第四章自组织研究方法之三-协同学理论课件.ppt

1、第三节第三节 协同学协同学一、协同学与耗散结构理论的区别一、协同学与耗散结构理论的区别二、协同与协同学二、协同与协同学协同，就是一种合作现象，是指协同，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一个开放系统内各子系统之间的协调同步的非线性的一种特性步的非线性的一种特性。 协同学协同学 协同的本质协同的本质三、协同学的研究对象三、协同学的研究对象 协同学的精髓协同学的精髓四、四、协同学中的几个重要概念协同学中的几个重要概念（一）相与相变（一）相与相变（二）序参量（二）序参量 对一个系统而言，可能存在许多对一个系统而言，可能存在许多参量，但我们分析问题时，不必考虑它参量，但我们分析问

2、题时，不必考虑它的微观子系统的所有参量，以及所有子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，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整体运动方式，能够描述它的宏观有序状态及其变化模式。状态及其变化模式。快变量与慢变量快变量与慢变量 根据状态变量在临界点处的情况，状态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、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

3、响，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，决定着结果出现的主宰着系统演化的进程，决定着结果出现的结构与功能，即慢变量决定快变量。因此，结构与功能，即慢变量决定快变量。因此，慢变量为序参量。慢变量为序参量。激光系统的电场强度激光系统的电场强度 例：例：生态系统中种群的个体数生态系统中种群的个体数 社会系统中的语言、文化、公共道社会系统中的语言、文化、

4、公共道德、公众舆论等等德、公众舆论等等 企业经营中的经营战略企业经营中的经营战略 化学反应中的浓度化学反应中的浓度 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，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。置。这是一个有序化的进程。 伴随着系统有序

5、化的进程（新的有序结构的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程中子系统协调运动的一个重要表现。 系统在自组织过程中的协同运动，不仅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。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，几个序参量同时处在一个矛盾竞争的系统中，每

6、一个序参量决定着一种宏观结构以及它所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，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系统在不稳定点孕育着几种宏观结构的“胚胚芽状态芽状态”。最终能出现哪一种结构，由序参。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。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

7、在各序参量用的宏观结构。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观结构，而序参量的竞争终将导致只有一个模式的存在。序参量之间的协同合作与竞争模式的存在。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。协同学的精髓所在。 协同学指出系统演化的动力是系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，统内部各子系统之间的竞争和协同，而不是外部指令

8、。它指出系统内部通而不是外部指令。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程）并因此支配整个系统从无序走向有序。有序。系统演化的动力系统演化的动力-竞争和协同竞争和协同 竞争与事物、系统或要素的个体性相联系，并竞争与事物、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、相互衡的

9、个体之间存在着相互联系、相互作用、相互排斥。排斥。 竞争是相互联系的个体之间的一种基本关系。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。为了保持个体素具有个体性并力图保持个体性。为了保持个体性，个体之间就要相互排斥、互相竞争。这种关性，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。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，

10、集体行为。是系统整体性相关性的内在表步的联合作用，集体行为。是系统整体性相关性的内在表现。现。 竞争是协同的基本前提和条件，系统内部的诸要素或系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化 竞争使系统趋于非平衡，它是自组织的首要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

11、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统的宏观有统如何运动，一方面又告诉观察者系统的宏观有序态的情况，从而反过来支配整个子系统。这便序态的情况，从而反过来支配整个子系统。这便是系统运动的整个过程。是系统运动的整个过程。 例：舞池中的秩序。例：舞池中的秩序。（三）（三） 硬控制与软控制硬控制与软控制五、五、 协同论基本原理协同论基本原理（一）协同放大原理：（一）协同放大原理： 非平衡的开放系统之

12、所以具有发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，作与竞争，导致系统整体功能放大，使整体大于局部之和。使整体大于局部之和。 协同和竞争是自然界、人类社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，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，是对立统一相互联系互为因果，是对立统一的关系。的关系。协同和竞争相互区别，相互对立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

13、合作、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、妨配合协调与和谐，竞争是子系统间的对立矛盾、妨碍和抑制。碍和抑制。 第二，从性质上看，协同表示事物间的相容性、第二，从性质上看，协同表示事物间的相容性、共存性，竞争表示事物间的相容性、排他性。共存性，竞争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。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

14、性上看，二者各有其内在规第四，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。定性和质的差异，不容混淆。协同和竞争相互联系，相互转化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。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，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，协同离不开竞争，离开竞争的协同不是真正的协同，那将是那将是“一潭死水一潭死水”。 另一方面，竞争与协同相互联系并依赖于协同，另一方

15、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，竞争离不开协同，离开协同的竞争不是真正的竞争，那将是那将是“一盘散沙一盘散沙”。协同和竞争相互联系，相互转化协同和竞争相互联系，相互转化 第二，竞争与协同引导相互引导、相互转化。第二，竞争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协同是竞争前提下的协同，竞争是协同基础上的竞争。争。 一方面，竞争导致协同。序参量是最后的获胜一方面，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

16、参量。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。争，是导致新竞争的前提。（二）（二） 催化作用原理：催化作用原理： 开放系统要素间存在非线性的相互作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用，会有催化作用，促使自己和对立面都放大。放大。自催化：反应物自己催化自己。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。互催化：反应物互相催化，相互作用。（三）（三） 支配性原理：支配性原理： 又称为役使原理。自组织过程中，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。慢变量决着演化结果出现的结构与功能。慢变量决定快变量。定快变量。谢谢大家！谢谢大家！