2018年01月10日 ? 綜合 ? 共 2396字 ? 字號(hào) ? 評(píng)論關(guān)閉
系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)（SystemDynamics）以系統(tǒng)思考為理論基礎(chǔ)，但更進(jìn)一步，融進(jìn)了計(jì)算機(jī)仿真模型。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究起源于美國(guó)麻省理工學(xué)院JayW.Forrester教授的名著《工業(yè)動(dòng)力學(xué)》。由于初期它主要應(yīng)用于工業(yè)企業(yè)管理，故稱為“工業(yè)動(dòng)力學(xué)；后來(lái)，隨著該學(xué)科的發(fā)展，其應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大，遍及經(jīng)濟(jì)社會(huì)等各類系統(tǒng)，故改稱為系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)。
系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展：系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)創(chuàng)始于1956年，在20世紀(jì)50年代末成為一門(mén)獨(dú)立完整的學(xué)科，其創(chuàng)始者為美國(guó)麻省理工學(xué)院福瑞斯特（ForresterJ.W.）教授。
20世紀(jì)50年代后期，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)逐步發(fā)展成為一門(mén)新的領(lǐng)域。初期它主要應(yīng)用受工業(yè)企業(yè)管理，處理諸如生產(chǎn)與雇員情況的變動(dòng)，市場(chǎng)股票與市場(chǎng)增長(zhǎng)的不穩(wěn)定性等問(wèn)題。此學(xué)科早期的稱呼——“工業(yè)動(dòng)力學(xué)”即因此而得名。而后，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大，從民用到軍用；從科研、設(shè)計(jì)工作的管理到城市擺脫停滯與衰退的決策；從世界面臨指數(shù)式增長(zhǎng)的威脅與資源儲(chǔ)量日益殆盡的危機(jī)道檢驗(yàn)糖尿病的病理假設(shè)，應(yīng)用范圍非常廣泛。
20世紀(jì)60年代是系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)成長(zhǎng)的重要時(shí)期，一批代表這一階段理論與應(yīng)用研究成果水平的論著問(wèn)世。福瑞斯特教授發(fā)表于1961年的《工業(yè)動(dòng)力學(xué)》（IndustrialDynamics）已成為本科學(xué)的經(jīng)典著作，它闡明了系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的原理與典型應(yīng)用。《系統(tǒng)原理》（PrinciplesofSystems，1968）一書(shū)側(cè)重介紹了系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。《城市動(dòng)力學(xué)》（UrbanDynamics，1969）則總結(jié)了美國(guó)城市興衰問(wèn)題的理論與應(yīng)用研究的成果。
20世紀(jì)70年代系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)入蓬勃發(fā)展時(shí)期，由羅馬俱樂(lè)部提供財(cái)政支持，以Meadows為首的國(guó)際研究小組所承擔(dān)的世界模型研究課題，研究了世界范圍的人口、資源、工農(nóng)業(yè)和環(huán)境污染諸因素的相互關(guān)系，以及產(chǎn)生后果的各種可能性。而以福瑞斯特教授為首的美國(guó)國(guó)家模型研究小組，將美國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)作為一個(gè)整體，成功地研究了通貨膨脹和失業(yè)等社會(huì)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，第一次從理論上闡述了經(jīng)濟(jì)學(xué)家長(zhǎng)期爭(zhēng)論不休的經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)波產(chǎn)生和機(jī)制。
這一成就受到西方的重視，也使系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)于20世紀(jì)80年代初在理論和應(yīng)用研究?jī)煞矫娑既〉昧孙w躍地進(jìn)展，達(dá)到了更成熟的階段。目前系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)正處在一個(gè)蓬勃發(fā)展的時(shí)機(jī)，其自身的理論、方法和模型體系仍在深度和廣度上發(fā)展進(jìn)化。
系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)是研究分析有關(guān)復(fù)雜信息反饋系統(tǒng)動(dòng)態(tài)趨勢(shì)的學(xué)科。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)以控制論、控制工程、系統(tǒng)工程、信息處理和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)為基礎(chǔ)研究復(fù)雜系統(tǒng)隨時(shí)間推移而產(chǎn)生的行為模式。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)把系統(tǒng)的行為模式看成是由系統(tǒng)內(nèi)部的信息反饋機(jī)制決定的。通過(guò)建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，利用DYNAMO仿真語(yǔ)言在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)系統(tǒng)的仿真，可以研究系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和行為之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系，以便尋求較優(yōu)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能。
研究對(duì)象的特征 ： 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究的對(duì)象是復(fù)雜的系統(tǒng)。除了一般大系統(tǒng)所具有的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、影響因素眾多、系統(tǒng)行為有時(shí)滯現(xiàn)象和系統(tǒng)內(nèi)部諸參數(shù)隨時(shí)間而變化等特征外，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)認(rèn)為復(fù)雜系統(tǒng)還有一些其他特征：①系統(tǒng)都是高階數(shù)、多回路、非線性的信息反饋系統(tǒng)。②系統(tǒng)的行為具有“反直觀”性，即其行為方式往往恰好與多數(shù)人們所預(yù)期的結(jié)果相反。③系統(tǒng)內(nèi)部諸反饋回路中存在一些主要回路，正是這些主要回路及其相互間的作用主要地決定了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為。但這些主要回路并非固定不變，可能因系統(tǒng)的作用而更迭。④系統(tǒng)的非線性經(jīng)過(guò)多次反饋以后，使系統(tǒng)呈現(xiàn)出對(duì)外部擾動(dòng)反映遲鈍的傾向，對(duì)系統(tǒng)參數(shù)變化并不敏感。
系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法論 ： 它有一套獨(dú)特的解決復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題的工具和技巧，如雙向因果環(huán)、反饋、流位和速率等概念。系統(tǒng)邊界內(nèi)反饋閉環(huán)中的要素稱為流位（或稱狀態(tài)變量、積累等），各流位都是一些原始資料與信息的積累和儲(chǔ)存，如人口、資本、庫(kù)存量和農(nóng)業(yè)收成等。用以描述變化、行動(dòng)或決策的要素稱為速率。速率是進(jìn)入或出自某一流位的信息或資料的瞬時(shí)流量，如出生率、投資率、折舊率等。它受系統(tǒng)條件所決定的決策函數(shù)的控制，決策函數(shù)亦稱速率方程式。運(yùn)用上述概念建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，最后用DYNAMO語(yǔ)言描述為計(jì)算機(jī)仿真程序模型，并借助計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)來(lái)研究和分析復(fù)雜系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)與外部動(dòng)態(tài)行為的關(guān)系，為系統(tǒng)決策者提供決策所需要的科學(xué)依據(jù)。
系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型特點(diǎn)： 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型有下列主要特點(diǎn)：①模型中能容納大量的變量，一般可達(dá)數(shù)千個(gè)以上。②它是一種結(jié)構(gòu)模型，通過(guò)它可以充分認(rèn)識(shí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并以此來(lái)把握系統(tǒng)的行為，而不只是依賴數(shù)據(jù)來(lái)研究系統(tǒng)行為。③它是實(shí)際系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室。通過(guò)人和計(jì)算機(jī)的配合，既能充分發(fā)揮人(系統(tǒng)分析人員、決策者等)的理解、分析、推理、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造等能力的優(yōu)勢(shì)，又能利用計(jì)算機(jī)高速計(jì)算和跟蹤能力，以此來(lái)實(shí)驗(yàn)和剖析系統(tǒng)，從而獲得豐富的信息，為選擇最優(yōu)的或次優(yōu)的系統(tǒng)方案提供有力工具。④模型主要是通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析計(jì)算，主要計(jì)算結(jié)果都是未來(lái)一定時(shí)期內(nèi)各種變量隨時(shí)間而變化的曲線。也就是說(shuō)，模型能處理高階次、非線性、多重反饋的復(fù)雜時(shí)變系統(tǒng)（如社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)）的有關(guān)問(wèn)題。
系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模步驟： 一般的建模步驟是：①確定系統(tǒng)分析目的。②確定系統(tǒng)邊界，即系統(tǒng)分析涉及的對(duì)象和范圍。③建立因果關(guān)系圖和流圖。④寫(xiě)出系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程。⑤進(jìn)行仿真試驗(yàn)和計(jì)算等。
系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的應(yīng)用 ： 常用的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型有以下幾種:①世界動(dòng)力學(xué)模型,用于研究全球性的發(fā)展戰(zhàn)略。②國(guó)家動(dòng)力學(xué)模型，用以研究國(guó)家政治、經(jīng)濟(jì)、軍事、對(duì)外關(guān)系等。③城市動(dòng)力學(xué)模型，研究城市發(fā)展戰(zhàn)略。④區(qū)域動(dòng)力學(xué)模型，研究特定地理區(qū)域的發(fā)展戰(zhàn)略。⑤工業(yè)動(dòng)力學(xué)模型，研究工業(yè)企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略。⑥生長(zhǎng)型動(dòng)力學(xué)模型，包括研究疾病發(fā)生、發(fā)展及防治策略的醫(yī)療動(dòng)力學(xué)模型；研究作物、園藝、家禽飼養(yǎng)、蟲(chóng)害防治和生態(tài)保護(hù)等的動(dòng)力學(xué)模型。
系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的現(xiàn)狀和未來(lái)趨勢(shì)，該怎么理解？
2018-03-22 16:16 理財(cái)規(guī)劃小編
系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)是一門(mén)綜合了自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)，例如系統(tǒng)科學(xué)、控制理論科學(xué)、信息科學(xué)等多學(xué)科的橫向?qū)W科。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的基本思想是：任何系統(tǒng)都具有其自身結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)決定了該系統(tǒng)的獨(dú)特性。
反饋循環(huán)是系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的基本概念。系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)相互具有因果聯(lián)系，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)從這些內(nèi)部結(jié)構(gòu)的因果關(guān)系分析、理解和運(yùn)行系統(tǒng)。一般將系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的系統(tǒng)理解為由“流”(flow)、“積量”(level)、“率量”(rate)、“輔助變量”(auxiliary)四項(xiàng)排列組合在一起。
系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)通過(guò)將實(shí)際生活中的各個(gè)抽象問(wèn)題、現(xiàn)象，進(jìn)行建模、分析以及控制應(yīng)用。將抽象問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)化、數(shù)字化，使得使用者可以清晰、理性的理解復(fù)雜系統(tǒng)，并結(jié)合其它的理論，例如控制論等，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制并加以利用。
現(xiàn)在市面上出現(xiàn)了很多的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真軟件產(chǎn)品，例如AnyLogic,Vensim等。這些軟件是基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的基本理論，將復(fù)雜、抽象系統(tǒng)分解為各個(gè)獨(dú)立屬性，進(jìn)行可視化和量化建模。通過(guò)反饋、循環(huán)等策略仿真，對(duì)復(fù)雜、抽象系統(tǒng)進(jìn)行仿真，為使用人員提供預(yù)測(cè)仿真結(jié)果，方便進(jìn)行決策。
系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論和相應(yīng)的仿真軟件現(xiàn)階段已相對(duì)比較成熟，并且已被各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域所應(yīng)用。但是，隨著科技的發(fā)展，我們所面臨的系統(tǒng)更加復(fù)雜、抽象。并且隨著信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，我們所面臨的系統(tǒng)多為時(shí)變的、離散的、數(shù)字化的。在未來(lái)的發(fā)展方向上，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)需要結(jié)合人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)取得突破性進(jìn)展。例如，通過(guò)大數(shù)據(jù)和人工智能的基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的分析和控制，會(huì)給系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的發(fā)展帶來(lái)質(zhì)的飛躍。
