[科普中国]-系统

英文中系统（system）一词来源于古代希腊文（systεmα）意为部分组成的整体。系统的定义应该包含一切系统所共有的特性。一般系统论创始人贝塔朗菲定义：“系统是相互联系相互作用的诸元素的综合体”。3这个定义强调元素间的相互作用以及系统对元素的整合作用。可以表述为：

定义如果对象集S满足下列两个条件：

（1）S中至少包含两个不同元素；

（2）S中的元素按一定方式相互联系；

则称S为一个系统，S的元素为系统的组分。

这个定义指出了系统的三个特性：一是多元性，系统是多样性的统一，差异性的统一；二是相关性，系统不存在孤立元素组分，所有元素或组分间相互依存、相互作用、相互制约；三是整体性，系统是所有元素构成的复合统一整体。

该定义说明了一般系统的基本特征，但对于定义复杂系统有着局限性。

另外严格意义上现实世界的“非系统”是不存在的，构成整体却没有联系性的多元集是不存在的。一些群体中元素间联系微弱的系统可以忽略这种联系，我们把它们视为二类非系统。

列举一些思想家和未来学家对系统的概念描述（来源于维基百科）：

1．系统是一个动态和复杂的整体，相互作用结构和功能的单位。

2．系统是能量、物质、信息流不同要素所构成的。

3．系统往往由寻求平衡的实体构成，并显示出震荡、混沌或指数行为。

4．一个整体系统是任何相互依存的集或群暂时的互动部分。

系统是普遍存在的，从基本粒子到河外星系，从人类社会到人的思维，从无机界到有机界，从自然科学到社会科学，系统无所不在。

按宏观层面分类，它大致可以分为自然系统、人工系统、复合系统。

1．自成体系的组织；同类事物按一定秩序和内部联系组合成的整体。

用例：

秦牧《我们需要传记文学》：“曾经有人画一株树长出的各个枝丫来形容生物进化的系统，喻为‘生物树’。”

2．始终一贯的条理，有条不紊的顺序。

用例：

知侠《铁道游击队》：“他对小坡能这样有系统的，把政委所讲的告诉大家，感到很惊奇。”

3．生物机体内能够完成共同生理功能而组成的多个器官的总称。

用例：

消化系统；呼吸系统。

解释一：同类事物按一定关系组成的整体。

例：组织系统，灌溉系统。

解释二：有条有理的。

例：系统学习，系统研究。

系统内的个体按自然法则存在或演变，产生或形成一种群体的自然现象与特征。

自然系统包括生态平衡系统、生命机体系统、天体系统、物质微观结构系统以及社会系统等。

系统内的个体根据人为的、预先编排好的规则或计划好的方向运作，以实现或完成系统内个体不能单独实现的功能、性能与结果。

人工系统包括立体成像系统、生产系统、交通系统、电力系统、计算机系统、教育系统、医疗系统、企业管理系统等等。

复合系统是自然系统和人工系统的组合。

复合系统包括导航系统、交通管理系统和人一机系统等。

维纳在创立控制论的过程中，把动物、机器的通讯和控制看做是一个系统。

为了明确研究的对象，人为地将物质或空间与其余物质或空间分开，被划定的研究对象称为系统。

在热学中，通常把一定质量的气体作为研究对象，此研究对象就称为系统。

在流体力学中，众多流体质点的集合称为系统。

人体由运动系统、神经系统、内分泌系统、循环系统、呼吸系统、消化系统、泌尿系统、生殖系统八大系统构成。

一些在机能上有密切联系的器官，联合起来完成一定的生理机能即可成为系统（system）。如口、食管、胃、肠及各种消化腺，有机地结合起来形成消化系统。高等动物体（或人体）内有许多系统，如皮肤系统、骨骼系统、肌肉系统、消化系统、呼吸系统、循环系统、排泄系统、内分泌系统、神经系统和生殖系统。

这些系统又主要在神经系统和内分泌系统的调节控制下，彼此相互联系、相互制约地执行其不同的生理机能。只有这样，才能使整个有机体适应外界环境的变化和维持体内外环境的协调，完成整个的生命活动，使生命得以生存和延续。4

尽管系统一词频繁出现在社会生活和学术领域中，但不同的人在不同的场合往往赋予它不同的含义。

长期以来，系统概念的定义和其特征的描述尚无统一规范的定论。一般定义为系统是由一些相互联系、相互制约的若干组成部分结合而成的、具有特定功能的一个有机整体（集合）。

我们可以从三个方面理解系统的概念：

1．系统是由若干要素（部分）组成的。这些要素可能是一些个体、元件、零件，也可能其本身就是一个系统（或称之为子系统）。如运算器、控制器、存储器、输入/输出设备组成了计算机的硬件系统，而硬件系统又是计算机系统的一个子系统。5

2．系统有一定的结构。一个系统是其构成要素的集合，这些要素相互联系、相互制约。系统内部各要素之间相对稳定的联系方式、组织秩序及失控关系的内在表现形式，就是系统的结构。例如钟表是由齿轮、发条、指针等零部件按一定的方式装配而成的，但一堆齿轮、发条、指针随意放在一起却不能构成钟表；人体由各个器官组成，单个各器官简单拼凑在一起不能成其为一个有行为能力的人。

3．系统有一定的功能，或者说系统要有一定的目的性。系统的功能是指系统与外部环境相互联系和相互作用中表现出来的性质、能力、和功能。例如信息系统的功能是进行信息的收集、传递、储存、加工、维护和使用，辅助决策者进行决策，帮助企业实现目标。

与此同时，我们还要从以下几个方面对系统进行理解：系统由部件组成，部件处于运动之中；部件间存在着联系；系统各主量和的贡献大于各主量贡献的和，即常说的1+1〉2；系统的状态是可以转换、可以控制的。

系统在实际应用中总是以特定系统出现，如消化系统、生物系统、教育系统等，其前面的修饰词描述了研究对象的物质特点，即“物性”， 而“系统”一词则表征所述对象的整体性。对某一具体对象的研究，既离不开对其物性的描述，也离不开对其系统性的描述。系统科学研究将所有实体作为整体对象的特征，如整体与部分、结构与功能、稳定与演化等等。6

以系统为研究和应用对象的一门新兴的科学技术体系。如同自然科学、社会科学、数学科学等一样，它是现代科学技术体系中一门领袖学科。

中国科学家钱学森为建立和发展系统科学作出了重大贡献。钱学森从应用系统思想、观点和系统方法去研究整个客观世界的角度出发，在总结、概括已有系统研究成果的基础上，于70年代末首先提出了系统科学和系统科学部门内的层次结构。7

它是由三个层次、很多门学科与技术所构成：①直接用于改造客观世界而处在工程技术层次上的是系统工程。系统工程是组织管理系统的技术，因系统类型不同而有各类系统工程，如工程系统工程、经济系统工程、社会系统工程等。②直接为系统工程提供理论基础而处于技术科学层次上的有控制论（如工程控制论、生物控制论、经济控制论、社会控制论等）、运筹学和信息论。③揭示系统普遍性质和一般规律而处在基础科学层次上的是系统学，这是一门正在建立的新学科。系统科学通向哲学的桥梁是系统论（或称系统观），它属于哲学范畴。

实现系统最优化的科学。1957年前后正式定名，1960年左右形成体系。这是一门高度综合性的管理工程技术，涉及应用数学（如最优化方法、概率论、网络理论等）、基础理论（如信息论、控制论、可靠性理论等）、系统技术（如系统模拟、通信系统等）以及经济学、管理学、社会学、心理学等各种学科。

系统工程的主要任务是根据总体协调的需要 ，把自然科学和社会科学中的基础思想、理论、策略、方法等从横的方面联系起来，应用现代数学和电子计算机等工具 ，对系统的构成要素、组织结构、信息交换和自动控制等功能进行分析研究，借以达到最优化设计，最优控制和最优管理的目标。

系统工程大致可分为系统开发、系统制造和系统运用等3个阶段，而每一个阶段又可分为若干小的阶段或步骤。系统工程的基本方法是：系统分析、系统设计与系统的综合评价（性能、费用和时间等）。系统工程的应用日趋广泛 ，至20世纪70年代已发展成多个分支。

地球是一个巨大的系统，它又可分为水圈、大气圈、生物圈和岩石圈等分支系统。

地球系统科学跨越一系列自然科学与社会科学，把地球看成一个由相互作用的地核、地幔、岩石圈、水圈、大气圈、生物圈和行星系统等组成部分构成的统一系统，重点研究各组成部分之间的相互作用，以解释地球的动力、演化和全球变化。地球系统科学是20世纪末和21世纪最受人们重视的新兴学科之一。

地球系统科学最早由美国国家航空与宇航管理局（NASA）1983年提出。20世纪80年代中期以来，地球科学发展迅猛，科学家明确提出物理过程与生物过程相互作用的观点，进而形成了“地球系统”思想。890年代，这一观点成为地学界共识，美、英、日等国纷纷制定相关计划，这一学科得以确立并蓬勃发展起来。1992年美国22所大学将地球系统科学教育纳入课程之内；与此同时，联合国《21世纪议程》将地球科学作为可持续发展战略的科学基础之一。

2001年1月，中国科学院院长路甬祥把对“地球系统整体行为的集成研究”列为新世纪科学家要勇敢面对的第九大挑战。

2002年10月温家宝同志在中国地质学会80周年纪念大会上讲话时也强调，必须实现“传统地质工作向以‘地球系统科学’为核心内容的现代地质工作”的转变。

2001年6月，美国地理学会和伦敦地理学会在爱丁堡市共同举办地球系统进展全球会议，研讨地球系统科学的复杂问题的整体解决方法。大会以“地球系统联系”和“地球系统演化”为主题，参与者众多，讨论极其热烈。

我国自然科学基金委地学部也于2002年3月提出了21世纪初的地球科学战略重点，拟定了“以地球系统各圈层的相互作用为主线，从我国具有优势的前沿领域寻找主攻目标”的“十五”优先资助领域战略。

该学科以对整个地球系统的过去、现今及未来行为的深入了解为目标。在实践中，我们常常构建地球系统动力学的简化模式，以便于检验某种时间尺度的过程或解决某些特定问题。

地球系统科学首先研究全球变化，第二个层次研究区域模型，第三个层次研究区域之间的宏观调控。

全球变化是地球系统科学的核心问题，包括温室效应、海平面上升、海岸线变迁、湖泊变迁等自然环境变化，森林、草地湿地、农田、水体叶绿素等生物量变化以及工业化、城市化等人类活动的生态效应。

宏观调控是运用环境工程，解决生态农业、生态工业内部及其两者之间的匹配问题。

地球系统科学在现代技术，尤其是空间技术和大型计算机发展后出现，致力于对地球的整体探索。它以地球科学许多分支学科的大跨度交叉渗透，与生命科学、化学、物理学、数学、信息科学以及社会科学的紧密结合为特征。其研究发展的特点，包括时空尺度大，综合性强，实用空间大，支持有效监测和预测，研究中大量采用高、新技术，采集、储存、处理的数据量极其巨大，等等。

地球系统科学是在传统地球科学的基础上发展起来，并不能代替各已有学科自身的发展；反而要求它们能更深入精确地研究和提供地球系统各组元自身的规律性知识。

立体成像系统是景全之光相机上的一套拍摄系统，该系统过程中从拍摄到打印到观看，整个过程仅有2分钟，操作简单快速。拍摄出的景物也凸显出立体之感觉。

立体成像系统与普通的数码相机系统根本的区别在于普通的数码相机形成的是二维平面图象，而立体成像系统技术形成是真实的三维立体图象画面有很强的纵深感和立体感，拍摄出的相片摆脱了传统平面二维照片的束缚。再者普通的数码相机技术相片速度比较慢，打印成像时间长无法与立体成像系统拍摄相片的速度时间相比，而立体成像系统的打印时间仅需几秒即可完成打印。

数码相机之父赛尚创造了历史上第一台数码相机，将相机的时代从黑白相机转变成为了数码相机。

创新生态系统是由多种不同主体相互交织形成的开放的、多维的、共同演进的复杂网络结构。其中的每一个生态系统都是一个开放的、与社会有着全方位资源交换而且不断做内部调整的动态系统，因而具有自身所在系统未有的特性和功能。创新生态系统研究的对象逐渐从个体扩展到种群范围，最后扩展到种群之间的关系层次。陈斯琴提出了基于创新平台的技术创新系统模型，由核心层、开发应用层及创新平台构成。9

所谓系统仿真，就是根据系统分析的目的，在分析系统各要素性质及其相互关系的基础上，建立能描述系统结构或行为过程的、且具有一定逻辑关系或数量关系的仿真模型，据此进行试验或定量分析，以获得正确决策所需的各种信息。10

系统仿真的基本方法是建立系统的结构模型和量化分析模型，并将其转换为适合在计算机上编程的仿真模型，然后对模型进行仿真实验。

由于连续系统和离散(事件)系统的数学模型有很大差别，所以系统仿真方法基本上分为两大类，即连续系统仿真方法和离散系统仿真方法。

运用系统模型进行试验研究的方法。也称系统仿真。

模拟是一种活动，经由研究与事实系统相同或相似之因果关系之模型后，人们可以得到系统活动之结论。模拟使用电脑程式模仿系统中因果对应事件与活动之间之关系。使用模拟之际，用于评估系统功能所累计之统计量，再作为模拟后会忏生一个评估报告。

计算机与软体科技的进步，使得模拟工具成为系统研究的最有利武器。

模糊性是人类思维和客观事物普遍存在的属性之一。

模糊系统是模糊集合论和信息处理技术相结合的产物，其核心思想就是要有效地利用模糊的信息对复杂事物进行模糊度量、模糊识别、模糊推理、模糊学习、模糊检索、模糊控制以及模糊决策等，从而可以更好地模拟人脑的思维活动，特别是人脑思维的模糊性。换言之，模糊系统是模拟人类思维、执行智能信息处理的有效工具。

以人类语言学和社会学为基础建立起来的语法系统。系统语法是 1961年语法学家 M.A.K.哈立迪首次提出的，其基本思想是将语言看成是具有多种功能并由若干分系统组成的复杂系统。11在系统语法中，语言被划分为句子、子句、词组、词、词素五种具有不同层次结构的单元，每一单元由一个或几个低层次单元组成。

按照系统语法理论，一切语言具有形成观念、表明意向和使前后语连贯等功能。设计现代自然语言处理系统的基本趋向是将语法、语义、语用诸因素有机结合，统筹考虑。

T.维诺格拉德模拟机器人与人对话的SHRDLU系统就采用了系统语法。

原子时系统－1967年第13届国际计量委员会大会决定：“秒是相当于铯原子133在两个基态的超精细结构的能级跃迁辐射的电磁振荡多周所经历的时间。”这样定义的时间系统称为原子时系统，英文简称AT。

原子时起点定在1958年1月1日0时0分0秒（世界时UT），即规定在这一瞬间原子时时刻与世界时刻重合。但事后发现，在该瞬间原子时与世界时的时刻之差为0.0039秒。这一差值就作为历史事实而保留下来。在确定原子时起点之后，由于地球自转速度不均匀，世界时与原子时之间的时差便逐年积累。12

根据原子时秒的定义，任何原子钟在确定起始历元后，都可以提供原子时。由各实验室用足够精确的铯原子钟导出的原子时称为地方原子时。全世界大约有20多个国家的不同实验室分别建立了各自独立的地方原子时。

因果系统是指当且仅当输入信号激励系统时，才会出现输出（响应）的系统。也就是说，因果系统的（响应）不会出现在输入信号激励系统的以前时刻。系统的这种特性称为因果特性。符合因果性的系统称为因果系统(非超前系统)。

判定方法：若连续时间系统的冲激响应函数h(t)在0时刻前为0，则此系统为因果系统；若离散时间系统的单位响应函数h(n)在0时刻前为0，则此系统为因果系统。

双星系统是由两颗恒星组成，相对于其他恒星来说，位置看起来非常靠近。

双星有多种。一颗恒星围绕另外一颗恒星运动，并且互相有引力作用，称为物理双星；两颗恒星看起来靠的很近，但是实际距离却非常远，这称为光学双星。一般所说的双星，没有特别指明的话，都是指物理双星。

导弹防御系统

（Ballistics Missile Defense System 简称BMDS，包括战区导弹防御系统和NMD 国家导弹防御系统，我军称之为两MD系统） 就是拦截向我方进攻的导弹的系统，包括卫星探测，雷达预警，系统锁定，地面指挥，陆基拦截及校正等程序，是由海陆空天精密合作，快速反应的一种防御系统。

系统就是若干相互联系、相互作用、相互依赖的要素结合而成的，具有一定的结构和功能，并处在一定环境下的有机整体。

世界观和本体论意义上的系统应该是一个全面体现系统本质和特征的具体(辩证)概念。系统哲学引论－－一种当代思想的新范式

第一节物理系统（原子）原子：整体性--原子：秩序--"微观物理控制论"的定义--原子：适应性自稳--原子：适应性自组--原子：系统内的等级体系--原子：系统间的等级体系。

第二节 生物系统（有机体）有机体：整体性--有机体：秩序--"生物控制论"的定义--有机体：适应性自稳--有机体：适应性自组--有机体；系统内的等级体系--有机体：系统间的等级体系。

第三节社会系统（人类社会）社会：整体性--社会：秩序--"社会控制论"的定义--社会：适应性自稳--社会：适应性自组--社会：系统内的等级体系--社会：系统间的等级体系。

当不考虑联系（包括内部与外部），对事物进行孤立考察时，该物便是元素；当元素通过外部联系与环境物（其他元素）结为体系时，元素相对于这一体系便成了要素；当元素的内部联系被揭示出来时，元素相对于内部成分便成了系统。

元素在外部联系中成为要素；元素在内在联系中成为系统。

要素：系统是由要素构成的。

相互联系：要素要具备特定的关系，形成一定的结构（相互作用）。

功能：一定的结构使得系统具备特定功能的整体。

环境：系统总是处在一定的环境背景中，与环境保持着某种程度的质量、能量、信息的交换。

以尺度规模和范围为标准分为：胀观系统、宇观系统、宏观系统、微观系统、渺观系统。

以要素间的相互关系为标准分为：线性系统、非线性系。

以与环境间交换的内容差异为标准分为：孤立系统、封闭系统、开放系统。

以是否具有静止质量为标准分为：实物系统和场态系统。

以相对静或动的关系为标准可分为：运动系统和静止系统。

以运动模式稳定性程度分为：平衡系统和非平衡系统。

以运动方式的复杂程度分为：机械系统、物理系统、化学系统、生物系统、社会系统。

以人的加工改造程度分为：自然系统、人工系统、自然与人工的复合系统。

以存在的大领域为标准：自然系统、社会系统、思维系统。

以认识程度为标准：白系统、黑系统、灰系统。

以主客观的关系为标准：客观系统、主观系统。

以系统熵指大小为标准：平衡态系统、近平衡态系统、远离平衡态系统。

整体性是系统最基本与本质的特征。系统是多方面复杂因素的综合。

系统与要素的双向构建性。系统与要素间的相互规定的相互作用，使得它们都获得了整体意义上的全新规定性。

整体规律性。系统整体的存在方式具有一定的规律性。

层次结构性。系统的结构是由不同层次的子系统（要素）组成，并且各层次间有互相制约和影响。

系统的组成成分即要素种类、数量不同，其功能也不同。

系统要素的时序性不同、空间结构不同，如石墨与金刚石，其功能也不同。

1．群体性特征：系统是由系统内的个体集合构成的。

2．个体性特征：系统内的个体是构成系统的元素，没有个体就没有系统。

3．关联性特征：系统内的个体是相互关联的。

4．结构性特征：系统内相互关联的个体是按一定的结构框架存在的。

5．层次性特征：系统与系统内的个体之关联信息的传递路径是分层次的。

6．模块性特征：系统母体内部是可以分成若干子块的。

7．独立性特征：系统作为一个整体是相对独立的。

8．开放性特征：系统作为一个整体又会与其它系统相互关联相互影响。

9．发展性特征：系统是随时演变的。

10．自然性特征：系统必遵循自然的、科学的规律存在。

11．实用性特征：系统是可以被研究、优化和利用的。

12．模糊性特征：系统与系统内的个体之关联信息及系统的自有特征通常是模糊的。

13．模型性特征：系统是可以通过建立模型进行研究的。

14．因果性特征：系统与系统内的个体是具有因果关系的。

15．整体性特征：系统作为一个整体具有超越于系统内个体之上的整体性特征。

操作系统是管理计算机硬件资源，控制其他程序运行并为用户提供交互操作界面的系统软件的集合。

操作系统是计算机系统的关键组成部分，负责管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本任务。

系统是生物机体内能够完成共同生理功能而组成的多个器官的总称。按照分法不同可以将人体分为八大系统，十大系统和十一大系统。

运动系统、呼吸系统、循环系统、消化系统、泌尿系统、神经系统、内分泌系统、生殖系统。

皮肤系统(integumentary system)、骨骼系统(skeletal system)、肌肉系统(muscle system)、呼吸系统(respiratory system)、循环系统(circulatory system)、消化系统(digestive system)、泌尿系统(urinary system)、神经系统(nervous system)、内分泌系统(endocrine system)、生殖系统(reproductive system)。

皮肤系统、骨骼系统、肌肉系统、淋巴和免疫系统、呼吸系统、循环系统、消化系统、泌尿系统、神经系统、内分泌系统、生殖系统。

运动系统：运动系统由骨、软骨、关节和骨骼肌等构成。起支架、保护和运动的作用。

神经系统：神经系统由神经元组成，是由中枢神经系统和遍布全身的周围神经系统而组成。在体内起主导作用；一方面它控制和调节个器官、系统的活动；另一方面通过神经系统的分析与综合，使人体对环境变化的刺激作出相应的反应，达到人体环境的统一。

内分泌系统：内分泌系统由多种腺体组成。通过分泌不同的激素（雄性、雌性激素、胰岛素、肾上腺素）对整个人体的生长、发育、新陈代谢和生殖起到调节作用。

循环系统：循环系统由心脏、血管和淋巴管组成。它将消化系统的吸收的营养物质和肺吸收的氧送到全身器官的组织和细胞，同时将他们的代谢产物及CO2运送到肾、肺、皮肤排出体外。以保证人体的新陈代谢不断。

呼吸系统：由呼吸道和肺组成。吸入新鲜空气，通过肺泡内的气体交换，使血液得到氧并排除Co2。

消化系统：有口腔、咽、食管、小肠、大肠等组成。是食物的消化和吸收的功能。供人体所需要的食物和能量。

泌尿系统：由肾脏、输尿管、膀胱、尿道等组成。排出体内多余的水分及代谢产物或毒素。

生殖系统：产生生殖细胞，繁殖后代。