培养系统思维 - 系统法则(2)

2019-04-22 21:52

力学?不确定性?”和我们上面讲到的混沌现象。他说:“宇宙具有量子力学性质,这就是说,即使知道初始状态和物质的基本规律,我们也只能计算出一组宇宙各种可能历史存在的概率。……且量子力学不确定性被相应地忽略不计,也仍然存在着普遍的混沌现象,这里力学过程的结果受初始条件如此大的影响,以至于初始状态的微小变化会导致最后结果显著的不同。”圣菲研究所提出了著名的“混沌的边缘”的概念,混沌的边缘“结合混沌和秩序”,是“介于有序之力与无序之力之间的某种平衡”。盖尔曼指出:“位于有序与无序之间的条件不仅是产生生命的环境的特点,也是具有高度有效性与极大深度的生命自身的特点。”这表明复杂适应系统不仅产生于“混沌的边缘 ”,而且只有在“混沌的边缘”才能有效地运作。“外界环境必须显示出足够的规律性,以供系统用于学习或适应,但同时又不能有太多的规律性,以致什么事情都不发生(即一切按规律进行,系统没有发挥其能动性的余地,导致进化、创新不能发生——引者)。”“复杂适应系统在有序与无序之间的一个中间状态运作得最好。它们探寻由半经典领域中近似决定论所决定的规律性,同时从不确定性(……)中获益,这种不确定性在寻找?更好?图式的过程中能够提供很大的帮助。适应性的概念能将?更好?一词具体化……”。总之,环境中有序性和无序性的结合使事物发展具有多种可能性,主体本身组织中有序性和无序性的结合使得主体的行为结构可以适应环境灵活变化,这两种条件的联合保证了适应系统可以在多种可能的行为方式中选择“较好的”行为方式来实现自己的目的,从而不断进步。这种情况体现了圣菲研究所复杂性理论的基本命题:“适应性造就复杂性”。复杂适应系统在适应生存环境的过程中在结构和功能上变得日益复杂,如盖尔曼所说:“复杂适应系统在形成之后……它们倾向于探测出大量的可能性,开辟出高层次的复杂性与新型的复杂适应系统。”普里高津提出的“ 复杂性科学”实即他提出的用以代替作为“存在的物理学”的经典科学的“演化的物理学”。但普里高津的演化的物理学只是用耗散结构理论揭示了物理——化学系统的进化机制,而圣菲研究所则欲图用他们的“复杂适应系统理论”来揭示生物层次以上的高级系统的进化机制。

现在我们看到虽然贝塔朗菲的理论和圣菲研究所的理论都指向对系统的研究,但它们的原理迥异。贝塔朗菲的系统论研究的是一中心的个体,而圣菲研究所研究的是无中心的群体。贝塔朗菲的系统实行自上而下的集中控制,而圣菲研究所的系统实行由下而上的分散协调。前一种控制方式因此是预设的自觉的固定的,而后一种控制方式是后生的自发的演变的。前一种系统的动力之源在整体、中枢,是整体赋予部分以活力;后一种系统的动力之源在个体、基层——因为只有个体是有意识、有目的的积极活动的主体,是它们的交互作用形成了无意识的整体的宏观秩序。最后我想再揭示一下贝塔朗菲系统论与圣菲研究所系统论在“涌现”概念上的歧义。贝塔朗菲系统论的涌现概念即我们多年来熟知的那种涌现概念,其核心含义是;整体产生的孤立部分所不具有的崭新性质,事物组成的高层次对于低层次的不可还原性。而圣菲研究所的涌现概念如霍兰在他的《涌现》一书中所定义的已经有了“异味”:“涌现就是由简单的行动组合而产生的复杂行为”;“涌现现象的基本特征:简单中孕育着复杂”。霍兰还说:“本书的主要思想就是,对涌现的研究是与这样一种能力密切联系的,即用比较少的一系列规则,去确定较大复杂领域的能力。”贝塔朗菲的涌现概念讲的是整体与部分的关系,它的提出是为了反对化简或还原的方法;霍兰的涌现概念讲的是简单性和复杂性的关系,他对问题的提法使化简的思想跃然纸上。这是由于复杂适应系统理论主张:个体在局部区域根据少数简单规则发生相互作用,就可以自下而上形成系统整体复杂有序的功能模式。其立论的一个实例如下:大雁南飞排列成整齐的队列并非由于有一只领头鸟在指挥它们这样做,而是由于每只大雁在飞行中都遵循它和邻近大雁相互位置关系的一些简单规则行动,因此鸟的群集这样的复杂行为完全可以从实施局部的简单规则中涌现出来。问题就在于找到低层次个体间局域的相互作用的简单规则,从而“把对涌现的繁杂的观测还原为简单机制的相互作用”。尽管在这些简单规则与它们所导致的复杂现象之间没有可理解的直接联系,人们还是可能以某种方式找到这些简单规则实行还原或部分还原。需要说明的是圣菲研究所的还原方式不是从整体还原到个体,而是还原到个体相互作用的简单规则,因此可以考虑说它试图建立一种新型的还原论。总之,贝塔朗菲不可还原的涌现到圣菲研究所那里变成了可以还原的涌现,这一点也使我们不能简单地把复杂性理论纳入系统论的框架。

诺伯特·维纳的控制论概述

自从1948 年诺伯特·维纳发表了著名的《控制论——关于在动物和机器中控制和通讯的科学》一书以来,控制论的思想和方法已经渗透到了几乎有的自然科学和社会科学领域。维纳把控制论看作是一门研究机器、生命社会中控制和通讯的一般规律的科学,更具体他说,是研究动态系统在变化的环境条件下如何保持平衡状态或稳定状态的科学。他特意创造“Cybernetics”这个英语新词来命名这门科学。“控制论”一同最初来源希腊文“mberuhhtz”,原意为“操舵术”,就是掌舵的方法和技术的意思。在柏拉图(古希腊哲学家)的著作中,经常用它来表示管理人的艺术。

1834 年,著名的法国物理学家安培写了一篇论述科学哲理的文章,他进行科学分类时,把管理国家的科学称为“控制论”,他把希腊文译成法语“Cybernetigue”。在这个意义下,“控制论”一词被编入19 世纪许多著词典中。维纳发明“控制论”这个词正是受了安培等人的启发。

在控制论中,“控制”的定义是:为了“改善”某个或某些受控对象的功能或发展,需要获得并使用信息,以这种信息为基础而选出的、加于该对象上的作用,就叫作控制。由此可见,控制的基础是信息,一切信息传递都是为了控制,而任何控制又都有赖于信息反馈来实现。信息反馈是控制论的一个极其重要的概念。通俗他说,信息反馈就是指由控制系统把信息输送出去,又把其作用结果返送回来,并对信息的再输出发生影响,起到控制的作用,以达到预定的目的。

控制论的发展过程[1]

控制论的发展过程大致分为三个阶段:

20世纪50年代末期以前为第一阶段,称为经典控制论阶段; 50年代末期至70年代初期为第二阶段,称为现代控制论阶段; 70年代初期至现在为第三阶段,称为大系统理论阶段。

经典控制论主要研究单输入和单输出的线性控制系统的一般规律,它建立了系统、信息、调节、控制、反馈、稳定性等控制论的基本概念和分析方法,为现代控制理论的发展奠定了基础。它研究的重点是反馈控制,核心装置是自动调节器,主要应用于单机自动化。现代控制论的研究对象是多输入和多输出系统的非线性控制系统,其中重点研究的是最优控制、随机控制和自适应控制,主要应用于机组自动化和生物系统。而大系统理论的主要研究对象是众多因素复杂的控制系统(如宏观经济系统、资源分配系统、生态和环境系统、能源系统等),研究的重点是大系统的多级递阶控制、分解-协调原理、分散最优控制和大系统模型降阶理论等。

控制论的三个基本部分

1.信息论。主要是关于各种通路(包括机器、生物机体)中信息的加工传递和贮存的统计理论。 2,自动控制系统的理论。主要是反馈论,包括从功能的观点对机器和物体中(神经系统、内分泌及其他系统)的调节和控制的一般规律的研究。

3.自动快速电子计算机的理论。即与人类思维过程相似的自动组织逻过程的理论。

控制论的具体内容[1]

在实际应用中,有关控制论的具体内容主要有: 1.最优控制理论。

这是现代控制论的核心。在现代社会发展、科学技术日益进步的情况下,各种控制系统的复杂化与大型化已越来越明显。不仅系统技术、工具和手段更加科学化、现代化,而且各类控制系统的应用技术要求也越来越高。这就促使控制论进人多输入和多输出系统控制的现代化阶段,由此而产生了最优控制理论。这一理论是通过数学方法,科学、有效地解决大系统的设计和控制问题,强调采用动态的控制方式和方法,以满足各种多输入和多输出系统的控制要求,实现系统最优化。最优控制理论主要是在工程控制系统、社会控制系统等领域得到广泛的应用和发展。 2.自适应、自学习和自组织系统理论。

自适应控制系统是一种前馈控制的系统,所谓前馈控制,是指环境条件还没有影响到控制对象之前,就进行预测而去控制的一种方式。自适应控制系统能按照外界条件的变化,自动调整其自身的结构或行为参数,以保持系统原有的功能,如自寻最优点的极值控制系统、条件反馈性的简单波动白适应系统等。随着信息科学和现代计算技术的发展,自适应系统理论得到进一步完善和深化,并逐步形成一种专门的工程控制理论。自学习系统就是系统具有能够按照自己运行过程中的经验来改进控制算法的能力,它是自适应系统的一个延伸和发展。自学习系统理论也是用于工程控制的理论,它有“定式”和“非定式”两个方面,前者是根据已有的答案对机器工作状态作出判断,由此来改进机器的控制,使之不断趋近于理想的算法,后者是通过各种试探、统计决策和模式识别等工作,来对机器进行控制,使之趋近于理想的算法。自组织系统就是能根据环境变化和运行经验来改变自身结构和行为参数的系统。自组织系统理论的主要目标是通过仿真、模拟人的神经网络或感觉器官的功能,探索实现人工智能的途径。对自组织系统理论的研究在20世纪60年代就已经成为控制论的重要领域。从控制论观点讲,系统不仅能被组织,而且又是能够自组织的。对自组织系统的新模型的探索和研究,将给组织系统的控制,人工组织系统、组织与有机体系统的控制,带来很大的影响和变革。 3.模糊理论。

这是在模糊数学的基础上形成的一种新型的数理理论。它主要是用来解决一些不确定型的问题。模糊数学包括模糊代数、模糊群体、模糊拓扑等。我们知道,在现实社会中,存在着大量不够明确的信息和含糊的概念,人们只能根据经验对事物进行估计、推理和判断。因此,在一个复杂系统中,往往就有一些不确定型的问题需要处理。对此,仅用一般的数学模型和计算机是难以完成的,这就必须根据模糊数学来求得解决问题的结论。 4.大系统理论。

这是现代控制论最近发展的一个新的重要领域。它以规模庞大、结构复杂、目标多样、功能综合、因素繁多的各种工程或非工程的大系统自动化问题作为研究对象,其研究和应用涉及到工程技术、社会经济、生物生态等许多领域,如城市交通系统、社会系统、生态环境保护系统、消费分配系统、大规模信息自动检索系统等。尤其在生产管理系统方面,如在生产过程综合自动化管理控制系统、区域电网自动调节系统、综合自动化钢铁联合企业系统等方面应用性更强。大系统理论所要研究的问题,主要是大系统的最优化。

控制论系统的的主要特征

第一个特征,是要有一个预定的稳定状态或平衡状态。例如在上述的速度控制系统中,速度的给定值就是预定的稳定状态。

第二个特征,是从外部环境到系统内部有一种信息的传递。例如,在速度控制系统中,转速的变化引起的离心力的变化,就是一种从外部传递到统内部的信息。

第三个特征,是这种系统具有一种专门设计用来校正行动的装置。例如速度控制系统中通过调速器旋转杆张开的角度控制蒸汽机的进汽阀门升降装置。

第四个特征,是这种系统为了在不断变化的环境中维持自身的稳定,内部都具有一种自动调节的机制,换言之,控制系统都是一种动态系统。

控制论在管理上的应用

从控制系统的主要特征出发来考察管理系统,可以得出这样的论:管理系统是一种典型的控制系统。管理系统中的控制过程在本质上与工程的、生物的系统是一样的,都是通过信息反馈来揭示成效与标准之间的差,并采取纠正措施,使系统稳定在预定的目标状态上的。因此,从理论说,适合于工程的、生物的控制论的理论与方法,也适合于分析和说明管控制问题。

维纳在阐述他创立控制论的目的时说:“控制论的目的在于创造一种言和技术,使我们有效地研究一般的控制和通讯问题,同时也寻找一套恰的思想和技术,以便通讯和控制问题的各种特殊表现都能借助一定的概念以分类。”的确,控制论为其他领域的科学研究提供了一套思想和技术,致在维纳的《控制论》一书发表后的几十年中,各种冠以控制论名称的边学科如雨后春笋般生长出来。例如工程控制论、生物控制论、神经控制论、经济控制论以及社会控制论等。而管理更是控制论应用的一个重要领域。至可以这样认为,人们对控制论原理最早的认识和最初的运用是在管理面。从这个意义上说,控制论之于管理恰似青出于蓝。用控制论的概念和法分析管理控制过程,更便于揭示和描述其内在机理。

控制工作与控制的比较

(一)管理控制的概念。

在管理工作中,作为管理职能之一的控制工是指:为了确保组织的目标以及为此而拟定的计划能够得以实现,各级主人员根据事先确定的标准或因发展的需要而重新拟定的标准,对下级的工进行衡量、测量和评价,并在出现偏差时进行纠正,以防止偏差继续发展今后再度发生;或者,根据组织内外环境的变化和组织的发展需要,在计的执行过程中,对原计划进行修订或制订新的计划,并调整整个管理工作程。因此,控制工作是每个主管人员的职能。主管人员常常忽视了这一点似乎控制工作是上层主管部门和中层主管部门的事。实际上,无论哪一层的主管人员,不仅要对自己的工作负责,而已都还必须对整个计划的实施目标的实现负责,因为他们本人的工作是计划的一部分,他们下级的工作是计划的一部分。因此各级的主管人员,包括基层主管人员都必须承担实控制上作这一重要职能的责任。 (二)管理控制与“控制”的相似处。

管理活动中的控制工作,是一完整的复杂过程,也可以说是管理活动这一大系统中的子系统,其实质和制论中的“控制”一样,也是信息反馈。从图20—3 所示的管理控制工作的反馈过程可见,管理活动中的控制工作与控制论中的“控制”在概念上相似之处:

(1)二者的基本活动过程是相同的。无论是控制工作还是“控制”都包括三个基本步骤:1)确立标准;2)衡量成效;3)纠正偏差。为了实控制,均需在事先确立控制标准,然后将输出的结果与标准进行比较;若现有偏差,则采取必要的纠正措施,使偏差保持在容许的范围内。

(2)管控制系统实质上也是一个信息反馈系统,通过信息反馈,揭示管理活动中不足之处,促进系统进行不断的调节和改革,以逐渐趋于稳定、完善,直达到优化的状态。同其他系统中的控制一样,在现代

化管理中有许多情况要正反馈。两个组织之间的竞赛或竞争就是一例,你追我赶,相互促进。是大量的还是为了缩小和消灭与既定目标的差距的负反馈,

(3)管理控制统和控制论中的控制系统一样,也是一个有组织的系统。它根据系统内、的变化而进行相应的调整,不断克服系统的不肯定性,而使系统保持在某稳定状态。

管理控制与“控制”的区别

1.控制论中的“控制”,实质是一个简单的信息反馈,它的纠正措施往是即刻就可付诸实施的。而且,若在自动控制系统中,一旦给定程序,么衡量成效和纠正偏差就往往都是自动进行的,而管理工作中的控制活动远比上述的更为复杂和实际。主管人员当然是要衡量实际的成效情况,并它与标准相比较以及明确地分析出现的偏差和原因。但是,为了随之作出要的纠正,主管人员必须为此而花费一定的人力、物力和财力去拟订计划并实施这一计划,才有可能纠正偏差以达到预期的成效。

2.简单反馈中的“信息”,是一个一般意义上的词汇,即简单的“信息包括能量的机械传递、电子脉冲、神经冲动、化学反应、文字或口头的消息以及能够借以传递“消息”的任何其他手段。对于一个简单反馈的控制系来说,它所反馈的信息往往是比较单纯的。而对于管理控制工作中的“信息来说,它是根据管理过程和管理技术而组织起来的在生产经营活动中产的,并且经过了分析整理后的信息流或信息集,它们所包含的信息种类繁多数量巨大。这种管理信息(包括管理控制工作中的信息)和管理系统结合一起,就形成了一个系统——管理信息系统。这种系统,由于既要反映产的生产过程,以便使信息系统能起到控制产品生产过程和产品的价值形成程的作用;又要适应管理决策的需要,使信息系统能起到为各级管理服务作用,使信息的流动符合管理决策的需要,使信息系统成为进行科学管理严格执行计划的有力工具。因此,我们就要求它具有如下功能: (1)处理信息及时、准确;

(2)控制计划和经营管理,使之处于最佳状态; (3)便于进行方案比较和择优; (4)有助于进行预测工作。

管理是否有效,其关键在于管理信息系统是否完善,信息反馈是否灵敏正确、有力。灵敏、正确和有力的程度是一个管理制度或一个管理职能部是否有充沛生命力的标志,这就是现代管理理论中的反馈原理。要“灵敏”就必须有敏锐的“感受器”,以便能及时发现变化着的客观实际与计划目之间的矛盾。要“正确”,就必须有高效能的分析系统,以过滤和加工感来的各种消息、情报、数据和信息等,“去粗取精、去伪存真、由此及彼由表及里”。“有力”就是把分析整理后得到的信息化为主管人员强有力行动,以修正原来的管理动作,使之更符合实际情况,以期达到管理和控的目的。

3.按照“控制论”的观点,生物或机械等等各种系统的活动均需要控制。

进行这种控制活动的目的是设法使系统运行中所产生的偏差不致超出允许范围而维持在某一平衡点上。

对管理来说,控制工作的目的不仅是要使一个组织按照原定计划,维其正常活动,以实现既定目标;而且还要力求使组织的活动有所前进,有创新,以达到新的高度,提出和实现新的目标。也就是说,管理的五个职活动,通过信息反馈,形成了一个闭合回路系统。管理活动无始无终,一面要像控制论中的“控制”


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