系统工程原理课件

国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT系统工程原理系统工程原理系统工程原理国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT2课程学习目的、要求课程学习目的、要求 通过课程学习，掌握系统工程方法论，能通过课程学习，掌握系统工程方法论，能通过课程学习，掌握系统工程方法论，能通过课程学习，掌握系统工程方法论，能用系统的观点分析问题，并掌握系统工程分析用系统的观点分析问题，并掌握系统工程分析用系统的观点分析问题，并掌握系统工程分析用系统的观点分析问题，并掌握系统工程分析解决问题的基本概念、基本原理和基本方法，解决问题的基本概念、基本原理和基本方法，解决问题的基本概念、基本原理和基本方法，解决问题的基本概念、基本原理和基本方法，初步具有运用系统建模、系统分析、系统预测、初步具有运用系统建模、系统分析、系统预测、初步具有运用系统建模、系统分析、系统预测、初步具有运用系统建模、系统分析、系统预测、系统评价、系统决策与系统网络计划等系统工系统评价、系统决策与系统网络计划等系统工系统评价、系统决策与系统网络计划等系统工系统评价、系统决策与系统网络计划等系统工程方法分析解决实际问题的能力。程方法分析解决实际问题的能力。程方法分析解决实际问题的能力。程方法分析解决实际问题的能力。2课程学习目的、要求 通过课程学习，掌国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT38 8第十章第十章第十章第十章 系统网络技术系统网络技术系统网络技术系统网络技术6 6第四章第四章第四章第四章 系统结构模型系统结构模型系统结构模型系统结构模型4 4第六章第六章第六章第六章 投入产出分析投入产出分析投入产出分析投入产出分析2 2考试考试考试考试4 4第二章第二章第二章第二章 系统工程方法论系统工程方法论系统工程方法论系统工程方法论2 2第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论8 8第九章第九章第九章第九章 系统决策系统决策系统决策系统决策6 6第八章第八章第八章第八章 系统评价系统评价系统评价系统评价1010第七章第七章第七章第七章 系统预测系统预测系统预测系统预测6 6第五章第五章第五章第五章 层次分析法层次分析法层次分析法层次分析法4 4第三章第三章第三章第三章 系统建模与系统分析系统建模与系统分析系统建模与系统分析系统建模与系统分析学时数学时数学时数学时数内容内容内容内容课课 程程 计计 划划38第十章 系统网络技术6第四章 系统结构模型4第六章 国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT4参考书：参考书：参考书：参考书：汪应洛等，系统工程，机械工业出版社，汪应洛等，系统工程，机械工业出版社，汪应洛等，系统工程，机械工业出版社，汪应洛等，系统工程，机械工业出版社，20032003 王众托等，系统工程引论，电子工业出版社，王众托等，系统工程引论，电子工业出版社，王众托等，系统工程引论，电子工业出版社，王众托等，系统工程引论，电子工业出版社，20062006 白思俊等，系统工程，电子工业出版社，白思俊等，系统工程，电子工业出版社，白思俊等，系统工程，电子工业出版社，白思俊等，系统工程，电子工业出版社，20062006 陈宏民等，系统工程导论，高等教育出版社，陈宏民等，系统工程导论，高等教育出版社，陈宏民等，系统工程导论，高等教育出版社，陈宏民等，系统工程导论，高等教育出版社，20062006 孙东川等，系统工程导论，清华大学出版社，孙东川等，系统工程导论，清华大学出版社，孙东川等，系统工程导论，清华大学出版社，孙东川等，系统工程导论，清华大学出版社，20042004教材：教材：教材：教材：谭跃进等，系统工程原理谭跃进等，系统工程原理谭跃进等，系统工程原理谭跃进等，系统工程原理 ，国防科大出版社，国防科大出版社，国防科大出版社，国防科大出版社，19991999教材和参考教材和参考书4参考书：教材：教材和参考书国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT5第一章第一章 绪绪 论论系统工程原理系统工程原理5第一章 绪 论系统工程原理国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT6钱学森对系统的描述性定义：钱学森对系统的描述性定义：系系统统是是由由相相互互作作用用和和相相互互依依赖赖的的若若干干组组成成部部分分（元素）结合成的具有特定功能的有机整体，记为（元素）结合成的具有特定功能的有机整体，记为 S=其中其中 （ElementsElements）为系为系统统 （SystemsSystems）中所有元中所有元素构成的集合，素构成的集合，（RelationshipRelationship）为系统为系统 中所有关系的集合。中所有关系的集合。1.1 系统的概念系统的概念6钱学森对系统的描述性定义：其中（Elements）为系统国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT7系统定义的三个基本特征系统定义的三个基本特征:(1)(1)系统是由若干元素组成的；系统是由若干元素组成的；(2)(2)这些元素相互作用、相互依赖；这些元素相互作用、相互依赖；(3)(3)由于元素间的相互作用，使系统作为由于元素间的相互作用，使系统作为 一个整体具有特定的功能。一个整体具有特定的功能。1.1 系统的概念系统的概念71.1 系统的概念国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT8系统的五个基本特性系统的五个基本特性:整体性整体性 层次性层次性 相关性相关性 目的性目的性 适应性适应性1.1 系统的概念系统的概念8系统的五个基本特性:1.1 系统的概念国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT9关于系统的整体性关于系统的整体性 系系系系统统统统的的的的整整整整体体体体性性性性就就就就是是是是强强强强调调调调“整整整整体体体体功功功功能能能能大大大大于于于于各各各各部分功能之和部分功能之和部分功能之和部分功能之和”，即，即，即，即 “1 11212”系系系系统统统统具具具具有有有有整整整整体体体体的的的的结结结结构构构构、整整整整体体体体的的的的特特特特性性性性、整整整整体体体体的状态、整体的行为、整体的功能等。的状态、整体的行为、整体的功能等。的状态、整体的行为、整体的功能等。的状态、整体的行为、整体的功能等。1.1 系统的概念系统的概念9关于系统的整体性 系统的整体性就是强调“整体功能大于国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT10关于系统的层次性关于系统的层次性1.1 系统的概念系统的概念 任何一个系统任何一个系统任何一个系统任何一个系统 都可以分解为一系列的不都可以分解为一系列的不都可以分解为一系列的不都可以分解为一系列的不同层次的子系统同层次的子系统同层次的子系统同层次的子系统 ，而它本身又是它所从属的，而它本身又是它所从属的，而它本身又是它所从属的，而它本身又是它所从属的一个更大系统一个更大系统一个更大系统一个更大系统 的子系统的子系统的子系统的子系统 。子子子子系系系系统统统统：如如如如果果果果系系系系统统统统 的的的的元元元元素素素素集集集集合合合合满满满满足足足足以以以以下下下下条件，则称为系统条件，则称为系统条件，则称为系统条件，则称为系统 的一个子系统的一个子系统的一个子系统的一个子系统 ：（1 1 1 1）是是是是 的子集合，即的子集合，即的子集合，即的子集合，即 （2 2 2 2）本身是一个系统。本身是一个系统。本身是一个系统。本身是一个系统。10关于系统的层次性1.1 系统的概念 任何一个系统 国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT11关于系统的层次性关于系统的层次性1.1 系统的概念系统的概念 系系统统的的层层次次结结构构：组组分分（子子系系统统）及及组组分分（子子系系统统）之之间间的的关关联联方方式式的的总总和。和。关联方式主要是因果关联（数学和关联方式主要是因果关联（数学和逻辑关系），表现形式有逻辑关系），表现形式有树状结构树状结构和和网网状结构状结构两种。两种。11关于系统的层次性1.1 系统的概念 系统的层次结国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT12树状结构示意图树状结构示意图关于系统的层次性关于系统的层次性1.1 系统的概念系统的概念12树状结构示意图关于系统的层次性1.1 系统的概念国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT13网状结构示意图网状结构示意图关于系统的层次性关于系统的层次性1.1 系统的概念系统的概念13网状结构示意图关于系统的层次性1.1 系统的概念国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT14扁平化的网状结构示意图扁平化的网状结构示意图关于系统的层次性关于系统的层次性1.1 系统的概念系统的概念14扁平化的网状结构示意图关于系统的层次性1.1 系统的概念国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT15网络系统及层次性网络系统及层次性1.1 系统的概念系统的概念15网络系统及层次性1.1 系统的概念国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT16 系统的分类系统的分类1.1 系统的概念系统的概念 自然系统与人造系统自然系统与人造系统 实体系统与概念系统实体系统与概念系统 动态系统和静态系统动态系统和静态系统 控制系统与行为系统控制系统与行为系统 开放系统与封闭系统开放系统与封闭系统16 系统的分类1.1 系统的概念 自然系统与人造系统国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT171.1 系统的概念系统的概念 开开开开放放放放系系系系统统统统指指指指系系系系统统统统与与与与环环环环境境境境之之之之间间间间进进进进行行行行物物物物质质质质、能能能能量量量量或或或或信信信信息息息息交交交交换换换换。封封封封闭闭闭闭系系系系统统统统则则则则相相相相反反反反，即即即即系系系系统统统统与与与与环环环环境境境境互互互互相相相相隔隔隔隔绝绝绝绝，它它它它们们们们之之之之间间间间没没没没有有有有任任任任何何何何物物物物质质质质、能能能能量量量量或或或或信信信信息息息息交交交交换。换。换。换。这这这这里里里里定定定定义义义义的的的的物物物物质质质质、能能能能量量量量和和和和信信信信息息息息全全全全面面面面开开开开放放放放的的的的系系系系统，物理学尚无专门定义。统，物理学尚无专门定义。统，物理学尚无专门定义。统，物理学尚无专门定义。系系系系统统统统与与与与环环环环境境境境之之之之间间间间具具具具有有有有边边边边界界界界，系系系系统统统统边边边边界界界界如如如如何何何何划划划划分？分？分？分？系统的分类：系统的分类：开放系统与封闭系统开放系统与封闭系统171.1 系统的概念 开放系统指系统与环境之间进行物国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT181.1 系统的概念系统的概念1 1、现代化与复杂性、现代化与复杂性、现代化与复杂性、现代化与复杂性 构构构构成成成成客客客客观观观观世世世世界界界界的的的的三三三三个个个个基基基基本本本本要要要要素素素素物物物物质质质质、能能能能量量量量和和和和信信信信息息息息不不不不断断断断丰丰丰丰富富富富，其其其其结结结结果果果果使使使使得得得得事事事事物物物物之之之之间间间间的的的的相相相相互互互互联联联联系系系系加加加加强强强强，整整整整个个个个世世世世界界界界朝朝朝朝着着着着复复复复杂杂杂杂性性性性不不不不断断断断增增增增加加加加的的的的方方方方向向向向发发发发展展展展，这这这这是是是是不不不不依依依依人人人人的的的的主观意志为转移的客观规律。主观意志为转移的客观规律。主观意志为转移的客观规律。主观意志为转移的客观规律。社会的演变方向社会的演变方向社会的演变方向社会的演变方向 复杂性增加复杂性增加复杂性增加复杂性增加 空间狭窄空间狭窄空间狭窄空间狭窄 时间缩短时间缩短时间缩短时间缩短 普遍联系加强普遍联系加强普遍联系加强普遍联系加强系统的分类：系统的分类：简单系统与复杂系统简单系统与复杂系统181.1 系统的概念1、现代化与复杂性系统的分类：简单系统国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT191.1 系统的概念系统的概念 无无论论如如何何，我我们们将将被被迫迫在在知知识识的的一一切切领领域域中中运运用用“整整体体”或或者者“系系统统”来来处处理理复复杂杂性性问问题题，这这将将是是对对科科学学思思维维的的一一个个根根本改造。本改造。贝塔朗菲贝塔朗菲系统的分类：系统的分类：简单系统与复杂系统简单系统与复杂系统191.1 系统的概念 无论如何，我们将被迫在知识的一国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT201.1 系统的概念系统的概念系统的分类：系统的分类：简单系统与复杂系统简单系统与复杂系统2 2、复杂系统的外部表现、复杂系统的外部表现、复杂系统的外部表现、复杂系统的外部表现 系统规模大系统规模大系统规模大系统规模大 复杂系统复杂系统复杂系统复杂系统 系统行为复杂系统行为复杂系统行为复杂系统行为复杂 系统规模大同时行为复杂系统规模大同时行为复杂系统规模大同时行为复杂系统规模大同时行为复杂201.1 系统的概念系统的分类：简单系统与复杂系统2、复杂国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT211.1 系统的概念系统的概念系统的分类：系统的分类：简单系统与复杂系统简单系统与复杂系统3 3、复杂系统的内在表现、复杂系统的内在表现、复杂系统的内在表现、复杂系统的内在表现 开放性开放性开放性开放性：考虑系统与其环境之间的物质、能量：考虑系统与其环境之间的物质、能量：考虑系统与其环境之间的物质、能量：考虑系统与其环境之间的物质、能量或信息交换，更能反映客观世界的真实性；或信息交换，更能反映客观世界的真实性；或信息交换，更能反映客观世界的真实性；或信息交换，更能反映客观世界的真实性；非线性非线性非线性非线性：具有多解、多稳态，能够描述稳定性：具有多解、多稳态，能够描述稳定性：具有多解、多稳态，能够描述稳定性：具有多解、多稳态，能够描述稳定性交换，更能追踪客观世界的多样性；交换，更能追踪客观世界的多样性；交换，更能追踪客观世界的多样性；交换，更能追踪客观世界的多样性；随机性随机性随机性随机性：微涨落放大，更能体现系统从无序到：微涨落放大，更能体现系统从无序到：微涨落放大，更能体现系统从无序到：微涨落放大，更能体现系统从无序到有序或从有序到混沌的自发性；有序或从有序到混沌的自发性；有序或从有序到混沌的自发性；有序或从有序到混沌的自发性；涌现性涌现性涌现性涌现性(突现性突现性突现性突现性)：通过整体与局部的关系，研：通过整体与局部的关系，研：通过整体与局部的关系，研：通过整体与局部的关系，研究系统整体的涌现行为，更能体现系统结构与行究系统整体的涌现行为，更能体现系统结构与行究系统整体的涌现行为，更能体现系统结构与行究系统整体的涌现行为，更能体现系统结构与行为演化的目的性。为演化的目的性。为演化的目的性。为演化的目的性。211.1 系统的概念系统的分类：简单系统与复杂系统3、复杂国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT221.1 系统的概念系统的概念系统的分类：系统的分类：简单系统与复杂系统简单系统与复杂系统4 4、钱学森关于系统的分类、钱学森关于系统的分类、钱学森关于系统的分类、钱学森关于系统的分类 小系统小系统小系统小系统 简单系统简单系统简单系统简单系统 系系系系 大系统大系统大系统大系统 统统统统 简单巨系统简单巨系统简单巨系统简单巨系统 巨巨巨巨 系系系系 统统统统 一般复杂巨系统一般复杂巨系统一般复杂巨系统一般复杂巨系统 复杂巨系统复杂巨系统复杂巨系统复杂巨系统 特殊复杂巨系统特殊复杂巨系统特殊复杂巨系统特殊复杂巨系统221.1 系统的概念系统的分类：简单系统与复杂系统4、钱学国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT231.1 系统的概念系统的概念系统的分类：系统的分类：简单系统与复杂系统简单系统与复杂系统4 4、钱学森关于系统的分类、钱学森关于系统的分类、钱学森关于系统的分类、钱学森关于系统的分类 小系统：大体上说，由几个、十几个元素或子系统组成的系统；大系统：由上百个、上千个元素或子系统组成的系统；巨系统：元素或子系统数量极大，成万上亿，上百亿，万亿。231.1 系统的概念系统的分类：简单系统与复杂系统4、钱学国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT241.1 系统的概念系统的概念系统的分类：系统的分类：简单系统与复杂系统简单系统与复杂系统4 4、钱学森关于系统的分类、钱学森关于系统的分类、钱学森关于系统的分类、钱学森关于系统的分类 巨系统巨系统 60606060年代末提出了大系统概念和大系统理论。年代末提出了大系统概念和大系统理论。年代末提出了大系统概念和大系统理论。年代末提出了大系统概念和大系统理论。随着社会经济、生态环境等系统成为研究对象，随着社会经济、生态环境等系统成为研究对象，随着社会经济、生态环境等系统成为研究对象，随着社会经济、生态环境等系统成为研究对象，人们发现还存在比大系统的规模大得多的系统。人们发现还存在比大系统的规模大得多的系统。人们发现还存在比大系统的规模大得多的系统。人们发现还存在比大系统的规模大得多的系统。70707070年代末，钱学森在论述社会系统工程时第一年代末，钱学森在论述社会系统工程时第一年代末，钱学森在论述社会系统工程时第一年代末，钱学森在论述社会系统工程时第一次提出巨系统概念。巨系统的行为特性不同于次提出巨系统概念。巨系统的行为特性不同于次提出巨系统概念。巨系统的行为特性不同于次提出巨系统概念。巨系统的行为特性不同于小系统和大系统。小系统和大系统。小系统和大系统。小系统和大系统。241.1 系统的概念系统的分类：简单系统与复杂系统4、钱学国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT251.1 系统的概念系统的概念系统的分类：系统的分类：简单系统与复杂系统简单系统与复杂系统4 4、钱学森关于系统的分类、钱学森关于系统的分类、钱学森关于系统的分类、钱学森关于系统的分类 简单巨系统简单巨系统(线性的巨系统线性的巨系统线性的巨系统线性的巨系统)复杂巨系统复杂巨系统 人的大脑作为一个巨系统，空间占有虽十分有人的大脑作为一个巨系统，空间占有虽十分有人的大脑作为一个巨系统，空间占有虽十分有人的大脑作为一个巨系统，空间占有虽十分有限，但所包含的神经元约限，但所包含的神经元约限，但所包含的神经元约限，但所包含的神经元约1010101011111111数量级。在巨系统中，数量级。在巨系统中，数量级。在巨系统中，数量级。在巨系统中，如果不仅系统单元数量巨大如果不仅系统单元数量巨大如果不仅系统单元数量巨大如果不仅系统单元数量巨大,而且组分之间的关联而且组分之间的关联而且组分之间的关联而且组分之间的关联方式复杂（如非线性、不确定性、模糊性、动态性、方式复杂（如非线性、不确定性、模糊性、动态性、方式复杂（如非线性、不确定性、模糊性、动态性、方式复杂（如非线性、不确定性、模糊性、动态性、适应性等），这就是复杂巨系统。从人脑系统行为适应性等），这就是复杂巨系统。从人脑系统行为适应性等），这就是复杂巨系统。从人脑系统行为适应性等），这就是复杂巨系统。从人脑系统行为特性看，是一个典型的复杂巨系统。特性看，是一个典型的复杂巨系统。特性看，是一个典型的复杂巨系统。特性看，是一个典型的复杂巨系统。251.1 系统的概念系统的分类：简单系统与复杂系统4、钱学国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT261.1 系统的概念系统的概念系统的分类：系统的分类：简单系统与复杂系统简单系统与复杂系统4 4、钱学森关于系统的分类、钱学森关于系统的分类、钱学森关于系统的分类、钱学森关于系统的分类 开放的复杂巨系统开放的复杂巨系统 人类社会人类社会人类社会人类社会系统是一个巨系统（如中国人口系统是一个巨系统（如中国人口系统是一个巨系统（如中国人口系统是一个巨系统（如中国人口的微观组分（人）接近的微观组分（人）接近的微观组分（人）接近的微观组分（人）接近13131313亿，即亿，即亿，即亿，即1.31.31.31.3 101010109 9 9 9），这），这），这），这个系统与环境进行物质、能量、信息的交换，个系统与环境进行物质、能量、信息的交换，个系统与环境进行物质、能量、信息的交换，个系统与环境进行物质、能量、信息的交换，接受环境的输入和干扰、向环境提供输出，而接受环境的输入和干扰、向环境提供输出，而接受环境的输入和干扰、向环境提供输出，而接受环境的输入和干扰、向环境提供输出，而且还不断适应和不断进化，是一个典型的开放且还不断适应和不断进化，是一个典型的开放且还不断适应和不断进化，是一个典型的开放且还不断适应和不断进化，是一个典型的开放的（特殊）复杂巨系统。的（特殊）复杂巨系统。的（特殊）复杂巨系统。的（特殊）复杂巨系统。261.1 系统的概念系统的分类：简单系统与复杂系统4、钱学国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT271.1 系统的概念系统的概念系统的分类：系统的分类：简单系统与复杂系统简单系统与复杂系统4 4、钱学森关于系统的分类、钱学森关于系统的分类、钱学森关于系统的分类、钱学森关于系统的分类 从小系统从小系统 大系统大系统 巨系统巨系统 复复杂巨系统杂巨系统 开放的复杂巨系统是事物发开放的复杂巨系统是事物发展的必然结果，也是系统认识发展的必然展的必然结果，也是系统认识发展的必然结果。因此，关于系统的思想源于系统，结果。因此，关于系统的思想源于系统，并随着系统的发展而发展。有了不断发展并随着系统的发展而发展。有了不断发展的系统思想，才有了不断发展的系统理论、的系统思想，才有了不断发展的系统理论、方法和工程实践。方法和工程实践。271.1 系统的概念系统的分类：简单系统与复杂系统4、钱学国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT28钱学森对系统工程的定义：钱学森对系统工程的定义：系系统统工工程程是是组组织织管管理理系系统统的的规规划划、研研究究、设设计计、制制造造、试试验验和和使使用用的的科科学学方方法法。简简言言之之“系系统工程是一门组织管理的技术统工程是一门组织管理的技术”。1.2 系统工程的概念系统工程的概念28钱学森对系统工程的定义：1.2 系统工程的概念国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT29(装装备)系系统工程定工程定义 美国军用标准美国军用标准MIL-STD-499A 定义：定义：“系统系统工程是将科学和工程技术的成就应用于：工程是将科学和工程技术的成就应用于：通过运用定义、综合、分析、设计、试验和评价通过运用定义、综合、分析、设计、试验和评价的反复迭代过程，将作战需求转变为一组系统性能的反复迭代过程，将作战需求转变为一组系统性能参数和系统技术状态的描述；参数和系统技术状态的描述；综合有关的技术参数，确保所有物理、功能和程综合有关的技术参数，确保所有物理、功能和程序接口的兼容性，以便优化整个系统的定义和设计；序接口的兼容性，以便优化整个系统的定义和设计；将可靠性、维修性、安全性、生存性、人素工程将可靠性、维修性、安全性、生存性、人素工程和其它有关因素综合到整个工程工作之中，以满足和其它有关因素综合到整个工程工作之中，以满足费用、进度、保障性和技术性能指标。费用、进度、保障性和技术性能指标。”29(装备)系统工程定义 美国军用国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT30装备系统工程装备系统工程需求需求约束条件约束条件武器装备武器装备系统系统系统工程过程系统工程过程综合综合权衡权衡效效能能进进度度费费用用保保障障及及时时地地部部署署、使使用用和和保保障障一一个个有有效效的的系系统统，并并在在可可承承受受的的费费用用条条件下满足用户的需求。件下满足用户的需求。装备系统工程既是一个复杂的管理过程，又是一个复杂的技术过程装备系统工程既是一个复杂的管理过程，又是一个复杂的技术过程30装备系统工程需求武器装备系统工程过程综合效进费保及时地部国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT31技技术与管理两个与管理两个过程程 系统工程既是一个技术过程，又是一个管系统工程既是一个技术过程，又是一个管理过程。为了成功地完成系统的研制，在整个理过程。为了成功地完成系统的研制，在整个系统寿命周期内，技术和管理两方面都很重要。系统寿命周期内，技术和管理两方面都很重要。因此，美国防务系统管理学院把系统工程定义因此，美国防务系统管理学院把系统工程定义为为“是为了达到所有系统要素的优化平衡，是为了达到所有系统要素的优化平衡，控制整个系统研制工作的管理功能，把作战需控制整个系统研制工作的管理功能，把作战需求转变为一组系统参数的描述，并综合这些参求转变为一组系统参数的描述，并综合这些参数以优化整个系统效能的过程。数以优化整个系统效能的过程。”军方强调管理过程军方强调管理过程1.2 系统工程的概念系统工程的概念31技术与管理两个过程 系统工程既是一国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT32系系统工程的特点工程的特点 整体性整体性(系统性系统性)关联性关联性(协调性协调性)综合性综合性(交叉性交叉性)满意性满意性(最优化最优化)1.2 系统工程的概念系统工程的概念32系统工程的特点 整体性(系统性)1.2 国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT军工产品项目定型管理33管子管子管子管子农事管理农事管理农事管理农事管理李冰父子李冰父子李冰父子李冰父子工程管理工程管理工程管理工程管理孙子孙子孙子孙子军事管理军事管理军事管理军事管理1.2 系统工程的概念系统工程的概念系统工程的形成与发展系统工程的形成与发展系统工程的形成与发展系统工程的形成与发展古代朴素的系统思想古代朴素的系统思想古代朴素的系统思想古代朴素的系统思想军工产品项目定型管理33管子李冰父子孙子1.2 系统工程的概国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT341.2 系统工程的概念系统工程的概念都江堰水利工程示意图都江堰水利工程示意图都江堰水利工程示意图都江堰水利工程示意图 战战战战国国国国时时时时期期期期川川川川西西西西太太太太守守守守李李李李冰冰冰冰父父父父子子子子主主主主持持持持修修修修建建建建。目目目目标标标标：利利利利用用用用岷岷岷岷江江江江水水水水资资资资源源源源灌灌灌灌溉溉溉溉川川川川西西西西平平平平原原原原、防防防防洪洪洪洪与与与与航航航航运运运运。包包包包括括括括三三三三大大大大工工工工程程程程及及及及120120120120多多多多项项项项配配配配套套套套工工工工程程程程。其其其其总总总总体体体体构构构构思思思思是是是是系系系系统统统统思思思思想想想想的的的的杰杰杰杰出出出出运运运运用用用用。两两两两千千千千多多多多年年年年来来来来，都都都都江江江江堰堰堰堰一一一一直直直直发发发发挥挥挥挥着着着着巨巨巨巨大大大大的的的的效效效效益益益益，是是是是我我我我国国国国最成功的水利工程。最成功的水利工程。最成功的水利工程。最成功的水利工程。341.2 系统工程的概念都江堰水利工程示意图 战国时国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT军工产品项目定型管理351.2 系统工程的概念系统工程的概念古代朴素的系统思想古代朴素的系统思想古代朴素的系统思想古代朴素的系统思想孔孔 子子 “不见树木，只见森林”军工产品项目定型管理351.2 系统工程的概念古代朴素的系统国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT361.2 系统工程的概念系统工程的概念十五世纪下半叶，近代科学开始兴起，力学、天文学、物理学、化学、生物学等逐渐从哲学中分离出来。近代自然科学发展了研究自然界的独特的分析方法，包括实验、解剖和观察，把自然界的细节从总的自然联系中抽出来，分门别类地加以研究。这种考察自然界的方法移植到哲学中，就成为形而上学的思维方式。形而上学的出现是有历史根据的，是时代的需要，对科学、技术、文化的蓬勃发展起了不可磨灭的重要作用。但是，形而上学撇开总体的联系来考察事物和过程，蕴含着极大的局限性。“只见树木，不见森林”361.2 系统工程的概念 十五世纪下半叶，近代科国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT371.2 系统工程的概念系统工程的概念十九世纪上半叶，自然科学取得了一系列伟大成就。特别是能量转化、细胞和进化论的发现，使人类对自然过程的相互联系的认识有了很大提高。十九世纪的自然科学“本质上是整理材料的科学，关于过程、关于这些事物的发生和发展以及关于把这些自然过程结合为一个伟大整体的联系的科学”。马克思、恩格斯的辩证唯物主义认为，物质世界是无数相互联系、相互依赖、相互制约、相互作用的事物和过程所形成的统一整体。“既见树木，又见森林”371.2 系统工程的概念 十九世纪上半叶，自然科国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT军工产品项目定型管理38 1940194019401940年，英国研制出了一种对付德国飞机空袭年，英国研制出了一种对付德国飞机空袭年，英国研制出了一种对付德国飞机空袭年，英国研制出了一种对付德国飞机空袭的新型警戒雷达。为此，成立了一个研究小组，并的新型警戒雷达。为此，成立了一个研究小组，并的新型警戒雷达。为此，成立了一个研究小组，并的新型警戒雷达。为此，成立了一个研究小组，并通过理论计算和战场实际统计分析，找到了雷达和通过理论计算和战场实际统计分析，找到了雷达和通过理论计算和战场实际统计分析，找到了雷达和通过理论计算和战场实际统计分析，找到了雷达和高射武器合理运用和配合的方法，使击毁敌机的效高射武器合理运用和配合的方法，使击毁敌机的效高射武器合理运用和配合的方法，使击毁敌机的效高射武器合理运用和配合的方法，使击毁敌机的效率大大提高。率大大提高。率大大提高。率大大提高。1.2 系统工程的概念系统工程的概念系统工程的形成与发展系统工程的形成与发展系统工程的形成与发展系统工程的形成与发展军工产品项目定型管理38 1940年，英国研制出了一种国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT39 1942194219421942年美国海军反潜部队成立了一个由莫尔斯领年美国海军反潜部队成立了一个由莫尔斯领年美国海军反潜部队成立了一个由莫尔斯领年美国海军反潜部队成立了一个由莫尔斯领导的研究小组，为了发现德国潜艇，研究了搜索论。导的研究小组，为了发现德国潜艇，研究了搜索论。导的研究小组，为了发现德国潜艇，研究了搜索论。导的研究小组，为了发现德国潜艇，研究了搜索论。发现敌潜艇后，又研究了爆炸深度与杀伤范围的定量发现敌潜艇后，又研究了爆炸深度与杀伤范围的定量发现敌潜艇后，又研究了爆炸深度与杀伤范围的定量发现敌潜艇后，又研究了爆炸深度与杀伤范围的定量关系，提出了反潜深水炸弹的合理爆炸深度为关系，提出了反潜深水炸弹的合理爆炸深度为关系，提出了反潜深水炸弹的合理爆炸深度为关系，提出了反潜深水炸弹的合理爆炸深度为30303030英尺，英尺，英尺，英尺，结果使德国潜艇被击沉的数量增加了结果使德国潜艇被击沉的数量增加了结果使德国潜艇被击沉的数量增加了结果使德国潜艇被击沉的数量增加了3 3 3 3倍。倍。倍。倍。1.2 系统工程的概念系统工程的概念系统工程的形成与发展系统工程的形成与发展系统工程的形成与发展系统工程的形成与发展39 1942年美国海军反潜部队成立了一个由莫尔斯领导国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT401958195819581958年，美国海军特种计划局在研制年，美国海军特种计划局在研制年，美国海军特种计划局在研制年，美国海军特种计划局在研制“北北北北极星潜艇计划极星潜艇计划极星潜艇计划极星潜艇计划”的实践中，提出并采用了的实践中，提出并采用了的实践中，提出并采用了的实践中，提出并采用了“计计计计划评审技术划评审技术划评审技术划评审技术”(PERT)(PERT)(PERT)(PERT)。A3-4-5开始开始节点节点T2节点节点T1节点节点T7节点节点T10节点节点T5节点节点T9节点节点T4结束结束节点节点T8节点节点T6节点节点T11B2-3-4C3-4-5H2-3-4E1-2-4L30-36-45D1-2-3F2-3-5G1-2-3J7-8-12K1-2-3O2-3-5P1-2-4N1-2-4I2-4-8M1-3-5T2-3-4S10-12-16Q6-8-12R3-4-6“计划评审技术计划评审技术计划评审技术计划评审技术”(PERT)(PERT)(PERT)(PERT)1.2 系统工程的概念系统工程的概念系统工程的形成与发展系统工程的形成与发展系统工程的形成与发展系统工程的形成与发展401958年，美国海军特种计划局在研制“北极星潜艇计划国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT41系统工程的形成与发展系统工程的形成与发展系统工程的形成与发展系统工程的形成与发展:阿波罗登月计划阿波罗登月计划阿波罗登月中的阿波罗登月中的创建性工作创建性工作:方案的开发和选择方案的开发和选择 详尽而明确的研制规划制定详尽而明确的研制规划制定 总体性能指标的控制总体性能指标的控制 解决系统内部接口问题解决系统内部接口问题系统分析与管理的新方法系统分析与管理的新方法41系统工程的形成与发展:阿波罗登月计划阿波罗登月中的创建性国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT42 方案开发和选择方案开发和选择登月方案登月方案几十个几十个筛选比较筛选比较 直接登月直接登月 地球轨道交会地球轨道交会 月球轨道交会月球轨道交会月球轨道交会方案月球轨道交会方案论证论证计算计算42 方案开发和选择登月方案筛选比较 直接登月月球轨道交会国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT43系统总目标系统总目标 详尽而明确的研制规划详尽而明确的研制规划 功能分析功能分析 工作分解结构工作分解结构月球月球轨道轨道交会交会方案方案具具体体化化技术目标技术目标技术活动技术活动43系统总目标 详尽而明确的研制规划 功能分析月球具技国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT44 20次飞行试验次飞行试验详细规划详细规划四大系统四大系统运载火箭系统运载火箭系统载人飞船系统载人飞船系统跟踪和数据系统跟踪和数据系统发射和飞行指挥系统发射和飞行指挥系统六项辅助计划六项辅助计划水星计划水星计划双子星座计划双子星座计划飞马座计划飞马座计划徘徊者计划徘徊者计划勘察者勘察者计划计划月球轨道月球轨道环行器环行器水星号水星号44 国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT45系统分析与管理的新方法计划协调技术（计划协调技术（PERT）图解协调技术（图解协调技术（GERT）风险评审技术（风险评审技术（VERT）技术预测关联树法（技术预测关联树法（PATTERN）工程管理工程管理系统工程和分析系统工程和分析系统工程管理指南系统工程管理指南等等45系统分析与管理的新方法计划协调技术（PERT）国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT46阿波罗登月计划:系统工程发展的里程碑系统工程发展的里程碑目标：目标：在在10年内将人送上月球，并使其安全地返回地球年内将人送上月球，并使其安全地返回地球经费：经费：250亿美元亿美元 1969年年6月，阿波罗飞船登上月球，标志着系统工月，阿波罗飞船登上月球，标志着系统工程及其在装备研制中应用的日趋成熟程及其在装备研制中应用的日趋成熟。46阿波罗登月计划:系统工程发展的里程碑目标：在10年内将人国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT47我国我国我国我国两弹一星两弹一星两弹一星两弹一星与与与与载人航天载人航天载人航天载人航天系系系系统统工程工程工程工程实实践践践践 我国比较系统地、我国比较系统地、有组织地研究和运用系有组织地研究和运用系统工程始于统工程始于19601960年代，年代，在在两弹一星两弹一星和和载人飞船载人飞船有成功的探索。有成功的探索。47我国两弹一星与载人航天系统工程实践 我国比国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT48我国我国我国我国两弹一星两弹一星两弹一星两弹一星与与与与载人航天载人航天载人航天载人航天系系系系统统工程工程工程工程实实践践践践载人飞船工程（载人飞船工程（7个系统）：个系统）：航天员系统、飞船应用系统、载人飞船系统、航天员系统、飞船应用系统、载人飞船系统、运载火箭系统、发射场系统、测控通信系统、着运载火箭系统、发射场系统、测控通信系统、着陆场系统。如陆场系统。如载人飞船系统载人飞船系统（13个分系统）：个分系统）：结构与机构分系统、制导导航与控制分系统、结构与机构分系统、制导导航与控制分系统、热控分系统、环境控制与生命保障分系统、推进热控分系统、环境控制与生命保障分系统、推进分系统、测控与通信分系统、数据管理分系统、分系统、测控与通信分系统、数据管理分系统、电源分系统、回收着陆分系统、仪表与照明分系电源分系统、回收着陆分系统、仪表与照明分系统、应急救生分系统、乘员分系统、有效载荷分统、应急救生分系统、乘员分系统、有效载荷分系统。系统。48我国两弹一星与载人航天系统工程实践载人飞船工程（7个系统国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT49什么是系统科学方法？什么是系统科学方法？什么是系统科学方法？什么是系统科学方法？1.3 系统科学体系系统科学体系定义：定义：定义：定义：系统科学是一门从总体上研究（复杂）系统科学是一门从总体上研究（复杂）系统科学是一门从总体上研究（复杂）系统科学是一门从总体上研究（复杂）系统共同运动规律的学科。系统共同运动规律的学科。系统共同运动规律的学科。系统共同运动规律的学科。系统科学属于基础科学层次，主要讨论系统科学属于基础科学层次，主要讨论系统科学属于基础科学层次，主要讨论系统科学属于基础科学层次，主要讨论系统的概念、特征、分类及演化规律，探讨系统的概念、特征、分类及演化规律，探讨系统的概念、特征、分类及演化规律，探讨系统的概念、特征、分类及演化规律，探讨系统分析的方法和系统逻辑的具体应用。重系统分析的方法和系统逻辑的具体应用。重系统分析的方法和系统逻辑的具体应用。重系统分析的方法和系统逻辑的具体应用。重点是复杂系统演化规律的研究，难点是整体点是复杂系统演化规律的研究，难点是整体点是复杂系统演化规律的研究，难点是整体点是复杂系统演化规律的研究，难点是整体与局部关系的研究。与局部关系的研究。与局部关系的研究。与局部关系的研究。49什么是系统科学方法？1.3 系统科学体系定国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT501.3 系统科学体系系统科学体系 物性物性物性物性描述研究对象的物质特征；描述研究对象的物质特征；描述研究对象的物质特征；描述研究对象的物质特征；系统性系统性系统性系统性描述研究对象的整体特征，即整体性。描述研究对象的整体特征，即整体性。描述研究对象的整体特征，即整体性。描述研究对象的整体特征，即整体性。系统往往与一修饰词组成复合词，如自然系统、系统往往与一修饰词组成复合词，如自然系统、系统往往与一修饰词组成复合词，如自然系统、系统往往与一修饰词组成复合词，如自然系统、物理系统、生物系统、军事系统、经济系统。物理系统、生物系统、军事系统、经济系统。物理系统、生物系统、军事系统、经济系统。物理系统、生物系统、军事系统、经济系统。（物性物性物性物性+系统性）系统性）系统性）系统性）传统科学研究物性：传统科学研究物性：传统科学研究物性：传统科学研究物性：数、理、化、天、地、生数、理、化、天、地、生数、理、化、天、地、生数、理、化、天、地、生 .系统科学研究系统性：系统科学研究系统性：系统科学研究系统性：系统科学研究系统性：如如如如整体与局部的关系整体与局部的关系整体与局部的关系整体与局部的关系 结构与功能的关系结构与功能的关系结构与功能的关系结构与功能的关系 稳定与演化的关系稳定与演化的关系稳定与演化的关系稳定与演化的关系物性与系统性物性与系统性物性与系统性物性与系统性(个性与共性个性与共性个性与共性个性与共性)501.3 系统科学体系 物性描述研究对象的物质特国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT511.3 系统科学体系系统科学体系涌现的定义涌现的定义涌现的定义涌现的定义（斯文森，（斯文森，（斯文森，（斯文森，1989198919891989）：）：）：）：涌现是一组元素（或广义粒子）在一个涌现是一组元素（或广义粒子）在一个涌现是一组元素（或广义粒子）在一个涌现是一组元素（或广义粒子）在一个广义的广义的广义的广义的“流场流场流场流场”作用下，从一种杂乱无章的作用下，从一种杂乱无章的作用下，从一种杂乱无章的作用下，从一种杂乱无章的状态向一种协调一致的状态的自发转变。从状态向一种协调一致的状态的自发转变。从状态向一种协调一致的状态的自发转变。从状态向一种协调一致的状态的自发转变。从广义上讲，涌现包括了现实中所有新系统的广义上讲，涌现包括了现实中所有新系统的广义上讲，涌现包括了现实中所有新系统的广义上讲，涌现包括了现实中所有新系统的出现、序的产生和层次复杂性的增加。出现、序的产生和层次复杂性的增加。出现、序的产生和层次复杂性的增加。出现、序的产生和层次复杂性的增加。整体与局部的关系：涌现性整体与局部的关系：涌现性整体与局部的关系：涌现性整体与局部的关系：涌现性511.3 系统科学体系涌现的定义（斯文森，1989）：整体国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院国防科技大学信息系统与管理学院S5.NUDTS5.NUDT521.3 系统科学体系系统科学体系涌现性的特点：涌现性的特点：涌现性的特点：涌现性的特点：（1 1 1 1）微观不可预测性：即使对低层次元素有完备）微观不可预测性：即使对低层次元素有完备）微观不可预测性：即使对低层次元素有完备）微观不可预测性：即使对低层次元素有完备的知识，也不可能推断出高层次的结构。的知识，也不可能推断出高层次的结构。的知识，也不可能推断出高层次的结构。的知识，也不可能推断出高层次的结构。（2 2 2 2）新质特性：涌现性