第1章系統(tǒng)工程概論1.1系統(tǒng)的基本概念1.2系統(tǒng)工程概述1.3農(nóng)業(yè)系統(tǒng)工程※本章重點與難點主要內(nèi)容

返回目錄普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材系統(tǒng)科學(xué)方法論及系統(tǒng)按照馬克思的時間和認(rèn)識論的觀點，人類的認(rèn)識總是從實踐中總結(jié)出來的，也就是說人類在改造自然界的同時，也在改造自己，人類總是在與自然界作斗爭的過程中，靠自己的聰明才智取得需要衣、食物。他們在失敗的挫折中吸取教訓(xùn)，在成功的喜悅中總結(jié)經(jīng)驗，長期的積累。逐步形成了某一方面一整套的認(rèn)識，研究自然界的一般性方法，即科學(xué)論。系統(tǒng)工程是二十世紀(jì)六十年代以后才開始興起的一門科學(xué)，它是以一種思想——系統(tǒng)思想，為指導(dǎo)解決社會實踐問題的方法，在我國古代就有很多的系統(tǒng)思想的實例，他們有意或無意地在利用這種思想，但當(dāng)時科學(xué)技術(shù)并不發(fā)達(dá)，因此還不叫系統(tǒng)工程。丁謂修復(fù)皇宮的故事宋朝《夢溪筆談》中記載了這樣一個故事，說得是北宋真宗年間，皇宮失火，皇帝召各大臣商議如何在很短的時間內(nèi)修復(fù)好皇宮，而修復(fù)皇宮包括清理廢墟，取土燒磚，運輸建筑材料三大工程，但在當(dāng)時的條件下，這邊是相當(dāng)繁重的工程，大家都無以言答，當(dāng)時有個叫丁謂的大臣領(lǐng)了此任務(wù)，他提出了一個一舉三得的方案；在皇宮前的大道上在皇宮前的大道上挖溝取土燒磚，解決了取土燒磚的問題，引汴河水入溝，由汴河從水路運入材料、石材等建筑材料，解決運輸建筑材料的問題，修復(fù)好皇宮后將碎磚廢瓦再填回原來的溝內(nèi)以修好大道，解決清理廢墟問題，該方案三環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)緊扣，

缺一不可，真可謂一舉三濟(jì)，消費以萬計，這正是我國古代勞動人員自發(fā)引用這種思想的典型例子，從這個例子可以看出，丁謂在解決問題時，并沒有把三個工程孤立地分割開來，而是把他們有機地放在一個整體中，從中找到他們之間的有機聯(lián)系，從而解決了問題。田忌賽馬的故事戰(zhàn)國時期齊王和田忌賽馬各從自己上等馬、中等馬、下等馬中選送一匹進(jìn)行比賽，每輸一局，輸銀千兩，齊王的馬都比田忌的好，但田忌的下等馬與齊王的上等馬賽，用上等馬對中等馬，用中等馬對下等馬，這樣田忌非但沒有輸，反而嬴了一千兩銀子，這便是系統(tǒng)中從整體出發(fā)，選最優(yōu)方案，到最后實施的對策策略。都江堰水利工程舉世聞名的四川都江堰水利工程是戰(zhàn)國時期秦國的太守李冰父子二人主持修建的，都江堰水利工程由漁江分水工程；飛沙堰分洪排沙工程和寶并口引水工程三大主體工程巧妙地結(jié)合而成，這三個大主體工程和一百個附屬堰形成了相互聯(lián)系的有機整體，缺一不可，沒有漁嘴分水工程就不能把岷江分為內(nèi)江和外江；沒有寶并口的束水作用，就不會形渦流，泥沙就過不了飛沙堰；如果沒有飛沙堰，寶并口的束水口就要淤塞，內(nèi)江之水就無法流入川西平原，正因為這個整體發(fā)揮了三個孤立部分所發(fā)揮不了的作用，才能導(dǎo)岷江之急流，化害為利，灌溉良田500多萬畝。都江堰的規(guī)劃和設(shè)計及其科學(xué)水平就是用今天的系統(tǒng)方法衡量也毫不遜色。系統(tǒng)思想的應(yīng)用——曼哈頓計劃曼哈頓計劃是美國研制第一顆原子彈的計劃第二次世界大戰(zhàn)期間，美國總統(tǒng)羅斯福下令向日本廣島投放了第一顆原子彈，對盟國在二戰(zhàn)中徹底擊敗法西斯，對中國的抗日戰(zhàn)爭最終取得勝利都有不可估量的影響，也為日本人留下了永久的災(zāi)難，美國第一顆原子彈計劃就是曼哈頓計劃。1940年，愛因斯坦等著名科學(xué)家向美國政府建議研制原子彈，美國總統(tǒng)羅斯福采納了，組織這種史無前例的工作，請理論生物學(xué)家奧本海默來組織領(lǐng)導(dǎo)這項工作。他動員了二萬五千名各種專業(yè)的科學(xué)家和工程師困難的，人員眾多，課題繁多，相互交錯，他在執(zhí)行計劃的過程中，從整體出發(fā)把研究課題分解成大量的小課題，組織很多小課題，負(fù)責(zé)整個課題的研究工作，同時他又非常注重各課題之間的聯(lián)系和層次，使全部課題組合起來，能達(dá)到整個計劃的最優(yōu)結(jié)構(gòu)。在生產(chǎn)原子彈燃料這一中心項目上，大家論證提出了六種方案，各不相讓，他確定一個原則，首先要保證按時完成任務(wù)，其他皆是次要的，因此他根據(jù)可靠性理論中可靠性低的原件組成可靠性高的系統(tǒng)的原理，決定六種方案同時實驗，結(jié)果按時得到了生產(chǎn)原子彈的所需的鈾，1949年5月成功地爆炸第一顆原子彈。在大規(guī)模的組織起來完成一項軍事科研生產(chǎn)任務(wù)的大型系統(tǒng)工程中，時刻從系統(tǒng)的總目標(biāo)出發(fā)，在系統(tǒng)的約束條件下最終完成了目標(biāo)，但當(dāng)時還沒有系統(tǒng)工程這一詞，但國外都認(rèn)為這是系統(tǒng)工程方法成功的起點。投入產(chǎn)業(yè)模型在國民計劃經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用我國計劃經(jīng)濟(jì)的最基本原理是有計劃按比例發(fā)展，綜合平衡各部門之間按比例發(fā)展，系統(tǒng)工程把整個國民經(jīng)濟(jì)當(dāng)作一個大系統(tǒng)。分析總結(jié)出投入產(chǎn)出綜合模型，對系統(tǒng)中各因子進(jìn)行分析，確定各部門的投入及生產(chǎn)規(guī)模，以求最終平衡，實現(xiàn)安比例發(fā)展的目標(biāo)。系統(tǒng)工程的應(yīng)用是相當(dāng)廣泛的，大至我們的國家、社會、各行業(yè)、部門、各種服務(wù)系統(tǒng)、小至企業(yè)、企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)，經(jīng)營預(yù)測，庫存管理都涉及到系統(tǒng)工程管理問題，對于象國民經(jīng)濟(jì)各部門如何達(dá)到費用最省結(jié)構(gòu)最合理。如何使資源利用最優(yōu)、利潤最大，人員配備問題、幾名工人、幾項工作，一人只能承擔(dān)一項工作。當(dāng)不同的人從事各種工作的效益不同時，如何分配人員才能使全工程組收益最大。1.1系統(tǒng)的基本概念1.1.1系統(tǒng)的定義1.1.2系統(tǒng)的分類1.1.3系統(tǒng)的特征1.1.4系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能小結(jié)作業(yè)1.1系統(tǒng)的基本概念1.1.1系統(tǒng)的定義系統(tǒng)（System）一詞來源于希臘文systema。由詞冠“sys-”和動詞詞干“tema”構(gòu)成的復(fù)合詞。共同地使定位原意是指事物中的共性部分和每一事物應(yīng)占據(jù)的位置。也就是由部分組成整體的意思。1.1系統(tǒng)的基本概念1.1.1系統(tǒng)的定義（1）古今系統(tǒng)思想概述

系統(tǒng)思想（SystemThought）就其最基本的涵義來說，是關(guān)于事物的整體性觀念、相互聯(lián)系的觀念、演化發(fā)展的概念。系統(tǒng)概念來源于人類長期的社會實踐。人類自有生產(chǎn)活動以來，無不在同自然系統(tǒng)打交道。1.1系統(tǒng)的基本概念1.1.1系統(tǒng)的定義（1）古今系統(tǒng)思想概述

德謨克利特（Democritus）的“宇宙大系統(tǒng)”

德謨克利特（約前460年～前370年）出生于色斯雷的海濱城市阿布德拉。德謨克利特研究過天文、地質(zhì)、數(shù)學(xué)、物理、生物等許多學(xué)科，提出了圓錐體、棱錐體、球體等體積的計算方法。他對邏輯學(xué)的發(fā)展也作出了重要的貢獻(xiàn)。德謨克利特的著作涉及自然哲學(xué)、邏輯學(xué)、認(rèn)識論、論理學(xué)、心理學(xué)、政治、法律、天文、地理、生物和醫(yī)學(xué)等許多方面，據(jù)說一共有52種之多，遺憾的是到今天大多數(shù)都散失或只剩下零散的殘篇了。馬克思和恩格斯因此贊美他是古希臘人中“第一個百科全書式的學(xué)者”。1.1系統(tǒng)的基本概念1.1.1系統(tǒng)的定義（1）古今系統(tǒng)思想概述

德謨克利特在自然科學(xué)上最重要的貢獻(xiàn)，是他繼承和發(fā)展了生活于公元前500年前后的留基伯的原子論，為現(xiàn)代原子科學(xué)的發(fā)展奠定了基石。曾論述了“宇宙大系統(tǒng)”，他認(rèn)為世界是由原子和真空所組成，原子組成萬物，形成不同的系統(tǒng)和有層次的世界。1.1系統(tǒng)的基本概念1.1.1系統(tǒng)的定義（1）古今系統(tǒng)思想概述

亞里士多德（Aristotle）的樸素系統(tǒng)觀亞里士多德(約前384-前322)是世界古代史上最偉大的哲學(xué)家、科學(xué)家和教育家。他創(chuàng)立了形式邏輯學(xué)，豐富和發(fā)展了哲學(xué)的各個分支學(xué)科，對科學(xué)作出了巨大的貢獻(xiàn)。提出關(guān)于整體性、目的性、組織性的觀點，以及關(guān)于事物相互關(guān)系的思想（古代樸素的系統(tǒng)觀念）

1.1系統(tǒng)的基本概念1.1.1系統(tǒng)的定義（1）古今系統(tǒng)思想概述

李冰的都江堰水利工程戰(zhàn)國初期秦國李冰設(shè)計修造了偉大的都江堰，包括“魚嘴”岷江分水工程、“飛沙堰”分洪排沙工程、“寶瓶口”引水工程三大主體工程和120個渠堰工程，工程之間的聯(lián)系處理的恰到好處，形成一個協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)的工程總體?？茖W(xué)地解決了江水自動分流、自動排沙、控制進(jìn)水流量等問題，消除了水患，使川西平原成為“水旱從人”的“天府之國”。我國歷史上曾修建過許多水利工程，其中有名的就有芍(shuo)陂(bei)、漳水渠、鄭國渠等，但大部分都先后報廢，唯獨李冰修建的都江堰經(jīng)久不衰，兩千多年來一直發(fā)揮著防洪、灌溉、航運等多種功效，成為我國歷史上的一項奇跡。

1.1系統(tǒng)的基本概念1.1.1系統(tǒng)的定義（1）古今系統(tǒng)思想概述

賈思勰（xie）的“齊民要術(shù)”著名學(xué)者賈思勰（xie）（南北朝北魏人，今山東壽平人）在其名著“齊民要術(shù)”一書中，敘述了氣候因素與農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)系，對農(nóng)業(yè)與種子、地形、耕種、土壤、水分、肥料、季節(jié)、氣候諸因素的相互關(guān)系，都有辨證的敘述，并提出了如何根據(jù)天時、地利和生產(chǎn)條件合理地安排農(nóng)事活動。1.1系統(tǒng)的基本概念1.1.1系統(tǒng)的定義（2）系統(tǒng)的各種定義在韋氏大辭典（Webster大辭典）中，系統(tǒng)一詞被解釋為:有組織的和被組織化了的整體；結(jié)合著的整體所形成的各種概念和原理的綜合；由有規(guī)則的相互作用、相互依賴的諸要素形成的集合等等。奧地利生物學(xué)家，一般系統(tǒng)論的創(chuàng)始人貝塔朗菲把系統(tǒng)定義為：相互作用的諸要素的綜合體。在日本的JIS“運籌學(xué)術(shù)語”工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中,系統(tǒng)被定義為：許多組成要素保持有機的秩序向同一目標(biāo)行動的體系。1.1系統(tǒng)的基本概念1.1.1系統(tǒng)的定義（2）系統(tǒng)的各種定義錢學(xué)森語：

系統(tǒng)是由相互作用、相互依賴的若干組成部分結(jié)合成的具有特定功能的有機體，而且這個系統(tǒng)本身又是它所從屬的一個更大系統(tǒng)的組成部分。系統(tǒng)的定義（概括）

系統(tǒng)是由若干個（兩個或兩個以上）相互作用、相互依賴、相互制約、相互作用的元素組成的具有某種特定功能的有機整體。分析系統(tǒng)的定義，它包含四層意義：第一，系統(tǒng)是由兩個或兩個以上可以相互區(qū)別的元素組成的，單個元素構(gòu)不成系統(tǒng)。第二，系統(tǒng)中的各元素相互間具有聯(lián)系、彼此獨立的各元素不能稱其為系統(tǒng)。第三，系統(tǒng)是一個有機整體。1.1系統(tǒng)的基本概念1.1.1系統(tǒng)的定義第四，系統(tǒng)具有某種特定的功能。1.3系統(tǒng)的分類（1）自然系統(tǒng)與人工系統(tǒng)

（2）實體系統(tǒng)與概念系統(tǒng)

（3）開放系統(tǒng)與封閉系統(tǒng)

（4）靜態(tài)系統(tǒng)與動態(tài)系統(tǒng)（5）可控系統(tǒng)和不可控系統(tǒng)（6）白色系統(tǒng)、黑色系統(tǒng)和灰色系統(tǒng)1.1系統(tǒng)的基本概念1.1.2系統(tǒng)的分類1.3系統(tǒng)的分類（1）自然系統(tǒng)與人工系統(tǒng)

（2）實體系統(tǒng)與概念系統(tǒng)

（3）開放系統(tǒng)與封閉系統(tǒng)

（4）靜態(tài)系統(tǒng)與動態(tài)系統(tǒng)（5）可控系統(tǒng)和不可控系統(tǒng)

原始的系統(tǒng)都是自然系統(tǒng)，如：天體、海洋、生態(tài)系統(tǒng)等；人工系統(tǒng)都存在于自然系統(tǒng)之中，如：人造衛(wèi)星、海運船只、機械設(shè)備、生產(chǎn)管理、物流系統(tǒng)等等。1.1系統(tǒng)的基本概念1.1.2系統(tǒng)的分類1.3系統(tǒng)的分類（1）自然系統(tǒng)與人工系統(tǒng)

（2）實體系統(tǒng)與概念系統(tǒng)

（3）開放系統(tǒng)與封閉系統(tǒng)

（4）靜態(tài)系統(tǒng)與動態(tài)系統(tǒng)（5）可控系統(tǒng)和不可控系統(tǒng)

實體系統(tǒng)是指以礦物、生物、機械、能量和人等實體為構(gòu)成要素所組成的系統(tǒng)，如：機械系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)等；概念系統(tǒng)是指以概念、原理、原則、方法、制度、程序等非物質(zhì)實體為構(gòu)成要素所組成的系統(tǒng)，如：管理系統(tǒng)、教育系統(tǒng)、國民經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)等。

1.1系統(tǒng)的基本概念1.1.2系統(tǒng)的分類1.3系統(tǒng)的分類（1）自然系統(tǒng)與人工系統(tǒng)

（2）實體系統(tǒng)與概念系統(tǒng)

（3）開放系統(tǒng)與封閉系統(tǒng)

（4）靜態(tài)系統(tǒng)與動態(tài)系統(tǒng)（5）可控系統(tǒng)和不可控系統(tǒng)

開放系統(tǒng)是指與外部環(huán)境有物質(zhì)、能量和信息交換的系統(tǒng)，如：教育系統(tǒng)、企業(yè)系統(tǒng)等；封閉系統(tǒng)是指與外部環(huán)境無關(guān)的系統(tǒng)，實際上，沒有絕對的封閉系統(tǒng)，只是有時把與環(huán)境聯(lián)系較少，相對獨立的系統(tǒng)看作封閉系統(tǒng)。

1.1系統(tǒng)的基本概念1.1.2系統(tǒng)的分類1.3系統(tǒng)的分類（1）自然系統(tǒng)與人工系統(tǒng)

（2）實體系統(tǒng)與概念系統(tǒng)

（3）開放系統(tǒng)與封閉系統(tǒng)

（4）靜態(tài)系統(tǒng)與動態(tài)系統(tǒng)（5）可控系統(tǒng)和不可控系統(tǒng)

靜態(tài)系統(tǒng)是指決定系統(tǒng)特性的因素不隨時間推移而變化的系統(tǒng)，沒有絕對的靜態(tài)系統(tǒng)；動態(tài)系統(tǒng)是指這些因素隨時間的推移而變化的系統(tǒng)，如：人體系統(tǒng)、企業(yè)系統(tǒng)等。

1.1系統(tǒng)的基本概念1.1.2系統(tǒng)的分類1.3系統(tǒng)的分類（1）自然系統(tǒng)與人工系統(tǒng)

（2）實體系統(tǒng)與概念系統(tǒng)

（3）開放系統(tǒng)與封閉系統(tǒng)

（4）靜態(tài)系統(tǒng)與動態(tài)系統(tǒng)（5）可控系統(tǒng)和不可控系統(tǒng)

凡是人能夠改變其狀態(tài)的系統(tǒng)稱為可控系統(tǒng)，反之稱為不可控系統(tǒng)。人工系統(tǒng)是可控的，大多數(shù)自然系統(tǒng)是不可控的。1.1系統(tǒng)的基本概念1.1.2系統(tǒng)的分類1.3系統(tǒng)的分類（1）自然系統(tǒng)與人工系統(tǒng)

（2）實體系統(tǒng)與概念系統(tǒng)

（3）開放系統(tǒng)與封閉系統(tǒng)

（4）靜態(tài)系統(tǒng)與動態(tài)系統(tǒng)（5）可控系統(tǒng)和不可控系統(tǒng)（6）白色系統(tǒng)、黑色系統(tǒng)和灰色系統(tǒng)

這是按照人們對信息的掌握程度來劃分的。1.1系統(tǒng)的基本概念1.1.2系統(tǒng)的分類1.4系統(tǒng)的特征（1）整體性（2）關(guān)聯(lián)性（3）目的性（4）層次性（5）動態(tài)性（6）環(huán)境的適應(yīng)性即系統(tǒng)整體不等于各組成元素之和，即非加和原則，有兩種情況：①整體小于各組成元素之和，即1+1<2

②整體大于各組成元素之和，即1+1>2（也叫整體的涌現(xiàn)性）系統(tǒng)中相互關(guān)聯(lián)的部分或部件形成“部件集”，“集”中各部分的特性和行為相互制約和相互影響，這種相關(guān)性確定了系統(tǒng)的性質(zhì)和形態(tài)。包括內(nèi)部關(guān)聯(lián)（如金剛石和石墨）和外部關(guān)聯(lián)人工系統(tǒng)和復(fù)合系統(tǒng)都具有一定的目的性，要達(dá)到既定的目的，系統(tǒng)必須具有一定的功能。沒有目的的系統(tǒng)不屬于系統(tǒng)工程研究的對象。由于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和層次的動態(tài)演變有某種方向性，因而使系統(tǒng)具有有序性的特點。系統(tǒng)的有序性可以表述為：系統(tǒng)是由較低級的子系統(tǒng)組成，而該系統(tǒng)自己又是更大系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)。系統(tǒng)的有序性揭示了系統(tǒng)與系統(tǒng)之間存在著包含、隸屬、支配、權(quán)威、服從的關(guān)系，統(tǒng)稱為傳遞關(guān)系。如：開放系統(tǒng)和外界環(huán)境有物質(zhì)、能量和信息的交換，系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)也可以隨時間變化。一般來說，系統(tǒng)的發(fā)展是一個有方向性的動態(tài)過程。

任何系統(tǒng)都存在于物質(zhì)環(huán)境（更大的系統(tǒng)）之中，它必然要與外界環(huán)境產(chǎn)生物質(zhì)、能量和信息的交換，外界環(huán)境的變化也必然會引起系統(tǒng)內(nèi)部各要素之間的變化。因此為了保持和恢復(fù)系統(tǒng)原有特性，系統(tǒng)必須具有對環(huán)境的適應(yīng)能力，就象元素必須適應(yīng)環(huán)境一樣，因為：系統(tǒng)+環(huán)境=更大的系統(tǒng)。1.1系統(tǒng)的基本概念1.1.3系統(tǒng)的特征（7）可控性

指人們通過調(diào)節(jié)可控系統(tǒng)的可控元素，使它按預(yù)期軌跡運動，實現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)。1.1系統(tǒng)的基本概念1.1.4系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能（1）系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)從一般意義上講，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以用以下式子表示：S={E，R}式中S

——代表系統(tǒng)；

E——代表元素的集合；

R

——代表元素之間的各種關(guān)系的集合。

1.1系統(tǒng)的基本概念1.1.4系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能（1）系統(tǒng)的功能1.1系統(tǒng)的基本概念小結(jié)系統(tǒng)的基本特征包含了整體性、相關(guān)性、目的性、有序性、動態(tài)性、環(huán)境適應(yīng)。對于系統(tǒng)可以按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)劃分為不同的系統(tǒng)。

1.1系統(tǒng)的基本概念作業(yè)什么是系統(tǒng)？了解系統(tǒng)思想的發(fā)展。1.2系統(tǒng)工程1.2.1系統(tǒng)工程的定義1.2.2系統(tǒng)工程的特征1.2.3系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展小結(jié)作業(yè)1.2系統(tǒng)工程1.2.1系統(tǒng)工程的定義日本學(xué)者三浦武雄認(rèn)為：系統(tǒng)工程與其它工程學(xué)的不同之點在于它是跨越許多學(xué)科的科學(xué)，而且是填補這些學(xué)科邊界空白的一種邊緣學(xué)科。因為系統(tǒng)工程的目的是研制一個系統(tǒng)，而系統(tǒng)不僅涉及到工程學(xué)的領(lǐng)域，還涉及社會、經(jīng)濟(jì)和政治等領(lǐng)域。所以為了適當(dāng)?shù)亟鉀Q這些領(lǐng)域的問題，除了需要某些縱向技術(shù)外，還要有一種技術(shù)從橫的方向把它們組織起來，這種橫向的技術(shù)就是系統(tǒng)工程。日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“運籌學(xué)術(shù)語”中定義:

系統(tǒng)工程學(xué)是為了最優(yōu)地達(dá)到系統(tǒng)目標(biāo)而對系統(tǒng)的構(gòu)成要素、組織結(jié)構(gòu)、信息流通和控制機構(gòu)進(jìn)行分析的技術(shù)。1.2系統(tǒng)工程1.2.1系統(tǒng)工程的定義我國著名學(xué)者錢學(xué)森認(rèn)為:

系統(tǒng)工程是組織管理系統(tǒng)的規(guī)劃、研究、設(shè)計、制造、試驗與使用的科學(xué)方法，是一種對所有系統(tǒng)都具有普遍意義的方法。附：錢學(xué)森的系統(tǒng)觀感性知識經(jīng)驗知識科學(xué)知識哲學(xué)第三層次第二層次第一層次附：錢學(xué)森的系統(tǒng)觀（續(xù)1）錢學(xué)森提出的系統(tǒng)科學(xué)體系圖

上世紀(jì)80年代時，日本科技代表團(tuán)參觀“長征”火箭，回國后嘲笑中國工藝和產(chǎn)品粗糙落后，認(rèn)為沒有幾件東西是日本不能生產(chǎn)。然而至今，日本最優(yōu)秀的Ｈ—2Ａ火箭平均兩三枚就炸掉一枚，技術(shù)指標(biāo)雖優(yōu)于中美，但是實用性能不佳。“長征”和“神舟”追求的并非“單項最優(yōu)”而是“整體最優(yōu)”，這就是錢學(xué)森在中國大力提倡的系統(tǒng)工程（SystemEngineering）。中國航天工業(yè)正是在系統(tǒng)工程精神指導(dǎo)下，取得了矚目成就。神六發(fā)射和回收成功，得益于全國的龐大系統(tǒng)工程網(wǎng)絡(luò)，涉及全國二十多個省市的航空、航天、電子、兵器、艦船、冶金、食品、化學(xué)、科研院校等。只有高超的協(xié)調(diào)能力才能做好系統(tǒng)工程，這是真正的大國和強國才能做到的。

1.2系統(tǒng)工程1.2.1系統(tǒng)工程的定義（本書的定義）

系統(tǒng)工程是以系統(tǒng)思想為指導(dǎo)，定性、定量相結(jié)合，各種理論、方法與技術(shù)綜合集成，以系統(tǒng)整體最優(yōu)為目的來研究系統(tǒng)的規(guī)劃、開發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)、組織、管理、調(diào)整、控制、評價等問題的一門交叉科學(xué)。它是由一般系統(tǒng)論及其發(fā)展、大系統(tǒng)理論、經(jīng)濟(jì)控制論、運籌學(xué)、管理科學(xué)等學(xué)科相互滲透、交叉發(fā)展而形成的。系統(tǒng)工程的研究對象：大型復(fù)雜的人工系統(tǒng)和復(fù)合系統(tǒng)；系統(tǒng)工程的研究內(nèi)容：組織協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部各要素的活動，使各要素為實現(xiàn)整體目標(biāo)發(fā)揮適當(dāng)作用；系統(tǒng)工程的研究目的：實現(xiàn)系統(tǒng)整體目標(biāo)最優(yōu)化。因此，系統(tǒng)工程是一門現(xiàn)代化的組織管理技術(shù)，是特殊的工程技術(shù)，是跨越許多學(xué)科的邊緣科學(xué)。1.2系統(tǒng)工程1.2.2系統(tǒng)工程的特征（1）整體性（系統(tǒng)性）（2）開放性（協(xié)調(diào)性）（3）動態(tài)相關(guān)性（交叉性）（4）層次等級性（最優(yōu)性）（5）有序性（最優(yōu)性）常規(guī)工程學(xué)以自己特定的物質(zhì)為對象，而系統(tǒng)工程則不限于某一特定的物質(zhì)對象，各種自然的、生態(tài)的、人類的、企業(yè)的和社會的組織等都可以作為它的研究對象；

系統(tǒng)工程具有多學(xué)科綜合性的特點，它不僅應(yīng)用于自然科學(xué)，而且也要用到其他工程技術(shù)，如管理科學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會學(xué)，乃至心理學(xué)、生態(tài)學(xué)和醫(yī)學(xué)等知識；

常規(guī)工程學(xué)多著眼于技術(shù)的合理性，往往是利用組成元素的良好程度來確保和維持整個系統(tǒng)的總體功能。而系統(tǒng)工程則是從整個系統(tǒng)的最優(yōu)出發(fā)，首先確定整體的目標(biāo)，然后再參照這個目標(biāo)來決定各元素所必需的性能，并利用各元素間的巧妙聯(lián)系和協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)來實現(xiàn)總體目標(biāo)。這樣做往往更能提高整個系統(tǒng)的水平。

1.2系統(tǒng)工程1.2.2系統(tǒng)工程的特征（系統(tǒng)工程與常規(guī)工程學(xué)的區(qū)別）

1.2系統(tǒng)工程1.2.3系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展系統(tǒng)工程的發(fā)展大致可以分為萌芽、發(fā)展和初步成熟三個時期：1．萌芽時期（20世紀(jì)50年代以前）

2．發(fā)展時期（20世紀(jì)50年代至60年代）

3．初步成熟時期（20世紀(jì)60年代以后）

1、萌芽時期（20世紀(jì)50年代以前）美國貝爾電話公司首先使用了“系統(tǒng)工程（systemengineering）”命名設(shè)計新系統(tǒng)（研究發(fā)展微波通信網(wǎng)）的科學(xué)方法。

1.2系統(tǒng)工程1.2.3系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展2、發(fā)展時期（20世紀(jì)50年代至60年代）1.2系統(tǒng)工程1.2.3系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展古德（A.H.Goode）和麥考爾（R.E.Machal）合作出版了第一本以“系統(tǒng)工程”命名的書蘭德公司倡導(dǎo)“系統(tǒng)分析（Systemanalysis）”以泰勒（F.W.Taylor,1856—1915）為代表的科學(xué)管理發(fā)展成了管理科學(xué)（ManagementScience）1958年美國在北極星導(dǎo)彈的研制中，首先采用了計劃評審技術(shù)（PERT），有效地推進(jìn)了計劃管理。阿波羅飛船登月成功參加人員約42萬，120所大學(xué)實驗室，耗資240億美元，1969年實現(xiàn)登月。在這個高科技系統(tǒng)下面，有眾多的分系統(tǒng)，如：飛船系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)和測試系統(tǒng)等等。這些分系統(tǒng)下面又包含無數(shù)小系統(tǒng)。實現(xiàn)總體最優(yōu)。3、當(dāng)今系統(tǒng)工程的理論1.2系統(tǒng)工程1.2.3系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展耗散結(jié)構(gòu)理論（dissipativestructuretheory)1969；比利時統(tǒng)計物理學(xué)家I.普利高津研究遠(yuǎn)離平衡態(tài)的開放系統(tǒng)從無序到有序的演化規(guī)律的一種理論協(xié)同學(xué)（synergetics）

70年代初，聯(lián)邦德國理論物理學(xué)家H.哈肯研究協(xié)同系統(tǒng)從無序到有序的演化規(guī)律的新興綜合性學(xué)科超循環(huán)理論（hypercycletheory）

1971，德國生物物理學(xué)家M.艾根研究分子自組織的一種理論

3、當(dāng)今系統(tǒng)工程的理論(續(xù))1.2系統(tǒng)工程1.2.3系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展突變論（catastrophetheory）

60年代末，法國數(shù)學(xué)家R.托姆研究不連續(xù)現(xiàn)象的一個新興數(shù)學(xué)分支，也是一般形態(tài)學(xué)的一種理論，能為自然界中形態(tài)的發(fā)生和演化提供數(shù)學(xué)模型微分動力系統(tǒng)（differentialdynamicalsystems）60年代初，S.斯梅爾、廖山濤（北大數(shù)學(xué)教授）所提出的，是系統(tǒng)科學(xué)的一個數(shù)學(xué)分支。主要研究隨時間演變的動力系統(tǒng)的整體性質(zhì)及其在擾動中的變化分岔理論（bifurcationtheory）50年代，蘇聯(lián)學(xué)者A.A.安德羅諾夫等研究分岔現(xiàn)象的特性和產(chǎn)生機理的數(shù)學(xué)理論（早在19世紀(jì)，C.雅可比、H.龐加萊等人就已引進(jìn)“分岔”概念）

3、當(dāng)今系統(tǒng)工程的理論（續(xù)）1.2系統(tǒng)工程1.2.3系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展

復(fù)雜系統(tǒng)理論以非線性自組織理論為核心的系統(tǒng)理論（歐洲學(xué)派）以圣菲研究所（SFI）為代表的理論框架，其代表性理論是1994年霍蘭提出的CAS（復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)）理論（美國學(xué)派）以開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)理論為核心的理論體系（中國學(xué)派）4、系統(tǒng)工程在我國的應(yīng)用1.2系統(tǒng)工程1.2.3系統(tǒng)工程的形成與發(fā)展

1955年，計劃經(jīng)濟(jì)的需要，引進(jìn)系統(tǒng)工程、運籌學(xué)1956年中科院力學(xué)所建立了我國第一個運籌學(xué)研究組1960年中科院力學(xué)所與數(shù)學(xué)所成立數(shù)學(xué)與運籌學(xué)研究所1962年錢學(xué)森開始倡導(dǎo)系統(tǒng)工程思想1965－1975華羅庚在我國大力推廣“統(tǒng)籌法”，“優(yōu)選法”。文化大革命期間幾乎停頓1977年正式將系統(tǒng)工程列入國家重點研究項目三峽工程

1993年開始施工準(zhǔn)備，歷經(jīng)10年，涉及防洪、發(fā)電、航運、移民安置、生態(tài)環(huán)境、國防安全、區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展等各個方面。1.1系統(tǒng)的基本概念小結(jié)系統(tǒng)工程不同于常規(guī)工程學(xué)，沒有特定的研究對象，任何系統(tǒng)都可以作為系統(tǒng)工程的研究對象。隨著自然、社會、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，系統(tǒng)工程也在不斷的發(fā)展中。

1.1系統(tǒng)的基本概念作業(yè)什么是系統(tǒng)工程？了解系統(tǒng)工程的發(fā)展及相關(guān)的系統(tǒng)理論。1.2.2系統(tǒng)工程的理論和技術(shù)基礎(chǔ)運籌學(xué)老三論一般系統(tǒng)論、信息論、控制論新三論耗散結(jié)構(gòu)理論、協(xié)同學(xué)（synergetics）、突變論（catastrophetheory）⒈一般系統(tǒng)論其創(chuàng)始人是奧地利生物學(xué)家貝塔朗菲（L﹒Von﹒Bertalanffy），主張把一切有機體都作為一個整體、一個系統(tǒng)來研究。一般系統(tǒng)論的主要觀點如下：1、系統(tǒng)的整體性；2、系統(tǒng)的開放性；3、系統(tǒng)的動態(tài)相關(guān)性；4、系統(tǒng)的層次等級性；5、系統(tǒng)的有序性；

一般系統(tǒng)論屬于邏輯和數(shù)學(xué)的領(lǐng)域，它的任務(wù)是確立適用于各種系統(tǒng)的一般原則。一般系統(tǒng)論溝通了自然科學(xué)與社會科學(xué)、技術(shù)科學(xué)與人文科學(xué)之間的聯(lián)系，提出了研究各門學(xué)科的新的方法，使許多學(xué)科面貌煥然一新。一般系統(tǒng)論為系統(tǒng)思想的發(fā)展，使人類走向系統(tǒng)時代，奠定了理論基礎(chǔ)。2

信息論

創(chuàng)立者是美國數(shù)學(xué)家申農(nóng)（C.E.Shannon）和維納（信息科學(xué)）以信息為主要研究對象，以信息的運動規(guī)律和應(yīng)用方法為主要研究內(nèi)容，以計算機、光導(dǎo)纖維等為主要研究工具，以擴展人類的信息功能為主要研究目標(biāo)。類比方法統(tǒng)計方法信息方法（運用信息的觀點，把系統(tǒng)看作是借助于信息的獲取、傳遞、加工、處理而實現(xiàn)其有目的性的運動的一種研究方法）信息論是研究信息傳輸和信息處理系統(tǒng)的一般規(guī)律的學(xué)科，其基本思想是完全撇開系統(tǒng)物質(zhì)與能量的具體運動形態(tài)，而把系統(tǒng)的有目的的運動抽象為一個信息變換的過程，來探求信息的一般特征、傳送規(guī)律和原理。由于人類的任何實踐活動中，都包含著人流、物流、財流、信息流等各種流，其中信息流起著支配的作用，它調(diào)節(jié)著系統(tǒng)內(nèi)部其它流的數(shù)量、方向、速度、目標(biāo)，并控制著人和物的有目的、有規(guī)律的活動。分為狹義信息論、一般信息論和廣義信息論信息論是控制論的基礎(chǔ)。3.

控制論

維納于1948年出版了《控制論》一書；闡述了兩個根本概念：一切有生命、無生命系統(tǒng)都是信息系統(tǒng)?？刂频倪^程也可以說是信息運動的過程。一切有生命、無生命系統(tǒng)都是控制系統(tǒng)。一個系統(tǒng)一定有它的特定輸出功能，而要具有這種輸出功能，必須有相應(yīng)的一套控制機制。

公認(rèn)的看法是：控制論是以研究各種系統(tǒng)共同存在的控制規(guī)律為對象的一門科學(xué)?？刂普撌茄芯肯到y(tǒng)的調(diào)節(jié)與控制的一般規(guī)律的科學(xué)。主要內(nèi)容如下：1、最優(yōu)控制理論；2、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)和自組織系統(tǒng)理論；3、模糊理論；4、大系統(tǒng)理論。⒋

耗散結(jié)構(gòu)理論

耗散結(jié)構(gòu)理論是十九世紀(jì)70年代由比利時物理學(xué)家普利高津（I·Prigogine）提出來的。研究遠(yuǎn)離平衡態(tài)的開放系統(tǒng)從無序到有序的演化規(guī)律的一種理論，耗散結(jié)構(gòu)理論是研究一個系統(tǒng)從混沌向有序轉(zhuǎn)化的機理、條件和規(guī)律的一門科學(xué)。所謂“好散結(jié)構(gòu)”是指在非平衡態(tài)的開放系統(tǒng)中，當(dāng)控制參數(shù)達(dá)到某一特定臨界值時，系統(tǒng)通過漲落會發(fā)生從無序到有序的突變而產(chǎn)生的穩(wěn)定有序結(jié)構(gòu)。耗散結(jié)構(gòu)理論的意義在于它指出了化學(xué)、生態(tài)系統(tǒng)等許多復(fù)雜系統(tǒng)由無序轉(zhuǎn)向有序的規(guī)律是一般的，溝通了生命系統(tǒng)與非生命系統(tǒng)之間的聯(lián)系。⒋

耗散結(jié)構(gòu)理論

耗散結(jié)構(gòu)論是近十幾年來發(fā)展起來的一門研究非平衡態(tài)開放系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特征的新興學(xué)科。它被譽為70年代科學(xué)院的“輝煌成就之一”。

耗散一詞，原意是指開放系統(tǒng)與外界進(jìn)行的物質(zhì)、能量、信息的交換運動。耗散結(jié)構(gòu)則是指遠(yuǎn)離平衡態(tài)的開放系統(tǒng)，通過耗散運動形成的一種動態(tài)穩(wěn)定的有序化結(jié)構(gòu)，即由原來混濁無序的狀態(tài)轉(zhuǎn)變成一種在空間上、時間上或功能上的有序狀態(tài)。耗散結(jié)構(gòu)論探討系統(tǒng)從無序轉(zhuǎn)變?yōu)橛行虻臈l件、相干行為和機制，探討耗散結(jié)構(gòu)的形成和生長的動力學(xué)，研究怎樣通過“漲落”的作用使系統(tǒng)有序化以及研究在什么情況下可以有效地運用耗散結(jié)構(gòu)的概念和范疇。

1969年他在國際“理論物理與生物學(xué)會議”上，發(fā)表《結(jié)構(gòu)、耗散和生命》一文，提出了這一理論，受到各國學(xué)者的重視。普利高律由于這一重大貢獻(xiàn)，榮獲1977年諾貝爾化學(xué)獎⒌協(xié)同學(xué)理論協(xié)同學(xué)（Synergetics）理論也是在十九世紀(jì)70年代產(chǎn)生的，是由聯(lián)邦德國的物理學(xué)家哈肯（HarmannHaken）提出來的。主要觀點如下：1、協(xié)同導(dǎo)致有序。所謂協(xié)同，就是協(xié)同作用。2、自組織理論。所謂自組織，哈肯特別強調(diào)指的是系統(tǒng)在沒有外部指令的條件下，其內(nèi)部子系統(tǒng)之間能夠按照某種規(guī)則自動形成一定的結(jié)構(gòu)和功能，它具有內(nèi)在性和自主性。自組織理論是協(xié)同學(xué)的核心。

研究協(xié)同系統(tǒng)從無序到有序的演化規(guī)律的新興綜合性學(xué)科協(xié)同學(xué)是20世紀(jì)70年代初聯(lián)邦德國理論物理學(xué)家哈肯創(chuàng)立的。60年代初，激光剛一問世哈肯就注意到激光的重要性，并立即進(jìn)行系統(tǒng)的激光理論研究。

⒌協(xié)同學(xué)理論在深入研究激光理論的過程中，哈肯發(fā)現(xiàn)在合作現(xiàn)象的背后隱藏著某種更為深刻的普遍規(guī)律。他在1970年出版的《激光理論》一書中多處提到不穩(wěn)定性，為后來的協(xié)同學(xué)準(zhǔn)備了條件。協(xié)同學(xué)是一種研究各種不同系統(tǒng)在一定外部條件下，系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)之間通過非線性相互作用產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使系統(tǒng)從混濁無序狀態(tài)向有序狀態(tài)，從低級有序狀態(tài)向高級有序狀態(tài)，已經(jīng)從有序狀態(tài)向混濁狀態(tài)轉(zhuǎn)化的機理和共同規(guī)律的理論。⒌協(xié)同學(xué)理論協(xié)同學(xué)研究協(xié)同系統(tǒng)在外參量的驅(qū)動下和在子系統(tǒng)之間的相互作用下，以自組織的方式在宏觀尺度上形成空間、時間或功能有序結(jié)構(gòu)的條件、特點及其演化規(guī)律。協(xié)同系統(tǒng)的狀態(tài)由一組狀態(tài)參量來描述。這些狀態(tài)參量隨時間變化的快慢程度是不相同的。當(dāng)系統(tǒng)逐漸接近于發(fā)生顯著質(zhì)變的臨界點時，變化慢的狀態(tài)參量的數(shù)目就會越來越少，有時甚至只有一個或少數(shù)幾個。

⒍

突變論

突變論是1972年，由法國數(shù)學(xué)家托姆（ReneThom）提出來的。研究不連續(xù)現(xiàn)象的一個新興數(shù)學(xué)分支，也是一般形態(tài)學(xué)的一種理論，能為自然界中形態(tài)的發(fā)生和演化提供數(shù)學(xué)模型，突變理論是從量的角度研究各種事物的不連續(xù)的變化的，并試圖用統(tǒng)一的數(shù)學(xué)模型來描述它們。突變論以結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性為基礎(chǔ)，通過對系統(tǒng)穩(wěn)定性的研究，說明系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)與非穩(wěn)態(tài)、漸變與突變的特征及其相互關(guān)系，揭示系統(tǒng)狀態(tài)演變的內(nèi)部因素與外界條件。

⒍

突變論

“突變”一詞，法文原意是“災(zāi)變”，是強調(diào)變化過程的間斷或突然轉(zhuǎn)換的意思。突變論的主要特點是用形象而精確的數(shù)學(xué)模型來描述和預(yù)測事物的連續(xù)性中斷的質(zhì)變過程。突變論是一門著重應(yīng)用的科學(xué)，它既可以用在“硬”科學(xué)方面，又可以用于“軟”科學(xué)方面。當(dāng)突變論作為一門數(shù)學(xué)分支時，它是關(guān)于奇點的理論，它可以根據(jù)勢函數(shù)而把臨界點分類，并且研究各種臨界點附近的非連續(xù)現(xiàn)象的特征。突變論與耗散結(jié)構(gòu)論、協(xié)同論一起，在有序與無序的轉(zhuǎn)化機制上，把系統(tǒng)的形成、結(jié)構(gòu)和發(fā)展聯(lián)系起來，成為推動系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展的重要學(xué)科之一。

系統(tǒng)科學(xué)的杰作——都江堰水利工程

都江堰水利工程在四川都江堰市城西，是全世界至今為止，年代最久、唯一留存、以無壩引水為特征的宏大水利工程。２２００多年來，至今仍然連續(xù)使用，仍發(fā)揮巨大效益，不愧為文明世界的偉大杰作，造福人民的偉大水利工程。都江堰渠首的三大主體工程魚嘴分水堤、飛沙堰溢洪道、寶瓶口進(jìn)水口三大部分構(gòu)成，科學(xué)地解決了江水自動分流、自動排沙、控制進(jìn)水流量等問題，消除了水患，使川西平原成為“水旱從人”的“天府之國”。目前灌溉面積已達(dá)40余縣，１９９８年超過一千萬畝。都江堰水利工程的三個子工程融為一個整體，巧妙配合實現(xiàn)了徹底排沙、最佳水量的自動調(diào)節(jié)的作用。都江堰水利工程示意圖魚嘴分水堤飛沙堰溢洪道寶瓶口進(jìn)水口

魚嘴、飛沙堰、寶瓶口這個都江堰渠首的三大主體工程，在一般人看來可能會覺得平平常常、簡簡單單，殊不知其中蘊藏著極其巨大的科學(xué)價值，它內(nèi)含的系統(tǒng)工程學(xué)、流體力學(xué)等，在今天仍然是處在當(dāng)代科技的前沿，普遍受到推祟和運用，然而這些科學(xué)原理，早在二干多年前的都江堰水利工程中就已被運用于實踐了。這是中華古代文明的象征，這是我們炎黃子孫的驕傲?！棒~嘴”是都江堰的分水工程，因其形如魚嘴而得名，它昂頭于岷江江心，把岷江分成內(nèi)外二江。西邊叫外江，俗稱“金馬河”，是岷江正流，主要用于排洪；東邊沿山腳的叫內(nèi)江，是人工引水渠道，主要用于灌溉；魚嘴的設(shè)置極為巧妙，它利用地形、地勢，巧妙地完成分流引水的任務(wù)，而且在洪、枯水季節(jié)不同水位條件下，起著自動調(diào)節(jié)水量的作用。魚嘴所分的水量有一定的比例。春天，岷江水流量?。还鄥^(qū)正值春耕，需要灌溉，這時岷江主流直入內(nèi)江，水量約占六成，外江約占四成，以保證灌溉用水；洪水季節(jié)，二者比例又自動顛倒過來，內(nèi)江四成，外江六成，使灌區(qū)不受水潦災(zāi)害。在二王廟壁上刻的治水《三字經(jīng)》中說的“分四六，平潦旱”，就是指魚嘴這一天然調(diào)節(jié)分流比例的功能。我們的祖先十分聰明，在流量小、用水緊張時，為了不讓外江40％的流量白白浪費，采用榪搓截流的辦法，把外江水截入內(nèi)江，整就使內(nèi)江灌區(qū)春耕用水更加可靠。1974年，在魚嘴西岸的外江河口建成一座鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的電動制閘，代替過去臨時榪搓工程，截流排洪，更加靈活可靠。

在魚嘴以下的長堤，即分內(nèi)、外二江的堤叫金剛堤。堤下段與內(nèi)江左岸虎頭岸相對的地方，有一低平的地段，這里春、秋、冬、三季是人們往返于離堆公園與索橋之間的行道的坦途，洪水季節(jié)這里浪花飛濺，是內(nèi)江的泄洪道。泄洪道，唐朝名“侍郎堰”、“金提”，后又名“減水河”，它固具有泄洪徘砂的顯著功能，故又叫它“飛沙堰”。飛沙堰是都江堰三大件之一，看上去十分平凡，其實它的功用非常之大，可以說是確保成都平原不受水災(zāi)的關(guān)鍵要害。

飛沙堰的作用主要是當(dāng)內(nèi)江的水量超過寶瓶口流量上限時，多余的水便從飛沙堰自行溢出；如遇特大洪水的非常情況，它還會自行潰堤，讓大量江水回歸岷江正流。另一作用是“飛沙”，岷江從萬山叢中急馳而來，挾著大量泥沙，石塊，如果讓它們順內(nèi)江而下，就會淤塞寶瓶口和灌區(qū)。飛沙堰真是善解人意、排人所難，將上游帶來的泥沙和卵石，甚至重達(dá)千斤的巨石，從這里拋入外江（主要是巧妙地利用離心力作用），確保內(nèi)江通暢，確有鬼斧神功之妙。

“深淘灘，低作堰”是都江堰的治水名言，淘灘是指飛沙堰一段、內(nèi)江一段河道要深淘，深淘的標(biāo)準(zhǔn)是古人在河底深處預(yù)埋的“臥鐵”。歲修淘灘要淘到臥鐵為止，才算恰到好處，才能保證灌區(qū)用水。低作堰就是說飛沙堰有一定高度，高了進(jìn)水多，低了進(jìn)水少，都不合適。古時飛沙堰，是用竹籠卵石堆砌的臨時工程；如今已改用混凝土澆鑄，以保一勞永逸的功效。

寶瓶口，是前山(今名灌口山、玉壘山)伸向岷江的長脊上鑿開的一個口子，它是人工鑿成控制內(nèi)江進(jìn)水的咽喉，因它形似瓶口而功能奇持，故名寶瓶口。留在寶瓶口右邊的山丘，因與其山體相離，故名離堆。寶瓶口寬度和底高都有極嚴(yán)格的控制，古人在巖壁上刻了幾十條分劃，取名“水則”，那是我國最早的水位標(biāo)尺。內(nèi)江水流進(jìn)寶瓶口后，通過干渠經(jīng)仰天窩節(jié)制閘，把江水一分為二。再經(jīng)蒲柏、走江閘二分為四，順應(yīng)西北高、東南低的地勢傾斜，一分再分，形成自流灌溉渠系，灌溉成都平原。及綿陽、射洪、簡陽、資陽、仁壽、青神等市縣近一萬平方公里，一千余萬畝農(nóng)田。

離堆上有祭祀李冰的神廟伏龍觀。寶瓶口右側(cè)過去有一個末鑿去的巖柱與其相連，形如大象鼻子，故名“象鼻子”。象鼻子因長期水流沖刷、漂木撞擊，已于1947年被洪水沖毀培塌。寶瓶口巖基，干百年為飛流急湍的江水沖擊，出現(xiàn)了極大的懸空洞穴。毛澤東1958年視察都江堰時說一千年一萬年后將如何！為了加固巖基，1970年冬，灌區(qū)人民第一次堵口截流，抽干深潭，從兩岸基礎(chǔ)起，共澆注混凝土8100多立方米，結(jié)離堆、寶瓶口筑起了銅墻鐵壁，使這個自動控制內(nèi)江水量的瓶口，更加堅實可靠。

在離堆右側(cè)，還有一段低平河道，河道底下有一條人工暗渠，那是為保障成都工業(yè)用水的暗渠。那段低平河道，當(dāng)洪水超過警戒線時，它又自動將多余水量排入外江，使流入內(nèi)江水位，始終保持安全水準(zhǔn)，這就便成都平原，有灌溉之利，而無水澇之思。

在醫(yī)學(xué)方面，我國中醫(yī)理論也充分體現(xiàn)了系統(tǒng)科學(xué)的思想。古代中醫(yī)理論“黃帝內(nèi)經(jīng)”，強調(diào)了人體各器官聯(lián)系、生理現(xiàn)象與心理現(xiàn)象聯(lián)系、身體狀況與自然環(huán)境聯(lián)系把人的身體結(jié)構(gòu)看作足自然界的一個組成部分，認(rèn)為人體的各個器官是一個有機的整體。用陰陽五行學(xué)說來說明五臟之間的相互依存、相互制約的關(guān)系;將自然現(xiàn)象、生理現(xiàn)象、精神活動三者結(jié)合起來分析疾病根源，在治療上將人的養(yǎng)生規(guī)律與自然界的規(guī)律聯(lián)系在一起，提出了"天人相應(yīng)"的治療原則。這實際上是強調(diào)了系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)之間的關(guān)系作用，系統(tǒng)與環(huán)境之間的關(guān)系作用。中醫(yī)在診斷病癥時采用切脈方式，將人看成一個整體。利用人體發(fā)生病變時，影響到血液循環(huán)情況，則從手腕處脈搏動的速度快慢，力量大小等特點來判斷出現(xiàn)病變的部位及程度。中醫(yī)在治療疾病時所用針灸方法，也是將人看成一個各器官相互之同緊密聯(lián)系的整體，對很多不同器官的疾病都通過在耳部相應(yīng)部位針灸達(dá)到治愈的目的;從上述論述中，我們可以看到無論是診斷還是治療，中醫(yī)都是把人作為一個整體，認(rèn)為多體各部分之間存在著緊密的聯(lián)系，而且這種聯(lián)系的物質(zhì)依托不僅有在人體解剖學(xué)上觀察到的神經(jīng)、血管等實際各器官的聯(lián)系通道，還有被稱左經(jīng)絡(luò)的通道。按中醫(yī)理論經(jīng)絡(luò)將人體聯(lián)成一個統(tǒng)一的整體，是人體各部分之間聯(lián)系的重要通道;而只有在人成為一個整體(進(jìn)行新陳代謝的活人)時經(jīng)絡(luò)才存在，否則經(jīng)絡(luò)不能存在，我們知道一旦對人進(jìn)行解剖，觀察身體的各部分組織時，經(jīng)絡(luò)也就不存在了。以系統(tǒng)科學(xué)整體現(xiàn)點、系統(tǒng)觀點為基礎(chǔ)的中醫(yī)理論一直到現(xiàn)在仍然在我國以及世界醫(yī)學(xué)上占有重要的地位。

隨著生產(chǎn)的不斷發(fā)展，人類對自然界的認(rèn)識越來越深刻，此時卻產(chǎn)生了忽略系統(tǒng)整體特性研究的傾向。以對人體的認(rèn)識為例，通過解剖學(xué)，人們不僅對人體各部分的構(gòu)造有了深刻的了解，分清了人體各個器官，而且對它們之間的聯(lián)系也找到血液循環(huán)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、淋巴組織等三種聯(lián)系渠道。對每一部分了解的深入，對每一種具體聯(lián)系渠道的討論，使人們忽略了對整體的分析，忽視了各個局部在系統(tǒng)整體中的作用。解剖學(xué)對肌肉組織了解的非常仔細(xì)，對肌肉進(jìn)行了各種物理、化學(xué)的實驗，以使人們可以了解到肌肉細(xì)胞的各種特點，但卻忽視了作為人體一部分的肌肉在整個機體存在情況下反映出來的特性，甚至到了不相信人整體所表現(xiàn)出來而在局部肌肉實驗中不能看到的超常功能。

由于對自然界認(rèn)識的深入，學(xué)科分類越來越細(xì)，各學(xué)科的研究人員也不再能對所有學(xué)科都有所了解，只能成為其學(xué)科的專業(yè)人才。在中世紀(jì)意大利的科學(xué)家達(dá)·芬奇既是力學(xué)家、物理學(xué)家，又是建筑學(xué)家、面家。而在這以后，象達(dá)·芬奇那樣可以精通天文學(xué)、力學(xué)、物理學(xué)等多個領(lǐng)域的專家已不可能存在。就是在物理學(xué)領(lǐng)域內(nèi)，電磁學(xué)專家也不再懂得多少原子物理，而且理論專家不善于作實驗，搞實驗的專家其理論分析的功底也不強。宏觀上這是由于知識越來越深入，內(nèi)容越來越多，一個人即使一輩子都進(jìn)行學(xué)習(xí)，也不可能掌握很多門的學(xué)問，同時學(xué)科門類分得過細(xì)，也使科學(xué)研究工作者沒有必要再去學(xué)習(xí)過于寬泛的知識，而只需掌握比較窄的專門知識就夠了。知識面過窄的研究人員是使系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展緩慢的原因之一。B）定量的系統(tǒng)科學(xué)在應(yīng)用學(xué)科層次上的建立

像任何科學(xué)的發(fā)展都是由生產(chǎn)的發(fā)展來促進(jìn)、都是從對實際應(yīng)用的研究開始一樣，系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展也是由于生產(chǎn)的發(fā)展，出于客觀的需要而使之發(fā)展;并且首先進(jìn)行實際應(yīng)用的研究。第二次世界大戰(zhàn)前后是系統(tǒng)科學(xué)應(yīng)用層次迅速發(fā)展時期，并在二次大戰(zhàn)以后逐漸形成了系統(tǒng)科學(xué)在應(yīng)用學(xué)科層次上的理論---控制論(CYBERNETICS)、運籌學(xué)(Operationalresearch);信息論(Information)。二次世界大戰(zhàn)前人們對系統(tǒng)科學(xué)應(yīng)用的研究已經(jīng)開始，并取得了一定的成就，但那時的研究是孤立的、分散的，局部的。在軍事方面在水利建設(shè)方面在建設(shè)施工方面在醫(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè)方面應(yīng)用實例

近代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是計算機的出現(xiàn)和廣