文档介绍：该【系统科学概论大纲 】是由【青山代下】上传分享，文档一共【9】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【系统科学概论大纲 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。《系统科学概论》:这门课程是我院研究生在系统科学方面的入门课程。学生需要通过这个课程来了解什么是系统科学(系统科学的思想),了解一些研究方法和研究工作的实例,为后续专门课程以及研究工作做准备。以下是我按照这个目的和定位所设计的三个模块:什么是科学,系统科学的思想,还有系统科学的方法。大多数时候,一个创新的工作是新在:问题上、方法上、结果上,或者对象上。从思想和视角的层次提出新的问题是最大的创新。有的时候新的方法的提出也是因为思想和视角的原因。因此,了解系统科学的研究思想,把它变成自己的东西,自己看问题的角度是学****本课程最重要的目标。这样才能做出来这个方面的真正新的研究工作,或者能够很好地欣赏这样的研究工作。当然,在我这个们领域里面,我做或者欣赏的研究工作,们首先必须是科学。因此,我也需要了解什么是科学,什么是科学研究。最后,们除了思想和视角方面的修炼,我也需要了解一些方法和们技术。科学是原则上可证伪的,实际上在其适用范围內还没有被证伪的,可以用于理解现实世界的心智模型。在什么是科学和什么是科学研究的问题上,我们会关注科学的可证伪性、科学的实用主义哲学、科学与数学和数学模型的关系等几个主题。观合作效应的典型表现,以及自组织临界对许多实际系统的普适描述,统计物理学特别是其关于临界现象的研究为系统科学研究提供了重要方法。但现实世界中许多系统都是远离平衡的开放系统,很难应用平衡态统计物理学方法建立微观与宏观之间的联系,这样以下两种方法就成为研究系统性质的常用方法。自顶向下的系统动力学方法。直接从宏观变量以及宏观变量之间的关系入手,建立决定系统状态演化的宏观动力学方程,并讨论环境等因素对系统演化趋向的影响,通过分支理论等讨论系统宏观性质的突变。自底向上的多主体模拟方法。从个体的行为以及个体之间的相互作用关系入手,从基于主体的模型与模拟入手,考察系统微观行为与宏观性质之间的关系。已有关于各领域系统性质的研究表明,个体之间的相互作用结构对系统的宏观整体行为有重要影响,所以,了解系统的相互作用结构性质就成为探讨系统宏观性质的重要基础。而网络概念是刻画系统结构性质的基本工具,所以,复杂网络也就成为系统科学的重要研究工具。从科学性的角度来说,物理学——关于物理世界的心智(数学)模型——是迄今为止,所有自然科学的典范,从思想上、概念上、分析技术上、应用范围上,都还没有其它学科可以企及。因此,交叉科学的研究必须从物理学中获得以上几个方面的营养。同时,数学,作为心智模型的最终结构,是所有的自然科学的语言和结构。因此,系统科学——为更一般的实际系统寻找心智(数学)模型的学问,也必须从数学中大量吸取营养。按照这个思想,本课程的主要内容设计如下。另外,从教学方法上来讲,本课程教学中强调以下几点:广泛的阅读、自学能力、学****方法上的培养、学科上的方向感和品味。大量的阅读材料和研究实例,以及学生在课后对阅读材料和研究实例的整理——制作反映学生理解和思考的概念地图,是本课程的特点。这门课程的缺点是:对学生的理解力要求比较高,对学生的时间投入要求比较高,对学生的学****动机也有要求——对学术感兴趣的学生可以从中学到更多东西。更一般地来说,学****是为了创造知识、创造性地使用知识、提高进一步学****的效率。学****具体的已经知道的知识,如果不能为这三个目的服务,是完全没有必要的。为了实现这三点,对现有知识的整理和理解,就比直接运用现有知识要重要的很多。对于提高学****效率来说,掌握学****方法和形成对一个学科的概貌和品味,就非常重要。本课程强调学****方法(概念地图和理解型学****对知识的理解、整理和选择,而不是关注知识的完整性,是一个很大的创新。(1学时)(4学时)、,集合、映射的语言的重要性举例:“苹果的加法运算”到底是定义在哪一个集合上的运算:苹果的集合、苹果数量的集合、,把关系整理成为数学结构,找到一个事物自身最切合的数学结构举例:位置坐标存在加法运算吗,还是位移矢量?矢量加法的一般性和举例举例:交换律不满足的操作(翻转三角形),,事物的状态的变化——操作,最合适的数学结构举例:位移的矢量模型,运动物体的质点模型举例:最优编码与信息熵:,科学的可证伪性归纳的作用和局限,天下乌鸦一般黑,:平面几何(论证中每一个步骤都需要理由,都可能不成立)、伽利略关于“重物落的快”的论证(不是结论对就是对的,或者论据对就是对的,不是大人物说的就是对的,通过替换对象来考察隐藏的逻辑假设以及凸显事物的质本特征)、实验和理想实验举例:天体运动的观察和理论的发展、伽利略滑块、爱因斯坦的电梯、:天体运动的模型(地心说、日心说,质本区别——是否可以问为什么这样运动,是否符合所有的观察,是否简单)、量子态的数学模型阅读材料:,《TheArtofScientificInvestigation》CommitteeonScience,Engineering,andPublicPolicy,《OnBeingaScientist:A》GuidetoResponsibleConductinResearchKarlPopper《TheLogicofScientificDiscovery》AAAS,《TheLiberalArtofScience:AgendaforAction》Chapter2:TheReportTimothyGowers,《Mathematics:AVeryShortIntroduction》AlbertEinsteinandLeopoldInfeld,《TheEvolutionofPhysics》RichardFeynman,《TheCharacterofPhysicalLaw》RichardFeynman,《TheFeynman'sLecturesonPhysics,III》吴金闪《二能级体系上的量子力学》吴金闪《系统科学导引》第二章从科学到系统科学:系统科学的思想、目标和定位(3学时),关注多个个体的相互作用导致的系统行为,,整体性视角,举例:汉字学****研究实例:“生命游戏”元胞自动机、蚁群、阿米巴虫、:中心极限定理、广义中心极限定理、临界现象、:物理学的受力分析(按照研究目的来划分系统)层次性,由于复杂性,我们不可能通过研究化学,来研究人类的行为。举例:、状态变化以及状态变化的原因,演化,内生变量和外生变量,自治和非自治系统举例:一个小球和一个大球的运动,从位形空间到相空间,:天体运动、异速生长律、分形、噪声等1/,体系元素内部状态类物理学系统:社会力模型,人群疏散?复杂自适应系统:生态系统、,但又不能仅仅限于类比,而是把类比背后的原理找到,从而将一个学科的概念运用到其他学科中去。举例:蚂蚁觅食与蚁群算法、生物进化与遗传算法、其它的涌现计算的例子。:非平衡与结构的产生热寂说、传统物理系统的相变与开放系统结构的产生举例:铁磁相变,生命的产生的问题,流,时间之箭与进化Rayleigh–Bénard阅读材料:JohnHolland,《Complexity:AVeryShortIntroduction》,《MoreIsDifferent》AlbertEinsteinandLeopoldInfeld,《TheEvolutionofPhysics》RichardFeynman,《TheFeynman'sLecturesonPhysics,I》,《协同学》DILIPKONDEPUDIandILYAPRIGOGINE,《ModernThermodynamics:FromHeatEnginestoDissipativeStructures》吴金闪《系统科学导引》第三章一些具有系统科学特色的研究实例(8课时),涌现无相互作用系统中的粒子,相互作用系统中的准例子举例:绳子上的波,准粒子,元胞自动机(Life中的滑翔机),、临界慢化、:,涌现举例:沙堆,地震Bak-Tang-,周期分叉与混沌,相互作用与非线性举例:种群生长竞争捕食动力学,,相互作用举例:汉字研究、国家-产品网络、,相互作用举例:投入产出分析,学科影响力和相互影响,开放流网络,流量存量一致模型Leontief阅读材料:郝伯林,于禄,陈晓松《相变与临界现象》郝伯林,《从抛物线谈起》,《》PerBak,《HowNatureWorks:anisedCriticality》吴金闪《系统科学导引》