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第5章 铺垫在混杂学前面的理论(1)

复杂性学科是继混沌理论之后兴起的。先是混沌理论的创立,然后许多科学家都一起来研究混沌,到了20世纪的80年代后期至90年代,有一部分科学家开始发现并研究起事物的复杂性来了,并渐渐形成了一门新兴的学科。这门学科由于是混沌的近亲,是研究混沌边缘的复杂性的,或者反过来说,一个复杂的系统会产生复杂的阶段,并由复杂走向混沌,所以复杂与混沌是事物的两种状态,因此将这两门学科合在一起称为混杂学也不为错。我们已经知道,混沌学是研究事物的混沌状态的,那么,复杂性学科又是研究什么的呢?

一句话说不明白,我们还是从一些例子和问题开始我们的叙述。第一个问题:

为什么苏联在斯大林时代或赫鲁哓夫、勃列日涅夫时代,稳定地统治了苏联40年,并对东欧诸国《捷克、匈牙利、罗马尼亚、民主德国等等》统领了40年,而到了1989年,只在几个月里就突然出现了一次大崩塌,先是东欧解体,后来又是苏联解体。这突然的情况来得是那样突然而毫无准备,这难道仅仅是戈尔巴乔夫、叶利钦的过失或说是作用,是西方世界搞玻坏所致?还是某种这些人都无法控制的神秘力量在起作用的结果?要是有这种是,他们又都身不由己,像是被一股完全不由自己所能左右的巨大力量裹卷着,在洲级或世界级的大流中沉浮。要是说这完全就是那个索罗斯所为,我们是不是有点儿夸大了他的作用?

为什么这次东南亚金融危机来得如此之猛,时间延续如此之长?有人说是那个美国的金駚投机专家索罗斯所为。

难道仅靠他一个人或几个人的作用就会产生如此巨大的影响?从泰国、马来西亚、印度尼西亚,到韩国、日本,简直东南亚的经济成了一副多米诺骨牌,大公司、大银行连片倒闭,泰国总理、印度总理、桥本龙太郎、苏哈托一个个下台。这些公司这些人,都在努力,都在挣扎,可人们抬着苏哈托的兴豢麒疗。反对襄政。

探测它的存在与趋势力,这种力来自于何处,我们是否可以根据化石标本记载,古代物种和生态系统常常稳定地保持了几百万年,而后在地质期的某一个极短时间里,出现了某一些物种的突然大灭绝,或迅速演变出一些新的物种《即生物大灭绝与生物大爆炸》。就像鲸鱼在海里游得好好的,非要跑上岸来,组织一次集体性的大自杀一样,这到底是为了什么?有些生物学家说,恐龙的灭绝是由于小行星撞击地球引起的,但那时并没有那么多小行星,是否还有其他原因?

这样的问题数也数不清。

为什么单个细胞在6亿年前开始组合,从而形成像海藻、水母、昆虫,最后到人类这样多细胞生物体?而人类又为什么要耗费这么多时间和这么大的力气来把自己组成家庭、社团、民族及各种类型的社会?如果进化(或资本主义自由市场)完全是由适者生存法则决定的,那么为什么又会发生一些与人际之间残酷竞争毫不相关的事情呢?在这个好人经常无法坚持到底的世界上,为什么会有像信任与合作这样的亊发生?为什么尽管有各种各样的情况,但信任与合作却不但存在,而且还会发扬、昌盛?

也许最根本的是,为什么总是有而不是无?宇宙开始于大爆炸后一片潮湿的混沌,然而由此开始,就像热力学第二定律所形容的那样,宇宙就受制于某种不屈不挠地趋于混乱、解体和衰败的倾向力。但它同时又无处不产生着结构:银河、恒星、行星,细菌、植物、动物和大脑。这又是怎么回事呢?是因为永恒趋于混乩的强制力与同样大的趋于秩序、结构和组织的强制之间有某种抗衡的力量?如果是这样的话,这两种力量是如何同时发生作用的呢。

这一系列的问题,像是枓学界的问题,又像是社会的问题,但不论是科学家还是社会学家,他们都可以做出一些回答,而那些回答又并不十分令人满意。于是,许多人将这种作用归结于大自然中神秘的力,有些人干脆将这种作用归结为上帝在向人类施加影响。

在最近的20年里,混沌理论已经动摇了科学的根基,它使人们认识到,极其简单的动力规律能够导致极其复杂的行为表现。譬如无数细小的碎片所产生的整体美感,或无数翻沫所形成的汹涌的河流。但是混沌理论无法解释结构中的内聚力是从何而来的。

鉴于此,科学家们并不满足于一个混沌学说。他们沿着这个方向深钻深研下去,企图彻底弄通弄懂个中的原因。于是,复杂性的理论便应运而生了。

不过,在讲到复杂性理论的同时,我们必须讲一讲在这之前科学家们对系统的一些研究和研究所创建的一些前期理论,这样可使我们对系统的认识形成一个完整的概念。

人不可能单人独马地生活在世界上,他必须生活在集群之中,即生活在一个家族、一个村落、一个社区之中;或者他还开着一家商店,搞起了一个作坊,但这也不可能独一家开设在荒郊野岭,只有许多的店开在一起,形成一条热闹的商业街,才有众多的顾客前来光顾;假如你要制造一辆汽车、火车或是一架飞机,不是一个工人一部机器就能够完成,必须有成百上千的各种不同技术的工人加上众多的机器制造各种零件才成,还得有一条装配生产线,构成一个大型的工厂,……如此等等,群、集合、体系的概念便出现了,这个概念,今天的人称它为系统。

系统由于不单是一个人、一家商店和一台机器,而是一个集合,因此也便有了对这个集合的总体研究。例如对人的群集而言,就必须研究其组织制度,上下级关系的配合和制约,以及各种各样的人际关系。从单个的个体研究上升到对系统的研究,是人类发展进步的必然,因此也便有了许多关系统的理论。当然,数万数十万数百万人聚集在一起就会出现混沌,不过混沌理论的出现是近些年的事,最初的学者们对系统的研究还未曾到达这一步。

最早研究系统而出现的理论我们今天称之为老三论,也就是系统论、控制论和信息论。继后又出现了所谓的新三论,那就是耗散结构论、协同论和突变论。

我们必须对这些理论做一些简单的介绍和回顾,是因为混沌和复杂性的理论就是在这些研究的基础上产生的,没有这些理论,也就没有混沌和复杂性的理论。

系统论产生于20世纪的40年代,是由美籍奥地利生物学家贝塔朗菲创立的一门新兴的横断学科。1945年,他发表了一般系统论的创立宣言--《关于一般系统论》,标志了系统论的诞生。60年代,系统论在组织管理以及军事、通信、航天等工程中的应用取得了显着成效,显示出其强大的生命力。到了70年代,许多国家出现了研究系统论的热潮,产生了不少的理论分支。到今天,系统一词已经充斥在人类的对话语言和所写的书籍之中。

仔细一想,人类的生活和生产的确到处都被系统包围着,我们就是被系统团团围裹着的一个分子。

按照系统形成的方式划分,就有自然系统、人工系统和复合系统之别。自然系统是非人为所形成的系统,例如天体系统、生物系统、气象系统、生态系统等等;人工系统则是指军队系统、医疗系统、社会保阵系统、保险系统、教育系统等等:复合系统是指上述两种系统的结合,像农业生产系统、矿山开采系统、水利灌溉系统等。

若是按照系统组成要素区分,可以分为物质系统和观念系统前者是物质的,后者是精神的物质系统指机械系统、生物系统、交通系统等!观念系统则指概念、原理、方法制度、程序等,像科学理论系统、法律系统等等。

还有按时间和状态区分的,像静态系统和动态系统等等。

这样一说,我们就完全明白了,我们整个儿生活在许多系统之中,大系统中套着小的系统一层-一层。

系统论中,经过人们多年的理论总结,概括出了一些基本的原理是:整体性原理、层次今性原理、动态原理和有序性原理。整体性原理告诉我们,系统联系是有机性的。系统之中某个要素发生变化,必然会引起周围其他要素乃至整个系统的变化。并且,系统整体的力量不等于各孤立部分之和,因为组织起来后,会产生质变,整体功能要大于各部分之和。

层次性原理说明了系统中是有着等级的区别的,构成了等级秩序。像天体系统可分为地球、太阳系、银河系、河外星系、星系团、总星系等,而社会系统能分为个人、家庭、群体、集团、民族、国家、人类社会等,要是说到军队系统,军、师、旅、团、营、连、排、班等。层次性原理告诉我们,系统的层次越高,其结构、功能以及运动规律越复杂,它受着更多的因素所影咤,决策的难度也越大,还需要更多的综合信息。并且,这许多的层次是连通的,不但髙一戻的对低一层的有支配作用,低一层的出了问题对高一层的也舍极大的影响。

动态原理则是说,系统的因素和状态随财在变化,系统外部的环境也随时在变化。在我们考察一系统时,不仅要研究这个系统的静态结构,还要研究系统的历史演变;不仅要看到系统内部诸要素之间以及系统与环境之间的相互联系、相互制约、相互作用的情况,更要注意到系统内外的情况变化,并根据这种变化采取相应的对策。

有序性原理指出了系统内各组成要素之间、要素与系统之间的联系、相互作用的有规则性,或者说是它们排列。组合、运动变化的秩序性。系统的发展过程是系统的有序化过程,即从无序到达有序,这是进化过程。反之则是退化过程,系统便从有序走向无序,走向混乱。

控制论一词是从希腊文里借用来的,原意是掌舵人。作为20世纪最伟大成果之一的控制论,是美国数学家维纳等人在1948年创立的。他把控制论定义为关于在动物和机器中控制和通讯的科学。控制论的发展,大致经历了经典控制论时期(40年代末到50年代)、现代控制论时期(60年代和大系统控制论时期70年代后)三个阶段。随着控制论研究的日益拓展,相继出现了许多的分支,例如工程控制论、生物控制论、经济控制论,教育控制论、社会控制论和军事控制论等等。

控制。是指为了达到某一个目的而对系统的一种调节和制约,这是一种有目的的主动行为。要实现控制,至少要有这样三个基本要素:施控系统、受控系统和控制作用的传递者。说得直白一些,就是要有一个控制员机器也行厂一个袂控制对象和一个传达信息的通讯员。

控制系统根据有没有反馈回路分为开环控制系统和闭环控制系统。开环控制是指系统中不存在反馈作用。这就像战士投掷手榴弹,拉了弦去投。拉弦的过程就是将控制开关打开,继后不需要第二次控制了。有时上级对部下交待任务,不需要中途再听汇报,这也厉于开环控制。

闭环控制则有反馈系统。根据第一次控制情况,了解效果怎样,听取汇报然后修正自己的控制方案,再将控制信息发出去,然后不断反馈、不断修正,以期达到预期的目标,这其实就是种连续控制(或者叫反馈控制)。

这种控制,又有正反馈和负反馈的区别。正反馈是指离原来的目标越来越远的控制,按理是使控制失败的一种干扰措施。例如,庸医,本意是想给病人洽病,结果下了几剂药后,病人不但没有好转。反而病情恶化,离身体康复越来越远,这个庸医手忙脚乱,再开方子,结果愈治愈糟,最后把病人治死了,这就是正反馈。当然,正反馈不是全然很糟,若是你的本意是让系统离开原来的目标,那么正反馈适逢其时。这样一说,负反馈到底是什么也清楚了,负反馈是经过不断的控制而达到固标。

要是有个掌握高科技的歹徒,想用导弹毁灭一个城市,导弹发出后,他不断地拧着控制器,连续修正方向,字量想把这枚导弹击中城市,那么他是在做着负反馈的工作;如果有一个蓍察得知以后,为了挽救这个城市,去与歹徒搏斗,打倒歹徒以后,他急忙去拧控制器,而他的目的不同,是尽量让这颗导弹能够远离这个城市,并把它投掷到沙漠中去。我们就可以说,瞀察是在做着正反饿的工作。因此,控制论的创始人维纳认为:一切有目的的行为都可以看做是需要负反馈的行为。

还有一种前馈控制,它是指尽量预测在系统运行时可能出现的千扰因素和将会造成的偏差,而在偏差发生前,预先采取相应的控制措施。

信息论对于今天的我们就更好仅一些了,因为今天出现信息这个词的频率实在太高。

信息论是本世纪40年代末产生和发展起来的一门新兴学科,它的主要刨始人是美国的数学家申农。1948年,申农发表了《通信的数学理论》一文,标志着信息论的诞生。最初,信息论仅仅局限于通讯领域,又称为狭义信息论,是一门应用数理统计方法来研究信息传递的共同规律,以及如何提高信息传递效率和可靠性等问题的学科。随着现代科学发展的综合化、整体化趋势,各门学科相互关联、相互渗透,信息的概念和基本理论远远超越了通讯领域,广泛渗入并应用于其他学科,如控制论、系统工程、生物学、物理学、化学、心理学、管理科学等等,从而在通讯理论的基础上发展成为广义的信息论。广义的信息论通常也被称为信息科学。它除了研究通讯问题外还研究包括所有与信息有关的领域。

要是今天你没有听到过信息这个词,那么你准是一个祧花源中人了。请看:什么市场信息、商品信息、经济信息、股市信息、科技信息、教育信息、军事信息等等,而信息也可以变成挣钱的手段,于是,什么信息服务、信息咨询机构也开始成立了,然而,你若是问一个搞倌息工作的人,问他信息是什么时,他很可能也答不上来,

因为信息这个概念,到目前为止还不曾有权威的定义,据有关统计,关于信息的定义可以说出40余条来9一般而言,伧息可以为由事征的一种东西,这种东西也可以说是其中包含着新的内容、新的知识。要是你得到一条信息,里面只有你早就知道的那些东西,没有什么新的内容,那么你可以不叫它为信息。

控制论的创始人维纳在回答信息到底是什么时,有一句名言:信息就是信息,不是物质也不是能量。

信息主要靠传递而获得传播。传。递信息,离不开信源、信道和信宿这三个基本条件。对于这方面的理解,和我们理解控制论是一样的。首先是要有信息源,即信息的发出者。它可以是人、机器、机构和自然界的物体等。信源发出信息时,一般是以符号文字、图像或信号《语言、电磁波信号等》表现出来的,它们都是信息的载体。信宿即信息的归宿,也就是信息的接受者;信道是信息传递的通道,就像电缆、激光等等东西。

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