控制论与科学方法论

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控制论是一种让系统按照我们想要的方式运行的方法。

以下是控制论、信息论、系统论的总结：

控制论

控制过程共有的几点：

• 被控制对象必须存在多种发展的可能性
• 人可以在这些可能性中通过一定对手段进行选择

一切控制过程都是由以下三个基本环节构成的：

• 了解事物面临的可能性空间是什么
• 在可能性空间中选择某一些状态为目标
• 控制条件，使事物向既定的目标转化

共轭控制：

• 用于扩大控制范围
• L ? 1 AL称作A过程的共轭过程。通过L ? 1变换和L LL变换，把我们原来不能控制的事物变为我们可以校志的A过程完成。

负反馈控制：

• 系统一旦出现目标差，便自动出现某种减少目标差的反应
• 减少目标差的调节要一次次地发挥作用，使得对目标的逼近能积累起来

正反馈控制

• 目标差不断增大
• 往往标志着达到预定目标的控制过程的破坏，即表示一个失去控制的过程。
• 又称作“恶性循环”

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信息论

什么是“知道”：

• 人们获得信息的过程
• 怎样才能“知道”，就是信息怎样传递，怎么获得信息的过程

信息的传递：

• 信息的传递是指可能性空间缩小过程的传递
• 信息传递需要我们实行某种控制，反过来，控制过程又必须依赖信息的传递
• 不能实现有效的控制，是因为没有获得足够的信息
• 只有获得目标的足够信息量，才能控制目标

信息是一种客体吗？

• 信息量只是信息多少的一种表示，并不排除信息的主观作用

通道容量：

• 一条通道，在单位时间内，可以传递的最大信息量称为这一通道的通道容量

信息的储存：

一个公式：A ? L A B B ? L B C C

其中集合A AA表示信息源，集合B表示信息的保存方式，集合C表示信息的接受者，L AB和LBC表示相应的变换

• 一切信息保存可归结为上述的变换过程

信息保存的几个共同特点：

B本身不一定是跟A完全不同的东西，但B的可辩状态一定要具有稳定性，能保存得比A 时间更长。
B通常反应了A的某一个侧面
要使存储下来的信息可以被利用，我们必须具体地了解对应关系LAB和LBC

信息和组织：

• 组织产生的过程实际上是一个系统从无联系的状态，排除了许多别的可能联系方式，只取某一种或几种联系方式的过程
• 组织过程是失误之间联系的可能性空间从大变小的过程，或者说是从混乱无序到有秩序的过程，是一个建立联系的过程
• 一个系统必须获得一定量的信息才能组织起来

控制、信息和组织都可以表示为可能性空间的缩小，差别在于可能性空间的状态不同

• 研究控制和信息的传递，我们是把一个复杂组织的各个部分互相孤立起来，考虑局部的时候又得出的基本概念

系统论

系统研究方法的特点：

• 从整体上来考察一个过程，尽可能全面地把握影响事物变化的因素，注重研究事物之间的相互联系以及事物发展变化的总趋势

系统研究方法中的因果联系

因果长链：

• 一个原因背后还有其他原因。如果一直追索下去就会发现一条因果长链

概率因果：

• 自然界很多事物之间的联系是有随机性的，a的原因并不一定引起a的结果、a 的结果并不一定是a的原因引起的。我们把这种不确定的因果称为“概率因果”

互为因果或者自为因果：

• “南极为什么有冰山，这是由辐射量不足导致的，但反过来，冰山的反射导致辐射不能很好地吸收。”
• 这种互为因果，自为因果呈现出一个因果环，如果要追索终极原因的话，原因就在系统的内部。 这种事物内部的变化就决定了事物的发展变化。

因果网络：

• 很多事情不是由单一原因决定的，而是有多个原因。如果我们想有一个好的学习状态就不能只考虑老师如何教授，还要有好的学习方法，有良好的睡眠质量，健康的心理等等。
• 这些交叉点意味着一件事物是由很多原因综合作用，而这一事件也会造成更多的结果。这种复杂的交叉点交错纵横，使因果链像网一样。

相对孤立系统：

• 忽略那些影响概率足够小的因素，把它看作系统所受的干扰和系统之外的
• 系统：人为地把一组相互耦合切相关程度较强的变量规定为一个系统
• 传统的对复杂事物的研究办法是：当影响事物因素有很多时，常常固定其他部分，分别考察一个个因素变化对事物的影响，然后再综合研究

系统的稳态结构

• 稳定态：如果干扰使系统偏离某一状态，系统内的相互作用仍可以使它回到这一状态
• 系统总是自动趋于稳态结构

均匀和稳定：

• 某一系统在空间上是均匀的，是指对物体空间各位置实行任一变换，变换后，系统不变

不稳定和系统震荡

不稳定状态可分为两种：

1、慢慢趋向于稳定结构

2、周期性震荡之中

• 主要决定系统震荡的还是系统内各子系统的相互作用方式

超稳定系统

• 重要特点：靠不稳定来维持稳定
• 特殊现象：周期性地出现“稳定-不稳定-稳定”现象
• 超稳定机制：重新寻找稳定的机制，一直找到原有的稳态结构，系统才回到不变状态

系统的演化

• 一种稳定结构向另一种稳定结构过渡
• 两种基本模式：分叉和汇流

系统的崩溃：自繁殖现象

• 自繁殖现象往往标志着系统原有稳定结构迅速打破

自繁殖现象的共同性：

1. 存在一个临界值，只有当一个系统变量大于这一临界值，才会有自繁殖现象的发生
2. 自繁殖系统内部存在着一条因果关系自动增长链
3. 自繁殖系统的形成是由于负反馈控制破坏引起的

自组织系统

• 系统的形成是一个组织过程
• 一组事物或变量之间自动发生的，不需要这组事物或变量以外的力量进行干预，这种方式形成的系统，称为自组织系统。

自组织系统的特点：

1. 先有一个组织核心
2. 自组织系统是一个不稳定系统，或者是一个亚稳定系统
3. 自组织系统内部存在着一条有因果关系的自动选择了链
4. 自组织过程是不可逆的
5. 自组织核心微小的差别，可以导致最后形成大组织的巨大差别

如何促使一个小系统的集合成为我们所需的自组织系统？

• 控制组织核心系统形成我们所需要的组织
• 人为地改变一个系统，使其成为不稳定或者亚稳定的
• 不失时机地对其加以控制

智力放大

• 选择能力放大
• 自组织系统是选择能力自动放大的一个过程

其他控制系统

• 最佳/最优控制系统：使选取的目标函数在所限定的条件下达到“最好”的自动控制系统
• 自适应控制系统：能够适应环境条件而自动调整参数或特性的自动控制系统
• 随动系统/跟踪系统：精确地跟随或重复某种过程的一种自动调节系统

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