第三章生物反应过程的系统优化技术 第一节系统优化技术概述 在自然界和人类社会中,可以说任何事物都是以系统的形式存在的。人们在认识客观事 物或改造客观事物的过程中,用综合分析的思维方式看待事物,根据事物中内在的、本质 必然的联系,从整体的角度进行分析和研究,这类事物就被看作为一个系统。 系统的定义 系统的思想古已有之,但是将系统作为一个重要的科学概念予以研究,则是由奥地利理 论生物学家贝塔朗菲于1937年第一次提出来的,他认为系统是“一个相互作用的诸要素的 综合体”。到目前为止,系统的确切定义依照学科不同,使用方法不同和解决的问题不同而 有所区别,国外关于系统的定义不下40多个。我国科学家钱学森对系统的定义是:“系统 是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成的,具有特定功能的有机整体,而且这个 整体又是它从属的更大的系统的组成部分”。换句话说,系统是同类或相关事物按一定的内 在联系组成的整体。相对于环境而言,系统具有一定目的、一定功能并相对独立。 在日常生活中,我们对系统这个词并不陌生,自然界和人类社会中的很多事物都可以看 作为系统,如消化系统,铁路系统、神经系统等:而一个工厂可以看作是由各个车间、科室、 后勤等构成的系统:一部交响乐也可以看作是由多个乐章构成的系统。系统是有层次的,大 系统中包含着小系统,如在自然界中,宇宙是一个系统,银河系又是一个从属于宇宙的的系 统,是宇宙的子系统,而太阳系又是从属于银河系的一个银河系的子系统,再往下,地球又 是太阳系的一个子系统等等。大系统有大系统的特定规律,小系统不仅要从属于大系统,服 从大系统规律,而且本身又有自己的特定规律性,这是自然科学、社会科学普遍存在的带有 规律性的现象。 二、系统的形态 系统是以不同的形态存在的。根据生产的原因和反映的属性不同,系统可以进行各种各 样的分类。系统的形态与其所要解决的问题密切相关。系统的一般形态有: )自然系统和人造系统 自然系统是自然物等形成的系统。它的特点是自然形成的。自然系统一般表现为环境系 统,如海洋系统、矿藏系统、生态系统、大气系统等。人造系统是为了达到人类所需要的目 的,由人类设计和建造的系统。如工程技术系统、经营管理系统、科学技术系统等。 实际上,多数系统是自然系统与人造系统相结合的复合系统,因为许多系统是由人类运 用科学力量认识和改造了的自然系统。如社会系统,看起来是一个人造系统,但是它的发生 和发展是不以人们的意志为转移的,而是有其内在的规律性。随着科学技术的发展,已出现 了越来越多的人造系统 (二)实体系统和概念系统 实体系统是以生物、矿物、能源、机械等实体组成的系统。就是说,它的组成要素是具 有实体的物质。如人一机系统,机械系统、电力系统等。实体系统以硬件为主体,以静态系 统的形式来表现。概念系统则是由概念、原理、方法、制度、程序的功能观念性的非物质实 体所组成的系统,它是以软件为主体,依附于动态系统的形式来表现的。如科技体制、教育 体系、法律系统、程序系统等 (三)封闭系统与开放系统2 第三章 生物反应过程的系统优化技术 第一节 系统优化技术概述 在自然界和人类社会中，可以说任何事物都是以系统的形式存在的。人们在认识客观事 物或改造客观事物的过程中，用综合分析的思维方式看待事物，根据事物中内在的、本质、 必然的联系，从整体的角度进行分析和研究，这类事物就被看作为一个系统。 一、系统的定义 系统的思想古已有之，但是将系统作为一个重要的科学概念予以研究，则是由奥地利理 论生物学家贝塔朗菲于 1937 年第一次提出来的，他认为系统是“一个相互作用的诸要素的 综合体”。到目前为止，系统的确切定义依照学科不同，使用方法不同和解决的问题不同而 有所区别，国外关于系统的定义不下 40 多个。我国科学家钱学森对系统的定义是∶“系统 是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成的，具有特定功能的有机整体，而且这个 整体又是它从属的更大的系统的组成部分”。换句话说，系统是同类或相关事物按一定的内 在联系组成的整体。相对于环境而言，系统具有一定目的、一定功能并相对独立。 在日常生活中，我们对系统这个词并不陌生，自然界和人类社会中的很多事物都可以看 作为系统，如消化系统，铁路系统、神经系统等；而一个工厂可以看作是由各个车间、科室、 后勤等构成的系统；一部交响乐也可以看作是由多个乐章构成的系统。系统是有层次的，大 系统中包含着小系统，如在自然界中，宇宙是一个系统，银河系又是一个从属于宇宙的的系 统，是宇宙的子系统，而太阳系又是从属于银河系的一个银河系的子系统，再往下，地球又 是太阳系的一个子系统等等。大系统有大系统的特定规律，小系统不仅要从属于大系统，服 从大系统规律，而且本身又有自己的特定规律性，这是自然科学、社会科学普遍存在的带有 规律性的现象。 二、系统的形态 系统是以不同的形态存在的。根据生产的原因和反映的属性不同，系统可以进行各种各 样的分类。系统的形态与其所要解决的问题密切相关。系统的一般形态有： (一)自然系统和人造系统 自然系统是自然物等形成的系统。它的特点是自然形成的。自然系统一般表现为环境系 统，如海洋系统、矿藏系统、生态系统、大气系统等。人造系统是为了达到人类所需要的目 的，由人类设计和建造的系统。如工程技术系统、经营管理系统、科学技术系统等。 实际上，多数系统是自然系统与人造系统相结合的复合系统，因为许多系统是由人类运 用科学力量认识和改造了的自然系统。如社会系统，看起来是一个人造系统，但是它的发生 和发展是不以人们的意志为转移的，而是有其内在的规律性。随着科学技术的发展，已出现 了越来越多的人造系统。 (二)实体系统和概念系统 实体系统是以生物、矿物、能源、机械等实体组成的系统。就是说，它的组成要素是具 有实体的物质。如人─机系统，机械系统、电力系统等。实体系统以硬件为主体，以静态系 统的形式来表现。概念系统则是由概念、原理、方法、制度、程序的功能观念性的非物质实 体所组成的系统，它是以软件为主体，依附于动态系统的形式来表现的。如科技体制、教育 体系、法律系统、程序系统等。 (三)封闭系统与开放系统