读系统化思维导论 01

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本系列是阅读《系统化思维导论》的读书笔记,目录如下:

读系统化思维导论 01

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读系统化思维导论 07

读系统化思维导论 08

科学与技术统治了我们的星球,其影响遍及生活的方方面面。在这种变化的过程中,科学技术也揭示出自身无法处理的复杂性。一般系统运动的任务就是帮助科学家揭示复杂性,帮助技术人员掌握复杂性,帮助其他人学会在复杂的世界里生存。

本书向读者介绍的是一般系统的思维方法。介绍的顺序基本如下:

  • 从一般系统的角度来检验科学
  • 一般系统的方法,以及其与科学之间的关系
  • 介绍观察和实验中存在的问题

内容概述

问题

变化是永恒的主题,而今天,变化的速度远远超过上个世纪。如何让变化可控,即不让变化的副作用失控,是需要思考的问题。举例来说,新型农药提高了作物产量,却伤害了土壤,若干年后是否能够再次播种的无人知道。
问题的研究不能是孤立的,需要站在系统的角度去考虑。如何描述一个系统?我们用方程来描述,需要考虑三个方面:

  • 环境,即系统的边界,称为“场“方程
  • 系统中的元素,称为“孤立“方程
  • 系统中元素的关系,称为“相互作用“方程

对系统的研究称为“计算”,由此得出了经验规律“计算的平方律”——随着问题规模的增长,计算量按照平方级增长。因此,当要研究的问题规模很大,我们必须要简化问题,降低规模,才有可能进行计算研究。

牛顿发现万有引力就是一个典型的实例。原本太阳系是有无数的元素的,牛顿首先忽略了没有太阳参与的相互作用,这就减少了很多的相互作用方程;更进一步,将太阳与另一个行星作为一个系统来研究,那么需要计算的就是一个有两个物体的系统。

然而,有的系统无法通过简化去计算,比如研究空气中分子的运动规律。所有的分子都差不多,并且分子之间的相互作用也无法忽略。这就要使用统计学:“大数定律“——观测的样本越多,观测值就越接近预测值,可以用大量观测样本的平均特性来估计真实特性。经验数据表明,观测值与样本预测值之间的误差为样本数据的平方根

对比上述两类系统,从复杂程度随机性两个角度对系统进行分类,如下图

系统的随机性和复杂程度

左下角 I 的部分是简单的系统,可以使用解析方法。上方II的部分是随机性强且复杂的系统,可以使用统计方法。中间III的部分是有序且复杂的系统,即复杂得无法直接计算,但也没有平均特性去统计,在生活中是最普遍的一类,称为一般系统,正是这本书的研究对象。

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