當今系統科學思想正以空前的廣度和深度向人類幾乎所有的知識領域滲透，以其跨學科性、綜合性和普適性影響并促進著當代學科的發展，同時，系統科學又把從其他橫斷科學中吸收過來、提煉出來的一些基本概念，諸如系統、結構、層次、信息、控制、反饋、分岔等合理利用和發展，使其在一個和諧的框架中運行，并且從不同學科所出現的問題出發，去說明系統觀點的必要性，從而又顯示出它與其他學科不同的一些特點。本書深入淺出地講述了系統科學的基本理論、基本思想和基本方法，力圖使讀者得到科學思想和方法論方面的啟迪。
本書共分7章，包括：系統、系統論的起源和發展，錢學森的系統科學思想，系統論的應用——信息與控制、系統科學與復雜性、復雜系統及其特征、復雜系統建模、復雜系統的計算機建模方法。本書可以作為大學生、研究生以及各界希望學習系統科學人士的入門書。
郭玉翠，女，北京郵電大學理學院教授。長期從事應用數學以及數學在通信領域中應用方面的教學和科研工作，研究領域包括常微分方程及其應用、線性和非線性偏微分方程及其應用、數學理論及其在通信和信息安全中的應用等。
系統科學概論
目 錄
第1章 系統、系統論的起源和發展1
1.1 系統、系統科學以及系統科學的研究對象1
1.1.1 系統科學1
1.1.2 系統及其實例2
1.2 系統科學的起源和發展8
1.2.1 系統科學的思想基礎9
1.2.2 狹義系統科學和廣義系統科學10
1.2.3 與系統科學有關的其他概念11
1.2.4 系統科學的理論特征12
1.2.5 系統科學方法16
1.3 系統科學的社會意義和發展前景19
1.3.1 系統科學和社會學19
1.3.2 系統思維和健康20
1.3.3 系統論和計算機21
1.3.4 系統論和產品經理21
1.3.5 系統論和游戲開發21
1.3.6 策略模擬推演22
1.3.7 學習系統論可以鍛煉一個人的整體全局思考能力23
第2章 錢學森的系統科學思想 25
2.1 錢學森系統科學思想的特點25
2.2 錢學森系統科學思想和系統科學體系的發展歷程26
2.3 錢學森建立的系統科學體系28
2.4 從系統科學到復雜巨系統科學29
2.5 從工程控制論到系統科學體系33
第3章 信息與控制36
3.1 信息的定義36
3.2 香農信息論37
3.2.1 信息量的度量與計算37
3.2.2 信息應用——熵39
3.2.3 信息的傳遞——信息通道的容量問題43
3.3 信息系統模型(通信模型)及信息論的發展46
3.3.1 廣義信息論46
3.3.2 信息的“6+1”理論47
3.4 控制與控制系統49
3.4.1 控制論簡介49
3.4.2 控制與信息的關系51
3.4.3 控制系統的數學描述53
3.5 控制與管理55
3.5.1 控制工作與控制的比較55
3.5.2 控制工作的目的、作用及重要性57
3.5.3 控制論的案例分析59
3.5.4 控制論的其他應用領域61
第4章 系統科學與復雜性62
4.1 復雜性產生的根源63
4.2 復雜性研究的歷程64
4.3 復雜性科學的研究方法65
4.4 從線性到非線性78
4.4.1 線性理論78
4.4.2 非線性理論80
4.4.3 耗散結構論81
4.4.4 突變論82
4.4.5 協同學83
4.4.6 混沌動力學85
4.4.7 分形理論90
4.4.8 結語93
第5章 復雜系統及其特征96
5.1 復雜系統的基本概念96
5.1.1 什么是復雜系統96
5.1.2 復雜系統的研究對象97
5.1.3 復雜系統的描述問題98
5.2 復雜系統的復雜性特征99
5.3 復雜系統的自組織特征101
5.3.1 自組織的概念與特征101
5.3.2 自組織的條件103
5.4 復雜系統整體的涌現性106
5.4.1 涌現研究的概況106
5.4.2 什么是涌現性107
5.4.3 涌現性的來源107
5.4.4 涌現現象的要點109
5.5 復雜系統的演化111
5.5.1 復雜系統的狀態111
5.5.2 復雜系統的演化112
5.5.3 復雜系統的進化113
5.6 復雜系統的分類114
5.6.1 多體系統、有機系統、控制系統114
5.6.2 非平衡系統、復雜適應性系統、開放的復雜巨系統115
5.6.3 復雜自然系統、復雜工程系統、復雜社會系統116
5.7 復雜系統研究方法論117
5.8 復雜系統的研究進展119
5.8.1 圣菲研究所的規則加計算機模擬演化方法119
5.8.2 定性研究與定量研究相結合的方法120
5.8.3 自上而下指導下的綜合微觀分析方法120
5.8.4 人工生命、人工智能與專家智能相結合的方法121
5.8.5 復雜系統與其他幾類系統的關系122
第6章 復雜系統建模123
6.1 復雜系統建模與仿真的一般理論123
6.1.1 模型概念、性質及分類123
6.1.2 數學建模及其過程125
6.1.3 仿真建模與系統仿真126
6.1.4 系統建模與仿真體系結構127
6.2 復雜系統建模與仿真127
6.2.1 復雜系統研究是建模與仿真發展的動力源127
6.2.2 支撐復雜系統建模與仿真的新理論128
6.2.3 復雜系統建模的方法學進展128
6.3 基于元胞自動機的建模方法與技術129
6.3.1 基于元胞自動機的建模方法的原理129
6.3.2 基于元胞自動機的建模方法的技術特點130
6.3.3 典型應用130
6.4 基于支持向量機的建模方法與技術131
6.4.1 引言131
6.4.2 方法原理132
6.4.3 技術特點132
6.4.4 典型應用132
6.5 基于神經網絡的復雜系統建模方法137
6.5.1 神經細胞的結構、功能與模型137
6.5.2 神經網絡的結構、學習與逼近理論139
6.5.3 基于量子神經網絡的建模方法與技術140
6.6 基于自組織理論的建模方法與技術142
6.6.1 引言142
6.6.2 基于GMDH建模的方法原理143
6.6.3 基于GMDH建模的技術特點143
6.6.4 基于GMDH建模的典型應用145
6.7 面向對象的建模方法與技術147
6.7.1 引言147
6.7.2 方法原理148
6.7.3 技術特點148
6.7.4 典型應用149
第7章 復雜系統的計算機建模方法152
7.1 基于 Agent的復雜系統計算機建模方法152
7.1.1 Agent的基本概念和認知模型152
7.1.2 Agent的分類153
7.1.3 智能Agent154
7.1.4 多 Agent系統155
7.1.5 基于 Agent的建模方法156
7.1.6 面向 Agent的系統分析158
7.2 基于Agent的復雜系統建模工具160
7.2.1 Swarm建模平臺160
7.2.2 Swarm的邏輯結構161
7.2.3 Swarm的仿真結構163
7.2.4 Swarm應用的例子164
7.3 基于分形思想的復雜系統建模方法168
7.3.1 基于復雜系統分形特征的系統建模方法168
7.3.2 基于分形思想的復雜系統建模實例分析169
7.4 基于計算智能逼近的復雜系統建模方法172
7.4.1 基于模糊認知圖的復雜系統虛擬實現172
7.4.2 基于群智能優化算法的復雜系統建模思想180
7.4.3 基于多智能體遺傳算法的建模方法與技術181
參考文獻184
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