2025年大學(xué)《系統(tǒng)科學(xué)與工程》專業(yè)題庫——系統(tǒng)科學(xué)與工程的學(xué)科特點考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋（每小題5分，共20分）1.系統(tǒng)2.整體性3.關(guān)聯(lián)性4.反饋二、簡答題（每小題10分，共40分）1.簡述系統(tǒng)科學(xué)與傳統(tǒng)還原論的主要區(qū)別。2.闡述系統(tǒng)思維的主要特征及其在分析復(fù)雜問題中的價值。3.一般系統(tǒng)論的主要創(chuàng)始人是誰？其核心思想是什么？4.什么是系統(tǒng)工程的“整體優(yōu)化”原則？請簡要說明其內(nèi)涵。三、論述題（每小題25分，共50分）1.試析復(fù)雜城市交通系統(tǒng)所體現(xiàn)出的主要系統(tǒng)特征，并說明運用系統(tǒng)科學(xué)觀點理解和解決交通擁堵問題的可能性。2.選擇系統(tǒng)動力學(xué)或協(xié)同學(xué)中的一個理論，闡述其核心概念、基本原理，并舉例說明該理論在解釋或解決現(xiàn)實世界復(fù)雜問題中的應(yīng)用。試卷答案一、名詞解釋1.系統(tǒng)：指由相互聯(lián)系、相互作用、相互制約的若干要素組成的、具有特定結(jié)構(gòu)和功能的有機整體。系統(tǒng)具有整體性、關(guān)聯(lián)性、層次性、開放性、動態(tài)性等基本特征。**解析思路：*定義需包含要素、聯(lián)系、整體、結(jié)構(gòu)、功能等核心要素，并點出系統(tǒng)的基本特征。2.整體性：指系統(tǒng)作為一個整體，其功能或?qū)傩圆皇歉饕睾唵蜗嗉拥慕Y(jié)果，而是由要素之間的相互作用和關(guān)系所產(chǎn)生的新屬性。整體性強調(diào)部分離不開整體，整體也制約著部分。**解析思路：*定義需強調(diào)“非簡單相加”、“相互作用產(chǎn)生新屬性”，并與部分與整體的關(guān)系相聯(lián)系。3.關(guān)聯(lián)性：指系統(tǒng)內(nèi)部各要素之間、系統(tǒng)與環(huán)境之間存在著普遍的、復(fù)雜的相互聯(lián)系和相互作用。這種聯(lián)系是系統(tǒng)形成、運行和演變的基礎(chǔ)。**解析思路：*定義需點明系統(tǒng)內(nèi)部要素間以及要素與環(huán)境間的聯(lián)系、作用，強調(diào)其普遍性和復(fù)雜性。4.反饋：指系統(tǒng)輸出的一部分能量或信息，返回到輸入端，對系統(tǒng)的輸入或內(nèi)部狀態(tài)產(chǎn)生影響的過程。反饋是維持系統(tǒng)穩(wěn)定、調(diào)節(jié)系統(tǒng)行為、促進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)化的重要機制。**解析思路：*定義需包含“輸出部分返回”、“輸入端或內(nèi)部狀態(tài)”、“產(chǎn)生影響”等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并點出其調(diào)節(jié)和進(jìn)化作用。二、簡答題1.簡述系統(tǒng)科學(xué)與傳統(tǒng)還原論的主要區(qū)別。還原論主張將復(fù)雜的整體現(xiàn)象最終歸結(jié)為組成它的簡單要素的性質(zhì)和運動規(guī)律。其優(yōu)點是簡化問題，但易導(dǎo)致忽視整體性、關(guān)聯(lián)性和涌現(xiàn)性。系統(tǒng)科學(xué)則強調(diào)整體性，認(rèn)為整體大于部分之和；強調(diào)關(guān)聯(lián)性，關(guān)注要素間及系統(tǒng)與環(huán)境的相互作用；承認(rèn)涌現(xiàn)性，即系統(tǒng)整體具有部分所不具備的新屬性和行為；常采用整體研究、模型模擬、綜合分析等方法。系統(tǒng)科學(xué)并非完全排斥還原論，而是在承認(rèn)微觀基礎(chǔ)的同時，更關(guān)注從整體和關(guān)系上把握復(fù)雜現(xiàn)象。**解析思路：*首先明確還原論的定義和特點，然后闡述系統(tǒng)科學(xué)的核心觀點（整體性、關(guān)聯(lián)性、涌現(xiàn)性等），最后進(jìn)行比較，指出系統(tǒng)科學(xué)是對還原論的補充和發(fā)展，而非簡單否定。2.闡述系統(tǒng)思維的主要特征及其在分析復(fù)雜問題中的價值。系統(tǒng)思維的主要特征包括：整體性（注重整體與部分的關(guān)系）、關(guān)聯(lián)性（關(guān)注要素間及系統(tǒng)與環(huán)境的相互作用）、動態(tài)性（考察系統(tǒng)的演變過程和穩(wěn)定性）、層次性（理解系統(tǒng)內(nèi)部不同層面結(jié)構(gòu)）、開放性（認(rèn)識到系統(tǒng)與環(huán)境的物質(zhì)、能量、信息交換）、因果復(fù)雜性（存在多因多果、非線性關(guān)系）。其價值在于：能夠更全面、更深刻地認(rèn)識復(fù)雜現(xiàn)象的本質(zhì)，避免片面性和孤立性；有助于發(fā)現(xiàn)隱藏在現(xiàn)象背后的根本原因和關(guān)鍵環(huán)節(jié)；為制定綜合性、協(xié)調(diào)性的解決方案提供思路，促進(jìn)系統(tǒng)優(yōu)化和可持續(xù)發(fā)展。**解析思路：*先列舉系統(tǒng)思維的主要特征，并稍作解釋。然后重點闡述這些特征如何幫助分析復(fù)雜問題（全面性、發(fā)現(xiàn)根本原因、綜合解決方案），從而體現(xiàn)其價值。3.一般系統(tǒng)論的主要創(chuàng)始人是誰？其核心思想是什么？一般系統(tǒng)論的主要創(chuàng)始人是奧地利生物學(xué)家貝塔朗菲（LudwigvonBertalanffy）。其核心思想是：將系統(tǒng)視為一個由相互關(guān)聯(lián)的要素組成的整體，強調(diào)系統(tǒng)的整體性（系統(tǒng)大于部分之和）；認(rèn)為不同學(xué)科的研究對象都可以視為系統(tǒng)，存在普遍適用的系統(tǒng)原理；主張用整體、關(guān)聯(lián)、組織、反饋等概念來理解復(fù)雜現(xiàn)象，反對將事物分解為孤立部分進(jìn)行研究的還原論方法。**解析思路：*準(zhǔn)確指出創(chuàng)始人和所屬學(xué)科。核心思想需包含整體性觀點、普遍性主張以及使用的關(guān)鍵概念（整體、關(guān)聯(lián)、組織等），并點明其與還原論的反對關(guān)系。4.什么是系統(tǒng)工程的“整體優(yōu)化”原則？請簡要說明其內(nèi)涵。系統(tǒng)工程的“整體優(yōu)化”原則是指在系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)、運行和管理的全過程中，要從全局出發(fā)，將系統(tǒng)視為一個有機整體，追求系統(tǒng)整體目標(biāo)的最優(yōu)或滿意，而不是僅僅追求某個或某些局部目標(biāo)的優(yōu)化。其內(nèi)涵是：優(yōu)化視角是全局性的，目標(biāo)是綜合性的，考慮因素是全面的（包括技術(shù)、經(jīng)濟、社會、環(huán)境等多方面），結(jié)果要求系統(tǒng)整體功能、性能、效益等達(dá)到最優(yōu)或最佳協(xié)調(diào)狀態(tài)，避免因局部優(yōu)化導(dǎo)致整體性能下降的“次優(yōu)化”或“反優(yōu)化”現(xiàn)象。**解析思路：*先定義整體優(yōu)化的概念，強調(diào)其與局部優(yōu)化的區(qū)別。然后深入解釋內(nèi)涵，包括優(yōu)化視角（全局）、目標(biāo)（綜合性）、考慮因素（全面）以及最終結(jié)果（整體最優(yōu)/最佳協(xié)調(diào)），并提及避免次優(yōu)問題。三、論述題1.試析復(fù)雜城市交通系統(tǒng)所體現(xiàn)出的主要系統(tǒng)特征，并說明運用系統(tǒng)科學(xué)觀點理解和解決交通擁堵問題的可能性。復(fù)雜城市交通系統(tǒng)是一個典型的巨系統(tǒng)，其主要系統(tǒng)特征包括：整體性（交通系統(tǒng)由道路、車輛、交通信號、交通參與者、政策法規(guī)等要素構(gòu)成，共同完成客貨運輸功能）；關(guān)聯(lián)性（道路擁堵會影響車輛通行、增加油耗、引發(fā)事故，并與土地利用、經(jīng)濟活動、居民出行方式等密切相關(guān)）；動態(tài)性（交通流量、速度、密度隨時間（潮汐現(xiàn)象）和空間（熱點區(qū)域）不斷變化）；開放性（交通系統(tǒng)與外界環(huán)境（天氣、突發(fā)事件）及社會經(jīng)濟系統(tǒng)（政策、技術(shù)）進(jìn)行著物質(zhì)（車輛、人流）和信息的交換）；層次性（系統(tǒng)可分為宏觀（路網(wǎng)結(jié)構(gòu)）、中觀（區(qū)域交通流）、微觀（個體出行行為）等不同層次）；復(fù)雜性（存在大量不確定性和隨機性，如出行起訖點、突發(fā)事件）。運用系統(tǒng)科學(xué)觀點理解和解決交通擁堵問題，可能性體現(xiàn)在：可以通過系統(tǒng)建模（如交通流模型、仿真模型）模擬不同方案（如道路建設(shè)、信號優(yōu)化、公交優(yōu)先、需求管理）的效果，進(jìn)行系統(tǒng)分析，評估方案的綜合性影響；可以識別影響擁堵的關(guān)鍵節(jié)點和瓶頸（關(guān)鍵要素分析）；可以通過反饋機制（實時交通信息發(fā)布、動態(tài)信號控制）調(diào)節(jié)系統(tǒng)運行；可以綜合考慮交通、土地、能源、環(huán)境等多方面因素，制定系統(tǒng)性的交通發(fā)展戰(zhàn)略，實現(xiàn)交通系統(tǒng)的整體優(yōu)化和可持續(xù)發(fā)展。**解析思路：*首先分析城市交通系統(tǒng)具備哪些主要的系統(tǒng)特征（結(jié)合定義），并用具體例子說明。然后重點闡述如何運用系統(tǒng)科學(xué)的方法（建模、分析、反饋、綜合優(yōu)化等）來理解和應(yīng)對交通擁堵問題，展示系統(tǒng)思維在解決此類復(fù)雜問題中的潛力。2.選擇系統(tǒng)動力學(xué)或協(xié)同學(xué)中的一個理論，闡述其核心概念、基本原理，并舉例說明該理論在解釋或解決現(xiàn)實世界復(fù)雜問題中的應(yīng)用。（選擇系統(tǒng)動力學(xué)闡述）系統(tǒng)動力學(xué)（SystemDynamics,SD）是運用反饋回路、存量和流量等概念，研究復(fù)雜系統(tǒng)動態(tài)行為的一門定量模擬技術(shù)。其核心概念包括：存量（Stocks，表示系統(tǒng)中積累的狀態(tài)變量，如庫存、人口、資本）；流量（Flows，表示對存量變化的速率，如生產(chǎn)率、出生率、投資率）；輔助變量和常量（影響流量的變量和參數(shù)）；反饋回路（FeedbackLoops，由變量、流量和輔助回路組成，描述因果關(guān)系，可分為正反饋（增強效應(yīng)）和負(fù)反饋（調(diào)節(jié)效應(yīng)））?；驹硎牵簭?fù)雜系統(tǒng)的行為模式根植于其內(nèi)部的反饋結(jié)構(gòu)和動態(tài)特性，而非僅僅由外部因素決定；通過繪制因果回路圖和構(gòu)建存量流量模型，可以揭示系統(tǒng)行為的根本原因，預(yù)測系統(tǒng)未來的動態(tài)趨勢，并進(jìn)行政策模擬。舉例說明應(yīng)用：在解釋城市人口增長與資源環(huán)境壓力的關(guān)系時，可以構(gòu)建一個系統(tǒng)動力學(xué)模型。模型中包含人口存量，其增長受出生率（受教育水平、生育政策等影響）、死亡率（受醫(yī)療水平、生活水平等影響）以及遷移流量（受就業(yè)機會、城市吸引力等影響）的調(diào)節(jié)。同時，模型還需包含資源（如水資源、能源）存量、環(huán)境容量等受人口增長影響的變量，并存在相應(yīng)的反饋回路（如人口增長導(dǎo)致資源消耗增加，環(huán)境壓力增大，可能反過來影響出生率或遷移決策）。通過模擬不同人口政策或資源管理策略的影響，可以更深入地理解人口系統(tǒng)與資源環(huán)境系統(tǒng)的相互作用，預(yù)測未來趨勢，為制定協(xié)調(diào)發(fā)展規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。這展示了系統(tǒng)