质与H或O都不同。
⑵要素的性质影响整体。如一台机器中， 一个部件出错，机器就会不正常。
⑶要素性质之间相互影响。改变要素间的 相互作用是改变系统性质的方法之一。
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师、军…，表现出系统的层次性。根据系统层次的
有序程度和目的性程度可以划分不同的等级。一般
来说，结构层次复杂有序，目的性很强，则系统等
级就高。比如说人比动物等级高级，就在于人因获
取信息处理信息的能力比动物强了多，则人的目的
性远远比动物强。
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系统划分
按组成要素的性质（按人类干预的情况）分：
设定其功能的。
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结构与功能
⑴要素不变时，结构决定功能。如种类无数的 有机物几乎都主要是碳、氢、氧、氮组成。常 常是组成结构不同。又如电子元件不同的组合 可以形成各种家电。（反过来，结构相同，要 素不同，功能不同）
⑵结构、要素都不同则可以有相同的功能。如 人脑系统和计算机系统在部分功能上相似。利 用这一原则，可以设计各种仿真系统。
统工程所研究的对象大多复合系统。
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ห้องสมุดไป่ตู้
按系统与环境的关系分：
开放系统：物质、能量和信息都有交换。有活力有 生命的系统如：商业系统、生产系统或生态系统， 都是开放系统。只有开放系统才有可能在环境发生 变化时，开放系统通过系统中要素与环境的交互作 用以及系统本身的调节作用，使系统达到某一稳定 状态。但并不是说开放系统都是进化的。
回目录
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1
问题
1、古代就有整体思维的思想，系统论 的提出有何意义？ 2、有序、层次、等级有什么区别？ 3、为什么负反馈是控制的核心？ 4、信息与物质、能量有什么区别？ 5、整体思维方法有哪些？
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2
一、系统论
亚里斯多德说过“整体大于部分之和”。 但作为现代系统论的基本思想最初产生于本 世 纪 20 年 代 初 由 奥 地 利 生 物 学 家 贝 朗 塔 菲 （L.Von.Bertalanffy）提出的，强调生命现象不能 用机械论观点，而只能把它看作一个整体或 系统来加以考察。1948年，贝朗塔菲发表了 《生命问题》该书标志着系统论的正式诞生。 1968年，他又发表了《一般系统理论——基 础发展与应用》。成为系统论的代表著作。
例 ①钢筋混凝土结构的强度就大于钢筋、水
泥、沙石的强度之和。
②拿破仑说数量小时较多数法国人不敌少数马克 留木人，数量大时较少法国人可以战胜较多数马 克留木人。
③人们常说"三个臭皮匠等于一个诸葛亮"。
④上网游戏、吸毒、赌博等往往是哥儿们相互影 响上隐的。
⑤"三个和尚没水吃"，其原因是他们的能量消耗
在内耗上。
适应环境的能力是不同的，但也不是非常
高级的系统才有适应能力。
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有序性、层次性和等级
高级的复杂的系统不仅是有序的，而且往往具
有复杂的层次结构和很高的目的性。一般系统论的
一个重要成果是把生物和生命现象的有序性和目的
性同系统的结构稳定性联系起来。行政系统分为科、
处、局、部、委…；军事系统分为排、连、营、团、
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机械论的错误
贝塔朗菲认为机械论的观点主 要错误是：
1、简单相加的观点，即把有机体 分解为各 要素，并采用简单地相加来说明有机体 的属 性；
2、机械观点，即把生命现象简单地比 作机 器；
3、被动反映的观点，即把有机体看作 只有
受到刺激时才能反映。
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生物机体论
生物机体论主要观点：
自然系统——原始的系统都是自然系统，如天体、 海洋、生态系统等。又如呼唤系统、消化系统、循 环系统、免疫系统等。
人造系统——如人造卫星、海运船只、机械设备等。 又如：交通系统、商业系统、金融系统、工业系统、 农业系统、教育系统、经济系统、文艺系统、军事 系统、社会系统等等。
复合系统——既包含人造系统又包含自然系统。系
返6 回
2、系统基本特征
系统论认为，整体性、关联性，等级 结构性、动态平衡性、时序性等是所有系 统的共同的基本特征。
系统论显然把那些不具备这些属性的 集合体不看成系统。常常把一团散沙和系 统相对立。
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整体性和相关性
系统是由若干部分组成，各部分之间有机 的联系的复杂程度是系统的主要特征。构成 系统的各个部分可以具有不同的功能，但系 统的整体功能往往不是各部分功能的简单组 合。子系统相互关联越强，系统的整体功能 功能就越显示出与部分功能的组合不同。
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1、系统的基本概念
系统——有相互作用的元素的综合体。
要素——系统中原子系统即基本组成部分。
结构——是系统内部各要素之间相互联系和 相互作用的方式。它表现为各要素在时间和 空间上的组合形式。
功能——是系统在与外部环境相互联系和相
互作用过程中所具有的行为、能力和功效。
是系统对外的表现。
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⑶同一结构可能有多种功能。如一付中药可能
有多种疗效。
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环境适应性
一个系统和包围该系统的环境之间通常
都有物质、能量和信息的交换，外界环境
的变化会引起系统特性的改变，相应地引
起系统内各部分相互关系和功能的变化。
为了保特和恢复系统原有特性，系统必须
具有对环境的适应能力，例如反馈系统、
自适应系统和自学习系统等。不同的系统
1、系统 观点，即有机体都是一个系统，并把系统 定义为相互作用的诸要素的复合体；
2、动态观点，即生命机体是一个能保持动态稳定 的系统；生命过程是生物体和环境的相互作用。活 的东西的基本特征是组织。处于积极的活动状态，
3、等级观念，即有机体是按等级组织起来的，生 物系统是分等级的，从活的分子到多细胞个体，再 到超个体的聚合体，可谓层次分明，等级 森严。
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功能和目的性
大多数系统的活动或行为可以完成一定
的功能，但不一定所有系统都有目的，例如
太阳系或某些生物系统。一个水桶具有储水
的功能，但它没有思维，本身没有目的。动
物的行为有一定的目的性，但主要就是为了
笕食存活。人类具有思想，行为的目的性明
显增强。可见较为高级的系统才有目的性。
人造系统或复合系统都是根据系统的目的来
封闭系统：没有物质的交换，但有能量和信息的交 换。如密闭罐中的物体。