组织研究的有关理论(一).ppt

第十二章 组织研究的若干理论（一） （15）,三、控制论,一、信息论,二、系统论,一、信息论(Information Theory),（一）理论来源 、创始人：美贝尔电话研究所的数学家申农（C.E.Shannon1916 ） 、产生过程： 1922年卡松提出边带理论，指明信号在调制（编码）与传送过程中与频谱宽度的关系。,1922年哈特莱发表信息传输的文章，首先提出消息是代码、符号而不是信息内容本身，使信息与消息区分开来，并提出用消息可能数目的对数来度量消息中所含有的信息量，为信息论的创立提供了思路。,美国统计学家费希尔从古典统计理论角度研究了信息理论，苏联数学家哥尔莫戈洛夫也对信息论作过研究。,1922年哈特莱发表信息传输的文章，首先提出消息是代码、符号而不是信息内容本身，使信息与消息区分开来，并提出用消息可能数目的对数来度量消息中所含有的信息量，为信息论的创立提供了思路。,申农（C.E.Shannon1916），他为解决通讯技术中的信息编码问题，突破老框框，把发射信息和接收信息作为一个整体的通讯过程来研究，提出通讯系统的一般模型；同时建立了信息量的统计公式，奠定了信息论的理论基础。1948年申农发表的通讯的数学理论一文，成为信息论诞生的标志。,控制论创始人维纳建立了维纳滤波理论和信号预测理论，也提出了信息量的统计数学公式，甚至有人认为维纳也是信息论创始人之一。,法国物理学家L.布里渊（L.Brillouin）1956年发表科学与信息论专著，从热力学和生命等许多方面探讨信息论，把热力学熵与信息熵直接联系起来，使热力学中争论了一个世纪之久的“麦克斯韦尔”的佯谬问题得到了满意的解释。 英国神经生理学家（W.B.Ashby）1964年发表的系统与信息等文章，还把信息论推广应用于生物学和神经生理学领域，也成为信息论的重要著作。,（二）理论内容,、信息是什么？ 信息是什么？迄今为止还没有一个公认的定义。 英文信息一词（Information）的含义是情报、资料、消息、报导、知识的意思。所以长期以来人们就把信息看作是消息的同义语，简单地把信息定义为能够带来新内容、新知识的消息。但是后来发现信息的含义要比消息、情报的含义广泛得多，不仅消息、情报是信息，指令、代码、符号语言、文字等，一切含有内容的信号都是信息。哈特莱第一次把消息、情报、信号、语言等等都是信息的载体，而信息则是它们荷载着的内容。,、申农的信息定义,申农的狭义信息论第一个给予信息以科学定义：信息是人们对事物了解的不确定性的消除或减少。这是从通讯角度上下的定义，即信源发出了某种情况的不了解的状态，即消除了不定性。并且用概率统计数学方法，来度量为定性被消除的量的大小：H（x）为信息熵，是信源整体的平均不定度。而信息I（p）是从信宿角度代表收到信息后消除不定性的程度，也就是获得新知识的量，所以它只在信源发出的信息熵被信宿收到后才有意义。在排除干扰的理想情况下，信源发出的信号与信宿接收的信号一一对应，H（x）与I（p）二者相等。所以信息熵的公式也就是信息量的公式。式中的k是一个选择单位的常数，当对数以2为底时，单位称比特（bit）,信息熵是l0g2=1比特。,在申农给信息量定名称时，数学家冯.诺依曼建议称为熵，理由是不定性函数在统计力学中已经用在熵下面了。在热力学中熵是物质系统状态的一个函数，它表示微观粒子之间无规则的排列程度，即表示系统的紊乱度，维纳说：“信息量的概念非常自然地从属于统计学的一个古典概念熵。正如一个系统中的信息量是它的组织化程度的度量，一个系统的熵就是它的无组织程度的度量；这一个正好是那一个的负数。”这说明信息与熵是一个相反的量，信息是负熵，所以在信息熵的公式中有负号，它表示系统获得后无序状态的减少或消除，即消除不定性的大小。,、信息一般具有如下一些特征,可识别； 可转换； 可传递； 可加工处理； 可多次利用（无损耗性）； 在流通中扩充； 主客体二重性。信息是物质相互作用的一种属性，涉及主客体双方；信息表征信源客体存在方式和运动状态的特性，所以它具有客体性，绝对性；但接收者所获得的信息量和价值的大小，与信宿主体的背景有关表现了信息的主体性和相对性。 信息的能动性。信息的产生、存在和流通，依赖于物质和能量，没有物质和能量就没有能动作用。信息可以控制和支配物质与能量的流动。,狭义信息论：是关于通讯技术的理论，它是以数学方法研究通讯技术中关于信息的传输和变换规律的一门科学。 广义信息论，则超出了通讯技术的范围来研究信息问题，它以各种系统、各门科学中的信息为对象，广泛地研究信息的本质和特点，以及信息的取得、计量、传输、储存、处理、控制和利用的一般规律。显然，广义信息论包括了狭义信息论的内容，但其研究范围却比通讯领域广泛得多，是狭义信息论在各个领域的应用和推广，因此，它的规律也更一般化，适用于各个领域，所以它是一门横断学科。广义信息论，人们也称它为信息科学。,4、狭义信息论和广义信息论,（三）理论应用,信息概念具有普遍意义，它已经广泛地渗透到各个领域，信息科学是具有方法论性质的一门科学。信息方法具有普适性。 所谓信息方法就是运用信息观点，把事物看作是一个信息流动的系统，通过对信息流程的分析和处理，达到对事物复杂运动规律认识的一种科学方法。 它的特点是撇开对象的具体运动形态，把它作为一个信息流通过程加以分析。信息方法着眼于信息，揭露了事物之间普遍存在的信息联系，对过去难于理解的现象从信息观点作出了科学的说明。,（三）理论应用,信息论为控制论、自动化技术和现代化通讯技术奠定了理论基础，为研究大脑结构、遗传密码、生命系统和神经病理象开辟了新的途径，为管理的科学化和决策的科学批提供了思想武器。 信息方法为认识当代以电子计算机和现代通讯技术为中心的新技术革命的浪潮，为认识论的研究和发展，将进一步提高人类认识与改造自然界的能力。,二、系统论,（一）理论来源 创始人：美籍奥地利理论生物学家和哲学家路德维格贝塔朗菲。 （二）理论产生过程,贝塔朗菲一般系统论（general system theory）,1945年贝塔朗菲明确提出系统论的任务是确定适用于系统的一般的原则，并对系统的共性做了一定的概括，如“整体性 关联性 动态性 有序性 终极性”等。 贝塔朗菲提出一般系统论是从有关生物和人的问题出发的，他认为这类问题不能沿用讨论无机界问题的常用分析方法。他认为现实是一个有组织的由实体构成的递阶秩序，在许多层次的叠加中从物理、化学系统引向生物和社会系统；因此，不能把分割的部分的行为拼为整体，必须考虑各个子系统和整个系统之间的关系才能了解各部分的行为和整体。,贝塔朗菲一般系统论（general system theory）,经过40年代末到50年代初的发展，一般系统论开始形成了国际性新学科。 1954年成立了“一般系统论学会”，80年代末改名“国际系统科学学会”，并出版相关刊物行为科学一般系统年鉴。,（二）理论内容,、系统论是研究系统的模式、性能、行为和规律的一门科学。它为人们认识各种系统的组成、结构、性能、行为和发展规律提供了一般方法论的指导。 、系统是由若干相互联系的基本要素构成的，它是具有确定的特性和功能的有机整体。如太阳系是由太阳及其围绕它运转的行星（金星、地球、火星、木星等等）和卫星构成的。同时太阳系这个“整体”又是它所属的“更大整体”-银河系的一个组成部分。,（二）理论内容,世界上的具体系统是纷繁复杂的，必须按照一定的标准，将千差万别的系统分门别类，以便分析、研究和管理，如：教育系统、医疗卫生系统、宇航系统、通讯系统等等。如果系统与外界或它所处的外部环境有物质、能量和信息的交流，那么这个系统就是一个开放系统，否则就是一个封闭系统。开放系统具有很强的生命力，它可能促进经济实力的迅速增长，使落后地区尽早走上现代化。如改革开放以来已大大增强了我们的综合国力。而我国的许多边远山区农村，由于交通不便，相对封闭，还处于比较落后的状态。,系统有下面三个特征：,系统是由两个以上的元素组合而成的。这一特征叫做系统的“集合性”； 系统各元素间按一定的方式相互联系，相互制约，各元素间存在这样或那样的联系。这一特征叫做系统的“关联性”； 系统具有一定的功能、目的。这一特征叫做系统的“目的性”。,（三）理论应用,系统工程应用 系统工程是从整体出发合理开发、设计、实施和运用系统科学的工程技术。它根据总体协调的需要，综合应用自然科学和社会科学中有关的思想、理论和方法，利用电子计算机作为工具，对系统的结构、要素、信息和反馈等进行分析，以达到最优规划、最优设计、最优管理和最优控制的目的。,系统工程以复杂的大系统为研究对象，是在20世纪40年代美国贝尔电话公司首先提出和应用的。 50年代在美国的一些大型工程项目和军事装备系统的开发中，又充分显示了它在解决复杂大型工程问题上的效用。随后在美国的导弹研制、阿波罗登月计划中得到了迅速发展。,60年代我国在进行导弹研制的过程中也开始应用系统工程技术。 到了70、80年代系统工程技术开始渗透到社会、经济、自然等各个领域，逐步分解为工程系统工程、企业系统工程、经济系统工程、区域规划系统工程、环境生态系统工程、能源系统工程、水资源系统工程、农业系统工程、人口系统工程等，成为研究复杂系统的一种行之有效的技术手段。,工程系统：研究大型工程项目的规划、设计、制造和运行。 社会系统：研究整个国家和社会系统的运行、管理问题。 经济系统：研究宏观经济发展战略、经济目标体系、宏观经济政策，进入投入产出分析等。 农业系统：研究农业发展战略、农业结构、农业综合规划等。 企业系统：研究工业结构、市场预测、新产品开发、生产管理系统、全面质量管理系统等。,科学技术管理系统：研究科学技术发展战略、预测、规划和评价等。 军事系统：研究国防总体战略、作战模拟、情报通讯指挥系统、参谋指挥系统和后勤保障系统等。 环境生态系统：研究环境系统和生态系统的规划、建设、治理等。,人才开发系统：研究人才需求预测、人才结构分布、教育规划、智力投资等。 运输系统：研究铁路、公路、航运、空运等的运输规划、调度系统、运输效益分析、城市交通网络优化模型等。 能源系统：研究能源合理利用结构、能源需求预测、能源发展战略等 区域规划系统：研究区域人口、经济协调发展规划、区域资源最优利用、区域经济结构等。,案例:,丁渭造宫与系统工程 在我国古代的北宋（公元9601127年）年间，有一天皇帝居住的皇城（今河南开封）因不慎失火，酿成一场大灾，熊熊大火使鳞次栉比、覆压数里的皇宫，在一夜之间变成断壁残垣。为了修复烧毁的宫殿，皇帝诏令大臣丁渭组织民工限期完工。当时，既无汽车、吊车，又无升降机、搅拌机，一切工作都只能人挑肩扛。加之皇宫的建设不同于寻常民房建筑，它高大宽敞、富丽堂皇、雕梁画栋、十分考究，免不了费时费工，耗费大量的砖、砂、石、瓦和木材等。当时，使丁渭头痛的三个主要问题是：1.京城内烧砖无土，2.大量建筑材料很难运进城内，3.清墟时无处堆放大量的建筑垃圾。如何在规定时间内按圣旨完成皇宫修复任务，做到又快又好呢？聪明的丁渭经过反复思考，终于想出了一个巧妙的施工方案，不但提前完成了这项修筑工程，而且“省费以亿万计”节省了大量金银。,丁渭是怎样做的呢？,首先，丁渭把烧毁了的皇宫前面的一条大街挖成了一条又深又宽的沟渠，用挖出的泥土烧砖，就地取材，解决了无土烧砖的第一个难题； 然后，他再把皇城开封附近的汴河水引入挖好的沟渠内，使又深又宽的沟渠变成了一条临时运河，这样，运送砂子、石料、木头的船就能直接驶到建筑工地，解决了大型建筑材料无法运输的问题； 最后，当建筑材料齐备后，再将沟里的水放掉，并把建筑皇宫的废杂物建筑垃圾统统填入沟内，这样又恢复了皇宫前面宽阔的大道。,三、控制论（Cybernetics）,（一）理论来源 、创始人：维纳是美国数学家。 维纳1894年11月26日生于密苏里州的哥伦比亚，1964年3月18日卒于斯德哥尔摩。 维纳对科学发展所作出的最大贡献，是创立控制论。这是一门以数学为纽带，把研究自动调节、通信工程、计算机和计算技术以及生物科学中的神经生理学和病理学等学科共同关心的共性问题联系起来而形成的边缘学科。,三、控制论（Cybernetics）,1947年10月，维纳写出划时代的著作控制论，1948年出版后，立即风行世界。维纳的深刻思想引起了人们的极大重视。它揭示了机器中的通信和控制机能与人的神经、感觉机能的共同规律；为现代科学技术研究提供了崭新的科学方法；它从多方面突破了传统思想的束缚，有力地促进了现代科学思维方式和当代哲学观念的一系列变革。,、产生过程,维纳少年时是一位天才的神童，他11岁上大学，学数学，但喜爱物理、无线电、生物和哲学，14岁考进哈佛大学研究生院学动物学，后又去学哲学，18岁时获得了哈佛大学的数理逻辑博士学位。,、产生过程,1913年刚刚毕业的维纳又去欧洲向罗素和希尔伯特这些数学大师们学习数学。正是多种学科在他头脑里的汇合，才结出了控制论这颗综合之果。维纳在1919年研究勒贝格积分时，就从统计物理方面萌发了控制论思想。第二次世界大战期间，他参加了美国研制防空火力自动控制系统的工作，提出了负反馈概念，应用了功能模拟法，对控制论的诞生起了决定性的作用。,1943年维纳与别格罗和罗森勃吕特合写了行为、目的和目的论的论文，从反馈角度研究了目的性行为，找出了神经系统和自动机之间的一致性。这是第一篇关于控制论的论文。这时，神经生理学家匹茨和数理逻辑学家合作应用反馈机制制造了一种神经网络模型。第一代电子计算机的设计者艾肯和冯.诺依曼认为这些思想对电子计算机设计十分重要，就建议维纳召开一次关于信息、反馈问题的讨论会。,1943年底在纽约召开了这样的会议，参加者中有生物学家、数学家、社会学家、经济学家，他们从各自角度对信息反馈问题发表意见。以后又连接举行这样的讨论会，对控制论的产生起了推动作用。 1948年维纳的控制论出版，宣告了这门科学的诞生。,（二）理论内容,控制论是研究各类系统的调节和控制规律的科学。它是自动控制、通讯技术、计算机科学、数理逻辑、神经生理学、统计力学、行为科学等多种科学技术相互渗透形成的 一门横断性学科。它研究生物体和机器以及各种不同基质系统的通讯和控制的过程，探讨它们共同具有的信息交换、反馈调节、自组织、自适应的原理和改善系统行为、使系统稳定运行的机制，从而形成了一大套适用于各门科学的概念、模型、原理和方法。控制论创始人维纳在他的控制论一书的副标题上标明，控制论是“关于在动物和机器中控制和通讯的科学”。,（三）理论应用,、控制论诞生后，得到了广泛地应用与迅猛地发展，大致经历了三个发展时期： 第一个时期为本世纪50年代，是经典控制论时期。这个时期的代表著作有我国著名科学家钱学森1945年在美国发表的工程控制论。,（三）理论应用,第二个时期是60年代的现代控制论时期。导弹系统、人造卫星，生物系统研究的发展，使控制论的重点从单变量控制到多变量控制，从自动调节向最优控制，由线性系统向非线性系统转变。美国卡尔曼提出的状态空间方法以及其它学者提出的极大值原理和动态规划等方法，形成了系统测辨、最优控制、自组织、自适应系统等现代控制理论。 第三时期是70年代后的大系统理论时期。,控制论由工程控制论、生物控制论向经济控制论、社会控制论发展。 1975年国际控制论和系统论第三届会议，讨论的主题就是经济控制论的问题。,1978年的第四届会议，主题又转向了社会控制论。电子计算机的广泛应用和人工智能研究的开展，使控制系统显现出规模庞大，结构复杂，因素众多，功能综合的特点，从而控制论也向大系统理论发展。,维纳在1950年出版的人有人的用处 控制论和社会一书中着重论述了通信、法律、社会政策等等与控制论的联系。 阿希贝1958年发表的控制论在生物学和社会中的应用一文，认为运用 非线性系统的控制理论，可以研究社会系统。 控制论具有十分重要的理论意义和实践意 义，它体现了现代科学整体化发展趋势，为现代科学技术提供了新的思路和科学方法。,在1976年国际自动控制联合会的学术会上，专题讨论了“大系统理论及应用”问题。控制 论也形成了工程控制论、生物科。其中生物控制论又分化出神经控制论、医学控制论、 人工智能研究和仿生学研究。社会控