系统理论与人工系统设计学

　　现代社会正处在信息化发展质变阶段，且作者主要从事信息领域相关工作，因此本书内容侧重于信息领域人工系统设计。本书的主要思路：在实现中华民族伟大复兴的较长征程上，需不断地科学高效地化解矛盾，创新驱动，实现科技强国目标。其中加强高层次人才培养、加强基础结合实际是不可或缺的重要因素，因此在本书内容安排也努力贯彻这一原则。本书针对系统理论与人工系统设计学面临的问题，在现有系统理论的发展基础上，系统地论述了“人工系统设计”的理论、方法与实践。由于基础性和应用基础性内容一般是概括的、普适的，因而一般较抽象、较难理解、不易于直接应用，所以本书尽量从实际例子出发，对理论内容说明解释，从不同层次、剖面来说明在实际应用中如何化解矛盾。

　　王越，男，北京理工大学教授、博士生导师、雷达与通信系统专家。曾任中国兵器工业第206所所长、北京理工大学校长等职务。1991年当选为中国科学院院士，1994年当选为中国工程院院士。长期从事电子学与通信领域的科研工作，主要研究方向为复杂信息系统理论。提出并建立了我国电子工程对抗系统的理论体系，主持研制出多部高性能火控雷达。承担国家自然科学基金重点项目、国防基础科研项目、总装预研项目10余项。研究成果获得1978年全国科学大会奖，1989年国家科学技术进步奖一等奖1项、国家技术发明奖四等奖1项，2001年国防科学技术进步奖一等奖1项、教育部科学技术进步奖一等奖2项。发表论文100余篇，获授权发明专利10余项，出版著作4部。

第一章 概述 001
1．1　前言　002
1．1．1　系统理论　002
1．1．2　人工系统设计学　003
1．2　系统理论与哲学的关系　004
1．2．1　哲学　004
1．2．2　哲学与自然科学间的关系　008
1．2．3　系统理论与哲学的关系　009
1．2．4　系统理论与其他学科之间的关系　010
第二章　系统理论基础　013
2．1　前言　014
2．1．1　系统的定义　014
2．1．2　定义中要点说明　014
2．2　系统理论涉及的对立统一范畴　015
2．2．1　相对与绝对　016
2．2．2　相同与相异　016
2．2．3　必然性与偶然性　017
2．2．4　目的性与自然决定性　017
2．2．5　整体与局部　017
2．2．6　复杂与简单　018
2．2．7　量变与质变　018
2．2．8　连续与间断　018
2．3　避不开的“美”的简要讨论　019
2．3．1　人的本质与美的本质　019
2．3．2　美按性质进行分类　020
2．3．3　科学美　020
2．3．4　技术美　021
2．3．5　工程美　021
2．3．6　科学美与工程美　022
2．4　系统的公理体系　022
2．4．1　系统理论的顶层公理　023
2．4．2　系统理论暂立的公理体系　023
2．5　系统运动的多层次时空域展开模型　024
2．5．1　模型的组成　024
2．5．2　基于关系的多层次、多时段展开模型　025
2．6　关系　028
2．6．1　数学上的定义　028
2．6．2　关系在系统理论中的含义　029
2．6．3　系统理论中涉及的几类重要关系　029
2．6．4　“关系”之间的关系　030
2．6．5　“关系”的维系对象的关系　030
2．6．6　关系的时空展开　031
2．7　系统及其应用的理想模式　031
2．8　改良性提高计算机工作效能的初步设想　032
第三章　系统理论发展现状　033
3．1　前言　034
3．2　耗散自组织理论　035
3．2．1　最小熵产生原理要点　035
3．2．2　远离平衡态新序产生原理　036
3．2．3　动力学过程模型（布鲁塞尔器）　037
3．3　协同学　038
3．3．1　简介　038
3．3．2　协同学理论要点　039
3．3．3　利用协同学表征事物运动的例子　047
3．4　自组织的进化论——自组织范式　048
3．4．1　耗散结构　049
3．4．2　系统的宏观有序　049
3．4．3　系统通过涨落达到新的有序　049
3．4．4　大小宇宙共同进化原理　050
3．4．5　事物进化过程的进化　055
3．5　开放复杂巨系统理论　058
3．5．1　特征概述及简明结论　058
3．5．2　从定性到定量综合集成方法　059
3．5．3　从定性到定量综合集成研讨厅体系　062
3．5．4　综合举例——“921”载人航天工程　064
3．6　赛博空间初论　066
3．6．1　赛博空间与社会　066
3．6．2　赛博空间模式面临的发展挑战　067
3．6．3　赛博空间模式　069
3．7　赛博空间发展模式下的系统理论　085
3．7．1　活性自组织机理　085
3．7．2　赛博空间发展模式下，活性自组织机理、多活性代理
方法的进一步发展　086
3．8　互联网+（IOT）——社会信息化发展中的重要模式　096
3．8．1　“互联网+”核心因素及体系架构简要表达　096
3．8．2　敏捷城市（Smart City）“互联网+”结构说明　097
第四章　信息及信息系统　101
4．1　前言　102
4．2　信息　103
4．2．1　信息的内涵与定义　103
4．2．2　信息的表征及其特征　104
4．2．3　信息的特征　104
4．2．4　人类传递、利用信息的历程　108
4．3　信息系统　109
4．3．1　信息系统的定义　109
4．3．2　信息系统理论特征　109
4．3．3　信息系统的功能及分功能组成　110
4．3．4　信息系统发展的基本情况　112
4．3．5　信息系统发展的极限目标　114
4．4　信息科技与信息系统的发展是人类永恒主题　115
4．4．1　理论上的论述　115
4．4．2　信息系统具有“增强剂”和“催化剂”作用　115
4．4．3　信息系统广泛为人类服务　116
4．4．4　汽车中的电子、光电子信息系统举例　117
4．5　信息科技与信息系统发展的多种庞大支持体系　117
4．5．1　学科支持体系　117
4．5．2　层次发展的社会支持　118
4．6　几种典型信息系统举例　118
4．6．1　国防信息系统　118
4．6．2　民用信息系统　119
4．6．3　信息领域高科技企业的一些基本概念　120
第五章　系统的认识、表征与描述　123
5．1　前言　124
5．2　系统描述和表征的基本概念　125
5．2．1　“以人为本”概念的正确认识　125
5．2．2　关系概念　125
5．2．3　映射概念　126
5．2．4　运算概念　126
5．2．5　概括、提炼和抽象建模概念　126
5．3　系统表征和描述方法讨论　127
5．3．1　系统表征和描述的基础性总体概述　127
5．3．2　系统表征和描述的基础性思维方式　127
5．3．3　一些常用基础方法简述　128
5．3．4　基于计算科学引领支持的系统设计、表征　130
5．3．5　系统表征和描述的应用延伸　131
5．4　多活性代理理论和方法　132
5．4．1　简述　132
5．4．2　活性及代理活性　133
5．4．3　“代理”的动力学表达　134
5．4．4　活性自组织机理及二集合模型表达　135
5．4．5　系统的多活性代理组成及三集合模型　137
5．4．6　代理活性的定量表达　139
5．4．7　代理及多代理系统的功能活性调整保持　141
5．4．8　多活性代理系统功能活性调整保持的多层次实现　152
5．4．9　多代理间功能活性调整保持的协商协调　153
5．4．10　管控代理　153
5．4．11　耗散自组织理论与多活性代理方法理论简要比较　157
5．4．12　应用举例　158
第六章　人工系统发展、分类及设计哲学　167
6．1　前言　168
6．2　人工系统本征性质讨论　169
6．2．1　人工系统的内涵　169
6．2．2　人工系统按功能性质分类　171
6．3　人工系统发展溯源至人的思维发展　173
6．3．1　人的本质贵在认识和实践能力　173
6．3．2　人的认识和实践能力发展的核心因素是思维能力的发展　173
6．3．3　人的科学思维方式应该是对立统一辩证思维主导　174
6．3．4　人工系统研究发展中对立统一辩证规律是
基本主导规律（辩证哲学重要应用领域之一）　174
6．4　系统理论指导下的人工系统设计研发哲学　175
6．4．1　由哲学讨论到人工系统设计哲学　175
6．4．2　人工系统设计哲学实践框架简述　177
第七章　信息安全与对抗基本原理及信息安全设计哲学　183
7．1　前言　184
7．2　信息安全对抗的自组织耗散思想　186
7．3　信息安全与对抗的基础层次原理　188
7．3．1　信息系统特殊性保持利用与攻击对抗原理　189
7．3．2　信息安全与对抗中“信息”存在相对真实性原理　190
7．3．3　在共道基础上反其道而行之相反相成原理　193
7．3．4　在共道基础上共其道而行之相成相反原理　196
7．3．5　争夺制对抗信息权快速建立对策响应原理　198
7．4　信息安全与对抗的系统层次原理　200
7．4．1　主动被动地位及其局部争取主动力争过程制胜原理　200
7．4．2　信息安全置于信息系统功能顶层考虑综合运筹原理　201
7．4．3　技术核心措施转移构成串行链结构形成脆弱性原理　201
7．4．4　基于对称变换与不对称变换的信息对抗应用原理　202
7．4．5　多层次和多剖面动态组合条件下间接对抗等价原理　204
7．5　信息安全与对抗共逆道模型　205
7．5．1　建模的基本概念　205
7．5．2　信息安全对抗总体模型　206
7．5．3　共道逆道对抗博弈模型　209
7．5．4　博弈模型的讨论　227
7．6　唯物辩证哲学基本概念及要点　228
7．6．1　唯物辩证哲学基本概念及规律摘要　228
7．6．2　矛盾运动的核心规律及其应用原理　228
7．7　信息系统安全设计总体层核心矛盾哲学分析与处理　230
7．7．1　系统运行总体层核心矛盾处理　230
7．7．2　对立统一矛盾建模及量化表达　231
7．8　信息系统（人工系统），人设计（成功）原理　233
7．8．1　系统运行总体层核心矛盾分析　233
7．8．2　信息系统及信息安全设计基本原理　235
7．9　人工信息系统（本体）存在的原理　237
7．9．1　人工信息系统（本体）存在多种不可代替重要性内涵　237
7．9．2　获得与付出转化原理与质量数量辩证哲理相结合　237
7．10　信息安全对抗化解矛盾的作用　238
第八章　人工系统设计、思维、方法及过程主要节点　241
8．1　前言　242
8．1．1　重要人工系统已是人类社会中不可缺少组成　243
8．1．2　优良人工系统的诞生涉及众多“理”体系的应用　244
8．1．3　创新社会——人与社会和谐发展的核心因素　244
8．1．4　思维及思维方法　244
8．2　人思维基础类型简述　245
8．2．1　逻辑思维　245
8．2．2　形象思维　246
8．2．3　直觉思维　246
8．3　超越型通用思维方式概述　247
8．3．1　哲理基础支持“超越”　247
8．3．2　实践应用的核心因素及步骤　247
8．3．3　应用举例　248
8．4　解决问题的思维方法简介　248
8．4．1　顺向思维直接方法　248
8．4．2　顺发展方向推理+跳跃式解决症结方法　249
8．4．3　相反相成方法　249
8．4．4　类比联想方法　250
8．4．5　化归方法　251
8．4．6　定性和定量相结合方法　251
8．4．7　分析和综合相组合的方式　251
8．5　系统层次设计思维方法简介　252
8．5．1　人脑思维普遍用的抽象概括建模分析综合法　252
8．5．2　关系映射反演法——可用于解决较难实际问题　254
8．5．3　层次分析法　255
8．5．4　计算科学支持的设计方法　256
8．5．5　多活性代理方法　257
8．6　人工系统可裁剪指标体系　257
8．6．1　可裁剪系统四维综合指标体系　257
8．6．2　指标体系内涵简述　260
8．6．3　指标体系定量指标特征　261
8．6．4　关于指标体系的简要结论　262
8．7　设计中应遵循的准则　262
8．7．1　在感知矛盾，形成设计目的阶段　262
8．7．2　形成新人工系统总体核心要求阶段　262
8．7．3　形成人工系统指标体系阶段　263
8．7．4　形成系统方案阶段　263
8．7．5　技术设计阶段　263
8．7．6　试制样机及检验鉴定阶段　264
8．8　人工系统设计的主要步骤　264
8．8．1　人类社会与人工系统共同发展　264
8．8．2　人工系统设计（研制）主要步骤及内容　265
8．8．3　多活性代理方法在设计中应用　267
8．9　设计过程中非正常状态感知及处理　269
8．9．1　设计过程直接产生的非正常状态类型及感知　269
8．9．2　广义非正常状态的感知　271
8．9．3　处理非正常状态通用原理　271
8．9．4　简要结束语　272
8．10　综合举例　272
8．10．1　感知焦点矛盾，形成解决问题的具体“目的”　272
8．10．2　“目的”的初步物化，形成系统核心要求　274
8．10．3　形成系统的主要指标体系　277
8．10．4　形成系统方案　278
8．10．5　技术设计　279
8．10．6　服务活性调整体现　281
第九章　总结与展望　283
9．1　总结　284
9．2　展望　284
参考文献　286