一、什么是“老三论”、“新三论”

系统论、控制论和信息论是 20世纪四十年代先后创立并获得迅猛发展的三门系统理论的分支学科。虽然它们仅有半个多世纪，但在系统科学领域中已是资深望重的元老，合称“老三论”。人们摘取了这三论的英文名字的第一个字母，把它们称之为 SCI论。耗散结构论、协同论、突变论是 20世纪七十年代以来陆续确立并获得极快进展的三门系统理论的分支学科。它们虽然时间不长，却已是系统科学领域中年少有为的成员，故合称“新三论”，也称为 DSC论。

二、“老三论”、“新三论”理论概述

1、系统论、控制论和信息论 （ SCI，老三论）

系统论的创始人是美籍奥地利生物学家贝塔朗菲。系统论要求把事物当作一个整体或系统来研究，并用数学模型去描述和确定系统的结构和行为。所谓系统，即由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成的、具有特定功能的有机整体 ;而系统本身又是它所从属的一个更大系统的组成部分。贝塔朗菲旗帜鲜明地提出了系统观点、动态观点和等级观点。指出复杂事物功能远大于某组成因果链中各环节的简单总和，认为一切生命都处于积极运动状态，有机体作为一个系统能够保持动态稳定是系统向环境充分开放，获得物质、信息、能量交换的结果。系统论强调整体与局部、局部与局部、系统本身与外部环境之间互为依存、相互影响和制约的关系，具有目的性、动态性、有序性三大基本特征。

控制论是著名美国数学家维纳（ Wiener N）同他的合作者自觉地适应*代科学技术中不同门类相互渗透与相互融合的发展趋势而创始的。它摆脱了牛顿经典力学和拉普拉斯机械决定论的束缚，使用新的统计理论研究系统运动状态、行为方式和变化趋势的各种可能性。控制论是研究系统的状态、功能、行为方式及变动趋势，控制系统的稳定，揭示不同系统的共同的控制规律，使系统按预定目标运行的技术科学。

信息论是由美国数学家香农创立的，它是用概率论和数理统计方法，从量的方面来研究系统的信息如何获取、加工、处理、传输和控制的一门科学。信息就是指消息中所包含的新内容与新知识，是用来减少和消除人们对于事物认识的不确定性。信息是一切系统保持一定结构、实现其功能的基础。狭义信息论是研究在通讯系统中普遍存在着的信息传递的共同规律、以及如何提高各信息传输系统的有效性和可靠性的一门通讯理论。广义信息论被理解为使运用狭义信息论的观点来研究一切问题的理论。信息论认为，系统正是通过获取、传递、加工与处理信息而实现其有目的的运动的。信息论能够揭示人类认识活动产生飞跃的实质，有助于探索与研究人们的思维规律和推动与进化人们的思维活动。

2、耗散结构论、协同论和突变论 （ DSC，新三论）

耗散结构理论是比利时物理学家普利高津于 1969年提出来的。一般说来，开放系统有三种可能的存在方式 :(l)热力学*衡态 ;(2)**衡态 ;(3)远离*衡态。耗散结构论者认为，系统只有在远离*衡的条件下，才有可能向着有秩序、有组织、多功能的方向进化，这就是普利高津提出的“非*衡是有序之源”的著名论断。在长期的研究工作中普利高津发现，当一个远离*衡态的开放系统，由于许多复杂因素的影响而出现非对称的涨落现象，当达到非线性区时，在不断与外界进行物质和能量交换的条件下，系统将可能发生突变，由原来的无序混沌状态自发地转变为一种在时空或功能上的有序结构。事物的这种在非*衡状态下新的稳定有序结构就称为耗散结构。而耗散结构论则是探索耗散结构微观机制的关于非*衡系统行为的理论。系统论所要寻求的也就是这种具有有序性的稳定结构，从这个意义上说，耗散结构论与系统论有异曲同工之妙。

协同论是 20世纪 70年代联邦德国著名理论物理学家赫尔曼·哈肯在 1973年创立的。 他科学地认为自然界是由许多系统组织起来的统一体，这许多系统就称为小系统，这个统一体就是大系统。在某个大系统中的许多小系统既相互作用，又相互制约，它们的*衡结构，而且由旧的结构转变为新的结构，则有一定的规律，研究本规律的科学就是协同论。协同学理论是处理复杂系统的一种策略。协同学的目的是建立一种用统一的观点去处理复杂系统的概念和方法。协同论的重要贡献在于通过大量的类比和严谨的分析，论证了各种自然系统和社会系统从无序到有序的演化，都是组成系统的各元素之间相互影响又协调一致的结果。它的重要价值在于既为一个学科的成果推广到另一个学科提供了理论依据，也为人们从已知领域进入未知领域提供了有效手段。

突变理论是比利时科学家托姆在 1972年创立的。其研究重点是在拓扑学、奇点理论和稳定性数学理论基础之上，通过描述系统在临界点的状态，来研究自然多种形态、结构和社会经济活动的非连续性突然变化现象，并通过耗散结构论、协同论与系统论联系起来，并对系统论的发展产生推动作用。突变理论通过探讨客观世界中不同层次上各类系统普遍存在着的突变式质变过程，揭示出系统突变式质变的一般方式，说明了突变在系统自组织演化过程中的普遍意义；它突破了牛顿单质点的简单性思维，揭示出物质世界客观的复杂性。突变理论中所蕴含着的科学哲学思想，主要包含以下几方面的内容 :内部因素与外部相关因素的辩证统一；渐变与突变的辩证关系；确定性与随机性的内在联系；质量互变规律的深化发展。

通过下面的文章可以很清楚的看到新三论和老三论的特点。

自贝塔朗菲提出一般系统论之后，出现了形而上学领域广泛探讨系统哲学的局面。现在比较流行的是由欧文·拉兹洛先生的系统哲学。系统哲学的世界观为我们描绘了这样一个图景：从宇宙基本构件到可经验的有形自然实体，从有形自然实体到有机生物、人，再从人到大尺度的宇宙星体，一切存在都是相互联系的，但是万物的相互作用不是无序的一团乱麻，而是有组织、有条理的，它们都具有同一或者说不变的构型，这种构型叫做系统，在我们存在的光锥内，这些系统从最基本的能量波产生出来，在相互作用的过程中形成纽结、超纽结，在各种由相互作用构成的条件中，纽结逐步演化出一个我们现在所看到的一个透明的、具有高度有序性的系统世界。在每个等级上，系统都是其下层组分的整体，同时又是上层系统的参加者。在系统等级体系内，每一个等级结构都是协调其下层组分在整体意义上发挥由上层系统决定其配定位置的效能的分界面。由系统为基本构型的存在具有不可还原性，任何一个系统如果拆成其组分后都不可能具有作为整体上存在的系统的特性和功能，这就是整体大于部分之和。在由系统构成的世界中，只有一个方向，那就是从最基本的能量流向日趋复杂化的系统构型发展。这就是说系统的世界具有单一的时间之矢。系统一旦成形，它具有自我稳定特性，这种特性能够使它成为能在各种扰动环境中能够抵抗熵的宇宙的构件（构件的意义就是自稳定），任何一个系统解体都不会完全瓦解到宇宙史开端，同时任何一个系统解体而贡献出来的宇宙要素都能够在现在这个有序的世界中找到一个合乎现有秩序的容身之地。

理论、协同学都是研究系统演化的理论，都是试图找到一个能对系统结构的自发形成起支配作用的原理。它们从二个不同的方面，互相补充地说明了系统的演化原理。耗散结构理论是物理化学家普利高津创立的，它对远离*衡态的系统演化提出方案。该理论认为，一个远离*衡态的开放系统，不断地与环境交换物质和能量，一旦系统的某个参量达到一定的阈值，通过涨落，系统就可以产生转变，由原来混沌无序的混乱状态转变为一种在时间、空间或功能上的有序状态。他把这种在远离*衡情况下所形成的新的有序结构命名为“耗散结构”。

一个系统由混沌向有序转化形成耗散结构，至少需要 4个条件：

②  须是开放系统；

②必须远离*衡态；

③系统内部各个要素之间存在着非线性的相互作用；

④涨落导致有序。

协同学是物理学家哈肯创立的，形成于 70年代初。它对非远离*衡态系统实现的系统演化提出了方案。哈肯在研究中发现有序结构的出现不一定要远离*衡，系统内部要素之间协同动作也能够导致系统演化（内因对于系统演化的价值和途径）。他认识到熵概念的局限性，提出了序参量的概念。序参量是系统通过各要素的协同作用而形成，同时它又支配着各个子系统的行为。序参量是系统从无序到有序变化发展的主导因素，它决定着系统的自组织行为。当系统处于混乱的状态时，其序参量为零；当系统开始出现有序时，序参量为非零值，并且随着外界条件的改善和系统有序程度的提高而逐渐增大，当接*临界点时，序参量急剧增大，最终在临界域突变到最大值，导致系统不稳定而发生突变。序参量的突变意味着宏观新结构出现。

突变论吸收了系统结构稳定性理论、拓扑学和奇点理论的思想，发展出一套研究不连续现象的数学方法。突变论认为，系统的相变，即由一种稳定态演化到另一种不同质的稳定态，可以通过非连续的突变，也可以通过连续的渐变来实现，相变的方式依赖于相变条件。如果相变的中间过渡态是不稳定态，相变过程就是突变；如果中间过渡态是稳定态，相变过程就是渐变。原则上可以通过控制条件的变化控制系统的相变方式 .

再谈系统论，控制论和信息论

2013-01-02 11:45:54

http://blog.sina.com.cn/s/blog_ab488b080101hucd.html

偶然看到一则新闻： 2007年 3月 6日下午和 3月 7日上午，来自哈尔滨工业大学管理学院的胡运权教授在国防科工委司处级领导干部能力建设培训班上讲解了“老三论”（系统论、控制论、信息论），本次讲座开阔了学员们的视野，有助于大家认识整体与局部、局部与局部、系统本身与外部环境之间互为依存、互相影响和制约的关系，对做好实际工作起到了一定的借鉴作用。

回想起十多年前的大学校园里，流行过很长一段时间的著名的三论：“信息论，控制论和系统论”。笔者作为理工科背景的学生 ,当时也只是认为这些理论只与流行的系统工程科学 ,自动化学科以及信息科学等有比较大的联系 ,随着工作时间的增加和对管理知识的认识逐渐深入 ,也逐渐了解到这些理论其实是我们现在很推崇的现代企业管理理论的产生基础 .

信息论，控制论和系统论 (称之为 SCI论 ),是现代管理理论产生的方法论基础 ,另外还有耗散结构论 ,协同论以及突变论 (称为 DSC论 )等方法论学科 .只有这些人类真正的智慧积淀 ,才能让我们在浮躁的商业娱乐时代中深刻体察科学那严谨而深刻的真谛。

一 .系统论

系统论是研究系统的模式、性能、行为和规律的一门科学。它为人们认识各种系统的组成、结构、性能、行为和发展规律提供了一般方法论的指导。系统论的创始人是美籍奥地利理论生物学家和哲学家路德维格·贝塔朗菲。

1）系统论的基本理论可以概括为以下四个方面 :

第一，整体的功能不等于各部分功能之总和。系统论的这一理论，有人称之为“整体性原则”。它要求人们在研究和处理问题时，要牢固地树立全局观念，始终把研究对象看作一个有机体。

第二，系统的结构决定系统的功能。结构是系统内部各个要素的组织形式，功能是系统在一定环境下所能发挥的作用。系统的结构决定系统的功能，不同的结构可以发生不同的功能。

第三，动态观点。在系统论看来，任何系统都是一个运动过程，如思维过程是以感觉、知觉、记忆、分析、综合等来表征它的运动过程。系统论、控制论、信息论都是以动态的观点去分析考查事物，注意事物运动状态，考察研究事物运动的过程，从而选择恰当的过程。

第四，最佳观点。最佳观点也称最优化，这是系统论的出发点和最终目的。人们对系统进行研究和改造的最终目的，是为了使系统发挥最优的功能。一个系统可能有多种组成方案，要选择最优的方案，使系统具有最优功能。例如，生产系统要求高产、优质、低成本、低消耗、高利润，具有多种目标。为了使生产系统具有最优的功能，必须将这些目标综合起来考虑，采用功能最优的方案，这就需要做出最优的设计、控制和管理。

2）系统论的原则：整体性原则、结构功能原则、目的性原则、最优化原则

（ a)整体性原则：系统论的核心思想是系统的整体观念。

贝塔朗菲反对那种认为要素性能好，整体性能一定好，以局部说明整体的机械论的观点。体现在三个方面：

整体的性质不是要素具备的。

要素的性质影响整体。

要素性质之间相互影响。

（ b)结构功能原则：

要素不变时，结构决定功能。如种类无数的有机物几乎都主要是碳、氢、氧、氮组成。常常是组成结构不同。又如电子元件不同的组合可以形成各种家电。（当然反过来，结构相同，要素不同，功能不同）结构、要素都不同则可以有相同的功能。如人脑系统和计算机系统在部分功能上相似。利用这一原则，可以设计各种仿真系统。

同一结构可能有多种功能。

（ c)目的性原则：确定或把握系统目标并采取相应的手段去实现。这是控制论的研究内容。见控制论。

（ d)最优化原则：为最好的实现目标而通过改变要素和结构使系统功能最佳。

二 .控制论

人们研究和认识系统的目的之一，就在于有效地控制和管理系统。控制论则为人们对系统的管理和控制提供了一般方法论的指导，它是数学、自动控制、电子技术、数理逻辑、生物科学等学科和技术相互渗透而形成的综合性科学。控制论的思想渊源可以追溯到遥远的古代。但是，控制论作为一个相对独立的科学学科的形成却起始于本世纪 20~30年代，而 1948年美国数学家维纳出版了《控制论》一书，标志着控制论的正式诞生。几十年来，控制论在纵深方向得到了很大发展，已应用到人类社会各个领域，如经济控制论、社会控制论和人口控制论等。

1）控制论的基本概念和基本思想

控制论强调系统的行为能力和系统的目的性。维纳提出了负反馈概念和功能模拟法。

行为——系统在外界环境作用（输入）下所作的反应（输出）。人和生命有机体的行为是有目的、有意识的。生物系统的目的性行为又总是同外界环境发生联系，这种联系是通过信息的交换实现的。外界环境的改变对生物体的刺激对生物系统来说就是一种信息输入，生物体对这种刺激的反应对生物系统来说就是信息的输出。控制论认为任何系统要保持或达到一定目标，就必须采取一定的行为。输入和输出就是系统的行为。

反馈——系统输出信息返回输入端，经处理，再对系统输出施加影响的过程。

反馈分正反馈和负反馈。负反馈是控制论的核心问题。

正反馈——反馈信息与原信息起相同的作用，使总输入增大。系统目标偏离。加剧系统不稳定。

负反馈——反馈信息与原信息起相反的作用，使总输入减小。系统目标偏离减小。系统稳定。

2）控制论的基本方法

控制论是具有方法论意义的科学理论。控制论的理论、观点，可以成为研究各门科学问题的科学方法，这就是撇开各门科学的质的物点，把它们看作是一个控制系统，分析它的信息流程、反机制和控制原理，往往能够寻找到使系统达到最佳状态的方法。这种方法称为控制方法。

控制论的主要方法有控制方法、信息方法、反馈方法、功能模拟方法和黑箱方法等。

信息方法——是把研究对象看作是一个信息系统，通过分析系统的信息流程来把握事物规律的方法。

反馈方法——则是动用反馈控制原理去分析和处理问题的研究方法。所衷肠反馈控制就是由控制器发出的控制信息的再输出发生影响，以实现系统预定目标的过程，正反馈能放大控制作用，实现自组织控制。但也使偏差愈益加大，导致振荡。负反馈能纠正偏差，实现稳定控制，但它减弱控制作用、损耗能量。

功能模拟法——用功能模型来模仿客体原型的功能和行为的方法。所谓功能模型就是只以功能行为是相似为基础而建立的模型。如猎手瞄准猎物的过程与自动火炮系统的功能行为是相似的，但二者的内部结构和物理过程是截然不同的，这就是一种功能模拟。功能模拟法为仿生学、人工智能、价值工程提供了科学方法。

黑箱方法（又称系统辨识）——通过考察系统的输入与输出关系认识系统功能的研究方法。它是探索复杂大系统的重要工具。系统辨识是在输入、输出的基础上，从一类系统中确定一个与所测系统等价的系统。黑箱就是指那些不能打开箱盖，又不能从外部观察内部状态的系统。

黑箱方法是控制论的主要方法。具体是：

首先给黑箱一系列的刺激（系统输入），再通过观察黑箱的反应（系统输出），从而建立起输入和输出之间的规律性联系，最后把这种联系用数学的语言描述出来形成黑箱的数学模型。

黑箱方法不涉及复杂系统的内部结构和相互作用的大量细节，而只是从总体行为上去描述和把握系统、预测系统的行为，这在研究复杂系统时特别有用。

白箱方法——研究系统的可观性和可控性，通过定量分析找出两者之间的关系。

黑箱方法的目的在于通过为黑箱建立模型，是黑箱变成白箱。有时黑箱模型不止一个，这种情况下，系统辨识其中最合理的一个。

系统辨识主要步骤是：试验设计、选择模型、参数估计和检验模型。

三 .信息论

为了正确地认识并有效地控制系统，必须了解和掌握系统的各种信息的流动与交换，信息论为此提供了一般方法论的指导。语言是人与人之间的信息交流的工具，文字扩大了信息交流的范围， 19世纪电话和电报的发明和应用使信息交流进入了电气化时代。信息论最早产生于通讯领域，现在已同材料和能源一起构成了现代文明的三大支柱。

信息论可以分成两种：狭义信息论与广义信息论。狭义信息论是关于通讯技术的理论，它是以数学方法研究通讯技术中关于信息的传输和变换规律的一门科学。广义信息论，则超出了通讯技术的范围来研究信息问题，它以各种系统、各门科学中的信息为对象，广泛地研究信息的本质和特点，以及信息的取得、计量、传输、储存、处理、控制和利用的一般规律。显然，广义信息论包括了狭义信息论的内容，但其研究范围却比通讯领域广泛得多，是狭义信息论在各个领域的应用和推广，因此，它的规律也更一般化，适用于各个领域，所以它是一门横断学科。广义信息论，人们也称它为信息科学。

信息论为控制论、自动化技术和现代化通讯技术奠定了理论基础，为研究大脑结构、遗传密码、生命系统和神经病理象开辟了新的途径，为管理的科学化和决策的科学化提供了思想武器。信息方法为认识当代以电子计算机和现代通讯技术为中心的新技术革命的浪潮，为认识论的研究和发展，将进一步提高人类认识与改造自然界的能力。

钱学森认为：系统学是建立系统科学严密体系的关键学科，它是整个系统科学的理论基础，不同于贝塔朗菲的系统论，它应该是系统论、信息论、控制论三论归一概括出来的基础理论科学。系统科学统一体系结构是：从基础理论到技术科学再到工程技术，共有 18个学科。它们是：系统科学、系统论、信息论、控制论、耗散结构论、协同学、突变论、运筹论，模糊数学、物元分析、泛系方法论、系统动力学、灰色系统理论、系统工程控学、计算机科学、人工智能学、知识工程学、传播学。最* ,被成为 "新新三论 "的分形论、超循环论和混沌论，更以磅礴的气势席卷全球，复杂科学的兴起，向第一次科学革命的成果提出了巨大挑战 .