绪论 1
热力学与不可逆性 2
两种时间箭头——进化与退化 3
第1章 系统科学的发展史 5
1.1 定性的系统思想的产生和发展 5
1.2 定量的系统科学方法的建立和发展 9
1.2.1 科学技术背景 9
1.2.2 20世纪40～60年代形成的系统科学“学科群” 10
1.2.3 20世纪70～80年代基础学科发展促进系统科学的建立 13
1.2.4 20世纪80年代以来系统科学与其他科学的发展相互交织在一起 13
1.2.5 系统科学在中国的发展 14
1.3 综合的现代科学技术体系 15
1.3.1 学科分类的标准与形式 15
1.3.2 钱学森学科分类的原则及现代科学技术体系 17
第2章 系统科学的基本概念和方法 20
2.1 系统的定义、结构和功能 20
2.1.1 系统的定义 20
2.1.2 系统的结构 21
2.1.3 系统的功能 22
2.2 系统的状态、演化及分类 23
2.2.1 系统的状态 23
2.2.2 系统的演化 24
2.2.3 系统的分类 25
2.3 系统方法论 27
第3章 耗散结构理论 31
3.1 非平衡热力学的背景 31
3.1.1 什么是熵 31
3.1.2 开放系统的热力学第二定律 33
3.1.3 非平衡系统的局域平衡假定 熵产生率 34
3.1.4 昂萨格倒易关系 最小熵产生原理 35
3.2 耗散结构理论的创立 37
3.2.1 普利高津及耗散结构理论创立的历史背景 37
3.2.2 非平衡系统在远离平衡区的演化 38
3.2.3 自组织现象和耗散结构 39
3.3 稳定性 43
3.3.1 稳定性和Lyapunov函数 43
3.3.2 定态解的线性稳定性分析 46
3.3.3 定态解的性质 47
3.3.4 一个实例——Lotka-Volterra模型 51
3.4 分岔理论 52
3.4.1 从热力学分支到耗散结构分支 52
3.4.2 分岔现象 53
3.5 耗散结构现象 56
3.5.1 热力学分支的失稳 56
3.5.2 耗散结构现象的特点 58
3.5.3 耗散结构形成的条件 60
附录：最小熵产生原理的证明 62
第4章 协同学 64
4.1 序和对称性 64
4.1.1 序 64
4.1.2 对称性和有序 66
4.2 序参量 68
4.2.1 哈肯和协同学的创立 68
4.2.2 序参量——自组织的状态描述 71
4.3 支配原理 73
4.3.1 支配原理的概念 73
4.3.2 快变量绝热消去法 75
4.4 随机层次上讨论系统的演化 78
4.4.1 进行随机层次分析的必要性 78
4.4.2 描述随机过程的几类方程 79
第5章 非线性行为 83
5.1 从线性到非线性 83
5.2 非线性系统的演化 85
5.2.1 非线性系统演化的特点 85
5.2.2 线性化方法 86
5.2.3 平均值方法 86
5.2.4 演化趋势的定性分析 87
5.3 混沌现象 89
5.3.1 “平衡态混沌”与“非平衡态混沌” 89
5.3.2 产生混沌的一个简单例子 90
5.3.3 混沌现象的特点 93
5.3.4 通向混沌的途径 93
5.3.5 蝴蝶效应 96
5.4 分维与分形简介 98
5.4.1 分数维几何学 98
5.4.2 分数维的计算 100
5.4.3 自相似结构和分形 101
第6章 复杂性研究 104
6.1 复杂性研究的三个阶段 104
6.1.1 简单系统和三类巨系统 104
6.1.2 简单巨系统 105
6.1.3 复杂适应性系统 107
6.1.4 开放的复杂巨系统 108
6.2 复杂性科学 110
6.2.1 从简单性到复杂性 110
6.2.2 从有机界到无机界 111
6.2.3 复杂性研究的方法和意义 113
第7章 运筹学 116
7.1 运筹学概论 116
7.1.1 运筹学的基本概念 116
7.1.2 运筹学简史 118
7.2 运筹学的主要内容 119
7.2.1 规划论 119
7.2.2 对策论 120
7.2.3 决策论 122
7.2.4 排队论 123
7.2.5 库存论 124
7.2.6 搜索论 125
7.2.7 可靠性理论 125
7.2.8 网络分析 126
7.3 几类规划问题 127
7.3.1 线性规划 127
7.3.2 非线性规划 129
7.3.3 动态规划 130
7.4 运筹学的应用 132
第8章 控制论 135
8.1 控制论的产生 135
8.1.1 社会背景 135
8.1.2 理论渊源 136
8.2 控制论的基本概念 137
8.2.1 什么是控制 137
8.2.2 控制论的定义与分类 139
8.2.3 控制能力 140
8.2.4 输入与输出 141
8.2.5 反馈 142
8.3 控制系统 143
8.3.1 控制系统及其分类 143
8.3.2 控制系统的主要方法 145
8.3.3 控制系统的性能指标 147
8.4 控制论系统 148
8.4.1 控制论系统 148
8.4.2 控制论系统的基本规律 151
8.5 控制论的运用 153
8.5.1 控制论的理论内容 153
8.5.2 控制论的运用概况 154
第9章 信息论 156
9.1 信息论的产生和发展 156
9.1.1 准备阶段 156
9.1.2 创立阶段 157
9.1.3 发展阶段 158
9.2 信息的基本概念 159
9.2.1 什么是信息 159
9.2.2 信息的分类 161
9.2.3 信息的特性 161
9.2.4 信息载体的特性 162
9.3 香农的通信系统模型 163
9.3.1 通信系统模型 163
9.3.2 香农信息的度量 166
9.4 信息方法与信息技术 169
9.4.1 信息方法 169
9.4.2 信息技术 171
9.5 信息论的应用 173
9.5.1 信息分析与预测 173
9.5.2 信息与管理 175
第10章 系统工程 177
10.1 系统工程概述 177
10.1.1 系统工程的相关概念 177
10.1.2 系统工程学的产生和发展 179
10.1.3 系统工程的方法论 180
10.2 系统分析和工程建模 182
10.2.1 系统分析 182
10.2.2 系统工程建模 184
10.3 系统工程的技术方法 187
10.3.1 系统预测 188
10.3.2 系统仿真 189
10.3.3 系统评价 191
10.3.4 系统决策 192
10.4 系统工程的应用 194
10.4.1 应用概况 194
10.4.2 一个应用实例 195
参考书目 201