系统科学导论

绪论 1

热力学与不可逆性 2

两种时间箭头——进化与退化 3

第1章 系统科学的发展史 5

1.1定性的系统思想的产生和发展 5

1.2定量的系统科学方法的建立和发展 9

1.2.1科学技术背景 9

1.2.2 20世纪40～60年代形成的系统科学“学科群” 10

1.2.3 20世纪70～80年代基础学科发展促进系统科学的建立 13

1.2.4 20世纪80年代以来系统科学与其他科学的发展相互交织在一起 13

1.2.5系统科学在中国的发展 14

1.3综合的现代科学技术体系 15

1.3.1学科分类的标准与形式 15

1.3.2钱学森学科分类的原则及现代科学技术体系 17

第2章 系统科学的基本概念和方法 20

2.1系统的定义、结构和功能 20

2.1.1系统的定义 20

2.1.2系统的结构 21

2.1.3系统的功能 22

2.2系统的状态、演化及分类 23

2.2.1系统的状态 23

2.2.2系统的演化 24

2.2.3系统的分类 25

2.3系统方法论 27

第3章 耗散结构理论 31

3.1非平衡热力学的背景 31

3.1.1什么是熵 31

3.1.2开放系统的热力学第二定律 33

3.1.3非平衡系统的局域平衡假定 熵产生率 34

3.1.4昂萨格倒易关系 最小熵产生原理 35

3.2耗散结构理论的创立 37

3.2.1普利高津及耗散结构理论创立的历史背景 37

3.2.2非平衡系统在远离平衡区的演化 38

3.2.3自组织现象和耗散结构 39

3.3稳定性 43

3.3.1稳定性和Lyapunov函数 43

3.3.2定态解的线性稳定性分析 46

3.3.3定态解的性质 47

3.3.4一个实例——Lotka-Volterra模型 51

3.4分岔理论 52

3.4.1从热力学分支到耗散结构分支 52

3.4.2分岔现象 53

3.5耗散结构现象 56

3.5.1热力学分支的失稳 56

3.5.2耗散结构现象的特点 58

3.5.3耗散结构形成的条件 60

附录：最小熵产生原理的证明 62

第4章 协同学 64

4.1序和对称性 64

4.1.1序 64

4.1.2对称性和有序 66

4.2序参量 68

4.2.1哈肯和协同学的创立 68

4.2.2序参量——自组织的状态描述 71

4.3支配原理 73

4.3.1支配原理的概念 73

4.3.2快变量绝热消去法 75

4.4随机层次上讨论系统的演化 78

4.4.1进行随机层次分析的必要性 78

4.4.2描述随机过程的几类方程 79

第5章 非线性行为 83

5.1从线性到非线性 83

5.2非线性系统的演化 85

5.2.1非线性系统演化的特点 85

5.2.2线性化方法 86

5.2.3平均值方法 86

5.2.4演化趋势的定性分析 87

5.3混沌现象 89

5.3.1“平衡态混沌”与“非平衡态混沌” 89

5.3.2产生混沌的一个简单例子 90

5.3.3混沌现象的特点 93

5.3.4通向混沌的途径 93

5.3.5蝴蝶效应 96

5.4分维与分形简介 98

5.4.1分数维几何学 98

5.4.2分数维的计算 100

5.4.3自相似结构和分形 101

第6章 复杂性研究 104

6.1复杂性研究的三个阶段 104

6.1.1简单系统和三类巨系统 104

6.1.2简单巨系统 105

6.1.3复杂适应性系统 107

6.1.4开放的复杂巨系统 108

6.2复杂性科学 110

6.2.1从简单性到复杂性 110

6.2.2从有机界到无机界 111

6.2.3复杂性研究的方法和意义 113

第7章 运筹学 116

7.1运筹学概论 116

7.1.1运筹学的基本概念 116

7.1.2运筹学简史 118

7.2运筹学的主要内容 119

7.2.1规划论 119

7.2.2对策论 120

7.2.3决策论 122

7.2.4排队论 123

7.2.5库存论 124

7.2.6搜索论 125

7.2.7可靠性理论 125

7.2.8网络分析 126

7.3几类规划问题 127

7.3.1线性规划 127

7.3.2非线性规划 129

7.3.3动态规划 130

7.4运筹学的应用 132

第8章 控制论 135

8.1控制论的产生 135

8.1.1社会背景 135

8.1.2理论渊源 136

8.2控制论的基本概念 137

8.2.1什么是控制 137

8.2.2控制论的定义与分类 139

8.2.3控制能力 140

8.2.4输入与输出 141

8.2.5反馈 142

8.3控制系统 143

8.3.1控制系统及其分类 143

8.3.2控制系统的主要方法 145

8.3.3控制系统的性能指标 147

8.4控制论系统 148

8.4.1控制论系统 148

8.4.2控制论系统的基本规律 151

8.5控制论的运用 153

8.5.1控制论的理论内容 153

8.5.2控制论的运用概况 154

第9章 信息论 156

9.1信息论的产生和发展 156

9.1.1准备阶段 156

9.1.2创立阶段 157

9.1.3发展阶段 158

9.2信息的基本概念 159

9.2.1什么是信息 159

9.2.2信息的分类 161

9.2.3信息的特性 161

9.2.4信息载体的特性 162

9.3香农的通信系统模型 163

9.3.1通信系统模型 163

9.3.2香农信息的度量 166

9.4信息方法与信息技术 169

9.4.1信息方法 169

9.4.2信息技术 171

9.5信息论的应用 173

9.5.1信息分析与预测 173

9.5.2信息与管理 175

第10章 系统工程 177

10.1系统工程概述 177

10.1.1系统工程的相关概念 177

10.1.2系统工程学的产生和发展 179

10.1.3系统工程的方法论 180

10.2系统分析和工程建模 182

10.2.1系统分析 182

10.2.2系统工程建模 184

10.3系统工程的技术方法 187

10.3.1系统预测 188

10.3.2系统仿真 189

10.3.3系统评价 191

10.3.4系统决策 192

10.4系统工程的应用 194

10.4.1应用概况 194

10.4.2一个应用实例 195

参考书目 201