1.復雜系統(tǒng)的智能控制-陳鐵軍 - 鄭州大學

1、復雜系統(tǒng)的智能控制 主講：主講： 陳鐵軍陳鐵軍 教授教授 鄭州大學電氣工程學院鄭州大學電氣工程學院 School of Electrical Engineering of Zhengzhou UniversitySchool of Electrical Engineering of Zhengzhou University2012.11 復雜系統(tǒng)研究的三個階段復雜系統(tǒng)研究的三個階段 一般系統(tǒng)論一般系統(tǒng)論,控制論和人工智能控制論和人工智能第一階段第一階段(20世紀世紀40年代年代)第二階段第二階段(20世紀世紀60和和70年代年代)第三階段第三階段(20世紀世紀80年代年代)耗散結(jié)構(gòu)理論，協(xié)同學

2、，超循環(huán)理論，突變論，耗散結(jié)構(gòu)理論，協(xié)同學，超循環(huán)理論，突變論，混沌理論，分形理論和元胞自動機理論混沌理論，分形理論和元胞自動機理論復雜適應系統(tǒng)復雜適應系統(tǒng),開放的復雜巨系統(tǒng)，行為方法，無尺度網(wǎng)絡開放的復雜巨系統(tǒng)，行為方法，無尺度網(wǎng)絡 1.1第一階段（一般系統(tǒng)論）第一階段（一般系統(tǒng)論） 貝塔朗菲于貝塔朗菲于20世紀世紀40年代創(chuàng)立了一般系統(tǒng)論年代創(chuàng)立了一般系統(tǒng)論,在在1948年出年出版版 一般系統(tǒng)論一般系統(tǒng)論:基礎(chǔ)、發(fā)展和應用基礎(chǔ)、發(fā)展和應用,此書全面總結(jié)了他此書全面總結(jié)了他40年來的理論研究工作年來的理論研究工作,是說明其一般系統(tǒng)論思想、內(nèi)容和理論是說明其一般系統(tǒng)論思想、內(nèi)容和理論框架的代表

3、性著作，框架的代表性著作，標志著復雜系統(tǒng)科學的誕生標志著復雜系統(tǒng)科學的誕生。 一般系統(tǒng)論的主要內(nèi)容包括：系統(tǒng)的若干概念及初步的一般系統(tǒng)論的主要內(nèi)容包括：系統(tǒng)的若干概念及初步的數(shù)學描述，數(shù)學描述，有機體和開放系統(tǒng)的模型有機體和開放系統(tǒng)的模型，生物學中若干系統(tǒng)論生物學中若干系統(tǒng)論問題，人類科學中的系統(tǒng)概念問題，人類科學中的系統(tǒng)概念,心理學和精神病學中的一般系心理學和精神病學中的一般系統(tǒng)論統(tǒng)論 。1.2 第一階段（控制論）第一階段（控制論） 與一般系統(tǒng)論同時興起的另一復雜性科學形態(tài)是與一般系統(tǒng)論同時興起的另一復雜性科學形態(tài)是維納維納的控的控制論；制論； 代表性成果是于代表性成果是于1948年出版的年

4、出版的控制論控制論； 控制論控制論具有技術(shù)學科的色彩具有技術(shù)學科的色彩,但主要還是研究在但主要還是研究在動物和動物和機器機器中控制與通訊的理論問題中控制與通訊的理論問題,屬于復雜性科學的范圍；屬于復雜性科學的范圍； 1961年維納又在此年維納又在此控制論控制論中增加了兩章。其第八章中增加了兩章。其第八章“信息、語言和社會信息、語言和社會”,集中討論如何把控制論的觀點應用集中討論如何把控制論的觀點應用于于社會社會的問題；的問題； 該書主要研究有該書主要研究有目的行為、組織性和整體性；目的行為、組織性和整體性； “控制論控制論“的基礎(chǔ)是的基礎(chǔ)是反饋反饋調(diào)節(jié)的概念調(diào)節(jié)的概念,系統(tǒng)通過反饋調(diào)節(jié)維系統(tǒng)通

5、過反饋調(diào)節(jié)維持某一狀態(tài)或趨向于某一目標。持某一狀態(tài)或趨向于某一目標。1.3 第一階段（人工智能）第一階段（人工智能） 人工智能的三大學派：人工智能的三大學派：符號主義學派，聯(lián)結(jié)主義學派，符號主義學派，聯(lián)結(jié)主義學派，行為主義學派行為主義學派。進化主義或控制進化主義或控制論學派，基于論學派，基于“感知感知- -行動行動”的行為智能模擬。的行為智能模擬。認為人工智能源認為人工智能源于控制論。于控制論。行為主義學派行為主義學派符號主義學派符號主義學派基于基于邏輯推理邏輯推理的智能模擬，的智能模擬，啟發(fā)式算法啟發(fā)式算法專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)知識工程。知識工程。聯(lián)結(jié)主義學派聯(lián)結(jié)主義學派又稱為仿生學派又稱為仿生學

6、派或生理學派。基或生理學派。基于于神經(jīng)網(wǎng)絡神經(jīng)網(wǎng)絡及網(wǎng)及網(wǎng)絡間的連接機制絡間的連接機制與學習算法的智與學習算法的智能模擬方法。能模擬方法。1.4 第一階段（現(xiàn)狀）第一階段（現(xiàn)狀）人工智能經(jīng)過人工智能經(jīng)過一段停頓一段停頓后，還在不斷發(fā)展，后，還在不斷發(fā)展，現(xiàn)在仍是復雜系統(tǒng)研究的現(xiàn)在仍是復雜系統(tǒng)研究的重要組成部分重要組成部分一般系統(tǒng)論發(fā)展緩慢一般系統(tǒng)論發(fā)展緩慢,出現(xiàn)了出現(xiàn)了停滯局面停滯局面控制論轉(zhuǎn)向了控制論轉(zhuǎn)向了工程技術(shù)工程技術(shù)層次層次第一階段第一階段發(fā)展現(xiàn)狀發(fā)展現(xiàn)狀 2.1 第二階段（耗散結(jié)構(gòu)理論）第二階段（耗散結(jié)構(gòu)理論）耗散結(jié)構(gòu)理論耗散結(jié)構(gòu)理論(非平衡系統(tǒng)自組織理論非平衡系統(tǒng)自組織理論)是普利

7、高津于是普利高津于20世紀世紀60和和70年代創(chuàng)立的年代創(chuàng)立的,來源于來源于物理和化學物理和化學研究。研究。 這些實驗現(xiàn)象和這些實驗現(xiàn)象和生物體有相同特征生物體有相同特征，即，即有序結(jié)構(gòu)的有序結(jié)構(gòu)的形成和維持需要耗散能量和物質(zhì)形成和維持需要耗散能量和物質(zhì)。普利高津把這類結(jié)構(gòu)。普利高津把這類結(jié)構(gòu)稱為耗散結(jié)構(gòu)。稱為耗散結(jié)構(gòu)。幾個典型實驗幾個典型實驗貝納德流體實驗貝納德流體實驗激光激光化學振蕩反應化學振蕩反應1900年，法國科學家貝納德年，法國科學家貝納德(E.Benard)做了著名的做了著名的對流實驗對流實驗。 貝納德流體實驗貝納德流體實驗 在一水平容器中放一薄層液體，從底部在一水平容器中放一薄層

8、液體，從底部徐徐均勻地加熱，開始液體沒有任何宏觀的徐徐均勻地加熱，開始液體沒有任何宏觀的運動。當上下溫差達到一定的程度，液體中運動。當上下溫差達到一定的程度，液體中突然出現(xiàn)規(guī)則的六邊形對流圖案。這是現(xiàn)代突然出現(xiàn)規(guī)則的六邊形對流圖案。這是現(xiàn)代用硅油做實驗拍攝的照片。照片中每個小六用硅油做實驗拍攝的照片。照片中每個小六角形中心較暗處液塊向上浮，邊緣較暗處液角形中心較暗處液塊向上浮，邊緣較暗處液塊向下沉，在二者之間較明亮的環(huán)狀區(qū)域里塊向下沉，在二者之間較明亮的環(huán)狀區(qū)域里液塊作水平運動。液塊作水平運動。 當上下溫差加大時，為什么對流不積微當上下溫差加大時，為什么對流不積微漸著，而是突然從無到有地產(chǎn)生漸

9、著，而是突然從無到有地產(chǎn)生?2.1 第二階段（耗散結(jié)構(gòu)理論）第二階段（耗散結(jié)構(gòu)理論） 耗散結(jié)構(gòu)理論可概括為：一個遠離平衡態(tài)的非線性的耗散結(jié)構(gòu)理論可概括為：一個遠離平衡態(tài)的非線性的開放系統(tǒng)通過不斷地與外界交換物質(zhì)和能量，在系統(tǒng)內(nèi)部開放系統(tǒng)通過不斷地與外界交換物質(zhì)和能量，在系統(tǒng)內(nèi)部某個參量的變化達到一定的閾值時，通過漲落，系統(tǒng)可能某個參量的變化達到一定的閾值時，通過漲落，系統(tǒng)可能發(fā)生突變即非平衡相變，由原來的混沌無序狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐话l(fā)生突變即非平衡相變，由原來的混沌無序狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N在時間上、空間上或功能上的有序狀態(tài)。這種種在時間上、空間上或功能上的有序狀態(tài)。這種在遠離平在遠離平衡的非線性區(qū)形成的新的

10、穩(wěn)定的宏觀有序結(jié)構(gòu)衡的非線性區(qū)形成的新的穩(wěn)定的宏觀有序結(jié)構(gòu)，由于需要，由于需要不斷與外界交換物質(zhì)或能量才能維持，因此稱之為不斷與外界交換物質(zhì)或能量才能維持，因此稱之為“耗散耗散結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)”(dissipative structure)。 普利高津等人把來源于自然科學的耗散結(jié)構(gòu)理論、非平普利高津等人把來源于自然科學的耗散結(jié)構(gòu)理論、非平衡態(tài)物理學推廣應用于研究經(jīng)濟、社會、文化等問題衡態(tài)物理學推廣應用于研究經(jīng)濟、社會、文化等問題, ,取得取得了一定成效。了一定成效。 2 12.2 第二階段（協(xié)同學理論）第二階段（協(xié)同學理論）協(xié)同學是由德國學者哈肯創(chuàng)立的協(xié)同學是由德國學者哈肯創(chuàng)立的, ,它的產(chǎn)生和形成時

11、間它的產(chǎn)生和形成時間基本上與耗散結(jié)構(gòu)理論相同?；旧吓c耗散結(jié)構(gòu)理論相同。協(xié)同學研究有序結(jié)構(gòu)形成和演化的機制協(xié)同學研究有序結(jié)構(gòu)形成和演化的機制, ,描述各類非平描述各類非平衡相變的條件和規(guī)律。衡相變的條件和規(guī)律。協(xié)同學從協(xié)同學從物理學和化學系統(tǒng)物理學和化學系統(tǒng)出發(fā)出發(fā), ,研究激光等非平衡相研究激光等非平衡相變變, ,闡明系統(tǒng)中子系統(tǒng)如何協(xié)同作用形成有序結(jié)構(gòu)闡明系統(tǒng)中子系統(tǒng)如何協(xié)同作用形成有序結(jié)構(gòu)。 3 協(xié)同學擺脫了經(jīng)典熱力學的限制，進一步明確了系統(tǒng)穩(wěn)定協(xié)同學擺脫了經(jīng)典熱力學的限制，進一步明確了系統(tǒng)穩(wěn)定性和目的性的具體機制性和目的性的具體機制, ,可推廣應用于社會科學的研究范可推廣應用于社會科學

12、的研究范圍圍, ,如輿論形成、人口動力學、投資模型、經(jīng)濟模型、經(jīng)如輿論形成、人口動力學、投資模型、經(jīng)濟模型、經(jīng)濟系統(tǒng)的分析、社會管理以及戰(zhàn)爭與和平等問題。濟系統(tǒng)的分析、社會管理以及戰(zhàn)爭與和平等問題。4協(xié)同學中的演化協(xié)同學中的演化均勻?qū)恿骶鶆驅(qū)恿?靜態(tài)花樣靜態(tài)花樣 動態(tài)花樣動態(tài)花樣2.3 第二階段（超循環(huán)理論）第二階段（超循環(huán)理論）超循環(huán)理論由德國學者艾根超循環(huán)理論由德國學者艾根(M.Eigen)創(chuàng)立于創(chuàng)立于20世紀世紀70年年代代,是直接建立在是直接建立在生命系統(tǒng)演化行為生命系統(tǒng)演化行為基礎(chǔ)上的自組織理論?；A(chǔ)上的自組織理論。在超循環(huán)理論出現(xiàn)之前在超循環(huán)理論出現(xiàn)之前, ,生命的起源和進化生命的

13、起源和進化分為兩個階分為兩個階段段, ,即即化學進化化學進化階段和階段和生物進化生物進化階段。階段。艾根研究發(fā)現(xiàn)艾根研究發(fā)現(xiàn), ,把這兩個階段直接連接起來是困難的把這兩個階段直接連接起來是困難的, ,在在這兩個階段之間還應該存在著一個這兩個階段之間還應該存在著一個分子自組織的進化階分子自組織的進化階段段, ,在此階段中完成從生物大分子到原生細胞的進化。在此階段中完成從生物大分子到原生細胞的進化。超循環(huán)理論就是研究超循環(huán)理論就是研究分子自組織進化分子自組織進化現(xiàn)象的理論?，F(xiàn)象的理論。 2.3第二階段（超循環(huán)理論）第二階段（超循環(huán)理論） 在生命現(xiàn)象中包含許多由酶的催化作用所推動的各在生命現(xiàn)象中包含

14、許多由酶的催化作用所推動的各種循環(huán)，種循環(huán)，基層的循環(huán)組成更高層次的循環(huán)基層的循環(huán)組成更高層次的循環(huán)，即超循環(huán)，即超循環(huán)，還可組成再高層次的超循環(huán)。超循環(huán)系統(tǒng)即經(jīng)循環(huán)聯(lián)系還可組成再高層次的超循環(huán)。超循環(huán)系統(tǒng)即經(jīng)循環(huán)聯(lián)系把自催化或自復制單元連接起來的系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中，把自催化或自復制單元連接起來的系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中，每一個復制單元既能指導自己的復制，又能對下一個中每一個復制單元既能指導自己的復制，又能對下一個中間物的產(chǎn)生提供催化幫助。艾肯在分子生物學水平上，間物的產(chǎn)生提供催化幫助。艾肯在分子生物學水平上，把把生物進化生物進化的的達爾文達爾文學說通過學說通過巨系統(tǒng)高階循環(huán)理論巨系統(tǒng)高階循環(huán)理論，建，

15、建立了一個通過自我復制、自然選擇而進化到高度有序水立了一個通過自我復制、自然選擇而進化到高度有序水平的平的自組織系統(tǒng)自組織系統(tǒng)模型，以解釋多分子體系向原始生命的模型，以解釋多分子體系向原始生命的進化。進化。 2.4第二階段（混沌理論和分形理論）第二階段（混沌理論和分形理論）混沌理論和分形理論主要利用混沌理論和分形理論主要利用數(shù)學數(shù)學對復雜系統(tǒng)的演化過程對復雜系統(tǒng)的演化過程進行形式化描述進行形式化描述 。用相空間中的用相空間中的吸引子吸引子來描述系統(tǒng)演化的終極狀態(tài)：來描述系統(tǒng)演化的終極狀態(tài)：常見的吸引子有常見的吸引子有4 4類類, ,它們分別是：它們分別是：焦點和結(jié)點、焦點和結(jié)點、極限環(huán)、環(huán)面、

16、奇怪吸引子極限環(huán)、環(huán)面、奇怪吸引子。焦點和結(jié)點。焦點和結(jié)點, ,代表系代表系統(tǒng)的平衡態(tài)統(tǒng)的平衡態(tài); ;極限環(huán)極限環(huán), ,代表系統(tǒng)的周期運動代表系統(tǒng)的周期運動; ;環(huán)面環(huán)面, ,代表系統(tǒng)的準周期運動代表系統(tǒng)的準周期運動; ;奇怪吸引子奇怪吸引子, ,表示系統(tǒng)的表示系統(tǒng)的混沌運動?；煦邕\動。奇怪吸引子是混沌運動的吸引子奇怪吸引子是混沌運動的吸引子, ,是相空間中的分形點集是相空間中的分形點集, ,具有分數(shù)維具有分數(shù)維, ,需要分形理論來刻畫它。需要分形理論來刻畫它。 混沌理論混沌理論分形理論分形理論2.5 第二階段（元胞自動機）第二階段（元胞自動機） 元胞自動機是元胞自動機是一時間和空間都離散的動

17、力系統(tǒng)一時間和空間都離散的動力系統(tǒng)。散布在。散布在規(guī)則格網(wǎng)規(guī)則格網(wǎng) (lattice grid)中的每一元胞中的每一元胞(cell)取有限的離散狀態(tài)，取有限的離散狀態(tài)，遵循同樣的作用規(guī)則，依據(jù)確定的局部規(guī)則作同步更新遵循同樣的作用規(guī)則，依據(jù)確定的局部規(guī)則作同步更新。大。大量元胞通過量元胞通過簡單的相互作用而構(gòu)成動態(tài)系統(tǒng)的演化簡單的相互作用而構(gòu)成動態(tài)系統(tǒng)的演化。不同于。不同于一般的動力學模型，元胞自動機不是由嚴格定義的物理方程一般的動力學模型，元胞自動機不是由嚴格定義的物理方程或函數(shù)確定，而是用一系列模型構(gòu)造的規(guī)則構(gòu)成。凡是滿足或函數(shù)確定，而是用一系列模型構(gòu)造的規(guī)則構(gòu)成。凡是滿足這些規(guī)則的模型都

18、可以算作是元胞自動機模型。這些規(guī)則的模型都可以算作是元胞自動機模型。 元胞自動機可用來元胞自動機可用來模擬生命現(xiàn)象模擬生命現(xiàn)象, ,研究系統(tǒng)的整體突現(xiàn)研究系統(tǒng)的整體突現(xiàn)性質(zhì)。性質(zhì)。 2.6 第二階段（突變論）第二階段（突變論） 突變論研究不連續(xù)的突變現(xiàn)象突變論研究不連續(xù)的突變現(xiàn)象, ,對演化中的突變行為對演化中的突變行為給予抽象的、形式的和定量化的描述與說明。給予抽象的、形式的和定量化的描述與說明。 在自然界和人類社會活動中，除了漸變的和連續(xù)光在自然界和人類社會活動中，除了漸變的和連續(xù)光滑的變化現(xiàn)象外，還存在著大量的突然變化和滑的變化現(xiàn)象外，還存在著大量的突然變化和躍遷躍遷現(xiàn)象，現(xiàn)象，如水的如

19、水的沸騰沸騰、巖石的破裂、橋梁的、巖石的破裂、橋梁的崩塌崩塌、地震地震、細胞的、細胞的分分裂裂、生物的、生物的變異變異、人的、人的休克休克、情緒情緒的波動、戰(zhàn)爭、市場變的波動、戰(zhàn)爭、市場變化、化、經(jīng)濟危機經(jīng)濟危機等等。等等。3.1 第三階段（復雜適應系統(tǒng)理論）第三階段（復雜適應系統(tǒng)理論） 20世紀世紀80年代，美國國家實驗室的三位諾貝爾獎獲得者為年代，美國國家實驗室的三位諾貝爾獎獲得者為了開展對復雜系統(tǒng)的研究，聯(lián)合了一批不同學科科學家，了開展對復雜系統(tǒng)的研究，聯(lián)合了一批不同學科科學家，于于1984年組建了圣菲研究所（年組建了圣菲研究所（SantaFe Institute，簡稱，簡稱SFI）。）

20、。 某種新性質(zhì)是如何涌現(xiàn)出來的，而不是有意地去保持某種某種新性質(zhì)是如何涌現(xiàn)出來的，而不是有意地去保持某種已經(jīng)確定的性質(zhì)，這種思想導致復雜適應系統(tǒng)（已經(jīng)確定的性質(zhì)，這種思想導致復雜適應系統(tǒng)（CAS）的）的研究。研究。 許多長期困擾我們的問題許多長期困擾我們的問題貿(mào)易不平衡、可持續(xù)發(fā)展、貿(mào)易不平衡、可持續(xù)發(fā)展、艾滋病、遺傳病、精神衛(wèi)生和計算機病毒等，共同具有一艾滋病、遺傳病、精神衛(wèi)生和計算機病毒等，共同具有一些顯著的特征，即具有復雜自適應性。些顯著的特征，即具有復雜自適應性。 CAS 理論的核心思想是理論的核心思想是適應性造就復雜性適應性造就復雜性?；籼m引入?；籼m引入內(nèi)內(nèi)部模型、涌現(xiàn)、積木部模型、

21、涌現(xiàn)、積木等概念，使用計算機模擬、遺傳算法等概念，使用計算機模擬、遺傳算法和隱喻等方法，為復雜系統(tǒng)的研究提供了新思路。和隱喻等方法，為復雜系統(tǒng)的研究提供了新思路。3.1 第三階段（復雜適應系統(tǒng)理論）第三階段（復雜適應系統(tǒng)理論）3.1第三階段（復雜適應系統(tǒng)理論）第三階段（復雜適應系統(tǒng)理論） 復雜產(chǎn)生于復雜產(chǎn)生于混沌的邊緣混沌的邊緣，而系統(tǒng)就是通過對環(huán)境的適應到，而系統(tǒng)就是通過對環(huán)境的適應到達達混沌邊緣混沌邊緣的。的。 CAS 理論最基本的概念是具有適應能力的活性主體理論最基本的概念是具有適應能力的活性主體(Adaptive Agent) ，簡稱，簡稱主體主體。主體則隨著時間而不斷進。主體則隨著時

22、間而不斷進化，特點是：能學習，會成長，具有積極主動性特征。化，特點是：能學習，會成長，具有積極主動性特征。 引入積木概念組成內(nèi)部模型。引入積木概念組成內(nèi)部模型。 CAS 的演化本質(zhì)就在于發(fā)現(xiàn)新的的演化本質(zhì)就在于發(fā)現(xiàn)新的積木積木，進行新的組合。，進行新的組合。那些表現(xiàn)出較強的綜合適應能力、強度比較大的積木會被那些表現(xiàn)出較強的綜合適應能力、強度比較大的積木會被頻繁地使用頻繁地使用 積木有不同層次，能積木有不同層次，能涌現(xiàn)涌現(xiàn)出許多前所未有的優(yōu)良性狀。出許多前所未有的優(yōu)良性狀。3.1第三階段（復雜適應系統(tǒng)理論）第三階段（復雜適應系統(tǒng)理論） 建立計算機建立計算機仿真仿真模型模型-回聲模型（回聲模型（E

23、cho），試圖用計算），試圖用計算機仿真的方法揭示適應性造就復雜性的根本規(guī)律。機仿真的方法揭示適應性造就復雜性的根本規(guī)律。 采用計算機仿真，透過不同的事務現(xiàn)象的類比，揭示出隱采用計算機仿真，透過不同的事務現(xiàn)象的類比，揭示出隱藏在背后的共同規(guī)律。用藏在背后的共同規(guī)律。用隱喻隱喻解釋涌現(xiàn)性。解釋涌現(xiàn)性。3.1第三階段（復雜適應系統(tǒng)理論）第三階段（復雜適應系統(tǒng)理論） 3.2第三階段（開放的復雜巨系統(tǒng)）第三階段（開放的復雜巨系統(tǒng)） 凡現(xiàn)在不能用還原論方法處理的，或凡現(xiàn)在不能用還原論方法處理的，或不宜用還原論方法處理的問題，而要用或不宜用還原論方法處理的問題，而要用或宜用新的科學方法處理的問題，都是復雜

24、宜用新的科學方法處理的問題，都是復雜性問題，性問題，復雜巨系統(tǒng)復雜巨系統(tǒng)就是這類問題。就是這類問題。 復雜巨系統(tǒng)如生物體系統(tǒng)、人體系統(tǒng)、人腦系復雜巨系統(tǒng)如生物體系統(tǒng)、人體系統(tǒng)、人腦系統(tǒng)、地理系統(tǒng)、社會系統(tǒng)、星系系統(tǒng)等。社會系統(tǒng)統(tǒng)、地理系統(tǒng)、社會系統(tǒng)、星系系統(tǒng)等。社會系統(tǒng)是最復雜的系統(tǒng)，又稱作特殊復雜巨系統(tǒng)，這些系是最復雜的系統(tǒng)，又稱作特殊復雜巨系統(tǒng)，這些系統(tǒng)又都是開放的，和環(huán)境有物質(zhì)、能量和信息的交統(tǒng)又都是開放的，和環(huán)境有物質(zhì)、能量和信息的交換，所以又稱作換，所以又稱作開放的復雜巨系統(tǒng)。開放的復雜巨系統(tǒng)。 20 世紀世紀 80 年代初，錢學森就提出將年代初，錢學森就提出將還原論方法和還原論方法

25、和整體論整體論方法結(jié)合起來。到了方法結(jié)合起來。到了 80 年代末年代末 90 年代初，他先年代初，他先后提出后提出“從定性到定量綜合集成方法從定性到定量綜合集成方法”以及以及“從定性到從定性到定量綜合集成研討廳體系定量綜合集成研討廳體系”（以下簡稱綜合集成方法（以下簡稱綜合集成方法論），并把運用這套方法的集體稱為總體設(shè)計部。論），并把運用這套方法的集體稱為總體設(shè)計部。3.2第三階段（開放的復雜巨系統(tǒng)）第三階段（開放的復雜巨系統(tǒng)） 綜合集成方法的實質(zhì)是把專家體系、數(shù)據(jù)和信息體系綜合集成方法的實質(zhì)是把專家體系、數(shù)據(jù)和信息體系以及計算機體系有機結(jié)合起來，構(gòu)成一個以及計算機體系有機結(jié)合起來，構(gòu)成一個高

26、度智能化的人、高度智能化的人、機結(jié)合機結(jié)合，人、網(wǎng)結(jié)合的體系人、網(wǎng)結(jié)合的體系。它的成功應用就在于發(fā)揮這。它的成功應用就在于發(fā)揮這個體系的綜合優(yōu)勢、整體優(yōu)勢和智能優(yōu)勢。它能把人的思個體系的綜合優(yōu)勢、整體優(yōu)勢和智能優(yōu)勢。它能把人的思維、思維的成果、人的經(jīng)驗、知識、智慧以及各種情報、維、思維的成果、人的經(jīng)驗、知識、智慧以及各種情報、資料和信息統(tǒng)統(tǒng)集成起來，從多方面的定性認識上升到定資料和信息統(tǒng)統(tǒng)集成起來，從多方面的定性認識上升到定量認識。量認識。3.2第三階段（開放的復雜巨系統(tǒng)）第三階段（開放的復雜巨系統(tǒng)）3.2第三階段（開放的復雜巨系統(tǒng)）第三階段（開放的復雜巨系統(tǒng)）3.2第三階段（開放的復雜巨系統(tǒng)）第三階段（開放的復雜巨系統(tǒng)）3.2第三階段（開放的復雜巨系統(tǒng)）第三階段（開放的復雜巨系統(tǒng)）3.3 第三階段（行為方法）第三階段（行為方法）3.3 第三階段（行為方法）第三階段（行為方法）3.3 第三階段（行為方法）第三階段（行為方法）3.4 第三階段（無尺度網(wǎng)絡第三階段（無尺度網(wǎng)絡 ） 如果網(wǎng)絡的每個節(jié)點的連接數(shù)與此節(jié)點產(chǎn)生新連接的概如果網(wǎng)絡的每個節(jié)點的連接數(shù)與此節(jié)點產(chǎn)生新連接的概率成率成增函數(shù)增函數(shù)關(guān)系，這個網(wǎng)絡就叫關(guān)系，這個網(wǎng)絡就叫無尺度網(wǎng)絡無尺度網(wǎng)絡。按生長方式定義按生長方式定義 如果網(wǎng)絡中有一定