1、1报告大纲一、揭开系统科学的神秘面纱 （概念篇）二、系统科学的研究、发展与应用思考 （内涵、进展及思考篇）21 1、在什么情况下在什么情况下1+121+12？系统与系统思想系统与系统思想什么是系统：由相互区别、相互作用的各个什么是系统：由相互区别、相互作用的各个部分有机地联系在一起，为同一目的而完部分有机地联系在一起，为同一目的而完成某种功能的集合体。成某种功能的集合体。归纳为：多元性、相关性、整体性、目的性归纳为：多元性、相关性、整体性、目的性系统思想的核心：系统思想的核心：（1 1）事物的普遍联系观点）事物的普遍联系观点（2 2）事物的永恒发展观点）事物的永恒发展观点3系统的基本概念：系统
2、的基本概念：（1 1）系统）系统 S=S=；S S：系统；：系统；A A；要素集合：；要素集合：R R：关系集合：关系集合（2 2）结构、功能、行为）结构、功能、行为（3 3）开放、封闭）开放、封闭（4 4）状态、过程、演化）状态、过程、演化 系统系统边界边界环境环境Si Si 45678910马马克克思思主主义义哲哲学学系系统统科科学学运筹学运筹学控制论控制论信息论信息论系统工程系统工程自动化技术自动化技术通信技术通信技术哲学哲学 基础科学基础科学 技术科学技术科学 工程技术工程技术系统学系统学11121314系统有序演化的自组织判据：系统有序演化的自组织判据：自组织有序演化dr/dt=0有
3、序化临界 渐近无序化系统熵可用于简单巨系统演化的描述与分析15熵和序的关系熵和序的关系:熵熵:平均信息量平均信息量,度量系统的不确定性度量系统的不确定性和非均匀性和非均匀性;注重于量的度量注重于量的度量.序序:对称破缺性对称破缺性,度量系统的差异性度量系统的差异性;注注重于质的度量重于质的度量.16应用思考:应用信息熵（1）进行慢性疾病症状指标的聚类、关联性分析（2）不同要素之间的相关性分析（见孙继佳的部分工作）（3）运用熵判据描述和研究慢性疾病的演化进程（待探索）1718两类有序结构两类有序结构静态有序结构：静态有序结构：静态结构，静态结构，如如食盐，冰食盐，冰水水汽汽相互转化相互转化动态有
4、序结构动态有序结构：耗散结构，如贝纳德流，生物系统等。耗散结构，如贝纳德流，生物系统等。有序与系统演化：有序与系统演化：进化进化系统状态越来越有序；系统状态越来越有序；退化退化系统状态越来越无序。系统状态越来越无序。19A AB BC C204 4、船到桥头自会直、船到桥头自会直 支配与演化支配与演化系统协同演化的三大基本原理：系统协同演化的三大基本原理：（1 1）不稳定性原理）不稳定性原理 不稳定性的积极作用不稳定性的积极作用（2 2）支配原理）支配原理 慢变量支配快变量慢变量支配快变量（3 3）序参量原理）序参量原理 序参量支配系统中其他变量序参量支配系统中其他变量21三人行必有我师（孔子
5、语，概率约为99.93%）水(H2O)的自豪与无奈INTERNET与无标度网络（小世界、负幂率分布）搭便车（行为学）22长周期性：太阳黑子爆发（约11.2年）商业周期（4-5年）库茨涅兹周期（15-16年）经济长波（50-60年）股票系统（？年）一因多果，一果多因，多因多果（糖尿病）23应用思考：慢性疾病在分子、细胞、组织、器官等方面存在复杂的纵向关联，呈现出一定的层次性和涌现性。因此，自组织理论包括协同理论和耗散结构理论将是处理问题的有力武器。24（1）城门失火，殃及池鱼 肾阴虚与季节有无（长程）关联？（五行学说）（2）慢性疾病的诊治有没有快变量和慢变量？其支配机制如何？序参量又是什么？（待
6、探索）（3）慢性疾病发病过程是一个耗散结构演化过程？是有序化走向无序化？（待探索）2526真理与谬误仅一步之差（过犹不及）真理与谬误仅一步之差（过犹不及）变化与演化：变化与演化：白蚁侵蚀木屋（突变）白蚁侵蚀木屋（突变）炸药爆炸（崩溃）炸药爆炸（崩溃）零度水（临界）零度水（临界）27应用思考：慢性疾病病理变化的多阶段性，并且阶段内表现为数量渐变，阶段间表现为本质性突变。因此突变理论和方法将会有用武之地。其势函数包括那些因素？突变芽如何确定？从量变到质变的内在机制是什么？（待研究）286 6、电脑算命你信吗？、电脑算命你信吗？混沌与初值敏感性混沌与初值敏感性什么是混沌？什么是混沌？（1 1）鱼缸中
7、的苍蝇）鱼缸中的苍蝇（2 2）春蚕结茧）春蚕结茧（3 3）心跳与脉搏）心跳与脉搏（4 4）天气能预报吗？）天气能预报吗？（5 5）股价指数谁能说得准？）股价指数谁能说得准？29A AB BC C30美国民谣：美国民谣：缺了一枚钉，坏了一只蹄铁；缺了一枚钉，坏了一只蹄铁；坏了一只蹄铁，翻了一匹马；坏了一只蹄铁，翻了一匹马；翻了一匹马，死了一位将；翻了一匹马，死了一位将；死了一位将，输了一场战争；死了一位将，输了一场战争；输了一场战争，亡了一个帝国输了一场战争，亡了一个帝国。罗伦兹的故事罗伦兹的故事差之毫厘，谬以千里。差之毫厘，谬以千里。31.混沌的基本特征：混沌的基本特征：（1 1）初值敏感性）
8、初值敏感性（2 2）非周期性）非周期性（3 3）局部不稳定、全局稳定性）局部不稳定、全局稳定性（4 4）内在随机性）内在随机性（5 5）自相似性）自相似性（6 6）分数维数）分数维数32应用思考：慢性疾病在发展过程中一些细微的因素可能会成为“导火索”，此时“蝴蝶效应”、初值敏感性，混沌理论可能会有表演的舞台。（1）慢性疾病的病变过程中是否会有阈值效应？（待研究）（2）慢性疾病的演变有没有自相似过程？如果有，其自相似规律又是什么？（待研究）3334分形：分形：海岸线到底有多长？海岸线到底有多长？传统维数的概念：传统维数的概念：d=d=k/k/l l点点零维；零维；线线一维一维面面两维两维体体三维
9、三维运动物体运动物体四维四维3536SierpinskiSierpinski地毯地毯D=nD=n*ln8/nln8/n*ln3,n=1,2,3ln3,n=1,2,3=1.89=1.89（维）（维）37应用思考：分型几何学也许会成为中医药临床疗效评价的一种重要的手段。（1）利用慢性疾病检查的图象信息（CT、B超等）提取图象特征，建立分形模型，计算分数维数，进行比对分析。（见孔平的工作计划）38l、生命游戏与百分之七规法、生命游戏与百分之七规法则则101101010#1#tt+1系统走向何方？系统走向何方？39几种可能的结果几种可能的结果（1 1）停止不动（不动点）停止不动（不动点）（2 2）周而
10、复始循环（周期态）周而复始循环（周期态）（3 3）非周期运动（混沌态）非周期运动（混沌态）显然与初始状态有关（显然与初始状态有关（1 1的个数及其分的个数及其分布）布）问题：要使系统不死（非全问题：要使系统不死（非全0 0），初始），初始时至少要有多少个时至少要有多少个1 1？（7%7%法则）法则）40应用思考：“生命游戏”模型为探讨慢性疾病的演变规律提供了一个复杂结构模拟实验室。慢性疾病的诊治是否存在7%规律？其演化规则该如何确定？（待研究）4111.11.幽静山庄中的复杂适应系统幽静山庄中的复杂适应系统（Complex Adaptive System,CASCAS）19841984年圣达菲
11、研究所成立年圣达菲研究所成立特色：跨学科，非盈利特色：跨学科，非盈利主旨主旨:适应性产生复杂性适应性产生复杂性42（1 1）规模报酬递增规模报酬递增-计算机键盘的奇计算机键盘的奇怪排列怪排列 （2 2）（经济学家阿瑟）（经济学家阿瑟 Arshur Burks Arshur Burks）随机决定未来随机决定未来-汽油车与柴油车之争汽油车与柴油车之争（3 3）个体偏好）个体偏好描绘描绘GDPGDP曲线之手曲线之手 SWARM SWARM模拟平台模拟平台-遗传算法的舞台遗传算法的舞台 (计算机专家霍兰计算机专家霍兰John HollandJohn Holland）4344应用思考：复杂适应系统理论可能是应对在慢性疾病诊治过程中药与病的相互作用关系的一个有效实验分析工具。（1）中西医药是医学领域的柴油车和汽油车？（先入者通吃）（2）少数者未必劣势，把握时机，发奋努力，少数者赢！（我们的期望）454647
