贝塔朗菲原则——“整体大于部分之和”（ZT）

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9 b. v) h4 ~, m( A5 H0 S          近代生物学研究主要是以分子生物学和细胞生物学研究为主。研究方法皆采用典型的还原论方法。（奥卡姆剃刀 Ockham's Razor http://www.stemcell8.cn/thread-33898-1-1.html）
8 d2 }6 b: K! |7 g; ], |! }4 V     目前为止, 还原论的研究已经取得了大量的成就, 在细胞甚至在分子层次对生物体都有了很具体的了解, 但对生物体整体的行为却很难给出系统、圆满的解释。生物科学还停留在实验科学的阶段,没有形成一套完整的理论来描述生物体如何在整体上实现其功能行为, 这实际上是还停留在牛顿力学思想体系的简单系统的研究阶段。但是生物体系统具有纷繁的复杂性。尽管对一个复杂的生物系统来说, 研究基因和蛋白质是非常重要的, 而且它将是我们系统生物学的基础, 但是仅仅这些尚不能充分揭示一个生物系统的全部信息。这种研究结果只限于解释生物系统的微观或局部现象, 并不能解释系统整体整合功能的来源, 不能充分揭示一个生物系统的信息, 且忽略了系统中各个层面的交互、支持、整合等作用,限制了生物学研究的发展。
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     系统论（System Theory）是研究系统的一般模式，结构和规律的学问，它研究各种系统的共同特征，用数学方法定量地描述其功能，寻求并确立适用于一切系统的原理、原则和数学模型，是具有逻辑和数学性质的一门科学。
( M* N: L: V* M* c; z     系统论的基本思想方法，就是把所研究和处理的对象，当作一个系统，分析系统的结构和功能，研究系统、要素、环境三者的相互关系和变动的规律性，并优化系统观点看问题。$ m4 }/ E  W& y  Q. i5 v3 t8 e
     世界上任何事物都可以看成是一个系统，系统是普遍存在的。大至渺茫的宇宙，小至微观的原子，一粒种子、一群蜜蜂、一台机器、一个工厂、一个学会团体、……都是系统，整个世界就是系统的集合。

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系统论原则：
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8 C% u& B% X, L- [- O4 o' B1 X整体性 + _3 H+ R- w& f4 l5 @4 q
        虽然系统是由要素或子系统组成的，但系统的整体性能可以大于各要素的性能之和。因此在处理系统问题时要注意研究系统的结构与功能的关系，重视提高系统的整体功能。任何要素一旦离开系统整体，就不再具有它在系统中所能发挥的功能。
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$ T+ L$ p, N6 @  o0 f: G; y4 P; }关联性 * |5 W8 K9 S% v2 e- v" k
        关联性是指系统与其子系统之间、系统内部各子系统之间和系统与环境之间的相互作用、相互依存和相互关系。系统的整体性是通过各要素问的物质和能量的相互交换、转换及守恒的规律，还有信息的传递、交流等多种形式加以实现的。离开关联性就不能揭示复杂系统的本质。 0 B0 W* }6 T. S" I
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结构性 5 K6 m. x* [4 e: _; p) y
结构是功能的基础，功能是结构的属性；结构不同，一般说功能也不同，结构决定功能。同一结构可能有多种功能；结构不同，也可获得异构同功。它要求人们在分析研究各种系统时，必须把握好系统结构和功能的辩证发展规律。$ ]+ N1 ~; Z( h/ P
       
  r- S) h! J' A9 n, ~6 |层次性
0 I+ `! P+ ?  x/ s7 n! H　　一个系统总是由若干子系统组成的，该系统本身又可看作是更大的系统的一个子系统，这就构成了系统的层次性。复杂系统一般具有多目标，甚至互相矛盾的目标，这些目标需要通过各子系统之间的协调或协同作用才能达到。在研究复杂系统时要从较大的系统出发，考虑到系统所处的上下左右关系。
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2 M/ r  E- F% d( P& L9 E: G  C0 _统一性 " l2 F+ S6 o# B
        一般系统论承认客观物质运动的层次性和各不同层次上系统运动的特殊性，这主要表现在不同层次上系统运动规律的统一性，不同层次上的系统运动都存在组织化的倾向，而不同系统之间存在着系统同构。 ) m0 m1 t$ V! n
       
! B! p6 u0 s7 A: P有序性 ; x3 p. x3 m; ]  X; W8 Q
即系统都是有序的、分层次的和开放的。一般都由低级有序状态向高级有序状态发展。系统有序程度用熵度量。开放系统的运动在一定条件下可以是一个减熵的过程，能使系统趋向于组织化和有序化，系统内部结构更趋复杂而精致，功能更趋完善，系统逐渐由低级向高级发展。地球上生物进化的历程就是开放系统演化的一种重要模式。系统有序化的方向正是系统所追求的目标方向，也表示了系统的目的性。

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一般系统论（General System Theory）是研究复杂系统理论的学科。与传统的还原论方法不同，复杂系统理论强调用整体论和还原论相结合的方法去分析系统。它与传统控制系统的主要区别是：) W/ W5 ^- C0 f1 s$ {4 r
1、   模型：系统的模型通常用主体（agent ）极其相互作用来描述，或者用演化的变结构描述。/ U1 \7 B& _! D/ |  n3 _( [7 v
2、   目标：以系统的整体行为，如涌现（emergence ）等作为主要研究目标和描述对象。" F- X" F+ @4 X! c, R
3、   规律：以探讨一般的演化动力学规律为目的。例如，幂律（power low ）,遗传规则，自组织临界性（Self-Organized Criticality ）等。例如，生物进化、核聚变，甚至核战争等无法进行物理实验的复杂系统在虚拟实验中得到验证。它强调数学理论与计算机科学的结合。

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贝塔朗菲（Bertalanffy，Ludwig von 1901～1972）加拿大籍理论生物学家。一般系统论的创始人。1901年9月19日生于奥地利首都维也纳附近的阿茨格斯多夫，1972年6月12日卒于纽约州布法罗。
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1926年获维也纳大学哲学博士学位，在该校任教。1937年起，先后在美国芝加哥大学、加拿大渥太华大学、阿尔贝塔大学、纽约州立大学等处任教。1954年，与A.拉波包特等人一起创建一般系统论研究会，出版《行为科学》杂志和《一般系统年鉴》。+ v6 n6 ~8 d  d

" J3 f$ Y7 D9 `- h; L* s贝塔朗菲的重要贡献之一是建立关于生命组织的机体论，并由此发展成一般系统论。1937年，提出了一般系统论的初步框架，1945年在《德国哲学周刊》 18 期上发表《关于一般系统论》的文章，但不久毁于战火，未被人们注意。1947年在美国讲学时再次提出系统论思想。1950年发表《物理学和生物学中的开放系统理论》。1955年专著《一般系统论》，成为该领域的奠基性著作。60～70年代受到人们重视。1972年发表《一般系统论的历史和现状》，把一般系统论扩展到系统科学范畴。

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系统生物学(systems biology)主要研究实体系统(如生物个体、器官、组织和细胞)的建模与仿真、生化代谢途径的动态分析、各种信号转导途径的相互作用、基因调控网络以及疾病机制等。4 @/ s. z8 M+ r: X

, ~) s. O- x9 {7 b  {& M系统生物学的任务是对系统状态和结构进行描述,即致力于对系统的分析与模式识别。深入分析生物反应中反应成分之间的量的关系,如空间位置、时间次序、 反应成分之间的因果关系, 特别是反馈调节和变量控制等有关整个反应体系的问题等。分析整体与局部的关系、子系统之间的作用，对系统整体的每一行为都要找出其与微观层次的联系。使系统具有目标性和可操作性,按照我们所期望的方向演化, 为重新构建或修复系统、组织工程学的组织设计提供指导。

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系统生物学的灵魂——整合（integration）：它要把系统内不同性质的构成要素 (基因、mRNA、蛋白质、生物小分子等) 整合在一起进行研究。　对于多细胞生物而言，系统生物学要实现从基因到细胞、到组织、到个体的各个层次的整合。采用尽可能多的研究手段去进行分析尽可能多的构成成分——基因组、转录组、蛋白质组、相互作用组，以揭示整个系统的行为。5 u1 T2 Y; y7 E" M

+ e8 B2 D7 t9 o& d系统生物学的基础——信息（information）： 生命系统是一个信息流的过程，一般说来，生物信息以这样的方向进行流动：DNA→mRNA→蛋白质→蛋白质相互作用网络→细胞→器官→个体→群体，生命的一切特性都可以从信息的流动中得到实现。编码蛋白质的基因及控制基因行为的调控网络都是可数字化的，可以被完全破译。生物信息是有等级次序的，而且沿着不同的层次流动。6 X$ z1 \  T0 d/ b8 D
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系统生物学的钥匙——干涉 (perturbation)：系统生物学不同于一般的实验生物学就在于，它既需要“发现的科学”，也需要“假设驱动的科学”。人为地设定某种或某些条件去作用于被实验的对象，如：定向的突变、高通量的遗传变异、RNA干扰、基因敲除等，从而达到实验的目的。

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欧文·拉兹洛（匈牙利语：Ervin László，1932年－），系统哲学家、广义进化论和全球问题专家、世界一流学者。1932年，匈牙利音乐神童，9岁国家交响乐团钢琴独奏，14岁李斯特音乐学院硕士，15岁日内瓦国际钢琴比赛第二名，美国总统基金资助在全球巡回演出。27岁转向哲学，法国索邦（巴黎）大学哲学博士。纽约州立大学教授，1972年撰《系统哲学引论》。罗马俱乐部成员，主编《人类的目标》， 独撰《人类的内在限度》，转向对当代主流文化的批判性考察。联合国教科文组织科学顾问，主编《多种文化的星球》。组织广义进化研究小组，主编《世界未来》，撰罗马俱乐部报告《决定命运的选择》。1993年组织布达佩斯俱乐部，发表第一份报告《第三个1000年：挑战和前景》。曾被评为致力于拯救地球的六位科学家之一。已出版56本书，其中余本有中译。曾到中国访问3次。% I8 a9 l0 I: b/ M+ j- P

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亚里士多德（希腊语：Αριστοτέλης，Aristotélēs，前384年－前322年3月7日），古希腊哲学家，柏拉图的学生、也是亚历山大大帝的老师。他在许多领域都留下广泛著作，包括了物理学、形而上学、诗歌（包括戏剧）、生物学、动物学、逻辑学、政治、政府、以及伦理学。苏格拉底、柏拉图、以及亚里士多德三人被广泛认为是西方哲学的奠基者。——"The whole is greater than the sum of its parts." : B( }! Q, p! e1 p/ \

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6 D9 E& T/ E( T2 O6 T, h复杂性科学的“圣经”——《COMPLEXITY》（复杂）   : j- `- @# ~3 L1 O2 n
米歇尔.沃尔德洛普(1995 by Mitchell Waldrop)  翻译：陈玲   出版：三联书店
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    《复杂》这本书的出版可以说给中国的学术界打开了一扇窗子，让我们真正的了解了国外的复杂性科学。有人称《复杂》这本书是复杂性科学的“圣经”我看也一点不为过。《复杂》类似于纪实小说，读起来轻松愉快，然而这也许会让不熟悉的人摸不到头脑，因为单单从每一章的标题根本读不出来这一张所要讲述的主要内容。事实上，《复杂》叙述的学术内容涵盖了经济、生命、计算机、物理、哲学等等多门学科、多个层面。
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1、爱尔兰的英雄
- B2 {/ e( L0 C. H' N" q. |    主要叙述阿瑟（Brian Arthur）的故事，包括他的报酬递增率，以及新经济学上的一些洞见，还有对新古典经济学关于最优化经济人的质疑。当然文中也介绍了他的一些个人经历和科研成果。从这章你会体会到一场革命即将来临，这是一个非常好的复杂科学的切入点。如果你感兴趣的领域是经济学，并同样感受到新古典经济学的不足之处，那么这章一定要看。
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! N( e3 g2 M% C$ K8 G7 U% V2、老师倒戈
9 s, H: @( t( Y    主要叙述考温、盖尔曼这些权威的物理学家、诺贝尔奖获得者是如何萌发研究跨学科的想法并筹建圣塔菲研究所的。其中包括了这些专家对自己以前研究方法的质疑，他们称新兴的方法为复杂系统方法。文中还介绍了一些物理学的知识。如果你对物理学感兴趣，建议看这章。
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2 l. V- X4 O3 v& k3、造物主的秘密$ F% m# d2 y( k/ r( z4 q/ B
    主要叙述考夫曼的个人研究经历，以及他的关于基因网络（外文大概叫boolean network)方面的研究，这个网络有望解释一个受精卵是如何演化出生物个体的。另外，这里也包括了对生命起源这个问题的研究。就是用计算机模拟地球在产生生命的时候的化学环境，看看是否会产生出原始的生命体。如果你对生物学着迷，就一定要看这章。
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- t$ P2 F: Q& J/ [+ T4、“你们真的相信这套？”3 b% O6 S3 r7 ~( ]3 s
    这一章内容很少，主要讲圣塔菲研究所的一场很重要的经济学研讨会，会议邀请了经济学家和物理学家，描述了用物理学的视角看待经济科学中问题的方法，以及双方的争论。, K- W" p: X5 X+ w- r9 T9 B
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5、游戏高手
) ]6 |1 G: B% t- c! K' d  i    主要讲述约翰荷兰德（John Hollad)的个人研究经历和他的科研成果。主要包括遗传算法、分类器系统（这个分类器系统是一个能够自己进行学习的专家系统，搞专家系统的同志们一定要了解这个）。正如文中所说，hollad对复杂适应系统的理解和洞察在当时可以说超越了圣塔菲研究所的其他人。他提出了，人们要研究复杂系统更要研究复杂的适应系统。他在很多年前就提出了很多非同寻常的观点，包括对人工智能的认识。如果你是搞计算机或者自动化相关领域的，就不能不了解John Holland的思想。
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6、混沌边缘的生命$ a" }: K5 f5 [! G
    讲述郎顿（lanton）和他的人工生命这门新兴学科的故事。如果说第4章以前的叙述仅仅是人们认识到了复杂系统这个东西，那么从这一章开始，人们开始意识到研究复杂系统的重要手段方法就是计算机模拟。这一章就是用计算机研究生命的思考。其中朗顿的混沌边缘的生命的概念不可谓不深刻，它指出了生命、复杂等现象是由何而来的。如果你是编程高手、计算机专家、生命科学专家就要看看这一章。- p, s& R* I* K4 e+ s
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7、玻璃房中的农民经济" f$ p2 \2 F* A% X: ]4 H8 z* J
    如果说第一章是提出经济系统中的复杂性这个问题，那么这一章叙述的就是如何解决问题。答案就在于计算机模拟。文中叙述了arthur,holland等人是如何用复杂系统、计算机仿真的观点研究经济的，他们提出了一个ASM（人工股市模拟）的系统构思，这个ASM可以在网上找到，可以说是第一个模拟经济的复杂系统模型。另外，里面还介绍了合作与竞争的问题，包括axlord的囚徒困境博弈的计算机程序竞赛等有意思的东西。如果你是经济学、管理科学、社会科学的爱好者，那么建议一定看看这一章的东西。
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; o0 `7 G+ ~- q# M" p8、等待卡诺特. T: g  a/ B9 z3 y
    作者通过比较热力学的发展和复杂科学的发展指出，现在的复杂系统缺乏一个统一的理论就象是热力学第二定律一样能够非常抽象的刻画出复杂适应系统的一般描述和解决问题的通用途径。可以说这一章是前面各章的一个升华，人们从单个复杂适应系统中总结出了好多通用的规律，而这一章是讲如何把这些发现连成一片。文中简单叙述了圣塔菲中的高手们是如何探讨这个问题的，并提到一般的复杂适应系统理论呼之欲出。可以说这章介绍了复杂系统科学在当时的研究现状和进展。理论家们不要错过这一章。, |/ B4 a1 S1 Z% c' o* s
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9、乘胜前进3 \9 s" P( Y, N# ?0 o- |5 R7 Y
    这一章又是整本书的一个升华，可以说这一章是复杂系统科学的一个展望。作者重新强调了复杂性科学的基本含义和独立的视角。阿瑟提到了复杂系统观点是一种综合的方法，并且讨论了东方古老思想与复杂系统的关系。0 y' a2 W) @' \1 t. {! v

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