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本文援用系统科学的表面与步履分析野心系统的特征、东谈主与野心系统的关系以及联想野心系统的想维历程，阐发了建模与构造在野心系统的联想与应用中所阐明的作用，以及系统科学的想想步履哄骗于野心想维履历从数学想预料工程实施的历程。

野心想维这一想法投入我国中小学已10年多余，教师对野心想维的意志也在不休地深化，即从率先遵从地以为使用电子舆图等于培养野心想维，到大王人认可算法联想与编程已毕是野心想维的伏击体现。那么，是否野心想维一定要设野心法？

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从本体上来讲，野心想维是用于处治可野心问题的，并通过可野心已毕自动化。可野心问题是在野心系统中处治并最终已毕的，算法是野心系统在时间维度上构造的自动化操作序列，但扶植可野心不局限于算法，如野心理汇聚是从空间维度建造了野心系统已毕自动化的结构。

因此，建造野心想维的系统不雅，从野心系统视角分析野心想维，有助于咱们走出算法与编程的局限，多视角意志野心想维。

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东谈主与系统：系统的结构、

行径及环境

系统无处不在。太阳系是一个天体系统，东谈主是一个生命系统，个东谈主、群体和组织不错组成社会系统，城市有排水系统，大楼有新风系统。有的系统是自然酿成的，有的系统是东谈主工制造的。那么，东谈主与系统是怎样相处的？通过对这种问题的探讨，不错了了意志什么是系统。

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简单地说，系统指由相互讨论、相互作用的多少构件组成的、具有特定功能的长入全体，其中构件可称为元素。举例，太阳系等于由太阳、八大行星以及小行星等构件所组成的。

很容易通晓，系统是有结构的，等于指系统内各组成部分，即元素之间的相互一语气、相互作用的法则框架，系统内的元素按照这种法则安装组合，便成了系统。

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举例，野心理硬件系统等于由运算器、终局器、存储器以及输入开导、输出开导这五项元素所组成，称为五大逻辑功能部件。这五项元素按一定的法则相互一语气和相互作用的关系就组成了系统的结构。

那么系统外部是什么呢？是环境。一个系统除外的一切与它干系联的事物组成的相接，称之为该系统的环境。任何系统王人是在一定的环境中运行、延续、演化的，不存在莫得环境的系统。

环境与系统之间的相互关系是系统的外部法则性。系统从环境中赢得糊口府上而得到发展，并跟着环境或自己的转换络续进行物资、动力和信息的交换，以擢升系统对环境的顺应性。举例，手脚生命系统的东谈主，和会过与外界环境发生物资、能量等交换，进行吐旧容新行径。

显明，系统是有规模的，等于能把系统与环境分开的东西。举例，大楼新风系统不错在系统规模汇聚空气质料等数据，实施空气交换行径，以及向东谈主呈现系统面前的现象参数，并接管东谈主发布的领导。其中，外部空气和东谈主王人是新风系统的环境。

系统是有行径的。系统的行径是指系统相对于它的环境所知道出来的一切变化，行径属于系统自己的变化，又响应环境对系统的影响和作用，系统行径的外部知道等于功能。

正因为系统是有功能的，是以大部分的东谈主工系统王人属于器用类系统，东谈主们制造这些器用，是为东谈主类办事的。东谈主们联想系统，等于联想系统的结构与行径，以已毕系统对环境所知道的功能。

一般而言，对于一个受东谈主操控、为东谈主办事的器用类系统，东谈主属于该系统的环境，而不会是系统中的一个元素，不然很难通晓东谈主手脚系统里面的一个元素，不错制造系统以及使用系统提供功能为东谈主办事。举例，手脚输送器用的汽车系统是在东谈主的驾驶终局下通过物理位移为东谈主提供办事，因此，东谈主是汽车系统的环境，是接管办事的对象。

02

东谈主与野心系统：

野心系统的特征

野心想维是哄骗野心科学的想想步履处治现实问题的想维知道，诚然野心想维不局限于使用野心理，但制造或使用野心理或以野心理为中枢的应用系统即野心系统，是野心想维最为典型的应用场景。野心科学和系统科学的想想步履王人作用于野心系统制造与使用，并会影响野心想维。

信息处理蓝本是东谈主的智能，野心理的出身宣告了东谈主类对自己智能机理有了初步的意志，况且已毕了东谈主处理信息的智能不错部分地由东谈主造物代替。

野心系统是一种以野心理为中枢的、通过野心和处理数据来完成特定责任的系统。它不错包括野心理系统、信息存储系统、数据通讯系统等，野心系统疏忽完成野心和处理、自动化终局，以及以此为中枢的各式应用。

系统与环境的相互作用、相互讨论是通过交换物资、能量、信息已毕的，一个系统，独一双环境洞开，同环境相互作用，材干糊口和发展。

与一般系统比较较，野心系统最大的性格等于该系统与环境交换的主如果信息。野心系统通过规模的感知开导以机械或者光、电等神态赢得环境信息，进行数据野心处理等干系行径，然后通过规模呈现数据，或者由践诺机构完成对外部环境的终局。

野心系统的另一个特征则是系统里面各元素对信息的加工处理是按预设的敕令序列自动地进行的，即系统里面元素依据结构法则在敕令序列的终局下协同地完成干系责任，知道出自动化特征。

值得夺宗旨是，上述两种终局有着不一样的想法，一个是系统对外部环境的终局，如野心理典型应用中的工业终局，另一个是系统里面元素的终局，是已毕系统里面各元素的协同责任，不应把野心系统里面终局器的功能与系统对外部环境终局办事功能同日而谈。

基于以上两个特征，不错推断东谈主与野心系统的关系：东谈主是野心系统的环境而不是野心系统的元素，被野心系统办事的物理对象亦然系统的环境，不然系统的规模就会被无尽扩大，东谈主与野心理交互成了系统里面通讯，即有可能出现系统莫得环境，也莫得输入输出的风光。

系统科学是以系统为接头和应用对象的一门科学，是探索系统的存在口头和畅通变化划定的知识。系统科学步履是用系统的不雅点来意志和处理问题的各式步履的总称，系统不雅念是对于一般系统的全体论科学想维。系统所体现的最大的上风等于浮现性，即多个元素组成系统后，出现了系统组成前单个元素所不具有的性质，或者说，系统的价值将会大于系统各元素所创造的价值之和。

举例，多台野心理组成的互联网具备了单台野心理所不具备的功能，况且其价值远远跨越各单台野心理所能创造价值的总数。

因此，全体性原则是从系统开赴想考并处治问题的伏击原则，该原则条目东谈主们在接头系统时应从全体开赴，存身于全体来分析其部分或部分之间的关系，进而达到对系统全体更深远的通晓。

野心想维的系统不雅响应的是用系统科学步履意志、联想、制造、哄骗野心系统处治执行问题所遴荐的想维步履。野心想维系统不雅的柔和点在于处治与野心讨论的系统类问题，需要通过构建一个系统来处治的问题。

03

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原型与模子：野心系统中

系统科学步履的哄骗

东谈主的材干是有限的，通过创造器用和使用器用不错产生更大的遵守，这就需要将复杂的问题升沉为东谈主类大脑不错处理的、相对简单的问题。给对象实体以必要的简化，用恰当的知道神态或法则把它的主要特征边幅出来，这种步履等于模子化步履。

模子化步履，是系统科学的伏击步履。经过对对象实体模子化以后得到的师法品称为模子，而被接头的对象实体称为原型。连接，原型是复杂的，模子相对简单，遴荐模子化步履不错通过模子接头原型，有助于东谈主们收拢中枢内容，意志客不雅事物。

举例，一台野心理实体，用运算器、终局器、存储器、输入开导和输出开导所边幅，该五项构件和它们之间的相互关系酿成了野心理实体的模子，野心理则为该模子的原型。通过模子，不错接头该原型即野心理的行径和功能。

已毕模子化的历程称为建模，建模的主要责任等于提取出实体对象的中枢元素以及元素之间的相互关系与法则，也等于遴荐抽象的步履建模。模子是对原型的简化，压缩了一切不错压缩的信息。抽象是已毕模子化的伏击妙技，抽象建模既是处治现实问题的一种数学步履，亦然野心学科中联想自动化工程已毕的伏击技艺，是野心想维的组成部分。

在构造模子时，客不雅性、有用性是对建模的要紧条目，响应原型本体性格的信息必须在模子中知道出来，通过模子接头疏忽把抓原型的主要特征。对于归并双象原型，基于不同的接头态度和应用野心，不错有多种模子来表征。

举例野心理硬件系统，也不错边幅成输入、野心、输出三部分，其优点是模子简单，不错粗略地响应系统与环境的信拒却换关系，其流弊则是过于“黑箱”化，不成响应野心理的典型特征和特有的旨趣性，得当这一模子结构的原型也会有好多，不利于通过模子对原型的接头。

由此启发，恰当地缩小系统内构件的数目以及构件之间关系的复杂度，不错缩小系统的复杂度，其有用的办法等于将一个大系统诀别为多幼年的子系统，最终使东谈主们易于通晓与换取。

元素是系统组成的最小单元。当一个系统元素很少、相互各异不大时，系统不错按照单一的模式对元素进行整合。当系统的元素数目好多、相互各异不可忽略时，就需要诀别不同的部分，分别按照各自的模式组织整合起来，酿成多少子系统，再把这些子系统组织整合为整系统。

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举例，野心理系统不错分为硬件系统和软件系统，而硬件系统和软件系统还不错络续领悟。分层等于整合子系统的一种有用步履。

因此，系统是有头绪的。最简单的系统由元素头绪和系统全体头绪组成。复杂系统从元素头绪运行，由低头绪向高头绪渐渐整合、发展，最终酿成系统的全体头绪。其中，低头绪附庸或因循高头绪，高头绪包含或支配低头绪。

举例，野心理汇聚是一个复杂的野心系统，需要高度配合的责任材干保证系统的平素运行。其中，界说汇聚结数据交换的法则即汇聚公约就畸形广博和复杂，ISO遴荐系统科学步履，界说了七层互联公约，从而促进了野心理汇聚技艺的发展。

04

建模与构造：系统视角下的

野心系统构造

野心理尺度处治问题的步履是将边幅物理天下和数学天下的各式公式和方程闹翻化、数字化，并将一语气时间变成闹翻的技艺，让求解这些公式和方程的野心历程疏忽自动践诺。

从系统科学的视角开赴，等于用野心理尺度界说模子，明确组成系统的元素，把元素间的相互关联口头提取成行径法则，并以野心理尺度示意出来，便不错通过野心理的数据野心来师法系统运行演化。

上述的行径法则，不错用算法来边幅。因此，咱们需要找到或构造出有用的步履，即算法，通过践诺特定的野心历程来处治问题。

算法的践诺历程等于精确的信息变换历程。野心想维的要义在于精确地边幅信息变换历程的操作序列，并有用地处治问题。

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一个东谈主用野心想维处治问题的历程则是：抽象—神态化抒发—构造—自动化，即用抽象的步履建造模子，提取行径法则，神态化地边幅演化历程，然后用可践诺的领导系统构造践诺序列，临了不错得到野心系统的自动化践诺。

构造是野心想维中的过失要津。构造发生于建模之后，即在经过抽象与神态化抒发建造了了的模子表征以后，构造则是将数学特征的模子边幅升沉为野心科学的工程已毕。通过算法构造并由尺度已毕自动化，不错称之为尺度性构造，即在时间上通过有序操作已毕问题处治。

更一般化地，系统科学步履指点东谈主们不错用模子化步履将复杂的问题化解为简单问题，粗略并了了地表述系统，将存在的但不可见的系统以可见或可通晓的口头呈现出来，以及用构件有用地构造系统。

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以时间为序列用尺度来已毕的演化系统是这么，在空间中的系统构造亦然这么，履历的历程是通过对现实天下待处治问题的分析与边幅以后，用一个个对象或构件组成系统，通过系统建模，从空间上构造一个野心系统来已毕自动化，这么的构造可称为系统性构造。

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举例，汇聚系统等于由好多野心历程所需要的多个部件一语气在沿途酿成一个野心系统，这些部件不错称为节点，这个野心系统等于

由多个节点一语气通讯而酿成的野心理汇聚。

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野心想维的要义体当今汇聚野心系统中的每一个节点王人是详情的，表率各节点关系的公约所具备的基本条目是无歧义地、弥散精确地边幅汇聚一语气与通讯的操作序列，而且每个基本动作王人是可行的。

系统是具有演化性的，野心系统也一样，尺度扶植了野心系统的演化。系统是有结构的，野心系统不错由各式运算节点、终局单元、存储单元等构件组成。

联想及制造野心系统的履寥若晨星程与野心想维是一致的，即履历“抽象—神态化抒发—构造—自动化”的历程。其中，不管是尺度性构造，仍是系统性构造，王人是从时间或空间上将野心模子或决策进行准确的自动化行径已毕。

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几点启示

野心学科与数学学科概述干系，但凡不错用野心理来处理的问题及历程，王人不错用数学来边幅，但凡不错用构造性数学边幅的问题，只须其触及的论域是有穷的，王人不错用野心理已毕。

野心学科又具有工程属性，野心的干系表面需要用工程的步履来已毕。与此对应的野心想维，蕴含了数学、技艺、工程等千般化的想想步履。

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不异，系统是东谈主们看待天下中的事物的一种有用口头，系统科学的想想步履有其通用性，好多学科王人是用系统的不雅点来分析问题和抒发问题的，野心系统也不例外。

野心系统的干系教会，也应该浸透系统科学的想想步履。学会用系统的不雅点分析野心系统，不错了了意志系统里面终局和系统对环境终局的不同，不错正确通晓东谈主与野心系统的关系。

从系统的视角意志野心想维，不错幸免把野心想维的应用局限于算法联想与编程以及把编程教悔等同于野心想维教悔，不错丰富野心想维教悔的内涵。自然，开展野心想维教悔，其系统科学步履的教会需要关联野心系统，具有野心学科特征。

手脚一个野心系统，从系统外显的野心行径开赴，与信息的赢得、传输和处理干系联，则是一种反馈终局系统；从里面数据加工历程分析，则是一种处理信息的物理象征系统。这是东谈主类智能的部分升天，野心系统这一东谈主造物承担了东谈主类部分的智能责任。

对于两个同构的系统，不错通过一个系统来接头另一个系统，如布尔代数与数字逻辑电路同构，则不错用数字逻辑电路来示意布尔代数，也不错用布尔代数来接头数字逻辑电路。

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可是对于非同构系统，就不成简单地或收缩地用一个系统的行径与功能去推断另外一个系统的行径与功能，如不要用野心系统的智能机制来简单地忖度东谈主的智能，也不淡薄用野心系统类推某个社会系统的性质。严谨、感性是系统科学接头的基石，亦然野心想维的特质。

本文作家：

王荣良

华东师范大学

著述刊登于《中国信息技艺教悔》2023年第12期

援用请注明参考文件：

王荣良.野心想维的系统不雅[J].中国信息技艺教悔，2023（12）：22-25.

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