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系统的英文是system，来自拉丁文单词systēma，源自希腊语σύστημα，意为由几个部分或成员组成的整体 [1] 。由于所处的研究领域、目的和方式等方面的差异，系统有多种不同的定义，下面列述一些典型的定义。
在我国《辞海》中，把系统定义为“自成体系的组织；相同或相类的事物按一定的秩序和内部联系组合而成的整体”。《中国大百科全书·自动控制与系统工程》卷中把系统解释为相互制约、相互作用的一些部分组成的具有某些功能的有机整体。
《Webster新国际词典》把系统定义为：①通常是体现许多各种不同要素的复杂统一体，它具有总的计划或旨在达到总的目的；②由持续相互作用或相互依赖链接在一起的诸客体的汇集或结合；③有秩序活动着的整体、总体。
在《牛津英语字典》中，对系统的定义是：①一组相链接、相聚集或相依赖的事物，构成一个复杂的统一体；②由一些组成部分根据某些方案或计划有序排列而成的整体。
贝塔朗菲是发展一般系统论的一个先驱，把系统定义为相互联系、相互作用的诸要素的综合体。1945年，他引入了讨论广义系统或它们的子类的模型和法则，而不纠缠于其特定种类、性质、组成要素之间的关系或相互作用等细节 [2] 。诺伯特·维纳及Ross Ashby应用数学方法对系统概念做出了重大发展 [3,4] 。我国系统学科创始人钱学森给系统下的定义是“由相互作用和相互依赖结合而成的具有特定功能的有机整体，而且这个有机整体又是它从属的更大系统的组成部分” [5] 。
上面的各个系统定义具有一些共性：系统由许多要素组成；各要素之间、要素与整体之间以及整体与外部环境之间存在着有机联系；整个系统具有不同于要素功能的整体功能。一般而言，系统具有下列属性 [6] ：
（1）系统是由要素（系统的组成部分）结合而成的，这些要素可能是元件、零件、单个机器，或者是个人、组织机构，也可能是子系统（分系统）。系统越复杂，组成要素或部分的数量和品种越多。系统的这一属性可称为它的“集合性”。系统与要素之间的关系是相互依存、互为条件，而且是相互作用的。各种要素在系统中的地位和作用不尽相同，特别要素数量特别多的复杂系统更是如此。
（2）系统的各个组成部分是按照一定的方式、一定关系组合起来的，各个组成部分之间有一定的关联。系统的这一属性也称为“关联性”。需要说明的是，要素间的关联性只是从某种性质来说的。
（3）任何系统都有特定的功能，而由人所建造或改造的系统总有一定的“目的性”。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。有时也把这种功能称为系统的整体性。
（4）系统的另一个重要性质是它的“层次性”。一般来说，系统是由一些子系统（分系统）构成的，而系统本身可能又是更大系统的一个子系统，也就是说，系统总是形成层次结构的。这种属性在技术设备、社会生活中都是常见的。系统的层次是自然界和人类社会在从简单到复杂、从低级到高级的发展、进化过程中产生的，低层次是高层次发展的基础，而高层次又带动低层次的发展，高层次往往具有低层次不具备的性质。层次结构有助于人们认识系统，通常宏观和微观代表两个层次。
（5）任何系统都存在于一定环境中，系统的存在和发展都必须适应客观环境。系统的这一属性可称为系统的“环境适应性”。在研究系统时，要区分哪些是系统内部要素，哪些是外部环境要素，从而得出系统的边界。系统和外部环境要素的关联决定了系统如何适应环境。系统和环境之间总是要有物质、能量或信息的交换，输入是环境送进系统的物质、能量或信息，输出的是系统送到环境的物质、能量或信息。
从上述系统的定义和属性来看，系统具有整体性与涌现性，并且它们是交织相连密不可分的，系统形成整体后，产生或涌现了系统功能或性能。系统的这种属性是形成系统整体前所没有的。因此系统的涌现性具有下列特征：
（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，也改变了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。
随着人类社会不断进步、人们认识不断深入以及技术不断发展，人们提出了复杂系统（complex system），它由大量要素按照极其复杂的关系连接在一起，其中出现很多意想不到的特征和属性，如多样性、整体性、开放性、非线性、动态演化性、不确定性、自组织性等。复杂系统产生了诸如规模效应、结构效应、交互效应等的整体涌现性。复杂系统的涌现性的三个判据 [7] 如下：
（1）整体的涌现特性不是其部分特征之和。
（2）涌现特性的各类特征完全不同于组成部分的各类特征。
（3）涌现特性不能由单独考察组成部分的行为中推导或预测出来。
随着信息技术、通信技术和智能技术的新发展，人们从更加宏观的视角来认识改造世界，出现了复杂巨系统（组成系统的元素数量大、种类多，元素间的关系复杂，并有多种层次结构）和智能型复杂适应系统 [12] （具有智能自适应能力的复杂系统）。钱学森通过总结实践经验提出并定义了开放复杂巨系统 [8] 。
复杂巨系统和智能型复杂自适应系统不同于复杂系统的三个方面：一是“变化”；二是“复杂”；三是“不确定”。造成这种情况有下面五个因素 [6,9] ：
（1）连接。各个部分的连接日益增多，连接方式也越来越多样化。技术的发展不但为数据、信息、知识的流转提供了手段，而且为不同部分之间的协作提供便利。系统各种关系的不断增加，使得复杂性也不断增加。
（2）数据、信息和知识。目前系统面临的是海量的、变化迅速的数据、信息和知识，对它们进行识别、验证和解释是极为困难的。
（3）速度。系统的流转速度越来越高，而且信息传播和检索的速度也在日益提高，还有通过虚拟协作产生的新信息和知识更新速度也越来越快。速度使得时间缩短，要求更快的决策。由于时间所限，对信息的落实程度就会产生影响，因而增加了系统决策的困难。
（4）接入。在前面三个因素的影响下，产生了接入因素和环境边界因素，这反映在三个方面：一是如何识别信息的语境（背景），把从不同方面收集到的信息组合起来以便提取知识；二是竞争问题，如何应对外部环境不断变化以及边界线的不断调整；三是怎样通过信息知识获取来提高系统生存能力。
（5）数字化。由于计算机和通信技术的有机结合形成的数字化和数据汇集，扩大了系统边界范围，促进了系统组织、规则的重构。
要处理越来越复杂和不确定性的内部和外部环境，需要从更高的层次和更宏观的视角来认识和改造世界，体系和体系工程的概念应运而生。
系统科学是研究系统的结构与功能关系、演化和调控规律的科学，是一门新兴的综合性、交叉性学科。系统科学以不同领域的复杂系统为研究对象，从系统和整体的角度，探讨复杂系统的性质和演化规律，目的是揭示各种系统的共性以及演化过程中所遵循的共同规律，发展优化和调控系统的方法，并进而为系统科学在社会、经济、资源、环境、军事、生物等领域的应用提供理论依据 [10] 。系统涵盖领域范围很广、种类众多、目的重点各异等，对于不同领域类型系统基础问题研究的重点也有所不同，大多数对于系统本质特性和内在规律的研究主要集中在系统复杂性、涌现性、演化性及隐秩序等方面。
1.系统复杂性
可以说系统复杂性基础研究一直伴随系统及系统工程的研究，从贝塔朗菲 [11] “我们被迫在一切知识领域中运用‘整体’和‘系统’概念来处理复杂性问题”，到霍兰 [12] 的“适应性造就复杂性”，再到钱学森的“从定性到定量的综合集成”，都是对系统复杂性开展研究。目前，在对系统复杂性研究方面取得了巨大的成就，模糊数学、粗糙集理论、协同学、耗散结构理论、灰色理论、定性与定量综合集成都是分析具体系统复杂性有效的理论方法。关于复杂性的基础研究及其存在的挑战，郭雷认为需要从哲学和科学角度进行综合研究 [13] 。
2.系统涌现性
系统之所以成为系统，很大原因是其涌现出组分所没有的功能和性能等属性。狄增如 [14] 教授指出，系统科学在科学研究方法论上需要从还原论走向系统论，其核心科学问题是复杂系统的涌现性。霍兰认为涌现性是实现从混沌到有序的途径 [15] 。薛惠锋 [16] 教授提出了系统综合提升说，认为系统工程是利用一切可以利用的思想、理论、技术、模型和方法将系统状态由现状层提升到目标层的综合集成，强调系统工程的关键在于“提升”。系统涌现性在未来一段时间仍然是系统科学和系统工程研究的集成基础问题之一。
3.系统演化性
系统科学将演化（evolution）定义为系统的结构、状态、功能等随着时间的推移而发生的变化。从足够大的时间尺度上来看，任何系统都处于或快或慢的演化之中。演化性是系统的普遍特性，指的是系统的结构、状态、特性、行为和功能等随着时间的推移而发生的变化。从系统内部来看，各要素之间、各子系统之间以及各层次之间的相互作用和影响，包括相互吸引、相互排斥、相互合作、相互竞争，是引起系统演化的内在动因。系统与环境的相互作用是系统演化的外在动因，环境的变化既能促进一个系统的产生和发展，也可能引起系统的衰退乃至消亡。系统演化性主要集中于静态演化和动态演化两个方面。