《协同学理论》PPT课件.ppt

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1、第六章 协同学概述,6.1 横断学科协同学6.2 协同发展经济论基本原理6.3 阴阳五行说与社会经济循环6.4 协同作用与三维立体容积分析法,6.1 横断学科协同学,6.1.1 协同学和耗散结构理论的区别6.1.2 协同与协同学6.1.3 协同学的研究对象6.1.4 协同学中的重要概念,6.1.1 协同学与耗散结构理论的区别,相同点 都是研究一个系统为何能自发的产生一定的有序结构。,不同点,耗散结构理论从宏观上研究系统由无序到有序的转变，没有揭示系统宏观现象的微观机制。协同学从微观上解释了系统由无序到有序转变的终极原因。,耗散结构理论着重研究远离平衡态的开放系统如何在一定条件下从无序走向有序。

2、协同学既研究远离平衡态也研究平衡态系统从无序到有序的变化，并指出两者的相变遵循相同的方程。,耗散结构理论主要研究从无序到有序的变化 协同学既研究从无序到有序的变化，也研究从有序到“混沌”的变化。,耗散结构理论中de=dis+des 成立的依据是系统内各子系统间的相互作用很弱，这样各个子系统的熵才能相加减，但对一个复杂系统而言，其内部的各子系统间存在着紧密的联系和作用，耗散结构理论对此类问题的无序向有序转化无能为力。,协同学可以从具体地分析各类非平衡有序结构的系统行为入手，通过抽象、综合得出各类系统形成有序结构的条件和特征，解决耗散结构理论无法解决的问题。,协同学是以研究完全不同的学科间存在着共

3、同特征为目的的一门学科。从哲学高度看，协同学回答了物质世界诸系统从简单到复杂，从低级到高级发展进化的真正终极原因。,6.1.2 协同与协同学,哈肯所借助的典型实验激光实验,激光的形成是因为原子与原子之间发生了联系和协同，许多原子在发光行为上采取了共同的模式，使得系统在宏观上表现出有序性，表现出新的功能。,商店集中现象的启示非平衡系统中的自组织现象,一个由大量子系统构成的系统，在一定的条件下，由于子系统间的相互作用和协作，这一系统就会形成具有一定功能的自组织结构，在宏观上产生时间结构、空间结构或时空结构,达到新的有序状态。,协同，就是一种合作现象，是指一个开放系统内各子系统之间的协调同步的非线性

4、的一种特性。,简单协同：系统中各个子系统采取共同的行为来实现一个目标模式的合作。,简单协同与复杂协同,复杂协同：系统中各子系统采取不同的行为来完成一个共同的目标模式的合作。,协同学,协同学是“一门关于共同协作或合作的科学”，也称为“协同工作之学”，指的是系统的各个部分之间的互相协作，其结果使整个系统产生出一些在微观个体层次中并不存在的新的结构和特征。,协同的本质,系统内部的协同综合作用的本质是一个系统不断实现有序化的分化过程。从微观上看：子系统实现了某种联系和统一，从宏观上看，系统离开了某种均匀分布的平衡态，形成了步调、格局、空间模式和时间周期的某种稳定的区分和有序。,例如：社会进化中的产业分

5、工。,6.1.3 协同学的研究对象,协同学的研究对象是由大量子系统组成的系统，只要它是一个开放系统，而且具有一定的非线性。,协同学认为，一个稳定的系统，它的子系统都是按照一定的方式协同地活动，有次序地运动的。,协同学的精髓,由众多子系统组成的大系统总有一个相对稳定的宏观结构，这个宏观结构是由各个子系统相互竞争，协同作用而形成的模式，正是由于各个子系统之间的协同作用与竞争决定着系统从无序到有序的演化进程。,6.1.4 协同学中的几个重要概念,相与相变序参量组织与自组织硬控制与软控制,（一）相与相变,相系统宏观上具有一定特性的状态。相变系统从一种相到另一种相的转变。,（二）序参量,协同学用“序参量

6、”的变化来刻画系统从无序到有序的变化。序参量是描述系统宏观有序度或宏观模式的参量。,对一个系统而言，可能存在许多参量，但我们分析问题时，不必考虑它的微观子系统的所有参量，以及所有子系统的存在、作用及具体的运动方式，而只要选择一个或几个能够有效地描述系统宏观秩序的参量，就能够知道它的整体运动方式，能够描述它的宏观有序状态及其变化模式。,快变量与慢变量,根据状态变量在临界点处的情况，状态变量分为两大类：一类在临界点处阻尼大、衰减快，对相变的整体进程没有明显影响，即快变量，这类变量占绝大多数；另一类是一个或几个不仅不衰减而且始终左右着系统演化的整个进程的变量，即慢变量。慢变量主宰着系统演化的进程，决

7、定着结果出现的结构与功能，即慢变量决定快变量。因此，慢变量为序参量。,激光系统的电场强度,例：,生态系统中种群的个体数,社会系统中的语言、文化、公共道德、公众舆论等等,企业经营中的经营战略,化学反应中的浓度,慢变量在系统从稳定态向非稳定态过渡的过程中起主宰作用，但是快变量也不是无所作为的，两者是相互联系又相互制约的，各自都不能独立存在。所以，当系统达到不稳定状态时，在快变量的作用下，将使系统达到一个新的稳定平衡位置。这是一个有序化的进程。伴随着系统有序化的进程（新的有序结构的产生、发展），慢变量和快变量相互联系，相互制约，表现出一种协同运动。这是系统子组织过程中子系统协调运动的一个重要表现。,

8、系统在自组织过程中的协同运动，不仅表现为慢变量决定快变量的协同方面，而且表现在若干个慢变量间的合作与竞争之中。几个序参量同时处在一个矛盾竞争的系统中，每一个序参量决定着一种宏观结构以及它所对应的微观组态，也就是说在这种情况下，系统在不稳定点孕育着几种宏观结构的“胚芽状态”。最终能出现哪一种结构，由序参量的合作与竞争的结果决定。,当几个序参量之中任何一个序参量都不能单独主宰宏观结构形成过程时，便通过它们之间的合作，确定某种反映序参量共同作用的宏观结构。当某一个序参量在各序参量的竞争中获胜时，就会形成由该序参量主宰的宏观结构。即序参量的合作会形成一种宏观结构，而序参量的竞争终将导致只有一个模式的存

9、在。序参量之间的协同合作与竞争决定着系统从无序到有序的演化进程，这是协同学的精髓所在。,协同学指出系统演化的动力是系统内部各子系统之间的竞争和协同，而不是外部指令。它指出系统内部通过竞争而协同，从而使竞争中的一种或几种趋势优势化（形成序参量的过程）并因此支配整个系统从无序走向有序。,系统演化的动力-竞争和协同,竞争与事物、系统或要素的个体性相联系，并不一般地等同于个体差异、个体性。差异强调个体之间的不平衡性，而竞争则要进一步强调不平衡的个体之间存在着相互联系、相互作用、相互排斥。,竞争是相互联系的个体之间的一种基本关系。它反映着相互联系、相互作用的事物、系统或要素具有个体性并力图保持个体性。为

10、了保持个体性，个体之间就要相互排斥、互相竞争。这种关系不是由外来力量强加于个体之间的，而是个体之间固有的。,协同是系统中的诸多子系统的相互协调、合作的或同步的联合作用，集体行为。是系统整体性相关性的内在表现。,竞争是协同的基本前提和条件，系统内部的诸要素或系统之间的竞争是永存的。它一方面造就了系统远离平衡态的自组织演化条件，另一方面推动了系统向有序结构的演化,竞争使系统趋于非平衡，它是自组织的首要条件，协同则在非平衡条件下使子系统中的某些运动趋势联合起来并加以放大，从而使之占据优势地位，支配系统整体的演化。系统通过竞争和协同从而产生序参量，序参量一方面通知各子系统如何运动，一方面又告诉观察者系

11、统的宏观有序态的情况，从而反过来支配整个子系统。这便是系统运动的整个过程。,例：舞池中的秩序。,（三）组织与自组织,组织系统系统中子系统相互作用关系是在外界力量的控制下被动形成的，而它们向着有序化方向的集体行为也是由外界力量控制的。,自组织系统自组织是指无需外界特定的指令而能自行组织、自行衍生、自行演化，能够自主地从无序走向有序以形成有序结构的系统。,组织与自组织的区别,组织的指令是由外部输入的，是通过外界力量达到有序，组织自己是不能自由活动的。,自组织是自己自动组织起来的，指令由内部发出，它是围绕着共同的目标自由结合的有生命的有机体。,与组织系统相比，自组织系统具有较强的自适应、自调节、自复

12、制、与自催化属性，与外界联系紧密，具有很强的生命力。在管理系统中，总是力求将现存的组织架构演化为自组织形式，通过成员间的竞争和协同形成他们自己所默认的序参量，从而指导他们自主地执行这一规则，调动员工的自适应、自调节的积极性，使潜力得到最大的发挥。发挥他们的最大潜力，创造更大的价值。,（四）硬控制与软控制,硬控制又称直接控制，在组织系统中，外界以一种特定的或者说明确的方式对系统施加着控制，通过这种控制系统实现它的即定目的。,软控制又称间接控制，在自组织系统中，外界也施加着影响，通过这种软控制，系统同样可以演化形成新的结构。,把硬控制与软控制有机地结合起来，在组织与自组织、硬控制与软控制之间寻找最

13、佳联合点，使之达到动态的、有序的平衡，对于各类管理系统具有非常积极的意义。,例：经济运行中计划与市场的结合。,6.2 协同论基本原理,一 协同放大原理：,非平衡的开放系统之所以具有发展的生机与魅力，是因为存在着协同规律和竞争规律，子系统间的协同合作与竞争，导致系统整体功能放大，使整体大于局部之和。,协同和竞争是自然界、人类社会和思维认知领域的普遍现象，二者既相互区别，相互对立，有相互联系互为因果，是对立统一的关系。,协同和竞争相互区别，相互对立,第一，从内容上看，协同是子系统间的合作、配合协调与和谐，竞争是子系统间的对立矛盾、妨碍和抑制。,第二，从性质上看，协同表示事物间的相容性、共存性，竞争

14、表示事物间的相容性、排他性。,第三，从地位和作用上看，协同是客观事物间相互联系的基础和前提，而竞争是客观事物在在普遍联系中得以运动、变化、发展的重要条件和动力。,第四，从内在规定性上看，二者各有其内在规定性和质的差异，不容混淆。,协同和竞争相互联系，相互转化,第一，竞争与协同相互联系、相互依赖。协同是竞争前提下的协同，竞争是协同基础上的竞争。一方面，竞争与协同相互联系并依赖于竞争，协同离不开竞争，离开竞争的协同不是真正的协同，那将是“一潭死水”。另一方面，竞争与协同相互联系并依赖于协同，竞争离不开协同，离开协同的竞争不是真正的竞争，那将是“一盘散沙”。,协同和竞争相互联系，相互转化,第二，竞争

15、与协同引导相互引导、相互转化。协同是竞争前提下的协同，竞争是协同基础上的竞争。一方面，竞争导致协同。序参量是最后的获胜者，决定着新的序结构的形成，其他序参量为了整体的协同放弃了自己的个性，服从于序参量。另一方面，协同并没有消除竞争，而是引导竞争，是导致新竞争的前提。,二 催化作用原理：,开放系统要素间存在非线性的相互作用，会有催化作用，促使自己和对立面都放大。,自催化：反应物自己催化自己。互催化：反应物互相催化，相互作用。,三 支配性原理：,又称为役使原理。自组织过程中，慢变量左右着系统演化的整个进程，决定着演化结果出现的结构与功能。慢变量决定快变量。,新疆：为什么一流设备生产出二三流产品？,

16、6.3 阴阳五行学说与社会经济循环,阴阳学说与经济运动,阴阳学说认为：任何事物都具有既对立又统一的阴阳两个方面，这是万物生化不息的根源，是宇宙间事物变化的根本规律。阴阳有两种意思，一是说一切事物都有阴阳两个方面；二是一切事物的属性也分为阴阳两个方面。阴阳并不固定地代表某一事物，不是绝对的，而是相对的，随着事物对立面的转化而转变。而阴阳两者是相互滋生、相互依存的，必须把阴阳当作一个整体而对待，并保持阴阳之间的协调，不能使其一方偏盛或偏衰。,五行学说与经济循环,五行是以木、火、水、金、土为名的抽象概念。古人以这种抽象概念提示事物之间的相互联系和运动变化规律。五行生克论认为任何一行中具有生我、我生，

17、克我、我克两个方面；而相生之中，同时寓有相克；相克之中，寓有相生，这是自然界运动变化的一般规律。,木,火,土,金,水,相生,相克,生是生出、引起的意思；克即制约的意思。,五行反生与反克,五行反生指在五行相生序列中，当前项很强时，有可能出现前项生不出后项的反常现象。土不生金-土多则金埋；金不生水-金多则水浑；水不生木-洪水冲毁林木；木不生火-柴粗生不着火；火不生土-火大则土焦。,五行反生与反克,五行反克指在五行相克序列中，当前项较弱而后项却很强时，前项反而要受到后项克制的现象，又称反侮。水反克土-海水难成池；土反克木-土硬则木萎；木反克金-小刀难砍巨木；金反克火-真金不怕火炼；火反克水-杯水难灭

18、车薪。,木,火,土,金,水,相生,相克,抑制原则：任何一个相克过程，对于相克者的相克者，起着抑制相克过程的作用。,例如，在“木克土”这一相克过程中，木是土的相克者，但在“金克木”这一相克过程中，金又是木的相克者，那么，金就起着抑制“木克土”这一过程的作用。,五行学说中的重要原则,掩蔽原则：任何一个相克过程，对于被克者的相生者，起着掩蔽相克过程的作用。,例如，在“木克土”这一过程中，土是木的被克者，但在“火生土”这一相生过程中，火是土的相生者，那么，火就起着掩蔽“木克土”这一过程的作用。,五行学说中的重要原则,例如，木是土的相克者，但水又是木的相生者，那么，水就起着促进“木克土”这一过程的作用。

19、,促进原则：任何一个相克过程，对于相克者的相生者，起着促进相克过程的作用。,五行学说中的重要原则,生产,分配,交换,消费,积累,相生,相克,社会经济运动的五行循环,社会经济运动的五行循环,经济运动中，生产引起分配分配引起交换，交换引起消费，消费引起了积累。生产对交换起着制约作用，交换又制约着积累，积累对分配起着制约作用，分配又制约着消费，消费作为动力直接制约着生产。,生产,销售,服务,反馈,创新,相生,相克,企业生产经营的五行循环,产品开发,竞争,生存,超越竞争,发展,相生,相克,企业参与市场竞争的五行循环,6.4 协同作用与三维立体容积分析-新疆北疆三个垦区的比较,三维立体容积方法是应用于管

20、理系统发展战略制定与完善的有效的模型方法，将相似的若干个系统，用一系列能表征各系统总体水平的功能指标，从系统的三维角度，定量地估计出各系统的总体功能值，并通过这些相似系统之间的纵横向比较，找出管理系统发展过程中的限制因子，从而制定出合理的系统发展战略方案。它适用多种类型的管理系统。,三维立体容积方法的基本内容,一个立体容积的大小等于长、宽、高不同三维长的乘积。实体系统也能从三维的角度刻划它们的基本形状、大小，表征它们的外在特征、结构及功能。一个抽象系统的“立体容积”的大小也可以用这个乘积来表示。所不同的是系统的维长是由系统内各子系统的功能和好坏来度量。“立体容积”越大，表明各子系统间的协同性越

21、好，系统的总体功能越强。反之，说明各子系统间的协同性差，因而导致系统的总体功能减弱。,例：新疆北疆三个垦区的比较,农业是一个巨大而复杂的系统，农、林、牧、副、渔等则是这个系统的各子系统，土壤、水、资金、人力等则是各个子系统的要素。各子系统和要素之间有着紧密的联系，当它们协同发展时，农业系统才得以发展。他们的协同程度制约着农业系统整体功能的大小。农业发展到一定阶段，成为个“三维立体网络结构”。对于任何个农业系统，都可看成是由它的广度、深度、高度构成的大小不等的立体容积。,()农业的“广度”,包含对农、林、牧、副、渔、草、虫、微等等这样一些生物生产领域的开拓。我们将这一生产领域称之为“生物生产功能

22、维”系统，它在实际上表现为复杂不等的生物生产结构。,以农、林、牧、副、渔五业人均产值得分的加权平均数代表系统的“广度”。,1994-1998年三垦区五业平均产值构成情况,1994-1998年五业劳动生产率,“广度”计算表,(二)农业的“深度”,包含对可控的温、光、气、土、劳、工、肥(饲)、技、管等等这样一些资源系统的开拓。故把这种深度的开拓称为“资源开发功能维”系统，它在实际上表现为素质不一的资源利用结构。,以水的利用系数、土壤肥力、盐碱土面积占总面积的百分比和土地利用率的得分之和来代表立体农业的“深度”,“深度”计算表,农业的“广度”和“深度”这两“维”。构成农业系统的“平面”结构，故系统的

23、活力和生机都是低水平的。经济上的自生力和生产上的回旋余地都不大。一遇天灾人祸，便易大起大落。系统不稳定，产出量不多。要改变这种状态，“平面农业”就必须向“立体农业”发展，也就是要发展农业的“高度”。,(三)农业的“高度”,它包含农产品加工、贮藏、运输等等这样一些增殖系统的开拓。故这种“高度”的开拓称之为“经济增殖功能维”系统。因而，把农产品的加工、贮藏代表系统的“高度”，也可以理解为农业系统从“平面农业”向“立体农业”发展到更高的层次。,立体农业的“高度”。以工业工人人均农畜产品加工的产值作为参量。,“高度”计算表,根据立体农业系统的理论，农业建设的总体目标，应该是努力扩展立体空间三条边线的长

24、度，使三维系统协同发展，从而达到系统的立体容积，而且也会极大地增强农业系统的抗逆力、调蓄力和自生力。抗逆力主要是指农业系统对自然灾害的抗御能力；调蓄力主要是指农业系统对外界经济冲突与干扰的适应协调能力；自生力主要是指农业系统自身扩大再生产的能力。“三力”的提高是农业系统功能增强的具体表现。,结果比较,三维立体容积的大小，可以综合地表示农业系统素质的优劣,结果比较,从表中可以看出，奎屯的立体农业容积为1，石河子和五家渠的容积分别为1272和1430。显然，这说明五家渠的农业在抗逆力、调蓄力和自生力方面均优于奎屯和石河子。这就能从比较中找出石河子垦区的优势和差距以及潜力，从而为寻求战略对策提供了方

25、向和可靠依据。,对策分析-以石河子为例,优劣顺序是奎屯、五家渠、石河子垦区。原因：近年来农业基本建设投资和规模逐年下降，使该垦区农业生产条件恶化，水利设施多年失修，农机设备老化，严重削弱了农田抗御自然灾害的能力。垦区有近30的水利工程设施不能正常发挥效益，渠系有效利用系数仅036，每年约有267万公顷作物要遭旱灾危害。土壤肥力下降，垦区耕地中有机质低于1的面积占581，地下水位上升，次生盐渍化面积占耕地面积的47，这些严重影响了水的利用率和灌溉效果。,1 从系统的深度(资源开发功能维)看,对策分析-以石河子为例,石河子最小。原因：石河子农业生产结构中，以种植业为主，五年中，种植业产值占农业总产

26、值的平均水平为8372，而林、牧、副、渔四业仅为1628，结构明显失调。特别是林业和牧业在近几年一直处于低谷状态，仍然是农业系统发展的“最大限制因子”。因而，各子系统在运行过程中不能发挥协同作用，导致整个系统功能下降。,2 从广度(生物生产功能维)方面来看,对策分析-以石河子为例,石河子为 1401，比奎屯高0401，比五家渠高003。石河子垦区已形成较为完善的农畜产品加工体系，对发展垦区经济发挥了巨大的作用。,3 从系统的高度(经济增值功能维)来看,对策分析-以石河子为例,三者之间处于相互依存，而又相互制约的关系之中。要加高系统的高度，必须提高系统的广度，为工业提供丰富的原料；而提高系统的广

27、度，必须依靠加深系统的深度为前提，即充分开发利用农业资源，为提高农业生产力水平创造基础条件。,4 从广度、深度和高度三者的关系来看,对策分析-以石河子为例,石河子垦区系统的高度(工业)位于三者之冠，但其系统的立体容积却低于五家渠，而只略高于奎屯，其原因是由于它的广度和深度均低于五家渠0072和 0065所致。由于广度和深度较低，使高度的发展在一定程度上不能不受到牵制。因而，三个子系统的协同作用削弱，终而降低石河子农业系统的总体功能。,5 从协调发展原则看,结论,“深度”是影响石河子农业系统功能的最大限制因素。由于长期忽视生态环境的改善和建设，结果是生产条件环境恶化，农业发展后劲不足，农业生产力出现滑坡等现象。因而，石河于垦区农业要走出低谷的关键在于：改善生态环境，要在“深度”维上破题。,对策：,依靠科技进步，使系统内诸资源要素相互适应协同，提高资源开发利用的功能。首先应把改良、培肥土壤、提高地力作为农业发展的战略重点。其次是加强基础设施的建设，如水库、防渗渠道等的修建，喷灌、滴灌等节水技术的应用。,