系統化思維導論--讀書筆記

問題

首先說明世界的複雜性。接着從機械論與機械力學,說明科學的簡化,主要原因在於計算的平方定律所導致的複雜性。對於無序的複雜問題,可以利用統計力學和大數定律。最後引出中數系統,我們可以預計它與任何理論或多/或少存在很大的波動,不規則性或偏差。

1. 科學技術揭示了許多連其自身也未曾預料到的複雜性。系統論(一般系統學)的任務就是幫助科學家揭示複雜性,幫助技術人員掌握複雜性,幫助其他人學會在複雜世界裏生存。

2. 力學是這樣一門科學,它研究的系統,是力學近似原理能夠成功應用的系統。

3. 有序的簡單屬於機械力學/機械論的範疇,無序的複雜屬於集合的範疇。

4. 中數定律:對於中數系統,我們可以預計它與任何理論或多/或少存在很大的波動,不規則性或偏差。

5. 科學的成果是簡單的成果,或者更準確地說,是簡化的成果。

方法

首先將活力素,有機論,確定有機論類比的價值;利用歸納,發現一般系統規律;一般系統論,並不完全基於歸納,因爲歸納方法並不完全有效,要簡化成模型,再去類比;提出了幾個一般系統定律(一般系統論的本質),幫助我們在通向準確估計的道路上避免犯大的錯誤。

1. 有機論的類推/類比思想,對科學有很大的利用價值,很多科學出色的研究就來自於利用有機論的類推,啓發科學家的思考,有可能提出新穎的觀點,進而轉化爲出色的研究。

2. 有機的思維依賴於類推,是牛頓那個時代前後的每一位物理學家都運用的方法。對思維過程中的某些步驟加以適當簡化的處理方法,可使科學史上任何以爲重要的思想家從中收益。重要的是,當實際情況需要我們繼續前進時,我們絕不能停留在簡單粗造的類比上,而應當將其打磨成精確、清楚並具有預測能力的模型。

3. 一般系統學方法,不必侷限於有機類比。只要我們能把一個學科模型簡化爲明確的形式,就可以通過與其他科學類比,在其他領域中建立模型。

4. 一般系統論不會使我們毫無信念,而是設法用一種信念補充另一種信念的不足,並且希望新信念在有些時候更加有用。

5.通過歸納,進行一般化處理,使我們可以用一般規律對未經觀測的情景推出某些結論,這也是通才之所以能從一個領域跳到另外一個領域的原因,每一次成功的轉變之後,就會相應的增加他對二階規律的信任程度。所以,一般系統論信念的主旨並不完全基於信念,因爲不是每次領域間的跳躍都能成功。爲什麼?因爲歸納方法不可能永遠有效。

6. 要成爲通才,我們就應該像兒童那樣,用一種簡單的態度來接近複雜的系統。首先形成總體概貌式的印象,然後再逐漸細化並區別很多具體的物體。

7. 一般系統定律之定律保護/守恆定律:如果事實和定律衝突,那麼拒絕接受事實或改變定義,但是絕對不要拋棄定律。(絕大部分情況)

8. 喜悅特性定律:任何一般系統定律必須至少應當適用於2種具體情況。

9. 沮喪濫用定律:任何一般系統定律至少應該有2個例外的情況。

10. 上述2個定律可以用於任何一種一般化的提煉行爲。如下的組合和分解定律,則使用與一般系統思維的“系統”方面。

11. 組合定律(整體大於部分之和)和分解定律(部分大於整體的局部)。

12. 上述定律的目的:幫助我們在通向準確估計的道路上避免犯大的錯誤。“不是未知的東西使我們感到困惑,而是我們自認爲已知但實際上並非如此的東西給我們帶來麻煩”。

系統與幻想

首先每個觀察着的視角不一定都一致,所以不同的人可能觀察到不同的東西。那脫離觀察者的世界(也即外部世界獨立於人們的感知對象)是否存在?就算存在,如果沒有人觀察到也是沒有意義的。但是科學就是基於這樣的信念,才使得科學不斷取得進步。獨立存在的真實,相當於絕對思維。如果“對獨立存在的真實”持懷疑態度,相當於相對思維。這2中都是啓發式思維。接着說明系統是一個集合,通過句子的例子,說明了集合規則的困難。利用集合的笛卡爾乘積,可以避免我們缺乏一般化,但也要注意過數學化。最後,提出無關法則。

1. 外部世界獨立於人們的感知對象而存在,這一信念構成了所有科學的基礎。每個觀察着的視角不一定都一致,所以不同的人可能觀察到不同的東西。那脫離觀察者的世界(也即外部世界獨立於人們的感知對象)是否存在?就算存在,如果沒有人觀察到也是沒有意義的。但是科學就是基於這樣的信念,才使得科學不斷取得進步。

2. "外部世界獨立於人們的感知對象而存在" 是產生科學發現的一種啓發式思維,類似其他啓發式工具一樣,它無法確切地告知我們何時何地能得以應用(因爲無法證實,也即不是真理,但可能大部分情況下可以用這個角度來思考問題,確定一些規律)。所以啓發式思維方法無法確定其適用的邊界。---香蕉原理

3. 我們有一連串逐漸強化的啓發式方法,我們得到的成功(驗證)越多,我們就越確信這種啓發式的結論是對的(真理),就越容易陷入幻覺。

4. 獨立存在的真實,相當於絕對思維。如果“對獨立存在的真實”持懷疑態度,相當於相對思維。這2中都是啓發式思維。

5. 系統本沒有什麼“目的”,因爲“目的”是一種關係,而非事物所“具有”的屬性。因爲不同人,看同一個事情,對其目的的理解是不一樣的。

6. 集合的規則表示法在表達集合時,就已經隱含的定義了一個“選擇集合”。比如“具有異常染色體的細胞”,就已經隱含了了一個集合“所有細胞”,但是細胞是很難辨認的。

7. 通過計算機進行語法分析就可以說明集合表示的困難。比如一個句子,從語義,到語法,再到句子的拼寫規則,會發現非常困難。事情並不是看上去的那個樣子(簡單)。

8. 我們認爲最簡單的精神活動其實並不簡單,它雖不是完全理性的,也不完全是任意而爲。如果我們能設法更多的瞭解大腦中正在進行什麼樣的活動,關於一般系統思維外在的那一半就會很容易理解。

9. 系統是一種集合。但對於集合中的成員,每個人的說法不一(部件,元素,屬性等)。名稱的繁雜表明,系統集合中的成員是系統化思維中不定義的本原元素之一。如果我們能明確指出系統到底是由什麼成員組成的,我們談論的就不再是有關係統的一般性問題,而是特定系統的問題了。

10. 用集合符號這種工具(一種數學)表達系統,便於我們討論可能性的界限範圍。

11. 一門科學是否精妙,取決於它利用數學表達的程度。

12. 集合的笛卡爾成績能在假定的觀察廣度和深度範圍內,幫助我們避免缺乏一般化的錯誤。但要注意避免過數學化,對每個看到的事情都運用笛卡爾乘積。

13. 無關法則:定律不以它所選擇的特定的符號而改變。

對觀察結果的解釋

首先,不同的觀察者觀察音樂盒黑箱,發現不同的狀態。從發明者的角度,推導下一個狀態,需要知道當前狀態和前一個狀態,由此引出眼/腦--眼/腦定律,腦和眼之前的平衡不能過多地偏向任何一方,科學的任務是要找到2者之間恰當的平衡。接着說明越常見的事物發生得越頻繁有2個原因,物質上的原因和精神上的原因。科學既不能完全基於保守注意,只選擇有利的觀察結果,也不能完全基於觀察結果,因爲實際詳盡的數據實在太多,任何狀態不可能重複,所以需要特定的狀態結合的方法。最後,結合函數符號和簡化思想,說明分解出錯的2個原因:(1) 在某一階段的函數關係中忽略了一些東西(比如z=f(x,y)實際是z=f(x,y...)),進一步的分解就會出錯。(2)要麼是觀察者的能力有限,要麼是因爲實際情況不允許繼續分解下去(互補性原型)。

1. 眼腦定律:在某種程度上,腦力可以彌補觀察上的不足。

2. 腦眼定律:在某種程度上,觀察力可以彌補腦力上的不足。

3. 我們所謂的“狀態”,就是指一種如果重現則可以由觀察者再次識別的情形。

4. 狀態不應區分過多,區分過多的狀態是因爲缺少歸納。

5. 腦和眼之前的平衡不能過多地偏向任何一方,科學的任務是要找到2者之間恰當的平衡。

6. 越常見的事物發生得越頻繁的原因:(1)因爲某種物理上的原因導致更偏愛某些狀態。(2)因爲有某種精神上的原因。

7. 科學研究也受到保守主義的影響,假定觀察結果必須與現有理論一致,如果不一致,它很有可嫩那個被認爲是謬誤,然後丟棄觀察結果。當然,完全用觀察代理替論也是不科學的。實際中詳盡的原始數據對於科學研究來說實在是太多了,不可能出現完全相同的情況(除非是人爲的)。如果我們沒有把多個狀態合爲一個,那麼任何狀態都不會重現。由此得出結合定律:研究任何事情,絕不能試圖研究它的所有情況。

8. 科學只能處理重複的事件,每一種科學,針對它所研究的系統都必須提出一套特有的狀態結合的方法,以便產生重複。

9. 科學在分解時會出錯,原因有2種:(1) 在某一階段的函數關係中忽略了一些東西(比如z=f(x,y)實際是z=f(x,y...)),進一步的分解就會出錯。(2)要麼是觀察者的能力有限,要麼是因爲實際情況不允許繼續分解下去(互補性原型)。

10. 物理學家只考慮嚴格的互補性。他所說的互補性,一定要“涉及測量儀器和被測物體之間的交互”,因爲如果缺少這些交互,就可以繼續進行歸約。他們從來不會爲了方便而放棄尋求更好的方法,除了“自然法則”(一個綜合的物理交互)。這種互補性可以稱爲絕對互補性,因爲它基於的思想是沒有其他可選方案,只有接受觀察中根本的,不可分割的限制。

11. 一般系統觀點基於更簡單的假設。如果由於某種原因,觀察者沒有對觀察進行無休止的改進,那麼任何2種觀點之間都存在互補性。因爲幾乎在所有情況下,總有某種理由讓我們停止無休止地改進觀察方法,所以可以去掉條件:任何2種觀點都是互補的。

12. 還原論是現實中從未實現的一種理想,只是一種科學信念。它肯定是信念,因爲沒人看到過任何觀察集合的最終歸約狀態。

觀察結果的分解

首先,說明不同的觀察者看到的屬性不一樣,得出差別法則(定律不應該依賴於特定的符號表示,但事實卻往往相反)。接下來用詩歌的例子說明科學的隱喻,進而說明“事物”或者“部分”的概念也是一種隱喻,因爲事物或者部分是屬性的擁有者。我們之所以使用事物或者部分這一隱喻,跟我們對邊界的體驗(區分不同的事物)密切相關,由此告知我們如果想針對一個系統得出更具體的結論,必須明確邊界(更精確的描述分割),不能只停留在詩人般的隱約。對於任意給定的轉換,都會保持一些性質,改變一些性質。要理解變化只有通過觀察不變的東西,要理解恆久也只有通過觀察發生轉換的東西。接下說明分割一個系統(集合),要選擇具有自反性,對稱性,傳遞性的性質來進行區分,根據相應性質的狀態值來分割。最後從分割系統的角度,說明目前很多系統都是無法簡單分割的,由此引出強連接定律,進而提醒我們不是所有東西都能簡化,喚起人們對互相依賴的屬性的注意。

1. 無關法則:規則不應該依賴於特定的符號表示。請注意“應該”這個詞。但不同的觀察者看待的角度不一樣,所以觀察到的內容就不一樣,進而導致得出相對應的規則/定律。引出差別法則:定律不應該依賴於特定的符號表示,但事實卻往往相反。

2. 經驗公理:未來會像過去一樣,因爲在過去,未來就像過去一樣。

3. 科學家從完整的視角開始,然後不斷進行修正和簡化,最後將最初的函數歸約成其他東西的函數,最後的歸約結果假定是已知的,因此不需要定義。科學和詩歌一樣,只能更要的品質不在於完成的隱喻本身,而在於轉換的過程,也就是做出隱喻的過程。隱喻可以建立在其他隱喻之上,函數可以建立在其他函數之上。科學的隱喻,將知識從一個狀態轉化到另一個狀態,也即基於其他科學的學科。

4. 科學最深的一個隱喻就是“事物”或者“部分”的概念,它能與其他事物或部分清楚地區分開來。“事物”或“部分”是“屬性”或“性質”的擁有者,通過區分“事物”,可以區分不同的屬性。

5. 如果我們遇到的是沒有明確自然邊界的系統,則邊界的隱喻很容易誘使我們進行有吸引力卻錯誤的推理。爲了清晰的表明我們所討論的邊界不是十全十美的薄得能完美分割的線或者面,系統化思維使用接口一詞,它提醒我們注意系統和環境的連接,而不只是分離。

6. 作爲科學家,如果我們針對一個系統得出更具體的結論,就必須更精確的描述分割,而不能停留在詩人般的隱喻上。

7. 將一個系統分解成多種性質的好處之一,是不會將事業僅僅侷限於觀察到的狀態。因爲分成多種性質之後,我們可以利用笛卡爾乘積猜測會有哪些可能的狀態。性質是對系統狀態進行分類的一種方法。

8. 不變法則:對於任意給定的轉換,都會保持一些性質,改變一些性質。

9. 要理解變化只有通過觀察不變的東西,要理解恆久也只有通過觀察發生轉換的東西。

10. 分割,分割一個集合/系統,要選擇具有自反性,對稱性,傳遞性的性質/屬性,根據相應性質的狀態值來分割,否則就沒法合理分割。

11. 每次只改變一個因素,是一個無用的忠告,除非我們已經劃分好因素或者性質。然而,要發現有用的因素,只能通過大量的實驗,並以不同的方式轉換視角。分割要有用,就必須是動態由於能夠的。根據不變法則,正式我們所嘗試的那些變換,哪些保持或者破壞的東西,告訴了我們特定因素或屬性的含義。我們研究的轉換越多,感覺對因素/屬性的理解就越多。

12. 考慮極端情況,想不出一個轉換可以保持某個屬性,在這種情況下,根據不變法則,屬性與存在是同義詞,某種意義上,它根本不能算屬性。但這不正是系統的屬性嗎?不正是系統的整體屬性嗎?由此,我們得出一個一般系統定律--完美系統定律:真正的系統屬性是無法研究的。換句話所,系統思想家像科學家一樣,尋找的是聖盃(一種完美的系統),即使找到也無法研究,所追求的是逼近。

13. 隨着時間的推移,容易分解的系統已經被分解了,剩下的系統一般是連接緊密,較難分解的。我們相信,並非任意的組合(或馮內古特所說的”鬆散組織“)都可以成爲系統,因爲這樣的組織很容易被分解成一些因素,因相當極端的分解而喪失了祕密。由此得出強連接定律:平均來說,系統連接的緊密程度要在平均水平之上。也即系統元素之間的聯繫比鬆散組織要緊密。

14. 強連接定律也可表述成:系統由部分組成,其中任一部分都不能改變。

15. 我們是想喚起人們對互相依賴屬性的注意。

16. 分解哲學也可以體現爲,在科學定律的”如果……那麼……“之前加上一段”所有其他東西都不變……“。根據分解的這種表述,強連接定律可以寫成另外一種形式:在系統中,其他事物很少保持不變。

對行爲的描述

首先從白盒的角度說明我們永遠無法確信仿真系統能夠捕獲被研究系統的所有特性。通過狀態空間的例子,說明如果存在空洞,要麼是觀測不完全,要麼是對於屬性的分類過於寬泛。接下來介紹2個法則:歷時法則和共時法則。對於複雜系統,利用投影,把多個屬性合成一個,加入時間屬性,各屬性針對時間屬性做分量等方法,可以獲得不同的視角,觀察到不同的東西。借組時間尺度的問題,說明數到3法則。最後說明開發系統的不確定性,無法確定我們觀測到的約束應該歸因於系統,還是歸因於環境。(不確定性法則)。

1. 我們永遠也無法確信我們的仿真系統能夠捕獲被研究系統的所有特性。

2. 狀態空間的空洞提示我們:我們的觀測並不完全,還有尚未觀測到的其他狀態;我們對於屬性的分類過於寬泛。

3. 歷時法則:如果行爲線自相交叉,則系統不是由狀態決定或者我們看到的是一個投影,一個不完整的視圖。

4. 在物理空間中,2個物體不能在同一時刻出現在同一位置。如果我們對正在研究的系統有完整的視圖,就可以使用這個規則。共時法則:如果同一時刻有2個系統處於狀態空間的同一位置,那麼說明該空間的維度過低,也就是說,視圖是不完整的。

5. 2種變化:投影,把多個屬性合併成一個。以此抽象,有可能發現系統行爲的某些特點。

6. 在不同的情況下使用不同的時間概念,對於變化我們的視點是一種有效而且有力的工具。比如物理學家把時間看做單向和獨立的,就可以形成“頻域”視點。

7. 矛盾的是,掌握一種強大工具的方法,就是挖掘其弱點。因此,我們提出數到3法則:如果想不出3種濫用某種工具的方法,你就不懂如何使用它。

8. 時間用標準尺度將變量分割開來,從而使得我們能處理具有大量變量的系統(f(x,y,t)分解爲g(x,t),h(y,t))。這樣一來,很容易使我們養成一種難以調整的習慣,這些度量是獨立的。

9. 因爲我們喜愛簡單,所以傾向於認爲系統具有單一的行爲線。然後開放系統並沒有單一的行爲線,而是具有一組由輸入來決定的行爲。開放系統中的行爲往往是不確定的,但因爲我們喜歡簡單,所以我們一般會採用典型行爲或者意外但重要的行爲,又或者平均行爲來回復單一的行爲線。實在不行了,就說是隨機的。

10. 系統的輸入和系統本身的性質都可能導致系統達到某種狀態,但我們無法區分。所以,不確定性法則:我們無法確定觀測到的約束應該歸因於系統,還是歸因於環境。

一些系統問題

1. 系統三元論:爲什麼我會看到我所看到的一切;爲什麼事物會保持不變;爲什麼事物會發生變化。

2. 當我們提及穩定性的時候,表達的實際上是2重意思:系統的一些可接受的行爲以及環境的一些期望之內的行爲。換句話說,我們在狀態空間中定義了環境變化的範圍,以及相應的系統變化範圍。

3. 線性系統的概念雖然對系統思維很有益處,但也將絕對注意推向了更加不妙的境地。我們所知的系統都不是嚴格的線性系統。線性系統的近似實際上是說,在一個合理的範圍內,系統是線性的,但什麼是合理的範圍?與線性近似的另一個問題是,穩定的系統不必都是線性的。

4. 我們還是傾向與感到穩定性與良性偶關係,指所有我們會有這種傾向,是因爲人們更容易注意到變化,而不是不變的東西。,此外,在我們注意的事物中,引起痛苦或不是的事情更容易形成單次印象。所以當發生變化時,讓我們感覺變差的東西通常會留下更深刻的印象。所以我們開始認爲變化等於惡化。

5. 隨着時間的推移,我們會改變好事的定義,同樣也可以改變穩定的定義。

6. 持續是指系統要值得研究而必須存在的一段時間。這段時間的長度取決於系統和觀察者之間的相對時間尺度。

7. 差異是控制論中最基本的概念,一般系統思維中也是這樣。

8. 系統是否存續的問題,取決於如下因素:環境做了什麼;系統的程序如何轉換環境;用來標識系統的變量是什麼;觀察者的程序如何操作這些變量。

9. 要理解變化,必須考慮轉換自身發生變化的可能性。

10. 舊車定律:調節作用發揮得很好的系統不需要適應性變化;系統可以通過適應性變化來簡化它的調節工作。

11. 重新表述舊車定律:看世界的方法不對觀察者產生過渡的壓力,就不需要改變;看世界的方法可能會改變,以減輕對觀察者的壓力。

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