系統

系统()泛指由一群有关联的个体组成,根据某种规则运作,能完成个别元件不能单独完成的工作的群体。

系统具有若干共同的属性和特征,包括结构、功能、行为和互联性。系统是系统理论和其他系统科学的研究对象。

词源
"系统"一词源自拉丁语 systēma,再追溯至希腊语 (systēma),意为"由多个部分或成员组成的整体概念",字面意为"组合"。

历史
在19世纪,法国物理学家尼古拉·卡诺在研究热力学时,率先在自然科学中发展了"系统"概念。1824年,他研究了蒸汽机中他所谓的"工作物质"(通常为水蒸气)在系统内的做功能力。德国物理学家鲁道夫·克劳修斯于1850年扩展了系统的含义,使之包括了环境的概念。

在1940年代末至1950年代中期,诺伯特·维纳及应用数学方法对控制论及系统概念做出了重大发展。1960年代,马歇尔·麦克卢汉将一般系统理论应用于媒体理论研究,提出了他所谓的"场方法"和"图形/背景分析"。1980年代,约翰·霍兰德、默里·盖尔曼等人在跨学科的圣塔菲研究所提出了复杂适应系统的概念。

概念
环境与边界
系统理论将世界视为由相互关联的部分组成的复杂系统。通过定义其边界来确定系统的范围,即选择哪些实体在系统内部、哪些在外部——即环境的一部分。可以构建简化的表示(模型)来理解系统,并预测或影响其未来行为。

自然系统与人为系统
系统可分为自然系统和人造(设计)系统。自然系统可能没有明显的目标,但其行为可被观察者解释为有目的性的。人为系统具有各种目的,通过由系统执行或配合系统进行的某些行动来实现。系统的各部分必须相互关联,必须"设计为作为一个连贯的整体工作"——否则它们将成为两个或多个独立的系统。

理论框架
大多数系统是开放系统,与其周围环境交换物质和能量;例如汽车、咖啡机或地球。封闭系统与其环境交换能量但不交换物质;例如计算机或生物圈2号项目。孤立系统既不与其环境交换物质也不交换能量;宇宙是这类系统的一个理论实例。

过程与转换
开放系统也可以被视为一个有边界的转换过程,即一个黑箱,它是将输入转换为输出的一个或一组过程。输入被消耗,输出被产生。

系统模型
一个系统包含多个视图。人为系统可能具有概念、分析、设计、实现、部署、结构、行为、输入数据和输出数据等视图。系统模型需要描述和表示所有这些视图。

系统架构
系统架构使用单一集成模型描述多个视图,是一种系统模型。

子系统
子系统(subsystem)也是由一群有关联的个体所组成的系统,多半会是更大系统中的一部分。例如,IBM大型机的作业输入子系统系列(JES1、JES2、JES3)是子系统概念的典型例子,其共同的主要元素包括处理输入、调度、假脱机和输出的组件。

自然系统
人体系统
生态系统
在大自然中,所有生物共同组成一个生态系统。
大气系统
天气、气候的演变。
水循环系统
人为系统
社会系统
为达成某共同目标,而依规律化的交互作用,或相互依赖的事物之结合,所构成之整体。政府、商业机构可视为由人组成的系统。

经济系统
经济体系是处理特定社会中商品和服务的生产、分配和消费的社会制度。经济系统由人、制度及其与资源的关系(如财产惯例)组成。

工程与物理系统
在工程和物理中,物理系统是正在研究的宇宙的一部分(热力学系统是其中一个主要例子)。系统工程是研究如何规划、设计、实现、建造和维护复杂系统的工程分支。

电子系统
电视由电阻、电容等电子零件组成,根据预先编排的线路工作。

操作系统
管理计算机硬件与软件资源的系统软件。

信息与计算机科学
在计算机科学和信息科学中,信息系统是硬件系统、软件系统或两者的组合,以组件为结构,以可观察的进程间通信为行为。系统也可以指一个框架,即平台,无论软件还是硬件,设计用于运行程序。

社会学与认知科学
社会科学和认知科学认识到个体人类和人类社会模型中的系统,包括人脑功能和心理过程,以及规范伦理体系和社会文化行为模式。在管理科学中,组织发展理论家彼得·圣吉在其著作《第五项修炼》中提出了将组织视为系统的概念。

纯逻辑系统
还存在所谓的逻辑系统。莱布尼茨和牛顿同时发展的微积分是一例,乔治·布尔的布尔运算符是另一例。亚伯拉罕·马斯洛的需求层次理论利用纯逻辑将心理学应用于生物学。许多心理学家,包括卡尔·荣格和西格蒙德·弗洛伊德,发展了逻辑地组织心理学领域的系统。

战略思维
1988年,军事战略家约翰·沃登三世在其著作《空战》中提出了五环系统模型,认为任何复杂系统都可以分解为五个同心环:领导层、流程、基础设施、人口和行动单元。该模型被美国空军规划者在两伊战争中有效使用。

参见

  • 电脑操作系统
  • 形式系统、公理系统
  • 复杂性
  • 元系统

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参考文献

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