不懼過往，不畏將來！11-09 09:43
系統(tǒng)科學(xué)是具有系統(tǒng)特點的科學(xué)，系統(tǒng)的特點是具有多個多層次的，又有跨層次的相互聯(lián)系的個體構(gòu)成。而且整體和個體行為通常不是完全對應(yīng)的，我們需要從個體的角度建立起到整體的路徑，所以我們管它叫從個體到整體，從孤立到有聯(lián)系，從直接聯(lián)系到間接聯(lián)系。
按照錢學(xué)森對現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)體系的構(gòu)想，任何一門學(xué)科都可以分成基礎(chǔ)理論、技術(shù)基礎(chǔ)、實際應(yīng)用三個層次，每個層次都有自己確定的內(nèi)容，并且三者之間有著緊密的聯(lián)系。系統(tǒng)科學(xué)也不例外，在基礎(chǔ)理論層次的內(nèi)容是系統(tǒng)學(xué)，我們這里所給出的簡單巨系統(tǒng)演化理論也屬于系統(tǒng)學(xué)的內(nèi)容之一；在技術(shù)基礎(chǔ)層次的內(nèi)容包括運(yùn)籌學(xué)、控制論、信息論、線性代數(shù)、概率論、隨機(jī)過程等概念、理論、方法，現(xiàn)在這些內(nèi)容已構(gòu)成對大量實際問題討論的基礎(chǔ)；在實際應(yīng)用層次的內(nèi)容是各種各樣的系統(tǒng)工程。系統(tǒng)工程的內(nèi)容具有既要進(jìn)行一般方法討論，又要密切結(jié)合實際系統(tǒng)的特點。
一、系統(tǒng)科學(xué)的基本定義
1.什么是科學(xué)
卡爾波普爾給出過正規(guī)的科學(xué)的定義，他說科學(xué)就是一個可以證偽，但是迄今為止一直沒有被證偽的可計算的心智模型。科學(xué)是對現(xiàn)實的抽象，抽象在你的腦子里，它們是可以計算的，可以推導(dǎo)的。然后推出來的結(jié)論原則上是可以錯的，但迄今為止沒有被證明是錯的。
這和通常大家概念中科學(xué)的定義有點不一樣，很多人覺得科學(xué)是一個被檢驗了的，是對的東西?？柌ㄆ諣柺且粋€數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家和哲學(xué)家，他認(rèn)為從哲學(xué)上說科學(xué)所謂的可驗證是假的。他說假設(shè)觀察到天下的烏鴉999只都是黑的，據(jù)此推斷天下所有烏鴉都是黑的。接下來，按照科學(xué)的方式就是去檢驗，假設(shè)檢驗完了，99999只烏鴉都是黑的，檢驗了這么多，一百倍了還是對的，于是我們有信心宣稱天下烏鴉都是黑的是科學(xué)。但他說其實不一定，因為你沒看過所有的烏鴉，你不知道是不是有一只烏鴉它會是白的。當(dāng)然你可以只管黑的叫烏鴉，這就叫不可證偽。如果這件事情永遠(yuǎn)不可能是錯的，不好意思，就不是科學(xué)。所以凡是認(rèn)為白的烏鴉不叫烏鴉的，就不是科學(xué)。
所以可以隨著實驗檢驗來修正集合內(nèi)涵的不是科學(xué)，但是科學(xué)通常也滿足不了可驗證的要求。所以他退而求其次說科學(xué)其實是一個原則上可以證明是錯的，但是迄今為止一直沒有被證明是錯的東西。
2.什么是系統(tǒng)科學(xué)
了解什么是科學(xué)之后，我們再來看什么是系統(tǒng)科學(xué)。首先它是一門科學(xué)，我們是要把做出來的結(jié)果、分析方法得到的結(jié)論或者提出來的模型和世界去比較的，這個是我們堅守的底線。就像物理學(xué)，它是研究物理對象的，具有物理性質(zhì)的對象的科學(xué)。那么系統(tǒng)科學(xué)是具有系統(tǒng)特點的科學(xué)?；蚪忉尀槭窍到y(tǒng)的test（品味或味道）的科學(xué)。
我們下面就來解釋什么是系統(tǒng)的特點或者系統(tǒng)的味道。總的來說就是：從具體系統(tǒng)中來到具體中系統(tǒng)中去，從孤立到有聯(lián)系，從直接到間接，從個體到整體?；蛘呓凶雎?lián)系的一次方、聯(lián)系的二次方和聯(lián)系的三次方。
具體來說：第一，就是需要有相互聯(lián)系的單元，而且通常來說這個單元是很多個的；第二，一般來講這些單元之間的組織不是在同一個層次的，也就是說如果這個系統(tǒng)是個中心，而旁邊連著的所有東西都是圍繞著他的同一個層次的下屬，那么這個東西盡管也是個系統(tǒng)，但是一般來說它不是一個我們所感興趣所想研究的具有系統(tǒng)科學(xué)味道的系統(tǒng)，因為對我們來說可能太簡單了，能夠在上面做的計算太少，能夠做的分析也實在太少。比如一個企業(yè)，在規(guī)模小的時候可以這么干，領(lǐng)導(dǎo)坐在中間直接管理，其他人全聽他的。小的項目可以這么組織，但如果要面對的問題足夠復(fù)雜的時候則不然。比如一個司令官不可能掛一個電話就能管到最基層的士兵。雖然美軍現(xiàn)在可以實現(xiàn)司令直接看到士兵的行為，但他也不管，指揮權(quán)是一層一層下放的。所以一旦有這種復(fù)雜問題的時候，通常組織形式是多層次的，而且多層次之上還有跨越層次的。在日本就特別明顯，日本人是非常具有服從精神的，但是日本人同時又是特別反叛的，就是說越級做事是經(jīng)常發(fā)生的。這是一種奇怪的文化，他們服從上下級結(jié)構(gòu)的同時又特別反叛，他們認(rèn)為不合理的時候就去越級去做一些事情。但這個其實是一個系統(tǒng)非常自然的結(jié)構(gòu)。因為如果永遠(yuǎn)遵循層級結(jié)構(gòu)，那么組織本身就沒有活力。如果永遠(yuǎn)是破壞，一點都不遵從層級結(jié)構(gòu)，組織就會完全不穩(wěn)定。所以上面例子中的系統(tǒng)既有層次性的關(guān)系，同時又具有跨層次的聯(lián)系。
當(dāng)然并不是所有的系統(tǒng)都會需要這種跨層次的鏈接，但是一般來說我們想研究的問題都是比較復(fù)雜的、兩個功能同時有的系統(tǒng)。否則，這個問題原則上只不過是前面所說的層級結(jié)構(gòu)的累積，只要把不同的層級結(jié)構(gòu)都加起來就可以。
上面說的是系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特點，除此之外，另一個特點是：系統(tǒng)科學(xué)是一個沒有特定的研究對象的學(xué)科。比如化學(xué)，至少得跟那些元素和反應(yīng)物打交道。生物學(xué)是和活的東西，新陳代謝的東西打交道的。然而系統(tǒng)科學(xué)它是一個特別的科學(xué)，它沒有自己的研究對象。也就是說在任何一個學(xué)科里，只要遇到前面所說的這種問題，都可以把它當(dāng)成系統(tǒng)科學(xué)的研究對象。
科學(xué)是要關(guān)心實踐的。很多時候把系統(tǒng)科學(xué)放在數(shù)學(xué)下面，這具有一定道理。因為我們沒有具體對象，所以從這個角度來說像數(shù)學(xué)。但是又跟數(shù)學(xué)不一樣，因為我們要跟實踐去結(jié)合，去檢驗。因此我們把它定位成一個方法性的學(xué)科，是跨越具體學(xué)科的研究對象的學(xué)科。
這個世界當(dāng)中有一些問題是獨特的適合我們學(xué)科研究的。因為它不是某個具體部分產(chǎn)生的效果，它很有可能是好多東西合起來以后才產(chǎn)生的效果。這個時候我們只要找到這種問題，我們的方法和思想就能發(fā)揮威力。
所謂的個體和整體真的是要把個體和整體的兩個思想一起用，不能用在任何一個側(cè)面，有沒有一些適合我們研究的這種反應(yīng)個體的聯(lián)系導(dǎo)致整體行為的問題，這個東西得我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)，并且我們?nèi)ふ遥覀內(nèi)ヌ剿饕话愕姆椒?。有了一般的方法以后，將來我們還要把它還給具體的學(xué)科，也就是說這是像數(shù)學(xué)的地方。學(xué)科在沒成長起來的時候，它長在我們之上，如果有一天我們把它培養(yǎng)大了，它脫離開系統(tǒng)科學(xué)脫離開應(yīng)用數(shù)學(xué)，它會成為它自己的學(xué)科。
二、系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展簡史
系統(tǒng)科學(xué)（System Science）作為一門科學(xué)有它產(chǎn)生、發(fā)展、形成的過程；而且由于系統(tǒng)科學(xué)是一門橫斷科學(xué)，它涉及自然科學(xué)中包括數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)等多個學(xué)科領(lǐng)域，還涉及到工程技術(shù)的多個部門，甚至與社會科學(xué)的不少學(xué)科也有聯(lián)系，因此系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展歷史與整個人類發(fā)展歷史緊密相連，它的產(chǎn)生可以追朔到原始社會。古代人認(rèn)識自然界首先就是從對自然的整體認(rèn)識開始的，也可以說，系統(tǒng)科學(xué)思想是指導(dǎo)人們認(rèn)識的第一個理論；而系統(tǒng)科學(xué)體系的完整建立又要說到當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的最新成就，現(xiàn)代科學(xué)的每一個新理論幾乎都被系統(tǒng)科學(xué)吸收，并改造成為其自身理論體系中的一個部分。從總體上來看，系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展大體上經(jīng)歷了三個階段，即定性的系統(tǒng)思想產(chǎn)生、定量的系統(tǒng)科學(xué)方法建立、綜合的系統(tǒng)科學(xué)體系構(gòu)建三個階段。
1.系統(tǒng)科學(xué)的初級階段
古代人類的生產(chǎn)水平低下，對自然災(zāi)害的抵御能力很差，對自然界的認(rèn)識往往停留在“系統(tǒng)思想”的水平上，他們從整體上來認(rèn)識世界，把人的生老病死與自然界的現(xiàn)象聯(lián)系在一起，形成了“天人合一”的世界觀。這種世界觀中包含有系統(tǒng)的思想，中國老莊哲學(xué)就反映了這種思想?！袄献印敝姓撌鍪挛锏慕y(tǒng)一、轉(zhuǎn)化等，指出：“天下萬物生于有，有生于無”，“無名，天地之始，有名，萬物之母”，“道生一、一生二、二生三、三生萬物”。后來王安石將世界演化的順序又解釋為“天一生水”、“地二生火”、“天三生木”、“地四生金”、“天五生土”?！拔逍?，天所以命萬物者也”，認(rèn)為世界上的事物先由天地生出五行——水、火、木、金、土，然后再形成萬物。這樣，他們用陰陽、五行、八卦的觀點來統(tǒng)一自然界的各種現(xiàn)象，統(tǒng)一人類與自然。我們可以把它們看成是整體觀點、運(yùn)動變化（演化）觀點、綜合（層次、組織、相互聯(lián)系與相互作用）觀點等系統(tǒng)思想的具體體現(xiàn)。
古希臘哲學(xué)家德漠克利特把宇宙看成一個統(tǒng)一的整體，從整體上進(jìn)行研究；并把宇宙看成是由原子組成的，原子的運(yùn)動和相互作用構(gòu)成了整個宇宙的運(yùn)動變化；他發(fā)表的“宇宙大系統(tǒng)”的專著，可以認(rèn)為是最早采用“系統(tǒng)”這個詞的著作。
無論是中國古代的思想家，還是外國古代的思想家都是從整體上研究世界，他們往往在幾個領(lǐng)域上都有較高的造詣，是多個學(xué)科的專家，例如古希臘的亞里士多德（Aristotle）、阿基米德（Archimedese），中國的老子、墨子等。這一時期科學(xué)發(fā)展的特點是：不同學(xué)科的研究緊密聯(lián)系在一起、科學(xué)與哲學(xué)的研究聯(lián)系在一起?？茖W(xué)的綜合發(fā)展是生產(chǎn)水平較低時期的產(chǎn)物，對科學(xué)本身則體現(xiàn)為系統(tǒng)思想大發(fā)展的時期，系統(tǒng)思想中的整體觀點、運(yùn)動變化觀點、綜合觀點是指導(dǎo)當(dāng)時科學(xué)研究的主要觀點。特別需要指出的是這時的系統(tǒng)思想是人們“被迫”樹立起來的，人們無法了解到自然界復(fù)雜現(xiàn)象的原因，因此只能從總體上、從宏觀上采用思辨的方法來研究事物。系統(tǒng)思想的建立和發(fā)展，與生產(chǎn)水平較低下、與科學(xué)技術(shù)還不十分進(jìn)步是緊密聯(lián)系在一起的。
雖然整體上運(yùn)用系統(tǒng)科學(xué)觀點研究自然界是在科學(xué)技術(shù)發(fā)展初級階段人類“被迫”選擇的觀點和方法，但是系統(tǒng)科學(xué)方法已經(jīng)使人類在科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)發(fā)展方面取得了輝煌的成就。
在工程上，中國古代李冰領(lǐng)導(dǎo)修建的四川都江堰水利樞紐工程不僅是當(dāng)時世界水利建設(shè)史上的杰出成果，也是系統(tǒng)科學(xué)觀點的一次偉大的實踐。整個工程由三大主體工程構(gòu)成：“魚咀”—岷江分水工程；“飛沙堰”—分洪排沙工程；“寶瓶口”—引水工程，將防洪、排沙、引水等多項功能集中在一個大工程項目中，與之配套的還有120多個附屬工程，形成一個統(tǒng)一的整體，發(fā)揮了排沙、泄洪、灌溉多方面的作用?？梢哉J(rèn)為沒有“魚咀”分水工程，大量的沙石就不可能排入外江；沒有“寶瓶口”引水工程，水形不成回旋流，泥沙無法越過“飛沙堰”排泄出去；而沒有“飛沙堰”工程將泥沙排走，“寶瓶口”將被泥沙堆積無法發(fā)揮引水作用，水也不能進(jìn)入成都平原。都江堰水利工程總體上的設(shè)計和建造，使它在各個方面都起到較好的作用，并且由于是在總體上進(jìn)行設(shè)計，因此能在較多方面長期發(fā)揮作用，一直到現(xiàn)在都江堰還在對四川平原的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生著效益。
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(qiáng)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)看作是自然界整體的一個部分，認(rèn)為人體的各個器官也組成一個有機(jī)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)律與自然界的變化聯(lián)系在一起，提出了“天人相應(yīng)”的治療原則。這些實際上是強(qiáng)調(diào)了系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)之間的關(guān)系、系統(tǒng)與環(huán)境之間的關(guān)系。中醫(yī)在診斷病癥時采用切脈方式，將人看成一個整體，利用人體局部發(fā)生病變時，影響到血液循環(huán)情況，從手腕處脈搏跳動的速度快慢、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間緊密聯(lián)系的整體，如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)為身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)、血管等各器官的聯(lián)系通道，還有被稱之經(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，它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，一直到現(xiàn)在對人進(jìn)行解剖，觀察身體的各部分組織時，也沒有找到經(jīng)絡(luò)的物質(zhì)。以系統(tǒng)科學(xué)整體觀點、系統(tǒng)觀點為基礎(chǔ)的中醫(yī)理論，現(xiàn)在仍然在我國乃至世界醫(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)系渠道的討論都是科學(xué)的發(fā)展、是人類的進(jìn)步，但這也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(jī)體存在情況下反映出來的特性，甚至不相信在局部肌肉實驗中不能看到的、人整體所表現(xiàn)出來的某些超常功能。一些專業(yè)研究工作者，在看到一些氣功師表演赤膊躺在尖釘板上，往身上壓重物，表演者并不會被尖釘扎破時，由于他們在研究中無論理論計算還是實驗觀測，小塊的肌肉都不可能承受過大的壓強(qiáng)，他們就不相信氣功師的表演，想方設(shè)法去否定看到的現(xiàn)象。實際上從系統(tǒng)科學(xué)的角度來分析，局部肌肉的實驗，不可能反映系統(tǒng)整體的特點，人整體表現(xiàn)出來與局部肌肉反映出來的特性不同是完全正常的。忽略系統(tǒng)整體與局部在性質(zhì)上的區(qū)別是具體科學(xué)研究深入對系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展帶來的負(fù)面影響。
正如恩格斯所指出的那樣：“在希臘人那里，正因為他們還沒有進(jìn)步到對自然界的解剖、分析，自然界還被當(dāng)作一個整體而從總的方面來考察。自然現(xiàn)象的總聯(lián)系還沒有在細(xì)節(jié)方面得到證明，這種聯(lián)系對希臘人來說是直觀的結(jié)果。這里就存在著希臘哲學(xué)的缺陷，由于這些缺陷，它在以后必須屈服于另一種觀點?！睂嶋H上系統(tǒng)科學(xué)經(jīng)過一段早期的輝煌發(fā)展時期以后，雖然在一些局部的、工程上的、具體的方面有一些成就以外，從整體上講處于停滯階段，作為一種思維方式它逐漸被形而上學(xué)所代替。
究其原因，我們認(rèn)為，從經(jīng)濟(jì)發(fā)展上來看不論是長期的奴隸制、封建制社會、還是資本主義發(fā)展初期，一般生產(chǎn)規(guī)模都較小，生產(chǎn)設(shè)備比較簡單，容易形成生產(chǎn)的協(xié)調(diào)發(fā)展，只要加大勞動強(qiáng)度就可以提高生產(chǎn)；自然資源充足，有取之不盡、用之不竭的感覺；由于生產(chǎn)造成的環(huán)境污染，可以通過自然凈化作用得到恢復(fù)。因此在這個時期人們只重視個別機(jī)器的改進(jìn)，忽視整體的效益，只重視加大生產(chǎn)強(qiáng)度，不考慮綜合利用，不考慮資源配置。這就從客觀需求上放松了以研究系統(tǒng)整體為對象的系統(tǒng)科學(xué)的研究。
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，只能成為某學(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（Leonardo da Vinci）既是力學(xué)家、物理學(xué)家，又是建筑學(xué)家、畫家。而在這以后，像達(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。就是在醫(yī)學(xué)科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)，心血管專家也不再懂得腦科學(xué)，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(qiáng)。一方面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。另一方面學(xué)科門類分得過細(xì)，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，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也是系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展緩慢的原因之一
2.定量的系統(tǒng)科學(xué)在應(yīng)用學(xué)科層次上的建立與發(fā)展
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)用的研究開始的一樣，系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展也是由于生產(chǎn)的發(fā)展，由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(yùn)籌學(xué)（OperationalResearch）、信息論（Information Theory）。
二次世界大戰(zhàn)以前人們對系統(tǒng)科學(xué)應(yīng)用的研究已經(jīng)開始，并取得了一定的成就，最突出的例子有兩個，一個是埃爾朗（A. K. Erlang）提出的電話平衡模型理論。在20世紀(jì)30年代電話事業(yè)已有很大發(fā)展，人們在架設(shè)電話線路時需要考慮電話的使用效率：線路太少，出現(xiàn)多部電話集中在一條線路上擁擠，無法通話；線路太多，又會出現(xiàn)線路長時間閑置，造成浪費(fèi)。埃爾朗利用對比方法建立模型，巧妙地解決了這一問題。他將一個電話通訊系統(tǒng)與一個水的汽液平衡系統(tǒng)相對照：一部電話被拿起使用對應(yīng)于一個水分子從汽態(tài)跑到液態(tài)，一部電話停止通話對應(yīng)于一個水分子從液態(tài)又回到汽態(tài)。已知單位時間一部正在通話的電話用畢的概率為λ(即通話時間為
其中
由于概率分布滿足歸一化條件，故
所以
令
利用統(tǒng)計方法計算出的Erlang公式表明，在電話機(jī)平均使用率?和平均通話時間1/?已知的前提下，給定拿起i部話機(jī)線路占有的概率為
另一個例子是美國科學(xué)家列昂捷夫（W. Leontief）提出的投入產(chǎn)出模型。國民經(jīng)濟(jì)中各個部門的關(guān)系非常復(fù)雜，它們相互作為原材料、能源等，一種產(chǎn)品的多少影響著多種產(chǎn)品的生產(chǎn)，同時又受著多種產(chǎn)品的制約；但是對于大部分產(chǎn)品來講，在短時期內(nèi)單位產(chǎn)出的投入量，即生產(chǎn)單位產(chǎn)品對各種生產(chǎn)要素的消耗量具有相對的穩(wěn)定性，這是由于各種原料、輔助材料、動力等的消耗量是由生產(chǎn)技術(shù)水平、管理水平、自然條件等因素決定的，這些因素短期內(nèi)不會發(fā)生根本性的變化；即使有部分產(chǎn)品的消耗系數(shù)變化較大，但其變動具有一定規(guī)律性，也容易確定。列昂捷夫的投入產(chǎn)出模型是用數(shù)學(xué)方法和電子計算機(jī)手段來研究各種經(jīng)濟(jì)活動的投入產(chǎn)出之間的數(shù)量關(guān)系。它對于科學(xué)的安排、預(yù)測和分析經(jīng)濟(jì)活動有很大作用。這種方法以列昂捷夫1936年發(fā)表的《美國經(jīng)濟(jì)關(guān)系中的投入與產(chǎn)出的數(shù)量關(guān)系》論文為代表，以后他又出版了《美國經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)1919-1929》（1940年出版）和《美國經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)研究》（1953年出版）兩部專著，這些論文和著作不僅系統(tǒng)地提出了投入產(chǎn)出方法，并且根據(jù)美國公布的經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計資料編制了美國經(jīng)濟(jì)的1919、1929、1939年的投入產(chǎn)出表。投入產(chǎn)出方法在經(jīng)濟(jì)分析中起了重要的作用，列昂捷夫因此獲得了1973年的諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎，他所提出的方法也在世界各國普遍得到采用。
但那時的研究是孤立、分散、局部的。原因在于經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平低下，沒有對系統(tǒng)整體優(yōu)化的要求，也在于科學(xué)發(fā)展水平不高，沒有研究的基礎(chǔ)。
二次世界大戰(zhàn)中，交戰(zhàn)各方要求合理使用局部，以達(dá)到全局效果最佳，這就大大促進(jìn)了對解決實際問題計算方法的研究，各種運(yùn)籌方法、控制方法、博弈方法都得到了很大發(fā)展。由于戰(zhàn)爭的需要，提出了很多實際問題：如何布置炮火防御系統(tǒng)以便更好消滅敵方飛機(jī)的空襲，如何搜索目標(biāo)以便發(fā)現(xiàn)潛艇，如何計算火炮發(fā)射提前量以便對付高速飛行的飛機(jī)等等，這些問題既是實踐性非常強(qiáng)的具體問題，又具有很強(qiáng)的理論價值。這些問題的解決需要系統(tǒng)科學(xué)的方法。另一方面大批科學(xué)家轉(zhuǎn)到了為國防、軍事服務(wù)的方向上來，使得這些軍事上的科學(xué)研究問題得以很快地解決，并從中提出一些新的概念、方法。
二次大戰(zhàn)結(jié)束以后，科學(xué)工作者回到和平環(huán)境，他們將戰(zhàn)時研究的實際問題進(jìn)行理論上的提高和升華，建立起了運(yùn)籌學(xué)（Operational Research）、管理科學(xué)（Management Science）、控制論（Cybernetics）及信息論（Information Theory）等系統(tǒng)科學(xué)在應(yīng)用基礎(chǔ)層次上的學(xué)科群體。具體地，第二次世界大戰(zhàn)期間從事雷達(dá)和防空火力控制系統(tǒng)研究的維納（N. Wiener）在1948年出版了名著《控制論，或關(guān)于在動物和機(jī)器中控制與通訊的科學(xué)》，建立了控制論；美國數(shù)學(xué)家申農(nóng)（C. E. Shannon）1948年發(fā)表了論文《通訊的數(shù)學(xué)理論》，1949年發(fā)表了論文《噪聲中的通訊》，此兩篇著名論文奠定了信息論的基礎(chǔ)；50年代出版了各種運(yùn)籌學(xué)方法的著作和論文，其中美國的古德（A. H. Goode）和麥考爾(R. E. Machal)出版了第一本以《系統(tǒng)工程》命名的專著。以后迅速發(fā)展，建立了適應(yīng)性非常強(qiáng)、有完整數(shù)學(xué)理論的一些技術(shù)性學(xué)科，這些技術(shù)學(xué)科的建立使系統(tǒng)科學(xué)從思辨的系統(tǒng)思想層次已經(jīng)發(fā)展成為定量的以數(shù)理科學(xué)為基礎(chǔ)的技術(shù)科學(xué)層次。
這一階段系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展的特點在于數(shù)學(xué)工具大量應(yīng)用，系統(tǒng)科學(xué)已經(jīng)從方法論的科學(xué)變成了一門實際應(yīng)用的科學(xué)、一門精確的科學(xué)；技術(shù)基礎(chǔ)的研究、應(yīng)用技術(shù)的研究發(fā)展很快，針對各式各樣的問題，人們提出了各式各樣的方法，這些方法在解決實際問題時具有很大的優(yōu)越性。系統(tǒng)科學(xué)在主導(dǎo)思想上，也已從原來整體考慮、總體分析和認(rèn)識事物，發(fā)展到控制系統(tǒng)使之達(dá)到總體的優(yōu)化，從認(rèn)識方法到應(yīng)用技術(shù)，從整體大于部分之和到部分較劣可達(dá)到整體優(yōu)化。但是綜合的方法，普遍適用的理論還未形成，還未建立起一個理論體系。
一門學(xué)科的發(fā)展必須要有經(jīng)濟(jì)技術(shù)的需求作為動力。二次大戰(zhàn)以后，生產(chǎn)和科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展從兩個角度把系統(tǒng)科學(xué)重新擺到人們面前。一方面生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，單純依靠增加勞動強(qiáng)度已不太可能再提高生產(chǎn)力，生產(chǎn)的自動化要求組織的現(xiàn)代化，任何一項生產(chǎn)任務(wù)的完成都要求多個部門配合，要求聯(lián)合攻關(guān)，要求組織、協(xié)調(diào)。美國阿波羅號宇宙飛船的設(shè)計制作動用了上百萬人、100多所大學(xué)、200多家公司共同研制，耗資240億美元。在這個項目中，依靠科學(xué)家個人創(chuàng)造性勞動的成果逐漸變少，大多是有目標(biāo)、多學(xué)科、大批專家的聯(lián)合攻關(guān)研究，其中關(guān)鍵在于組織、協(xié)調(diào)，在于各個生產(chǎn)工序的銜接，在于如何使整體達(dá)到最優(yōu)，也就是要利用系統(tǒng)科學(xué)的思想，利用系統(tǒng)科學(xué)的方法進(jìn)行研究、生產(chǎn)。
另一方面，由于自然資源有限、市場有限，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生產(chǎn)提高不僅要研究經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)本身的問題，還要研究整體優(yōu)化、資源配置、社會持續(xù)發(fā)展等問題。要從生產(chǎn)和消費(fèi)、資金和勞動力、資源利用和環(huán)境污染等多個方面來分析問題，要從自然科學(xué)、社會科學(xué)多個角度來研究分析問題。就是在經(jīng)濟(jì)發(fā)展本身，資本主義初期的自由競爭已逐漸發(fā)展成現(xiàn)代國家宏觀調(diào)控手段加強(qiáng)，對生產(chǎn)財富進(jìn)行二次分配，特別是國際貿(mào)易使世界各國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展已成為一個整體。所有這些情況表明系統(tǒng)科學(xué)所提倡的整體與局部的關(guān)系、整體優(yōu)化等理論已經(jīng)成為生產(chǎn)、科學(xué)發(fā)展的強(qiáng)大理論支柱，系統(tǒng)科學(xué)在應(yīng)用科學(xué)層次上的研究成果，又大大促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展、技術(shù)的巨大進(jìn)步。
3.現(xiàn)代系統(tǒng)科學(xué)體系構(gòu)建與完善
物理學(xué)中耗散結(jié)構(gòu)理論、協(xié)同學(xué)提出了解決復(fù)雜自然系統(tǒng)的理論、方法，為統(tǒng)一自然系統(tǒng)和社會系統(tǒng)建立系統(tǒng)科學(xué)準(zhǔn)備了材料。
以前物理學(xué)討論的系統(tǒng)是可逆的、退化的，牛頓第二定律、熱力學(xué)第二定律確定了系統(tǒng)的演化方向和特點。這類自然系統(tǒng)的退化演化方向與生物界、社會科學(xué)中普遍存在的發(fā)展、進(jìn)化等演化現(xiàn)象相矛盾，人們無法用統(tǒng)一的方法來研究自然界系統(tǒng)與社會系統(tǒng)。高耶爾（A. Koyre）在《牛頓學(xué)說的綜合觀念和影響》一文中寫道：“我曾經(jīng)說過，現(xiàn)代科學(xué)早已把分割天體和地球之間的壁壘推倒，并且由兩者結(jié)合起來，統(tǒng)一成為一個整體宇宙。這是千真萬確的。但是我還曾經(jīng)說過，現(xiàn)代科學(xué)對宇宙進(jìn)行的研究表明，它研究另外一個世界，即量的世界，一個奇妙的幾何世界，在這個世界中一切事物都有其位置，但是卻沒有人的位置，它用這個世界取代我們賴以生存、愛慕、傳宗接代、充滿感性認(rèn)識的質(zhì)的世界。”“兩個世界，也可以說兩個真理，或者說沒有任何真理?！绷硪晃豢茖W(xué)家魏格納（E. P. Wigner）也表示了類似的看法：“近代科學(xué)中最重要的間隙是什么？顯然是物理科學(xué)同精神科學(xué)的分離。實際上物理學(xué)家和心理學(xué)家之間毫無共同之處，或許，物理學(xué)家為心理學(xué)方面較膚淺的研究提供的某些工具可以除外，而心理學(xué)家警告物理學(xué)家要小心以免所隱藏的欲望影響他的思考和發(fā)現(xiàn)?！?/p>
普利高津(Prigogine)提出耗散結(jié)構(gòu)理論，認(rèn)為開放系統(tǒng)在遠(yuǎn)離平衡態(tài)時，由于同外界進(jìn)行物質(zhì)、能量、信息的交流，可以形成某種有序結(jié)構(gòu)。在自然界的物理、化學(xué)系統(tǒng)中可以發(fā)現(xiàn)存在著與生物學(xué)一樣的進(jìn)化現(xiàn)象，并且可以利用耗散結(jié)構(gòu)來統(tǒng)一進(jìn)行討論。
哈肯(Haken)提出協(xié)同學(xué)，認(rèn)為復(fù)雜系統(tǒng)的相變是子系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)、協(xié)調(diào)作用的結(jié)果，協(xié)同學(xué)中的序參量概念和役使原則理論是解決系統(tǒng)向有序方向演化的有效方法。
同時，在討論自然系統(tǒng)向有序方向演化時，人們還運(yùn)用數(shù)學(xué)上的突變論、微分方程穩(wěn)定性理論、生物學(xué)上的超循環(huán)理論等；在研究非線性系統(tǒng)演化時，人們又提出混沌、分岔、分形等新概念并發(fā)展了相應(yīng)的理論。
所有這些自然科學(xué)的新概念、新方法、新理論有一個共同特點，就是當(dāng)一個復(fù)雜的自然系統(tǒng)，當(dāng)其內(nèi)部各個子系統(tǒng)之間相互作用為非線性互作用時，其演化可呈現(xiàn)出新的現(xiàn)象。通過分析可以看到，這些新概念、新方法、新理論既適用于討論自然現(xiàn)象（它們本身是從對自然現(xiàn)象的研究中發(fā)現(xiàn)并總結(jié)的），又適合討論某些社會現(xiàn)象，它們可以作為自然與社會兩類完全不同的客觀現(xiàn)象的統(tǒng)一理論。雖然這些內(nèi)容并不是系統(tǒng)科學(xué)本身的理論，但是它們可以作為構(gòu)建系統(tǒng)科學(xué)基本理論的主要內(nèi)容之一。我們認(rèn)為只有在自然科學(xué)研究比較深入，提出上面所列舉的一些理論之后，系統(tǒng)科學(xué)的理論才能建立；在這樣一些新的理論提出以后，人們也希望將它們進(jìn)一步深化，使之成為解決普遍的一般復(fù)雜系統(tǒng)的系統(tǒng)理論。
另外，復(fù)雜的生產(chǎn)任務(wù)的提出，對大系統(tǒng)、巨系統(tǒng)、分布參數(shù)系統(tǒng)等的研究也提出了新的問題，這些加快了系統(tǒng)科學(xué)在技術(shù)基礎(chǔ)、實際應(yīng)用層次上的發(fā)展。傳統(tǒng)的以傳遞函數(shù)方法研究單機(jī)自動化的古典控制論，發(fā)展成用狀態(tài)空間概念、動態(tài)規(guī)劃、卡爾曼（Kalman）濾波、極大值原理等組成的現(xiàn)代控制理論，用以解決多機(jī)自動化、整個工廠自動化的問題。非線性規(guī)劃、整數(shù)規(guī)劃以及博弈論、隨機(jī)過程分析等大量新的非線性的運(yùn)籌學(xué)方法，特別是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)代信息理論和信息技術(shù)都使控制論、運(yùn)籌學(xué)、信息論，這些系統(tǒng)科學(xué)在技術(shù)基礎(chǔ)層次上的學(xué)科發(fā)展得更成熟、更完善，這也為系統(tǒng)科學(xué)體系的建立準(zhǔn)備了大量豐富的材料。
在具體應(yīng)用方面人們更多地注重研究社會系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，針對這類有人參與的系統(tǒng)的分析，專家們提出將理論分析與計算機(jī)結(jié)合，采用定性定量相結(jié)合的綜合集成研究方法，最近又提出人機(jī)結(jié)合、從定性到定量的科學(xué)研討廳體系，這些新方法、新技術(shù)的提出使我們有可能解決社會大系統(tǒng)的演化問題。
綜上所述，我們看到在系統(tǒng)科學(xué)的基礎(chǔ)理論、技術(shù)基礎(chǔ)、應(yīng)用技術(shù)三個層次上，近年來都有了巨大的發(fā)展。我國著名科學(xué)家錢學(xué)森院士在20世紀(jì)80年代提出了系統(tǒng)科學(xué)體系的框架，分析了在不同層次上的學(xué)科內(nèi)容，指出了它們之間的聯(lián)系，使系統(tǒng)科學(xué)走上了全面發(fā)展的新階段。
系統(tǒng)科學(xué)理論體系現(xiàn)正處在一個飛速發(fā)展的階段，這個階段的特點表現(xiàn)為1）各種與系統(tǒng)科學(xué)有聯(lián)系的理論在相應(yīng)的學(xué)科中有了很大發(fā)展?；煦?、分形等非線性科學(xué)已經(jīng)成為當(dāng)前科學(xué)發(fā)展的前沿之一，隨機(jī)控制、多層次、多目標(biāo)復(fù)雜系統(tǒng)的遞階控制也已是自動化領(lǐng)域中的研究熱點。2）綜合不同學(xué)科中的先進(jìn)理論，構(gòu)建系統(tǒng)科學(xué)理論框架的工作已經(jīng)展開。人們分析不同學(xué)科領(lǐng)域中理論之間的差異，尋找其共同特點，并按照復(fù)雜系統(tǒng)演化的觀點，將不同領(lǐng)域中的理論、方法歸納總結(jié)成統(tǒng)一的理論，在這中間也必然會提出一些新的概念、新的方法。3）由于生產(chǎn)發(fā)展的需要，對各類實際復(fù)雜系統(tǒng)的研究工作在系統(tǒng)科學(xué)觀點的指導(dǎo)下進(jìn)一步深入。人工智能系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行系統(tǒng)、人腦系統(tǒng)等各類復(fù)雜系統(tǒng)有其自身的特點，現(xiàn)在需要按照新的觀點來進(jìn)行分析，我們從系統(tǒng)科學(xué)的角度來討論問題，這就可以站得更高，對問題分析得更深入；對這些復(fù)雜系統(tǒng)的分析不僅是對系統(tǒng)理論的應(yīng)用，同時在研究實際問題中所采用的新的方法、所得到的新的結(jié)論也會豐富系統(tǒng)理論本身的內(nèi)容，使系統(tǒng)理論真正成為解決復(fù)雜系統(tǒng)演化的理論。
