系统控制与系统复杂性的进展、机遇与挑战

人类在迈向21世纪时,系统问题,特别是复杂系统及相应的复杂性科学问题变得日益突出。一方面,生命科学,物质科学,信息科学和认知科学中大量的关键科学问题属于复杂系统问题,在传统的以线性和还原论思想为主导的科学理论框架中难以解决。另一方面,众所周知,在人类进入21世纪时,已普遍认识到,在环境、资源、经济、人口、健康、灾害、甚至和平与安全等困扰人类生存和社会可持续发展的大问题上,必须依靠多学科的交叉和综合来从整体上寻找解决方案。这类问题也是典型的复杂系统问题。复杂系统的特征可简单地描述为:通过对系统各组成部分的分别了解,并不能直接得到对系统整体性质的完全认识,即复杂系统具有通常所说的“1+1>2”功能。复杂系统的复杂性体现在多个方面,例如:它的子系统不但在数量和种类上众多,而且它们组成一个相互关联,相互影响的网络;系统有层次结构,且不同层次往往有不同的运行规律和追求目标;系统还受其环境的影响并且与之有信息、物质和能量的交换;系统在结构上还呈现非线性和分布式;在可利用的信息上又往往存在不确定性、不完备性和模糊性;此外,系统是动态演化的,且许多系统(特别是有人参与的系统)还具有自组织、自适应和自学习的能力等等。对复杂系统的研究包括系统建模。