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3.1 系统涌现性

系统形成整体后,产生或涌现了系统功能、性能等整体属性,这是一种质变,这种整体属性是形成系统整体前所没有的,这是系统整体性的集中表现。系统涌现性是系统要素之间的相互作用产生的,涌现性只有在整体中才能体现它的意义,离开整体就不存在了。系统涌现性具有下列特征 [1]

(1)系统涌现出来的是各个要素所形成的一种特定的功能模式,这种模式既提供了新功能,也改变或约束了各个要素的行为。

(2)系统涌现的整体功能常常是不可预测的。有一些虽然是人们预计到并且希望它产生的,但是有时候会出现一些出乎意料的新功能。

(3)涌现具有某种意义上的不可还原性。

关于系统整体性能的涌现机制,大致出于下面几种原因:

(1)系统的组成部分之间、层次之间、系统与环境之间的相互作用的非线性。

(2)系统内部存在多样性和差异性,经过必要的组织和集成,产生涌现性。

(3)系统的层次结构、信息作用,以及环境塑造的结果。

系统整体性能是各个组成部分结合成系统后所产生的,是系统的质变,这种性能是形成系统整体前所没有的,不同于各个部分的性能,这是整体组合效应。对于人造系统,正是为了获得这种性能才建立这个系统,整体性能反映了系统的功能。各个部分的恰当结合,促使这种整体性的涌现。

由人所建造或改造的系统总有一定的“目的性”功能。这里所说的系统功能和目的,是系统整体的功能和目的,是原来各组成部分不具备或不完全具备,只是在系统形成后才“涌现”出来而具备的。很多复杂的武器装备系统都由许多子系统或设备按照一定层次组成,层次性使得系统的整体性能得以涌现,并且具有多种性能。对于复杂系统来说,由于具有较多层次,各层的子系统具有由于下一层集成而涌现的新功能,而子系统向上集成又使得上一层涌现出新的性能,这些新的性能不但不是其组成部分性能的简单加和,而是汇聚了完全不同的特性。涌现性只要是由组成单元按照系统结构方式相互作用、相互制约而产生的,结构不同,结果也不同,因此表现为结构效应。

根据涌现性对系统运作的影响结果来看,系统涌现性可以分为两类:

(1)正面积极的涌现。这是系统设计开发的初衷,也是系统的“目的性”所在,系统设计与实施的主要目的是确保产生积极的涌现行为和特性,以满足系统层的需求。

(2)负面消极的涌现。这些一般都是设计之外的、非预期的和非期望的涌现行为和特性,如系统的故障、系统崩溃等的消极涌现。这类消极涌现是不容易预测的,因为这类涌现可以通过合适的预案和控制来避免。

为了助长、利用系统正面积极的涌现性,限制或消除系统负面消极的涌现性,系统工程需要从以下两个方面开展相关工作:

(1)正面积极的涌现。如系统涌现新的功能和整体性能等,系统的这种涌现性在多数情况下是可预见的,这是系统科学和系统工程的一个重要性追求。因此在系统设计和开发过程中,通过系统设计千方百计寻找系统最优方案,以便获得预计的正面积极的涌现。系统形成后,也会涌现出一些不在预计范围内的正向积极涌现。

(2)负面消极的涌现。如系统崩溃、故障和失效等对系统破环性的涌现,这种涌现性在多数情况下是不可预见的。因此在系统设计与开发中,通过采取相应防止措施来降低或消除这种消极涌现,例如冗余设计、容错设计等,同时在系统运行过程中,也可以通过制定相关应对预案来降低这种消极涌现的危害。 VA+IMHE8c0FOCszvtrpqPPeIl53GMNEPAuuoqRNR0+ya/vPVgUWQIuX4yPNxaan0

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