超稳定系统

  金观涛华国凡著,《控制论和科学方法论》读书笔记11

第三章 系统及其演化

3.7 超稳定系统

1. 超稳定系统

  我们知道,当系统中各子系统之间相互作用方式和子系统本身不变时,一般整个系统保持在稳态结构之中。这种稳态结构有某种抗干扰能力,能保持一个时期不变。但是,实际上任一系统内部的子系统总在变,并且从长时期来看,其相互作用也在变,还要受到外界的影响。系统原先的稳态结构总要破坏的。有没有一种特殊的系统可以抗拒这种变化趋势,而保持高度的稳定性呢?有的,这就是超稳定系统。超稳定系统有一个重要特点,就是靠不稳定来维持稳定。
  为什么只有靠不稳定才能维持稳定呢?因为系统本身的变化往往是一种不可抗拒的趋势。实际上要维持系统长期不变是做不到的,唯一的办法是当系统本身变化了,不稳定出现时,重新修复系统。比如一架温度控制器,使室内温度保持不变,这是一个一般的稳定结构。但时间长了,温度控制器的零件总会损坏,零件一坏,整个系统就坏了。我们可以把被破坏的系统看作一个新系统,对于这种系统,它可能产生新的稳定结构。因此,一般的系统由于本身系统变化会演变到其他的稳定结构。但是,如果我们另外加上一个控制机制,比如安置一个维修工人,看到恒温器坏了,系统稳定性破坏时,能够给温度控制器换零件,使系统恢复,这样,系统一经破坏,不久又恢复到原来的稳定结构,这就是一个超稳定系统。

2. 多了一层修复机制

  为什么叫超稳定,因为它比一般的稳定结构更多了一层,这一超稳定是通过对不稳定的修复来实现的。刚才的例子因为有修复者存在,使人们觉得这种系统太平常,并没有专门研究的必要。实际上,可以存在一类系统,当它不稳定时,开动修复机制不是人来做的,而由系统本身完成,这就很有趣了。
  自然界能保持长期不变的系统都是超稳定系统,它们都有这种修复机制存在。因此,超稳定系统有一种特殊的现象,那就是周期性地出现稳定----不稳定----稳定现象。不稳定时,新的机制发生作用,使系统回到原有的稳定结构,而不是新的稳定结构。这种超稳定系统应用在社会科学中,非常有趣地说明中国封建社会长期停滞的原因。
  中国封建社会有两个明显特点,一个是几千年来社会结构基本保持不变,另一个是几百年出现一次周期性的大动荡。这明显地表现出超稳定系统的特点,并暗示了中国封建社会停滞原因在于它是一个超稳定系统。

3. 特点

  超稳定机制是一种重新寻找稳定的机制,一直到找到原有的稳态结构,系统才回到不变状态。所以,有时人们也把超稳定系统称自稳定系统。
  自稳定系统最早由著名控制论专家艾什比提出。在《大脑设计》一书中,他详细描述了一种叫内稳定器的特点。这种机器被用来模拟那些结构复杂而又能自动保持稳定的系统。内稳定器有两个非常有趣地特点。
  第一,如果某一子系统对稳定态有着不大的偏移,这时其他子系统对它的相互反馈作用可以帮助它回到原稳定态。但一旦这个偏移充分大,在短时间内,其他子系统的相互作用不能使它回到稳定态,那么由于它的影响,别的一个或几个子系统也可能偏离稳定态。
  第二,如果系统只有一个稳定态,那么不管系统开始处于什么状态,由于子系统之间的相互作用,系统最终总会达到这个稳定态。只要系统处于非稳定态,机器就会不断运转,好像在寻找稳定态。
  在自然界中,最妙的内稳定器或许就是人体本身。内稳定器的一些重要性质在人体内是广泛存在的。在各种关于人体的生理病理学模型中,中医的脏象学说(五脏对应五行)别树一帜。在某种意义上说,脏象学说正是人体内稳定器的一个简化模型。

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