第2章SE基本理論3(新發(fā)展理論)課件

耗散結(jié)構(gòu)理論、協(xié)同論、突變論盡管它們研究的對(duì)象不同，但是它們的研究具有共同特征，即都是針對(duì)非線性的復(fù)雜系統(tǒng)，或非線性的復(fù)雜的自組織形成過(guò)程，因而被統(tǒng)稱為自組織理論。從此，自組織系統(tǒng)或自組織過(guò)程成為引人注目的焦點(diǎn)，并且研究發(fā)現(xiàn)，自組織系統(tǒng)和自組織過(guò)程極為普遍，而且與人類社會(huì)關(guān)系極為密切。耗散結(jié)構(gòu)理論、協(xié)同論、突變論盡管它們研究的對(duì)象不同，但是它們1清華大學(xué)的吳彤教授認(rèn)為：耗散結(jié)構(gòu)理論是解決自組織出現(xiàn)的條件環(huán)境問(wèn)題協(xié)同學(xué)基本上是解決自組織的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題突變論則從數(shù)學(xué)抽象的角度研究了自組織的途徑問(wèn)題超循環(huán)論解決了自組織的結(jié)合形式問(wèn)題分形和混沌理論，則是從時(shí)間序與空間序的角度研究了自組織的復(fù)雜性和圖景問(wèn)題。在這樣的定位下，不同的方法論不存在邏輯沖突，它們是一個(gè)序列，是一個(gè)研究自組織各個(gè)方面和全過(guò)程的方法論集合體，它們各自在整體的自組織方法論中有自己的“生態(tài)龕”。清華大學(xué)的吳彤教授認(rèn)為：232.3.SE理論：自組織理論（Self-organizingTheory）自組織理論是20世紀(jì)60年代末期開(kāi)始建立并發(fā)展起來(lái)的一種系統(tǒng)理論，主要是L.VonBertalanfy的一般系統(tǒng)論的新發(fā)展。它的研究對(duì)象主要是復(fù)雜自組織系統(tǒng)（生命系統(tǒng)、社會(huì)系統(tǒng)）的形成和發(fā)展機(jī)制問(wèn)題，即在一定條件下，系統(tǒng)是如何自動(dòng)地由無(wú)序走向有序，由低級(jí)有序走向高級(jí)有序的。32.3.SE理論：自組織理論34自組織理論的歷史背景自組織領(lǐng)域涉及的是事物自發(fā)、自主形成結(jié)構(gòu)的過(guò)程，在這種過(guò)程中存在特有的自組織特征、條件、環(huán)境和動(dòng)力學(xué)規(guī)律。研究對(duì)象主要是復(fù)雜自組織系統(tǒng)（生命系統(tǒng)、社會(huì)系統(tǒng)）的形成和發(fā)展機(jī)制問(wèn)題，即在一定條件下，系統(tǒng)是如何自動(dòng)地由無(wú)序走向有序，由低級(jí)有序走向高級(jí)有序的。德國(guó)哲學(xué)家康德（Kant，1724.4—1804.2）最早提出自組織的思想。第一批自組織理論出現(xiàn)于19世紀(jì)中葉：英國(guó)生物學(xué)家達(dá)爾文（CharlesRobertDarwin）的進(jìn)化論是生物學(xué)的自組織理論，其自然選擇原理就是一種自組織原理；相變理論是物理學(xué)的自組織理論。這二者都是某個(gè)特定領(lǐng)域的自組織理論，但均未提出和使用自組織概念。4自組織理論的歷史背景自組織領(lǐng)域涉及的是事物自發(fā)、自主形成結(jié)45組織與系統(tǒng)組織既指按照一定規(guī)則構(gòu)成或存在某種秩序的事物，又指事物形成一個(gè)空間、時(shí)間或功能上的有序結(jié)構(gòu)的過(guò)程。前一種情況組織作名詞解，后一種情況作動(dòng)詞解。系統(tǒng)和組織是描述事物同一種存在方式的兩個(gè)不同概念，二者的著眼點(diǎn)不同。系統(tǒng)是從整體性和相關(guān)性的立場(chǎng)上把握事物組織是從結(jié)構(gòu)和有序化的立場(chǎng)上把握對(duì)象5組織與系統(tǒng)組織既指按照一定規(guī)則構(gòu)成或存在某種秩序的事物，又56德國(guó)理論物理學(xué)家H.Haken認(rèn)為，從組織的進(jìn)化形式來(lái)看，可以把它分為兩類：他組織和自組織。如果一個(gè)系統(tǒng)靠外部指令而形成組織，就是他組織；如果不存在外部指令，系統(tǒng)按照相互默契的某種規(guī)則，各盡其責(zé)而又協(xié)調(diào)地自動(dòng)地形成有序結(jié)構(gòu)，就是自組織。6德國(guó)理論物理學(xué)家H.Haken認(rèn)為，從組織的進(jìn)化形式來(lái)看，67自組織定義：無(wú)需外界特定指令而能自行組織、自行創(chuàng)生、自行演化，能夠自主的從無(wú)序走向有序，形成有序結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)。自組織現(xiàn)象無(wú)論在自然界還是在人類社會(huì)中都普遍存在。如大江大河的流動(dòng)，生態(tài)的循環(huán)等。自組織過(guò)程的實(shí)現(xiàn)方式：自創(chuàng)生、自生長(zhǎng)、自適應(yīng)、自復(fù)制。7自組織定義：無(wú)需外界特定指令而能自行組織、自行創(chuàng)生、自行演7"自組織"是現(xiàn)代非線性科學(xué)和非平衡態(tài)熱力學(xué)的最令人驚異的發(fā)現(xiàn)之一?；趯?duì)物種起源、生物進(jìn)化和社會(huì)發(fā)展等過(guò)程的深入觀察和研究，一些新興的橫斷學(xué)科從不同的角度對(duì)"自組織"的概念給予了解說(shuō)：從系統(tǒng)論的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，"自組織"是指一個(gè)系統(tǒng)在內(nèi)在機(jī)制的驅(qū)動(dòng)下，自行從簡(jiǎn)單向復(fù)雜、從粗糙向細(xì)致方向發(fā)展，不斷地提高自身的復(fù)雜度和精細(xì)度的過(guò)程；從熱力學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，"自組織"是指一個(gè)系統(tǒng)通過(guò)與外界交換物質(zhì)、能量和信息，而不斷地降低自身的熵含量，提高其有序度的過(guò)程；從統(tǒng)計(jì)力學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，"自組織"是指一個(gè)系統(tǒng)自發(fā)地從最可幾狀態(tài)向幾率較低的方向遷移的過(guò)程；8從不同的角度理解“自組織”"自組織"是現(xiàn)代非線性科學(xué)和非平衡態(tài)8從進(jìn)化論的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，"自組織"是指一個(gè)系統(tǒng)在"遺傳"、"變異"和"優(yōu)勝劣汰"機(jī)制的作用下，其組織結(jié)構(gòu)和運(yùn)行模式不斷地自我完善，從而不斷提高其對(duì)于環(huán)境的適應(yīng)能力的過(guò)程。C.R.Darwin的生物進(jìn)化論的最大功績(jī)就是排除了外因的主宰作用，首次從內(nèi)在遺傳突變的自然選擇機(jī)制的過(guò)程中來(lái)解釋物種的起源和生物的進(jìn)化；從結(jié)構(gòu)論-泛進(jìn)化理論的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，"自組織"是指一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)從低層次系統(tǒng)向高層次系統(tǒng)的構(gòu)造過(guò)程，因系統(tǒng)的物質(zhì)、能量和信息的量度增加，而形成比如生物系統(tǒng)的分子系統(tǒng)、細(xì)胞系統(tǒng)到器官系統(tǒng)乃至生態(tài)系統(tǒng)的組織化度增加，基因數(shù)量和種類自組織化和基因時(shí)空表達(dá)調(diào)控等導(dǎo)致生物的進(jìn)化與發(fā)育（Evo-Dev）過(guò)程。9從進(jìn)化論的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，"自組織"是指一個(gè)系統(tǒng)在"遺傳"、"變異910自組織理論方法主要包括：

自組織的條件方法論

自組織的協(xié)同動(dòng)力學(xué)方法論

自組織演化路徑（突變論）的方法論

自組織超循環(huán)結(jié)合方法論

自組織分形結(jié)構(gòu)方法論

自組織動(dòng)力學(xué)（混沌）演化過(guò)程論

綜合的自組織理論方法論10自組織理論方法主要包括：

10111、自組織的協(xié)同動(dòng)力學(xué)方法論有三大要點(diǎn)：第一，通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)形成網(wǎng)絡(luò)：在大量子系統(tǒng)存在的事物內(nèi)部，在輸入必要的物質(zhì)、能量和信息的基礎(chǔ)上，通過(guò)激勵(lì)競(jìng)爭(zhēng)，形成影響和相互作用的網(wǎng)絡(luò)；第二，提倡合作：形成與競(jìng)爭(zhēng)相抗衡的必要的張力，并不受干擾地讓合作的某些優(yōu)勢(shì)自發(fā)地、自主地形成更大的優(yōu)勢(shì)；第三，出現(xiàn)序參量，系統(tǒng)有序發(fā)展：一旦形成序參量后，要注意序參量的支配不能采取被組織方式進(jìn)行，應(yīng)按照體系的自組織過(guò)程在序參量支配的規(guī)律下組織系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)過(guò)程。這可能產(chǎn)生兩種有序運(yùn)動(dòng)，一種是數(shù)量化的水平增長(zhǎng)使其復(fù)雜性和組織程度的演化，另一種則是突變式的組織程度躍升動(dòng)力學(xué)演化。111、自組織的協(xié)同動(dòng)力學(xué)方法論有三大要點(diǎn)：11122、自組織演化路徑的方法論演化的路徑具有多樣性，有三條路徑：一是經(jīng)過(guò)臨界點(diǎn)或臨界區(qū)域的演化路徑，演化結(jié)局難以預(yù)料，小的激勵(lì)極可能導(dǎo)致大的漲落；二是演化的間斷性道路，有大的跌宕和起伏，常出現(xiàn)突然的變化，其間大部分演化路徑可以預(yù)測(cè)，但有些區(qū)域或結(jié)構(gòu)點(diǎn)不可預(yù)測(cè)；三是漸進(jìn)的演化道路，路徑基本可以預(yù)測(cè)。突變論所利用的形態(tài)演化方法（結(jié)構(gòu)化方法）在整體背景上進(jìn)行自組織演化路徑的突變可能性分析，為研究者提供了一個(gè)整體觀。122、自組織演化路徑的方法論演化的路徑具有多樣性，有三條12133、綜合的自組織方法論5、通過(guò)自組織的方法論，使得在自然界中純粹自發(fā)的自組織的發(fā)展，在人類演化中成為一種自覺(jué)的行為。1、對(duì)于一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)，可以通過(guò)創(chuàng)造條件，加強(qiáng)物質(zhì)、能量與信息輸入使得自組織過(guò)程得以產(chǎn)生。2、激勵(lì)系統(tǒng)內(nèi)部子系統(tǒng)的非線性相互作用，通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)、合作推動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生整體新的模式和功能。3、通過(guò)循環(huán)耦合，突變漸變途徑，使得系統(tǒng)得以維持自組織并且發(fā)展演化的多樣性，增強(qiáng)有序程度和關(guān)聯(lián)程度。4、通過(guò)自相似構(gòu)建和尋求混沌臨界點(diǎn)或域，將系統(tǒng)的演化推進(jìn)到最大的復(fù)雜性可能空間，創(chuàng)造演化有序發(fā)展的良機(jī)。133、綜合的自組織方法論5、通過(guò)自組織的方法論，使得在自然13142.4.SE理論：新增理論

1.超循環(huán)理論超循環(huán)理論：20世紀(jì)70年代德國(guó)化學(xué)家艾根(ManfredEigen)提出了“超循環(huán)”概念。并于1977年出版了《超循環(huán)：自然的自組織原理》一書?！俺h(huán)”(HyPercycle)理論，是一門研究生物信息起源的理論，是直接建立生命現(xiàn)象的數(shù)學(xué)模型。艾根他們觀察到生命現(xiàn)象都包含許多由酶的催化作用所推動(dòng)的各種循環(huán)，而基層的循環(huán)又組成更高一層次的環(huán)，即“超循環(huán)”也可以出現(xiàn)再高層次的超循環(huán)。142.4.SE理論：新增理論

1.超1415超循環(huán)有如下一些重要性質(zhì)：①超循環(huán)使借助于循環(huán)聯(lián)系起來(lái)的所有物種穩(wěn)定共存，允許它們相干地增長(zhǎng)，并與不屬于此循環(huán)的復(fù)制單元競(jìng)爭(zhēng)。②超循環(huán)可以放大或縮小，只要這種改變具有選擇的優(yōu)勢(shì)。③超循環(huán)一旦出現(xiàn)便可穩(wěn)定地保持下去。

總之，生物大分子的形成和進(jìn)化的逐步發(fā)展過(guò)程需要超循環(huán)的組織形式。它既是穩(wěn)定的又允許變異，因而導(dǎo)致普適密碼的建立，并在密碼的基礎(chǔ)上構(gòu)成細(xì)胞。15超循環(huán)有如下一些重要性質(zhì)：1516設(shè)有n個(gè)物種，其狀態(tài)變量記作xi(i=1,2,...,n)，它們形成自復(fù)制的催化超循環(huán)結(jié)構(gòu)需要依靠外界的能量和物質(zhì)流來(lái)維持，在不斷復(fù)制過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生誤差，這樣就導(dǎo)致優(yōu)勢(shì)物種的變異。描述這種進(jìn)化過(guò)程的方程組是：

式中：Ai是復(fù)制率,Qi是模板的品質(zhì)因子,Di是分解率,Фji是j物種到i物種的誤合成系數(shù)，Ω是環(huán)境影響因子，可以是非線性的。因此在這一方程組中包含了物種變異的各種因素。

16設(shè)有n個(gè)物種，其狀態(tài)變量記作xi(i=1,2,...1617超循環(huán)理論的意義1、超循環(huán)理論對(duì)于生物大分子的形成和進(jìn)化提供了一種模型。對(duì)于具有大量信息并能遺傳復(fù)制和變異進(jìn)化的生物分子，其結(jié)構(gòu)必然是十分復(fù)雜的。超循環(huán)結(jié)構(gòu)便是攜帶信息并進(jìn)行處理的一種基本形式。2、在復(fù)雜系統(tǒng)中信息量的積累和提取不可能在一個(gè)單一的不可逆過(guò)程中完成，多個(gè)不可逆過(guò)程或循環(huán)過(guò)程將是高度自組織系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方式之一。2、社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)也是個(gè)超循環(huán)系統(tǒng)，具有超循環(huán)系統(tǒng)的一切特征。17超循環(huán)理論的意義1、超循環(huán)理論對(duì)于生物大分子的形成和進(jìn)化17182.混沌理論混沌理論：是系統(tǒng)從有序突然變?yōu)闊o(wú)序狀態(tài)的一種演化理論，是對(duì)確定性系統(tǒng)中出現(xiàn)的內(nèi)在“隨機(jī)過(guò)程”形成的途徑、機(jī)制的研討?；煦缋碚撜J(rèn)為在混沌系統(tǒng)中，初始條件十分微小的變化，經(jīng)過(guò)不斷放大，對(duì)其未來(lái)狀態(tài)會(huì)造成極其巨大的差別。我們引用西方的一首民謠來(lái)說(shuō)明：釘子缺，蹄鐵卸；蹄鐵卸，戰(zhàn)馬蹶；戰(zhàn)馬蹶，騎士絕；騎士絕，戰(zhàn)事折；戰(zhàn)事折，國(guó)家滅?！跋鄬?duì)論消除了關(guān)于絕對(duì)空間和時(shí)間的幻想；量子力學(xué)則消除了關(guān)于可控測(cè)量過(guò)程的牛頓式的夢(mèng)；而混沌則消除了拉普拉斯關(guān)于決定論式可預(yù)測(cè)的幻想?！?/p>

182.混沌理論混沌理論：是系統(tǒng)從有序突然變?yōu)闊o(wú)序狀態(tài)的一1819混沌理論兩個(gè)基本概念：1）未來(lái)無(wú)法確定。如果你某一天確定了，那是你撞上了。2）事物的發(fā)展是通過(guò)自我相似的秩序來(lái)實(shí)現(xiàn)的?？匆?jiàn)云彩，知道他是云彩，看見(jiàn)一座山，就知道是一座山，憑什么？就是自我相似?；煦缋碚撽P(guān)于事物發(fā)展的原則：一個(gè)是事物的發(fā)展總是向他阻力最小的方向運(yùn)動(dòng)。第二個(gè)原則當(dāng)事物改變方向的時(shí)候，他存在一些結(jié)構(gòu)。19混沌理論兩個(gè)基本概念：1）未來(lái)無(wú)法確定。如果你某一天確定1920混沌論：“混沌”一詞最初是一個(gè)哲學(xué)概念，源于古中國(guó)的”混沌初開(kāi)無(wú)所不包”的意思。目前主要指在確定性系統(tǒng)中出現(xiàn)的“無(wú)序性”、“無(wú)規(guī)性”和“不可預(yù)測(cè)性”，是描述復(fù)雜性和不能根據(jù)初始狀態(tài)預(yù)知其未來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的理論。在近階段，混沌理論標(biāo)志了人類對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)已進(jìn)入了一個(gè)新階段：不僅對(duì)“非此即彼”的明晰形態(tài)，而且對(duì)“亦此亦彼”的過(guò)渡性形態(tài)都能進(jìn)行研究。20混沌論：“混沌”一詞最初是一個(gè)哲學(xué)概念，源于古中國(guó)的”混2021混沌現(xiàn)象的意義1.lorenz蝴蝶效應(yīng)現(xiàn)象：是指事物發(fā)展的結(jié)果對(duì)初始條件具有極為敏感的依賴性.初始條件極小的偏差將會(huì)引起結(jié)果的巨大差異。2.阿瑟的路徑鎖定效應(yīng)：事物的發(fā)展過(guò)程對(duì)道路和規(guī)則的選擇有依賴性，一旦選擇了某種道路就很難改弦易轍。3.Logistic倍周期分叉現(xiàn)象：事物在經(jīng)歷了一定的階段之后，就必然會(huì)迎來(lái)一個(gè)嶄新的階段。在新舊階段交替的時(shí)點(diǎn)上，人們將面臨選擇的兩難困境，同時(shí)，人們也只能在各種兩難選擇方案中確定其中之一種，作為其發(fā)展的道路。這種選擇的過(guò)程，就稱為倍周期分叉現(xiàn)象。它在現(xiàn)實(shí)世界的政治、經(jīng)濟(jì)、生活中具有普遍性。21混沌現(xiàn)象的意義1.lorenz蝴蝶效應(yīng)現(xiàn)象：是指事物發(fā)21224.政治、經(jīng)濟(jì)生活中的奇怪吸引子現(xiàn)象：當(dāng)一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的政治、經(jīng)濟(jì)體系處于結(jié)構(gòu)變革時(shí)期時(shí)，它的體系就屬于結(jié)構(gòu)耗散系統(tǒng)。這時(shí)該國(guó)的政治或經(jīng)濟(jì)生活中就會(huì)出現(xiàn)一些按常理難以解釋的奇特現(xiàn)象，而且這種現(xiàn)象的影響力極大。這種現(xiàn)象就叫奇怪吸引子現(xiàn)象5.無(wú)窮多分叉的混沌現(xiàn)象當(dāng)一個(gè)企業(yè)或一個(gè)企業(yè)群面臨著無(wú)窮多兩難選擇時(shí)，當(dāng)一個(gè)人或一群人面臨著無(wú)窮多職業(yè)、生活等兩難選擇時(shí)，那么就說(shuō)企業(yè)和人都處在一種面臨選擇困境的混沌狀態(tài)。224.政治、經(jīng)濟(jì)生活中的奇怪吸引子現(xiàn)象：22233.分形理論分形理論是當(dāng)今世界十分風(fēng)靡和活躍的新理論、新學(xué)科。分形的概念是美籍?dāng)?shù)學(xué)家曼德布羅特(B.B.Mandelbort)首先提出的。1967年他在《科學(xué)》雜志上發(fā)表了題為《英國(guó)的海岸線有多長(zhǎng)?》的著名論文。

海岸線作為曲線,其特征是極不規(guī)則、極不光滑的,呈現(xiàn)極其蜿蜒復(fù)雜的變化。我們不能從形狀和結(jié)構(gòu)上區(qū)分這部分海岸與那部分海岸有什么本質(zhì)的不同,這種幾乎同樣程度的不規(guī)則性和復(fù)雜性,說(shuō)明海岸線在形貌上是自相似的,也就是局部形態(tài)和整體態(tài)的相似。在沒(méi)有建筑物或其他東西作為參照物時(shí),在空中拍攝的100公里長(zhǎng)的海岸線與放大了的10公里長(zhǎng)海岸線的兩張照片,看上去會(huì)十分相似。233.分形理論分形理論是當(dāng)今世界十分風(fēng)靡和活躍的新理論、23第2章SE基本理論3(新發(fā)展理論)課件2425具有自相似性的形態(tài)廣泛存在于自然界中,如:連綿的山川、飄浮的云朵、巖石的斷裂口、布朗粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡、樹(shù)冠、花菜、大腦皮層……,曼德布羅特把這些部分與整體以某種方式相似的形體稱為分形(fractal)。1975年,他創(chuàng)立了分形幾何學(xué)(fractalgeometry)。在此基礎(chǔ)上,形成了研究分形性質(zhì)及其應(yīng)用的科學(xué),稱為分形理論(fractaltheory)。分形理論的重要原則:自相似原則和迭代生成原則

25具有自相似性的形態(tài)廣泛存在于自然界中,如:連綿的山川、飄2526根據(jù)自相似性的程度，分形可以分為有規(guī)分形和無(wú)規(guī)分形。有規(guī)分形是指具體有嚴(yán)格的自相似性，即可以通過(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)模型來(lái)描述其相似性的分形，比如三分康托集、Koch曲線等；無(wú)規(guī)分形是指具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的自相似性的分形，比如曲折連綿的海岸線，漂浮的云朵等。26根據(jù)自相似性的程度，分形可以分為有規(guī)分形和無(wú)規(guī)分形。2627分形理論的作用分形理論既是非線性科學(xué)的前沿和重要分支,又是一門新興的橫斷學(xué)科。作為一種方法論和認(rèn)識(shí)論,其啟示是多方面的:1、分形整體與局部形態(tài)的相似,啟發(fā)人們通過(guò)認(rèn)識(shí)部分來(lái)認(rèn)識(shí)整體,從有限中認(rèn)識(shí)無(wú)限;2、分形揭示了介于整體與部分、有序與無(wú)序、復(fù)雜與簡(jiǎn)單之間的新形態(tài)、新秩序;3、分形從一特定層面揭示了世界普遍聯(lián)系和統(tǒng)一的圖景。27分形理論的作用分形理論既是非線性科學(xué)的前沿和重要分支,又2728三分康托集的構(gòu)造過(guò)程1883年，德國(guó)數(shù)學(xué)家康托(G.Cantor)提出了三分康托集。28三分康托集的構(gòu)造過(guò)程1883年，德國(guó)數(shù)學(xué)家康托(G.C2829Koch曲線的生成過(guò)程1904年，瑞典數(shù)學(xué)家柯赫構(gòu)造了“Koch曲線”幾何圖形。Koch曲線大于一維，具有無(wú)限的長(zhǎng)度，但是又小于二維，并且生成的圖形的面積為零。29Koch曲線的生成過(guò)程1904年，瑞典數(shù)學(xué)家柯赫構(gòu)造2930Julia集Julia集是由法國(guó)數(shù)學(xué)家GastonJulia和PierreFaton在發(fā)展了復(fù)變函數(shù)迭代的基礎(chǔ)理論后獲得的。30Julia集Julia集是由法國(guó)數(shù)學(xué)家Gasto3031分型理論的應(yīng)用社會(huì)治安、交通布局、環(huán)境污染控制、人口控制、能源管理；城市建筑、道路分布、商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)布局、生活服務(wù)設(shè)施建設(shè)、信息高速公路建設(shè)等；在管理科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)，其組織建設(shè)、管理方法與手段等方面都表現(xiàn)出一定的層次、結(jié)構(gòu)、功能和信息的相似性。在中醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、國(guó)家地理等研究中被普遍使用。31分型理論的應(yīng)用社會(huì)治安、交通布局、環(huán)境污染控制、人口控制31324、SE最近發(fā)展的理論1）元胞自動(dòng)機(jī)（cellularautomaton

）是一時(shí)間和空間都離散的動(dòng)力系統(tǒng)。散布在規(guī)則格網(wǎng)(LatticeGrid)中的每一元胞(Cell)取有限的離散狀態(tài)，遵循同樣的作用規(guī)則，依據(jù)確定的局部規(guī)則作同步更新。大量元胞通過(guò)簡(jiǎn)單的相互作用而構(gòu)成動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的演化。元胞自動(dòng)機(jī)可用來(lái)研究很多一般現(xiàn)象。其中包括通信、信息傳遞（Communication）、計(jì)算（Computation）、構(gòu)造（Construction）、生長(zhǎng)（Growth）、復(fù)制（Reproduction）、競(jìng)爭(zhēng)（Competition）與進(jìn)化（Evolution），等。324、SE最近發(fā)展的理論1）元胞自動(dòng)機(jī)（cellular32第2章SE基本理論3(新發(fā)展理論)課件33例：生命游戲

這是一個(gè)零玩家游戲。它包括一個(gè)二維矩形世界，這個(gè)世界中的每個(gè)方格居住著一個(gè)活著的或死了的細(xì)胞。一個(gè)細(xì)胞在下一個(gè)時(shí)刻生死取決于相鄰八個(gè)方格中活著的或死了的細(xì)胞的數(shù)量。如果相鄰方格活著的細(xì)胞數(shù)量過(guò)多，這個(gè)細(xì)胞會(huì)因?yàn)橘Y源匱乏而在下一個(gè)時(shí)刻死去；相反，如果周圍活細(xì)胞過(guò)少，這個(gè)細(xì)胞會(huì)因太孤單而死去。具體如下圖：例：生命游戲這是一個(gè)零玩家游戲。它包括一個(gè)二維矩形世界，這34每個(gè)格子的生死遵循下面的原則：1．如果一個(gè)細(xì)胞周圍有3個(gè)細(xì)胞為生（一個(gè)細(xì)胞周圍共有8個(gè)細(xì)胞），則該細(xì)胞為生（即該細(xì)胞若原先為死，則轉(zhuǎn)為生，若原先為生，則保持不變）。2．如果一個(gè)細(xì)胞周圍有2個(gè)細(xì)胞為生，則該細(xì)胞的生死狀態(tài)保持不變；3．在其它情況下，該細(xì)胞為死（即該細(xì)胞若原先為生，則轉(zhuǎn)為死，若原先為死，則保持不變?cè)O(shè)定圖像中每個(gè)像素的初始狀態(tài)后依據(jù)上述的游戲規(guī)則演繹生命的變化，由于初始狀態(tài)和迭代次數(shù)不同，將會(huì)得到令人嘆服的優(yōu)美圖案）。每個(gè)格子的生死遵循下面的原則：35第一類這種圖案是固定不變的：第二類：是按規(guī)律變化的：第三類：是不斷變化和移動(dòng)的，但是有一定的周期性，最著名的就是滑翔機(jī)：第一類這種圖案是固定不變的：第二類：是按規(guī)律變化的：第三類：36372）復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)（ComplexAdaptiveSystems，簡(jiǎn)稱CAS），也稱復(fù)雜性科學(xué)（ComplexityScience），是20世紀(jì)末葉興起的前沿科學(xué)陣地。基本思想：復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論的核心是適應(yīng)產(chǎn)生復(fù)雜性。主要特點(diǎn)是：1、主體是主動(dòng)的、活的實(shí)體。2、個(gè)體與環(huán)境相互影響、相互作用，是系統(tǒng)演變和進(jìn)化的主要?jiǎng)恿Α?、把宏觀和微觀有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)。4、引進(jìn)了隨機(jī)因素的作用，使它具有更強(qiáng)的描述和表達(dá)能力。372）復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)（ComplexAdapt3738復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)的主要特征（1）基于適應(yīng)性主體適應(yīng)性主體具有感知和效應(yīng)的能力,自身有目的性、主動(dòng)性和積極的“活性”,能夠與環(huán)境及其他主體隨機(jī)進(jìn)行交互作用,自動(dòng)調(diào)整自身狀態(tài)以適應(yīng)環(huán)境,或與其他主體進(jìn)行合作或競(jìng)爭(zhēng),爭(zhēng)取最大的生存和延續(xù)自身的利益。（2）共同演化共同演化產(chǎn)生了無(wú)數(shù)能夠完美地相互適應(yīng)并能夠適應(yīng)于其生存環(huán)境的適應(yīng)性主體。38復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)的主要特征（1）基于適應(yīng)性主體3839（3）趨向混沌的邊緣復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)具有將秩序和混沌融入某種特殊的平衡的能力,它的平衡點(diǎn)就是混沌的邊緣,（4）產(chǎn)生涌現(xiàn)現(xiàn)象生物體在共同進(jìn)化過(guò)程中既合作又競(jìng)爭(zhēng),從而形成了協(xié)調(diào)精密的生態(tài)系統(tǒng)；原子通過(guò)形成相互間的化學(xué)鍵而尋找最小的能量形式,從而形成分子這個(gè)眾所周知的涌現(xiàn)結(jié)構(gòu)；人類通過(guò)相互間的買賣和貿(mào)易來(lái)滿足自己的物質(zhì)需要,從而創(chuàng)建了市場(chǎng)這個(gè)無(wú)處不見(jiàn)的涌現(xiàn)結(jié)構(gòu)。涌現(xiàn)現(xiàn)象產(chǎn)生的根源是適應(yīng)性主體在某種或多種毫不相關(guān)的簡(jiǎn)單規(guī)則的支配下的相互作用。39（3）趨向混沌的邊緣39403）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ArtificialNeuralNetworks，簡(jiǎn)寫為ANNs）

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以對(duì)大腦的生理研究成果為基礎(chǔ)的，其目的在于模擬大腦的某些機(jī)理與機(jī)制，實(shí)現(xiàn)某個(gè)方面的功能。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)與優(yōu)越性：第一，具有自學(xué)習(xí)功能。例如實(shí)現(xiàn)圖像識(shí)別時(shí)，只在先把許多不同的圖像樣板和對(duì)應(yīng)的應(yīng)識(shí)別的結(jié)果輸入人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)就會(huì)通過(guò)自學(xué)習(xí)功能，慢慢學(xué)會(huì)識(shí)別類似的圖像。自學(xué)習(xí)功能對(duì)于預(yù)測(cè)有特別重要的意義。第二，具有聯(lián)想存儲(chǔ)功能。用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的反饋網(wǎng)絡(luò)就可以實(shí)現(xiàn)這種聯(lián)想。第三，具有高速尋找優(yōu)化解的能力。尋找一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題的優(yōu)化解，往往需要很大的計(jì)算量，利用一個(gè)針對(duì)某問(wèn)題而設(shè)計(jì)的反饋型人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，發(fā)揮計(jì)算機(jī)的高速運(yùn)算能力，可能很快找到優(yōu)化解。403）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ArtificialNeuralNe4041第2章思考題

1.簡(jiǎn)述一般系統(tǒng)論、控制論和信息論對(duì)系統(tǒng)工程方法論的啟示。2.系統(tǒng)維持的條件是什么？系統(tǒng)演化的路徑有哪些？3.總結(jié)耗散結(jié)構(gòu)理論、協(xié)同學(xué)、突變論的中心思想。4.什么是自組織？舉例說(shuō)明社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中的自組織行為。選擇題：論文：“蝴蝶效應(yīng)”與“路徑依賴”在經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中的表現(xiàn)與意義。要求：文章3000字以上，自制PPT下周上課時(shí)講解10分鐘，提問(wèn)和討論5分鐘，選上的同學(xué)這門課免結(jié)業(yè)論文。該題共取6名同學(xué)參加（按報(bào)到順序和質(zhì)量）。課后3天在課代表處報(bào)名。41第2章思考題1.簡(jiǎn)述一般系統(tǒng)論、控制論和信息論對(duì)系統(tǒng)41演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！42耗散結(jié)構(gòu)理論、協(xié)同論、突變論盡管它們研究的對(duì)象不同，但是它們的研究具有共同特征，即都是針對(duì)非線性的復(fù)雜系統(tǒng)，或非線性的復(fù)雜的自組織形成過(guò)程，因而被統(tǒng)稱為自組織理論。從此，自組織系統(tǒng)或自組織過(guò)程成為引人注目的焦點(diǎn)，并且研究發(fā)現(xiàn)，自組織系統(tǒng)和自組織過(guò)程極為普遍，而且與人類社會(huì)關(guān)系極為密切。耗散結(jié)構(gòu)理論、協(xié)同論、突變論盡管它們研究的對(duì)象不同，但是它們43清華大學(xué)的吳彤教授認(rèn)為：耗散結(jié)構(gòu)理論是解決自組織出現(xiàn)的條件環(huán)境問(wèn)題協(xié)同學(xué)基本上是解決自組織的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題突變論則從數(shù)學(xué)抽象的角度研究了自組織的途徑問(wèn)題超循環(huán)論解決了自組織的結(jié)合形式問(wèn)題分形和混沌理論，則是從時(shí)間序與空間序的角度研究了自組織的復(fù)雜性和圖景問(wèn)題。在這樣的定位下，不同的方法論不存在邏輯沖突，它們是一個(gè)序列，是一個(gè)研究自組織各個(gè)方面和全過(guò)程的方法論集合體，它們各自在整體的自組織方法論中有自己的“生態(tài)龕”。清華大學(xué)的吳彤教授認(rèn)為：44452.3.SE理論：自組織理論（Self-organizingTheory）自組織理論是20世紀(jì)60年代末期開(kāi)始建立并發(fā)展起來(lái)的一種系統(tǒng)理論，主要是L.VonBertalanfy的一般系統(tǒng)論的新發(fā)展。它的研究對(duì)象主要是復(fù)雜自組織系統(tǒng)（生命系統(tǒng)、社會(huì)系統(tǒng)）的形成和發(fā)展機(jī)制問(wèn)題，即在一定條件下，系統(tǒng)是如何自動(dòng)地由無(wú)序走向有序，由低級(jí)有序走向高級(jí)有序的。32.3.SE理論：自組織理論4546自組織理論的歷史背景自組織領(lǐng)域涉及的是事物自發(fā)、自主形成結(jié)構(gòu)的過(guò)程，在這種過(guò)程中存在特有的自組織特征、條件、環(huán)境和動(dòng)力學(xué)規(guī)律。研究對(duì)象主要是復(fù)雜自組織系統(tǒng)（生命系統(tǒng)、社會(huì)系統(tǒng)）的形成和發(fā)展機(jī)制問(wèn)題，即在一定條件下，系統(tǒng)是如何自動(dòng)地由無(wú)序走向有序，由低級(jí)有序走向高級(jí)有序的。德國(guó)哲學(xué)家康德（Kant，1724.4—1804.2）最早提出自組織的思想。第一批自組織理論出現(xiàn)于19世紀(jì)中葉：英國(guó)生物學(xué)家達(dá)爾文（CharlesRobertDarwin）的進(jìn)化論是生物學(xué)的自組織理論，其自然選擇原理就是一種自組織原理；相變理論是物理學(xué)的自組織理論。這二者都是某個(gè)特定領(lǐng)域的自組織理論，但均未提出和使用自組織概念。4自組織理論的歷史背景自組織領(lǐng)域涉及的是事物自發(fā)、自主形成結(jié)4647組織與系統(tǒng)組織既指按照一定規(guī)則構(gòu)成或存在某種秩序的事物，又指事物形成一個(gè)空間、時(shí)間或功能上的有序結(jié)構(gòu)的過(guò)程。前一種情況組織作名詞解，后一種情況作動(dòng)詞解。系統(tǒng)和組織是描述事物同一種存在方式的兩個(gè)不同概念，二者的著眼點(diǎn)不同。系統(tǒng)是從整體性和相關(guān)性的立場(chǎng)上把握事物組織是從結(jié)構(gòu)和有序化的立場(chǎng)上把握對(duì)象5組織與系統(tǒng)組織既指按照一定規(guī)則構(gòu)成或存在某種秩序的事物，又4748德國(guó)理論物理學(xué)家H.Haken認(rèn)為，從組織的進(jìn)化形式來(lái)看，可以把它分為兩類：他組織和自組織。如果一個(gè)系統(tǒng)靠外部指令而形成組織，就是他組織；如果不存在外部指令，系統(tǒng)按照相互默契的某種規(guī)則，各盡其責(zé)而又協(xié)調(diào)地自動(dòng)地形成有序結(jié)構(gòu)，就是自組織。6德國(guó)理論物理學(xué)家H.Haken認(rèn)為，從組織的進(jìn)化形式來(lái)看，4849自組織定義：無(wú)需外界特定指令而能自行組織、自行創(chuàng)生、自行演化，能夠自主的從無(wú)序走向有序，形成有序結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)。自組織現(xiàn)象無(wú)論在自然界還是在人類社會(huì)中都普遍存在。如大江大河的流動(dòng)，生態(tài)的循環(huán)等。自組織過(guò)程的實(shí)現(xiàn)方式：自創(chuàng)生、自生長(zhǎng)、自適應(yīng)、自復(fù)制。7自組織定義：無(wú)需外界特定指令而能自行組織、自行創(chuàng)生、自行演49"自組織"是現(xiàn)代非線性科學(xué)和非平衡態(tài)熱力學(xué)的最令人驚異的發(fā)現(xiàn)之一?；趯?duì)物種起源、生物進(jìn)化和社會(huì)發(fā)展等過(guò)程的深入觀察和研究，一些新興的橫斷學(xué)科從不同的角度對(duì)"自組織"的概念給予了解說(shuō)：從系統(tǒng)論的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，"自組織"是指一個(gè)系統(tǒng)在內(nèi)在機(jī)制的驅(qū)動(dòng)下，自行從簡(jiǎn)單向復(fù)雜、從粗糙向細(xì)致方向發(fā)展，不斷地提高自身的復(fù)雜度和精細(xì)度的過(guò)程；從熱力學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，"自組織"是指一個(gè)系統(tǒng)通過(guò)與外界交換物質(zhì)、能量和信息，而不斷地降低自身的熵含量，提高其有序度的過(guò)程；從統(tǒng)計(jì)力學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，"自組織"是指一個(gè)系統(tǒng)自發(fā)地從最可幾狀態(tài)向幾率較低的方向遷移的過(guò)程；50從不同的角度理解“自組織”"自組織"是現(xiàn)代非線性科學(xué)和非平衡態(tài)50從進(jìn)化論的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，"自組織"是指一個(gè)系統(tǒng)在"遺傳"、"變異"和"優(yōu)勝劣汰"機(jī)制的作用下，其組織結(jié)構(gòu)和運(yùn)行模式不斷地自我完善，從而不斷提高其對(duì)于環(huán)境的適應(yīng)能力的過(guò)程。C.R.Darwin的生物進(jìn)化論的最大功績(jī)就是排除了外因的主宰作用，首次從內(nèi)在遺傳突變的自然選擇機(jī)制的過(guò)程中來(lái)解釋物種的起源和生物的進(jìn)化；從結(jié)構(gòu)論-泛進(jìn)化理論的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，"自組織"是指一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)從低層次系統(tǒng)向高層次系統(tǒng)的構(gòu)造過(guò)程，因系統(tǒng)的物質(zhì)、能量和信息的量度增加，而形成比如生物系統(tǒng)的分子系統(tǒng)、細(xì)胞系統(tǒng)到器官系統(tǒng)乃至生態(tài)系統(tǒng)的組織化度增加，基因數(shù)量和種類自組織化和基因時(shí)空表達(dá)調(diào)控等導(dǎo)致生物的進(jìn)化與發(fā)育（Evo-Dev）過(guò)程。51從進(jìn)化論的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，"自組織"是指一個(gè)系統(tǒng)在"遺傳"、"變異5152自組織理論方法主要包括：

自組織的條件方法論

自組織的協(xié)同動(dòng)力學(xué)方法論

自組織演化路徑（突變論）的方法論

自組織超循環(huán)結(jié)合方法論

自組織分形結(jié)構(gòu)方法論

自組織動(dòng)力學(xué)（混沌）演化過(guò)程論

綜合的自組織理論方法論10自組織理論方法主要包括：

52531、自組織的協(xié)同動(dòng)力學(xué)方法論有三大要點(diǎn)：第一，通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)形成網(wǎng)絡(luò)：在大量子系統(tǒng)存在的事物內(nèi)部，在輸入必要的物質(zhì)、能量和信息的基礎(chǔ)上，通過(guò)激勵(lì)競(jìng)爭(zhēng)，形成影響和相互作用的網(wǎng)絡(luò)；第二，提倡合作：形成與競(jìng)爭(zhēng)相抗衡的必要的張力，并不受干擾地讓合作的某些優(yōu)勢(shì)自發(fā)地、自主地形成更大的優(yōu)勢(shì)；第三，出現(xiàn)序參量，系統(tǒng)有序發(fā)展：一旦形成序參量后，要注意序參量的支配不能采取被組織方式進(jìn)行，應(yīng)按照體系的自組織過(guò)程在序參量支配的規(guī)律下組織系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)過(guò)程。這可能產(chǎn)生兩種有序運(yùn)動(dòng)，一種是數(shù)量化的水平增長(zhǎng)使其復(fù)雜性和組織程度的演化，另一種則是突變式的組織程度躍升動(dòng)力學(xué)演化。111、自組織的協(xié)同動(dòng)力學(xué)方法論有三大要點(diǎn)：53542、自組織演化路徑的方法論演化的路徑具有多樣性，有三條路徑：一是經(jīng)過(guò)臨界點(diǎn)或臨界區(qū)域的演化路徑，演化結(jié)局難以預(yù)料，小的激勵(lì)極可能導(dǎo)致大的漲落；二是演化的間斷性道路，有大的跌宕和起伏，常出現(xiàn)突然的變化，其間大部分演化路徑可以預(yù)測(cè)，但有些區(qū)域或結(jié)構(gòu)點(diǎn)不可預(yù)測(cè)；三是漸進(jìn)的演化道路，路徑基本可以預(yù)測(cè)。突變論所利用的形態(tài)演化方法（結(jié)構(gòu)化方法）在整體背景上進(jìn)行自組織演化路徑的突變可能性分析，為研究者提供了一個(gè)整體觀。122、自組織演化路徑的方法論演化的路徑具有多樣性，有三條54553、綜合的自組織方法論5、通過(guò)自組織的方法論，使得在自然界中純粹自發(fā)的自組織的發(fā)展，在人類演化中成為一種自覺(jué)的行為。1、對(duì)于一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)，可以通過(guò)創(chuàng)造條件，加強(qiáng)物質(zhì)、能量與信息輸入使得自組織過(guò)程得以產(chǎn)生。2、激勵(lì)系統(tǒng)內(nèi)部子系統(tǒng)的非線性相互作用，通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)、合作推動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生整體新的模式和功能。3、通過(guò)循環(huán)耦合，突變漸變途徑，使得系統(tǒng)得以維持自組織并且發(fā)展演化的多樣性，增強(qiáng)有序程度和關(guān)聯(lián)程度。4、通過(guò)自相似構(gòu)建和尋求混沌臨界點(diǎn)或域，將系統(tǒng)的演化推進(jìn)到最大的復(fù)雜性可能空間，創(chuàng)造演化有序發(fā)展的良機(jī)。133、綜合的自組織方法論5、通過(guò)自組織的方法論，使得在自然55562.4.SE理論：新增理論

1.超循環(huán)理論超循環(huán)理論：20世紀(jì)70年代德國(guó)化學(xué)家艾根(ManfredEigen)提出了“超循環(huán)”概念。并于1977年出版了《超循環(huán)：自然的自組織原理》一書?！俺h(huán)”(HyPercycle)理論，是一門研究生物信息起源的理論，是直接建立生命現(xiàn)象的數(shù)學(xué)模型。艾根他們觀察到生命現(xiàn)象都包含許多由酶的催化作用所推動(dòng)的各種循環(huán)，而基層的循環(huán)又組成更高一層次的環(huán)，即“超循環(huán)”也可以出現(xiàn)再高層次的超循環(huán)。142.4.SE理論：新增理論

1.超5657超循環(huán)有如下一些重要性質(zhì)：①超循環(huán)使借助于循環(huán)聯(lián)系起來(lái)的所有物種穩(wěn)定共存，允許它們相干地增長(zhǎng)，并與不屬于此循環(huán)的復(fù)制單元競(jìng)爭(zhēng)。②超循環(huán)可以放大或縮小，只要這種改變具有選擇的優(yōu)勢(shì)。③超循環(huán)一旦出現(xiàn)便可穩(wěn)定地保持下去。

總之，生物大分子的形成和進(jìn)化的逐步發(fā)展過(guò)程需要超循環(huán)的組織形式。它既是穩(wěn)定的又允許變異，因而導(dǎo)致普適密碼的建立，并在密碼的基礎(chǔ)上構(gòu)成細(xì)胞。15超循環(huán)有如下一些重要性質(zhì)：5758設(shè)有n個(gè)物種，其狀態(tài)變量記作xi(i=1,2,...,n)，它們形成自復(fù)制的催化超循環(huán)結(jié)構(gòu)需要依靠外界的能量和物質(zhì)流來(lái)維持，在不斷復(fù)制過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生誤差，這樣就導(dǎo)致優(yōu)勢(shì)物種的變異。描述這種進(jìn)化過(guò)程的方程組是：

式中：Ai是復(fù)制率,Qi是模板的品質(zhì)因子,Di是分解率,Фji是j物種到i物種的誤合成系數(shù)，Ω是環(huán)境影響因子，可以是非線性的。因此在這一方程組中包含了物種變異的各種因素。

16設(shè)有n個(gè)物種，其狀態(tài)變量記作xi(i=1,2,...5859超循環(huán)理論的意義1、超循環(huán)理論對(duì)于生物大分子的形成和進(jìn)化提供了一種模型。對(duì)于具有大量信息并能遺傳復(fù)制和變異進(jìn)化的生物分子，其結(jié)構(gòu)必然是十分復(fù)雜的。超循環(huán)結(jié)構(gòu)便是攜帶信息并進(jìn)行處理的一種基本形式。2、在復(fù)雜系統(tǒng)中信息量的積累和提取不可能在一個(gè)單一的不可逆過(guò)程中完成，多個(gè)不可逆過(guò)程或循環(huán)過(guò)程將是高度自組織系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方式之一。2、社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)也是個(gè)超循環(huán)系統(tǒng)，具有超循環(huán)系統(tǒng)的一切特征。17超循環(huán)理論的意義1、超循環(huán)理論對(duì)于生物大分子的形成和進(jìn)化59602.混沌理論混沌理論：是系統(tǒng)從有序突然變?yōu)闊o(wú)序狀態(tài)的一種演化理論，是對(duì)確定性系統(tǒng)中出現(xiàn)的內(nèi)在“隨機(jī)過(guò)程”形成的途徑、機(jī)制的研討?；煦缋碚撜J(rèn)為在混沌系統(tǒng)中，初始條件十分微小的變化，經(jīng)過(guò)不斷放大，對(duì)其未來(lái)狀態(tài)會(huì)造成極其巨大的差別。我們引用西方的一首民謠來(lái)說(shuō)明：釘子缺，蹄鐵卸；蹄鐵卸，戰(zhàn)馬蹶；戰(zhàn)馬蹶，騎士絕；騎士絕，戰(zhàn)事折；戰(zhàn)事折，國(guó)家滅。“相對(duì)論消除了關(guān)于絕對(duì)空間和時(shí)間的幻想；量子力學(xué)則消除了關(guān)于可控測(cè)量過(guò)程的牛頓式的夢(mèng)；而混沌則消除了拉普拉斯關(guān)于決定論式可預(yù)測(cè)的幻想。”

182.混沌理論混沌理論：是系統(tǒng)從有序突然變?yōu)闊o(wú)序狀態(tài)的一6061混沌理論兩個(gè)基本概念：1）未來(lái)無(wú)法確定。如果你某一天確定了，那是你撞上了。2）事物的發(fā)展是通過(guò)自我相似的秩序來(lái)實(shí)現(xiàn)的?？匆?jiàn)云彩，知道他是云彩，看見(jiàn)一座山，就知道是一座山，憑什么？就是自我相似?；煦缋碚撽P(guān)于事物發(fā)展的原則：一個(gè)是事物的發(fā)展總是向他阻力最小的方向運(yùn)動(dòng)。第二個(gè)原則當(dāng)事物改變方向的時(shí)候，他存在一些結(jié)構(gòu)。19混沌理論兩個(gè)基本概念：1）未來(lái)無(wú)法確定。如果你某一天確定6162混沌論：“混沌”一詞最初是一個(gè)哲學(xué)概念，源于古中國(guó)的”混沌初開(kāi)無(wú)所不包”的意思。目前主要指在確定性系統(tǒng)中出現(xiàn)的“無(wú)序性”、“無(wú)規(guī)性”和“不可預(yù)測(cè)性”，是描述復(fù)雜性和不能根據(jù)初始狀態(tài)預(yù)知其未來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的理論。在近階段，混沌理論標(biāo)志了人類對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)已進(jìn)入了一個(gè)新階段：不僅對(duì)“非此即彼”的明晰形態(tài)，而且對(duì)“亦此亦彼”的過(guò)渡性形態(tài)都能進(jìn)行研究。20混沌論：“混沌”一詞最初是一個(gè)哲學(xué)概念，源于古中國(guó)的”混6263混沌現(xiàn)象的意義1.lorenz蝴蝶效應(yīng)現(xiàn)象：是指事物發(fā)展的結(jié)果對(duì)初始條件具有極為敏感的依賴性.初始條件極小的偏差將會(huì)引起結(jié)果的巨大差異。2.阿瑟的路徑鎖定效應(yīng)：事物的發(fā)展過(guò)程對(duì)道路和規(guī)則的選擇有依賴性，一旦選擇了某種道路就很難改弦易轍。3.Logistic倍周期分叉現(xiàn)象：事物在經(jīng)歷了一定的階段之后，就必然會(huì)迎來(lái)一個(gè)嶄新的階段。在新舊階段交替的時(shí)點(diǎn)上，人們將面臨選擇的兩難困境，同時(shí)，人們也只能在各種兩難選擇方案中確定其中之一種，作為其發(fā)展的道路。這種選擇的過(guò)程，就稱為倍周期分叉現(xiàn)象。它在現(xiàn)實(shí)世界的政治、經(jīng)濟(jì)、生活中具有普遍性。21混沌現(xiàn)象的意義1.lorenz蝴蝶效應(yīng)現(xiàn)象：是指事物發(fā)63644.政治、經(jīng)濟(jì)生活中的奇怪吸引子現(xiàn)象：當(dāng)一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的政治、經(jīng)濟(jì)體系處于結(jié)構(gòu)變革時(shí)期時(shí)，它的體系就屬于結(jié)構(gòu)耗散系統(tǒng)。這時(shí)該國(guó)的政治或經(jīng)濟(jì)生活中就會(huì)出現(xiàn)一些按常理難以解釋的奇特現(xiàn)象，而且這種現(xiàn)象的影響力極大。這種現(xiàn)象就叫奇怪吸引子現(xiàn)象5.無(wú)窮多分叉的混沌現(xiàn)象當(dāng)一個(gè)企業(yè)或一個(gè)企業(yè)群面臨著無(wú)窮多兩難選擇時(shí)，當(dāng)一個(gè)人或一群人面臨著無(wú)窮多職業(yè)、生活等兩難選擇時(shí)，那么就說(shuō)企業(yè)和人都處在一種面臨選擇困境的混沌狀態(tài)。224.政治、經(jīng)濟(jì)生活中的奇怪吸引子現(xiàn)象：64653.分形理論分形理論是當(dāng)今世界十分風(fēng)靡和活躍的新理論、新學(xué)科。分形的概念是美籍?dāng)?shù)學(xué)家曼德布羅特(B.B.Mandelbort)首先提出的。1967年他在《科學(xué)》雜志上發(fā)表了題為《英國(guó)的海岸線有多長(zhǎng)?》的著名論文。

海岸線作為曲線,其特征是極不規(guī)則、極不光滑的,呈現(xiàn)極其蜿蜒復(fù)雜的變化。我們不能從形狀和結(jié)構(gòu)上區(qū)分這部分海岸與那部分海岸有什么本質(zhì)的不同,這種幾乎同樣程度的不規(guī)則性和復(fù)雜性,說(shuō)明海岸線在形貌上是自相似的,也就是局部形態(tài)和整體態(tài)的相似。在沒(méi)有建筑物或其他東西作為參照物時(shí),在空中拍攝的100公里長(zhǎng)的海岸線與放大了的10公里長(zhǎng)海岸線的兩張照片,看上去會(huì)十分相似。233.分形理論分形理論是當(dāng)今世界十分風(fēng)靡和活躍的新理論、65第2章SE基本理論3(新發(fā)展理論)課件6667具有自相似性的形態(tài)廣泛存在于自然界中,如:連綿的山川、飄浮的云朵、巖石的斷裂口、布朗粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡、樹(shù)冠、花菜、大腦皮層……,曼德布羅特把這些部分與整體以某種方式相似的形體稱為分形(fractal)。1975年,他創(chuàng)立了分形幾何學(xué)(fractalgeometry)。在此基礎(chǔ)上,形成了研究分形性質(zhì)及其應(yīng)用的科學(xué),稱為分形理論(fractaltheory)。分形理論的重要原則:自相似原則和迭代生成原則

25具有自相似性的形態(tài)廣泛存在于自然界中,如:連綿的山川、飄6768根據(jù)自相似性的程度，分形可以分為有規(guī)分形和無(wú)規(guī)分形。有規(guī)分形是指具體有嚴(yán)格的自相似性，即可以通過(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)模型來(lái)描述其相似性的分形，比如三分康托集、Koch曲線等；無(wú)規(guī)分形是指具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的自相似性的分形，比如曲折連綿的海岸線，漂浮的云朵等。26根據(jù)自相似性的程度，分形可以分為有規(guī)分形和無(wú)規(guī)分形。6869分形理論的作用分形理論既是非線性科學(xué)的前沿和重要分支,又是一門新興的橫斷學(xué)科。作為一種方法論和認(rèn)識(shí)論,其啟示是多方面的:1、分形整體與局部形態(tài)的相似,啟發(fā)人們通過(guò)認(rèn)識(shí)部分來(lái)認(rèn)識(shí)整體,從有限中認(rèn)識(shí)無(wú)限;2、分形揭示了介于整體與部分、有序與無(wú)序、復(fù)雜與簡(jiǎn)單之間的新形態(tài)、新秩序;3、分形從一特定層面揭示了世界普遍聯(lián)系和統(tǒng)一的圖景。27分形理論的作用分形理論既是非線性科學(xué)的前沿和重要分支,又6970三分康托集的構(gòu)造過(guò)程1883年，德國(guó)數(shù)學(xué)家康托(G.Cantor)提出了三分康托集。28三分康托集的構(gòu)造過(guò)程1883年，德國(guó)數(shù)學(xué)家康托(G.C7071Koch曲線的生成過(guò)程1904年，瑞典數(shù)學(xué)家柯赫構(gòu)造了“Koch曲線”幾何圖形。Koch曲線大于一維，具有無(wú)限的長(zhǎng)度，但是又小于二維，并且生成的圖形的面積為零。29Koch曲線的生成過(guò)程1904年，瑞典數(shù)學(xué)家柯赫構(gòu)造7172Julia集Julia集是由法國(guó)數(shù)學(xué)家GastonJulia和PierreFaton在發(fā)展了復(fù)變函數(shù)迭代的基礎(chǔ)理論后獲得的。30Julia集Julia集是由法國(guó)數(shù)學(xué)家Gasto7273分型理論的應(yīng)用社會(huì)治安、交通布局、環(huán)境污染控制、人口控制、能源管理；城市建筑、道路分布、商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)布局、生活服務(wù)設(shè)施建設(shè)、信息高速公路建設(shè)等；在管理科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)，其組織建設(shè)、管理方法與手段等方面都表現(xiàn)出一定的層次、結(jié)構(gòu)、功能和信息的相似性。在中醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、國(guó)家地理等研究中被普遍使用。31分型理論的應(yīng)用社會(huì)治安、交通布局、環(huán)境污染控制、人口控制73744、SE最近發(fā)展的理論1）元胞自動(dòng)機(jī)（cellularautomaton

）是一時(shí)間和空間都離散的動(dòng)力系統(tǒng)。散布在規(guī)則格網(wǎng)(LatticeGrid)中的每一元胞(Cell)取有限的離散狀態(tài)，遵循同樣的作用規(guī)則，依據(jù)確定的局部規(guī)則作同步更新。大量元胞通過(guò)簡(jiǎn)單的相互作用而構(gòu)成動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的演化。元胞自動(dòng)機(jī)可用來(lái)研究很多一般現(xiàn)象。其中包括通信、信息傳遞（Communication）、計(jì)算（Computation）、構(gòu)造（Construction）、生長(zhǎng)（Growth）、復(fù)制（Reproduction）、競(jìng)爭(zhēng)（Competition）與進(jìn)化（Evolution），等。324、SE最近發(fā)展的理論1）元胞自動(dòng)機(jī)（cellular74第2章SE基本理論3(新發(fā)展理論)課件75例：生命游戲

這是一個(gè)零玩家游戲。它包括一個(gè)二維矩形世界，這個(gè)世界中的每個(gè)方格居住著一個(gè)活著的或死了的細(xì)胞。一個(gè)細(xì)胞在下一個(gè)時(shí)刻生死