开放复杂巨系统理论31页PPT
开放复杂巨系统理论PPT课件
（2）系统组分彼此差异显著，花色品种多，即异质性；
（3）系统是按照等级层次方式整合起来的，即等级层次性；
（4）非线性相互作用，即非线性；
（5）系统和环境之间不断交换物质、能量、信息，即开放性。
钱学森把具有上述特性的系统称为开放复杂巨系统，把这 类系统的动力学特性称为复杂性。
2.4特殊的开放复杂巨系统
规模足够巨大，大到出现微观与宏观的层次划 分，必须充分考虑自组织现象，那就是巨系统。
2.2复杂巨系统
20世纪80年代前期，钱学森对普利高津等 人的理多论层成次果结寄构并予非厚一望切，巨系相信有了巨系统 等概念统，的把基已本有特征的，系不统同融巨系会贯通，综合起 来，建统立之统间一仍的有质框的架差，别就，不可以有效的描述 和处理可各能种用巨统系一的统理问论题对，所有但建立系统学的 实践表巨明系，统这做个出释同估。样计有过效分的解乐观了。
2.4特殊的开放复杂巨系统
从宏观上整体的看，社会系统的三种形态：
经济的社会形态
划分。
巨系统中会出现简单系统 中没有的现象，如自组织 现象，小系统和大系统只 有平凡行为，巨系统可能 表现出许多非平凡行为。
系统 属性
.1巨系统
概言之，对于巨系统，按照系统规模做粗略 的把握是必要的，但不是充分的，重要的还要 看系统是否出现宏观与微观的层次划分，是否 存在不可忽略的自组织现象。
2.1巨系统
按照规模
小系统
大系统
巨系统
规模通常是按照系统的组分数目N或分系统数目n 表示的，钱学森对“大”和“巨”的解释是分系 统数量达到几十，上百，这个系统称为大系统， 如果分系统数量极大，成万上亿，上百亿，那是 巨系统了。
2.1巨系统
开放复杂巨系统理论
和性能的数学关系，即建立系统的数学模型。
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•把人与计算机结合起来，充分利用知识工程、专家系 统、智能机器长于逻辑运算、速度高、容量大、不怕 疲劳等特点，同时发挥人脑的洞察力、长于形象思维 的优点，使两者取长补短，相互激发，产生出更高的 智慧。
3
3.定性到定量的综合集成法
综合集成的实质是专家经验、统计数据和
信息资料、计算机技术三者的有机结合，构
2.2复杂巨系统
不同巨系统之间在规模上仍可能有显著区别，但 事实表明，在巨系统这个等级上，再按规模大小 进行分类已无实际意义。而按结构的复杂程度进 行分类，可以更好的把握系统。
系统规模大 花色品种多 多阶段 动态性 非线性 复杂巨系统
2.2复杂巨系统
总之，复杂巨系统的复杂一词并非泛泛而论，
第13章 开放复杂巨系统理论
谢建丽 120720080 管理科学与工程
Contents
1 系统的新分类
2
特殊的开放复杂巨系统
3
从定性到定量综合集成法
4
建立系统学新思路
科学技术体系的层次划分：
开放复杂巨系统
作为基础科学的
技术科学层次的 理论成果，亦称
开放复杂巨系统
理论，亦称开放 复杂巨系统学
为系统理论
成一个以人为主的高度智能化的人——机结
合系统，发挥这个系统的整体优势，去解决
问题。
4.1建立系统学新思路
信息学 运筹学 耗散结构 论 超循环论 混沌学
控制学
系统工程 与一般系 统论
协同学
微分动力 系统
形成一门关于一般系统的基础学科，即系统学
4.1建立系统学新思路
得到系统分类后，钱学森意识到系统学的对 象是巨系统，也有分支学科，原来设想的只是 简单巨系统学，还应有复杂巨系统学，他不可 能在现有系统理论的基础上经过综合建立起来， 由此而引出关于复杂巨系统学的研究。 在概括出“综合集成法”这个概念后，钱学森 对于建立系统学有了全新的想法。该方法是先 讲大的总观点，然后讲特例，但如何实践这个 纲领性德观点，尚无进一步的阐开放复杂巨系统理论开辟了复杂性研究
复杂系统及其方法论PPT课件
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系统与系统科学
对于系统科学来说，一个是要认识系统，另一 个是在认识系统基础上，去改造、设计和运用系 统，这就要有科学方法论的指导和科学方法的运 用。
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主要内容
现代科学技术的发展 系统与系统科学 综合集成思想与综合集成方法 综合集成理论与综合集成技术 综合集成工程
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综合集成思想与综合集成方法
综合集成方法的实质是把专家体系、信息与知识体系以及计算机体系有机结合起来，构成一个高度 智 能 化 的 人 ·机 结 合 与 融 合 体 系 ， 这 个 体 系 具 有 综 合 优 势 、 整 体 优 势 和 智 能 优 势 。 它 能 把 人 的 思 维 、 思 维 的 成果、人的经验、知识、智慧以及各种情报、资料和信息统统集成起来，从多方面的定性认识上升到定量 认识。
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系统与系统科学
另一方面，从应用角度来看，根据上述性质，为了使系统具有我们期 望的功能，特别是最好的功能，我们可以通过改变和调整系统结构或系统 环境以及它们之间关联关系来实现。但系统环境并不是我们想改变就能改 变的，只能主动去适应。而系统结构却是我们能够改变、调整和设计的。 这样，我们便可以通过改变、调整系统组成部分或组成部分之间、层次结 构之间以及与系统环境之间的关联关系，使它们相互协调与协同，从而在 整体上涌现出我们满意的和最好的功能，这就是系统控制、系统干预 （Intervention）、系统组织管理的基本内涵，也是控制工程、系统工 程等所要实现的主要目标。
开放复杂巨系统及方法论
开放复杂巨系统及方法论
开放复杂巨系统(OCS)是一种基于随机过程的非常复杂的系统。
它是目前众多研究和应用领域中一个越来越受到重视的类别。
开放复杂巨系统的主要特点在于其复杂性，即一个系统具有多个构件、不同的功能和多个可能状态，而每个构件都受外部环境影响，因此它往往是无法完全预测，也不可控制的。
OCS包含复杂的功能和表现，这些功能和表现受到局部的影响而不受全局的管制，因此它拥有自动、动态和无序的特性。
开放复杂巨系统的方法论是一个多重的、多元的概念，它将社会科学和计算机科学相结合，从数学和逻辑上关注系统中的动态行为和多层结构，以描述和分析系统的行为和性质。
从多学科的视角出发，OCS方法论主要聚焦于：如何理解OCS中的高维空间结构；如何启动和管理OCS中的非线性变化；以及如何分析系统中的动态交互。
为了研究OCS的行为，需要定义一种统一的模型和方法，以表示其层次结构和复杂性。
在此基础上，OCS方法论建立起了一套复杂系统理论，这套理论将实证研究和技术模型结合起来，从而能有效地分析系统的功能和行为。
通过应用这一理论来研究OCS，不仅能更好的了解系统的运作机制，而且还能开发出更高效的管理技术，有助于更好的利用OCS的优势。
当前，OCS方法学在人工智能、机器学习、信息物理系统、智能算法等领域中得到广泛应用。
它不仅提供了一套运用多学科融合的原理和方法，而且还可以帮助研究者更好的研究和理解复杂系统，从而更深入地了解其内部结构和行为，更有效地应用它。
一个科学新领域开放的复杂巨系统及其方法论
一个科学新领域开放的复杂巨系统及其方法论一、本文概述随着科技的飞速发展，人类对于自然界的认知不断深化，科学研究的领域也在不断扩展。
在这篇文章中，我们将探讨一个新兴的科学领域——开放的复杂巨系统（Open Complex Giant Systems, OCGS）。
这是一个跨学科的领域，涵盖了物理学、生物学、经济学、社会学等多个学科，其研究对象是那些规模庞大、结构复杂、动态开放的系统。
这些系统通常具有高度的非线性、自组织性和演化性，因此传统的科学研究方法往往难以应对。
本文首先将对开放的复杂巨系统的基本概念进行阐述，包括其定义、特征以及研究的重要性。
接着，我们将介绍该领域的研究现状和发展趋势，包括目前的主要研究方法和取得的成果。
在此基础上，我们将进一步探讨开放的复杂巨系统的方法论问题，包括如何建立有效的数学模型来描述这些系统的行为，如何运用计算机模拟和大数据分析来揭示这些系统的内在规律，以及如何将这些理论和方法应用到实际问题的解决中。
我们将对开放的复杂巨系统未来的研究方向和挑战进行展望，以期能够为该领域的发展提供一些有益的参考和启示。
通过本文的阐述，我们希望能够引起更多学者和研究者对开放的复杂巨系统的关注和兴趣，共同推动这一新兴科学领域的发展。
二、开放的复杂巨系统的特性开放的复杂巨系统（Open Complex Giant Systems, OCGS）是一类具有独特性质的系统，它们显著区别于传统的封闭、简单或小型系统。
OCGS的主要特性可以概括为以下几点：开放性：OCGS不是孤立的，而是与外部环境有着密切的物质、能量和信息交换。
这种开放性使得系统能够持续地从外部环境中吸收新的元素和可能性，从而保持其活力和进化能力。
复杂性：OCGS通常包含大量相互关联、相互作用的组件或子系统。
这些组件之间的相互作用是非线性的，且常常伴随着多种反馈机制和自组织现象。
因此，OCGS的行为往往难以预测和控制，呈现出高度的复杂性和不确定性。
钱学森开放复杂巨系统思想
03
钱学森开放复杂巨系统思想的 核心内容
系统观与整体性思维
整体性思考
钱学森认为，开放复杂巨系统是 由多个子系统组成的整体，应从 整体角度去认识和解决问题。
系统观
钱学森强调，系统是由相互作用 、相互依赖的要素组成的有机整 体，应注重系统内部各要素之间 的关系和相互作用。
动态性与演化性
促进多学科交叉
01
鼓励不同学科领域的专家学者共同参与开放复杂巨系统研究，
促进多学科交叉融合。
加强国际合作与交流
02
积极参与国际学术交流活动，推动开放复杂巨系统思想的国际
合作与发展。
建立合作平台
03
建立开放复杂巨系统研究领域的合作平台，促进研究成果共享
和转化应用。
推动理论与实践相结合
强化实践应用
将钱学森开放复杂巨系统思想应用于实际问题解 决中，推动理论与实践相结合。
VS
武器装备研发
在武器装备研发方面，钱学森开放复杂巨 系统思想可以帮助科学家们综合考虑各种 因素，如武器性能、武器稳定性、武器可 靠性等，从而优化武器装备的设计和研发 。
经济领域的应用
经济发展战略规划
钱学森开放复杂巨系统思想在经济发展领域 的应用主要体现在经济发展战略规划上。通 过运用该思想，可以综合考虑各种因素，如 经济目标、经济资源、经济环境等，从而制 定出更加科学合理的经济发展战略规划。
在空间探测任务规划方面，钱学森开放复杂巨系统思想可以帮助科学家们综合考虑各种 因素，如探测目标、探测方式、探测时间等，从而制定出更加科学合理的空间探测计划
。
军事领域的应用
军事战略规划
钱学森开放复杂巨系统思想在军事领域 的应用主要体现在军事战略规划上。通 过运用该思想，可以综合考虑各种因素 ，如军事目标、军事资源、军事环境等 ，从而制定出更加科学合理的军事战略 规划。
开放复杂巨系统
统科学研究中取得了进一步的发展。他与众多合作者切磋琢磨，相互激发，成为
最具创造力的研究者，是新概念、新思想、新方法、新思路的主要提出者。包括
大量有关系统研究的外文著作的翻译出版，都得益于钱学森的大力推动。
由于他的宣传推动和培养人才，也由于中国改革开放事业和社会主义现代化
在一起使用,如何在为更高层次系统服务的条件下集成? 这才是综合集成数据体系的关键所在,结合问题求
解,考虑其实现的手段如下:
1) 复杂问题的建模和模拟,全面的多解决方案建模几乎不太可能,从问题的实践层次和功能发生机制
出发,确立系列多解决方案模型可能比较有效。这一科学思想的有关理论“尽管还不完善、不成熟，却已经光芒四射，必
专家的经验知识,形成理解复杂问题的初步概括或者框架。以明确的初步框架为基础,从逻辑上应用各种数
据支撑技术———某种程度上也要从经验上———对其进行策略研究,分析其对时间和各种要素的敏感性、不确
定性。这样,一个与开放复杂巨系统有关问题的主体与环境就通过抽象的方法表现出来。这就是综合集成
研讨厅专家群体必须做的工作,数据、模型以及相关问题已有的研究成果,构成了复杂问题的数据体系,在与
聪明的专家结合后,辅助专家群体分析判断问题。数据体系,不仅仅是数据资料的信息化,关键是在已有数
据成果的基础为辅助专家群体理解复杂机制的建模与模拟。
复杂问题涉及到各种因素参数及其很多的方程,许多参数也在不断波动,有时也会变化很大,仅仅通过
数学静态模型,不能够很好的概括复杂问题的发展情况。事实上,模型既有用又存在局限性,借助模型所进
大部门中尚待建立的科学，即系统学和系统论。在此基础上，他深入探讨系统学
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➢简单环境中的 ➢复杂环境中的 ➢简单环境中的 ➢复杂环境中的
简单巨系统
简单巨系统 复杂巨系统
复杂巨系统
开放复杂巨系统
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2.3开放复杂巨系统
❖ 所谓开放复杂巨系统，根据多年来钱学森在不同场合下的 论述，指的是具有下列特征的一大类系统：
（1）系统规模巨大，即巨型性；
▪
（2）系统组分彼此差异显著，花色品种多，即异质性；
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4.1建立系统学新思路
信息学
运筹学
耗散结构 论
超循环论
混沌学
控制学
系统工程 与一般系
统论
协同学
微分动力 系统
形成一门关于一般系统的基础学科，即系统学
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4.1建立系统学新思路
▪ 得到系统分类后，钱学森意识到系统学的对 象是巨系统，也有分支学科，原来设想的只是 简单巨系统学，还应有复杂巨系统学，他不可 能在现有系统理论的基础上经过综合建立起来， 由此而引出关于复杂巨系统学的研究。
▪ 圣塔菲的主要人物都是在基础科学层次卓有成 就的学者，注重对复杂系统运行演化机制和基 本规律的研究，不大关心复杂性研究的当前应 用问题。他们的长处正是中国从事系统学研究 的主力短缺之处，所以，建立开放复杂巨系统 学应当
▪ “偏师借重圣塔菲”。
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4.2建立开放复杂巨系统的唯象理论
唯象论：就是从现象出发，光描述现象，把各种复杂现象的数据用数学的关系表达出来。
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2.3开放复杂巨系统
对开放性的深入研究，导致钱学森按照系统与环境关系对巨系统
作出如下完备分类：
如人体系统，
如贝纳德流， 激光器
如智能机器 人，环境复 杂多变，系 统却是简单 的