一
协同学一词来自希腊文,其含义是“一门关于协作的科学”,或者说“一个系统的各个部分(子系统)协同工作”。关于协同的定义,史美林教授的观点获得广泛认同名词解释:
“协同是指协调两个或者两个以上的不同资源或者个体,协同一致地完成某一目标的过程或能力。”协同学的基本原理包括协同效用原理、支配原理和自组织原理。协同效用原理是指复杂系统通过自身内部固有的一种自组织能力,即子系统间的协同作用产生系统整体的有序运动;支配原理是指复杂系统在由不稳定点向新有序时空结构转变时,通常受到序参量的决定;自组织原理是指在外部能量和物质输入的情况下,系统会通过大量子系统间的协同作用,在自身涨落力的推动下,形成新的时空结构。
二
1 引言
协同学是20世纪70年代初由联邦德国理论物理学家哈肯创立的,它是研究协同系统从无序到有序的演化规律的新兴综合性学科。协同学有广泛的应用名词解释:
在自然科学方面主要用于物理学、化学、生物学和生态学等方面;在社会科学方面主要用于社会学、经济学、管理学、 心理学和行为科学等方面。例如,在社会学中得到社会舆论形成的随机模型;在企业生态学方面研究了企业间竞争者之间群体竞争力量的消长关系等。
“协同”一词来源于希腊文,意为共同工作。协同理念最简单的表达公式就是名词解释:
2+2﹥4,意指公司整体的价值大于公司各独立组成部分价值的简单总和。H•伊戈尔•安索夫确立了协同的经济学含义,亦即为什么企业整体的价值有可能大于各部分价值的总和,协同模式的有效性部分地源于规模经济带来的好处。而日本的战略专家伊丹广之对协同进行了比较严格的界定,他把安索夫的协同概念分解成了“互补效应”和“协同效应”两部分。
2 资源协同的理论分析
2.1系统性原理
系统自行组织的结构、模式、形态、或者系统所呈现出的特征、行为、功能,不是系统的构成要素所固有的。它们不仅取决于系统的组成要素,而且更主要取决于系统组分之间的相互关联,即它们是系统组织的产物、组织的效应。它们是通过系统众多组分相互作用而在系统整体特征上呈现出来的,是由系统的众多组分自下而上而产生的。那么企业广义资源系统中各个资源单元之间的关系正是系统性原理在协同性上的具体体现。企业资源系统中各子系统间的关联机制、协同关系,构成了系统的结构,决定着系统的功能。
2.2支配性原理
具有多组分的系统,当处于无序的旧结构状态时,众多的子系统独立运动,各行其是, 不存在合作、支配与协同,系统无法形成有序结构;只有当系统内的少数趋势、模式、力量等引导、规范和支配系统大量其他组分、要素、趋势、模式等的行为,使它们系统动作,系统才能形成有序结构。这种在系统由无序到有序的过程中起支配作用的模式或力量,在协同学中称为序参量。序参量是在系统组分之间、系统与环境之间相互协同合作与竞争中形成的,反过来,序参量又以特定的模式支配系统组分要素间的进一步协同合作与竞争,从而形成系统的有序结构。
我们可以把一个社会经济系统 (企业资源系统同样也是如此)看成是由一系列子系统复合而成,各子系统之间的相互作用与关联构成了这一系统的复合机制,从而决定着系统的结构与功能(总体效能)。对复合系统实施有效管理并实现整体性协调以后,系统的整体性功能是由各子系统的功能耦合而成的全新的整体效应,这种耦合能使系统整体功能成倍地增长,并远远超出各子系统功能之和。系统整体协调后产生的系统整体功能的增强,称为系统管理的协同效应。而且,越是复杂的复合系统,系统对实现系统发展期望目标的作用就越显著,系统协调后产生的协同效应就越明显。也即2+2﹥4的道理。
三
协同论( Synergetics,又称“协和学”或“协同学”)是一种复杂系统理论。与耗散结构理论、突变理论一样,协同理论属于非平衡系统理论三大流派之一,它是由Hermann Haken 于20世纪70年代创立的一门横跨自然科学和社会科学的综合学科。所谓协同,就是系统中诸多子系统的相互协调、合作或同步的联合作用与集体行为,协同是系统整体性、相关性的内在表现。系统科学中的协同理论提出了“协同效应”,是指由于协同作用而产生的结果,是指复杂开放系统中大量子系统相互作用而产生的整体效应或集体效应。千差万别的自然系统或社会系统均存在着协同作用。协同作用是系统有序结构形成的内驱力。任何复杂系统,当在外来能量的作用下或物质的聚集态达到某种临界值时,子系统之间就会产生协同作用。这种协同作用能使系统在临界点发生质变并产生协同效应,使系统从无序变为有序,从混沌中产生某种稳定结构。协同效应在一定程度上说明了社会经济系统自组织协同现象的理论观点。
四
协同学(synergetics)是德国科学家哈肯提出的一种可以广泛应用的现代横断学科。 协同学的目的是建立一种用统一的观点去处理复杂系统的概念和方法。协同学研究一个由大量子系统以复杂的方式相互作用所构成的复合系统。在一定条件下,子系统间通过非线性作用产生协同现象和相干效应,使系统形成有一定功能的空间、时间或时空的自组织结构。这类从无序状态过渡到有序状态的现象,它们的相变和功能服从相同的基本原理。哈肯认为名词解释:
“找到这样的统一原理有许多优点。首先,我们更接近于揭示自然界中起作用的基本原理;其次, 正因为存在这样的原理,我们可以归结得到初看似乎完全不同系统的类似之处,并通过已知系统的工作原理理解未知系统的功能;最后,通过使用这些类比,我们可以获得其在技术上的新应用。”
竞争与协同是自组织系统演化的动力,子系统之间的竞争使系统趋于非平衡,子系统之间的协同则在非平衡条件下使子系统中某些运动趋势得以联合并被放大,使该种趋势占据优势从而支配系统的演化。在协同学中,序参量表示系统的有序结构和类型,它是子系统介入协同运动程度的集中体现。正如哈肯所说,从信息观点看来,序参量起着双重作用,它通知各个子系统如何运动,也告诉观察者系统的宏观有序状况。整个系统的运动过程可以简单地描述为名词解释:
子系统相互竞争、相互协同产生序参量,序参量反过来支配着子系统,子系统伺服于序参量。
自协同学创立以来,它已经被广泛应用于众多的学科与领域,包括物理学、化学、计算机科学、生物学以及建筑、机械、电子和航天工程中。在社会经济系统中,协同学也得到了广泛的应用。哈肯等人应用协同学的有关理论、概念和方法,对某些社会问题进行了研究,从而创立了定量社会学。哈肯首先研究了社会舆论、就业和失业等问题。韦德里希和哈格应用协同学建立了社会舆论、人口变化、经济发展等的定量模型,奠定了定量社会学的基本框架和数学模型。韦德里希将大系统理论和协同学的社会热力学方法应用于移民、群体动力、 政治观点形成、非均衡经济和城市演化等模型。
五
1 协同论的产生
协同学亦称协同论或协和学,是研究不同事物共同特征及其协同机理的新兴学科,是近十几年来获得发展并被广泛应用的综合性学科。它着重探讨各种系统从无序变为有序时的相似性。协同学的创立者,是联邦德国著名物理学家哈肯。1971年他提出协同的概念,1976 年系统地论述了协同理论,他把这个学科称为“协同学”,一方面是由于我们所研究的对象是许多子系统的联合作用,以产生宏观尺度上结构和功能;另一方面,它又是由许多不同的学科进行合作,来发现自组织系统的一般原理。
协同论自产生以来,它在科学、技术、社会、经济领域的应用,取得了广泛的成果, 同时它给现代科学管理提供了新的视角和启迪。它进一步揭示了各种系统和现象从无序到有序、从低序向高序的机理、条件和规律。协同论指出名词解释:
一个系统从无序向有序转化的关键是, 在一定条件下,它的子系统之间通过非线性的相互作用就能够产生协同现象和相干效应,这个系统就能够在宏观上产生时间结构、空间结构或时空结构,形成一定功能的自组织结构, 表现出新的有序状态。这一理论的要点可以概括为三个方面名词解释:
(1)协同效应原理。协同效应原理就是用复杂系统内各子系统间的相互作用,来说明系统自组织现象的观点、原则和方法。这一原理指出,系统的有序性是由诸要素的协同作用形成的,协同作用是任何复杂系统本身所固有的自组织能力,是形成系统有序结构的内部作用力。
(2)支配原理。支配原理又称作伺服原理。这一原理指出,大量物理系统和非物理系统通过不稳定性可以自发形成空间结构、时间结构或时空结构。当这些系统接近不稳定点时,系统的动力学和突现结构通常由少数几个集体变量即所谓序参量决定,而系统其他变量的行为则由这些序参量规定。
(3)自组织原理。它是指系统在没有外部指令的条件下,其内部子系统之间能够按照某种规则自动形成一定的结构或功能,具有内在性和自生性。这一原理指出,在一定的外部能量流或物质流输人的条件下,系统会通过大量子系统之间的协同作用,在自身涨落力的推动下, 达到新的稳定,形成新的时间、空间、或时空有序结构。
六
1 概念的由来
协同(synergetics)一词源于希腊文,本意为“协同合作学”。前联邦德国物理学家哈肯在对激光的研究中,创立了“协同学”理论,它研究复杂系统的部分之间如何竞争与合作,形成整体的自组织行为,探索在系统宏观状态发生质的改变的转折点附近,支配子系统协同作用的一般原理,并通过揭示协同作用——诸多子系统之间相互协调、相互合作的或同步的联合作用,揭示了诸多复杂系统的解构在性质上发展宏观变异的共同原理。
哈肯把系统从无序到有序或者从有序到无序再到更有序的动态过程成为“相变”,决定系统相变的关键因素称为序参量。系统相变的内部变量可以分为快变量和慢变量两类,快变量署名相对较多,衰减变化较快,但它服从于慢变量,对系统的结构、功能变化不起主导作用;慢变量是决定系统相变过程的根本变量,即为系统的序参数,它的数量较少,衰减变化较慢。
协同学有有几个重要概念和原理构成,序参量和自组织是其两个重要概念。序参量是由子系统的协作而产生,是大量子系统集体运动的宏观整体模式有序程序的参量,是为描述系统整体行为而引入的宏观参量。序参量一方面是系统内部大量子系统协同产物,另一方面,序参量一旦形成后有对子系统有支配作用,主宰系统整体演化的过程。序参量既是子系统合作效益的表征而和度量,又是系统整体有序程度的度量,序参量的大小可以用来标志宏观有序的程度。当系统完全无序时,序参量为零,当外界条件变化时序参量也变化,当到达临界点是,序参量增长到最大,此时出现了一种宏观有序的有组织的解构。
自组织是系统在没有任何外部指令或外力干预的情况下自发形成一定结构和功能的过程和现象。自组织现象是系统的建构及演化现象,系统依靠于外界交换物质、能量、信息而存在,且在相对稳定的状态下不断向结构化、有序化、多功能化方向发展,系统的结构、功能随着外界环境变化也将“自动”改变名词解释:
两者向着有序方向演化的原因在于系统的内部结构与外部自然力的持续相互作用,以及系统内子系统之间非线性相互作用及整体协同国内效应,使系统这样的演化可以被看成时“自发进行”的。
2 协同学的思想内涵
协同学的基本思想是一个开放系统处于远离平衡状态时,系统内部各个子系统会通过非线性的下化作用而产生协同,在系统内部各个作用力的影响下,系统会达到临界态,从而使得系统通过自组织方式从无序变为有序,使旧系统发展成为新系统的过程。
协同学由三大基本原理构成,即不稳定原理、支配原理和序参量原理。哈肯认为系统自组织取决于少数序参量,涨落在系统结构演化中发挥必不可少的关键作用,涨落是系统演化的诱因,没有涨落,系统就无从达到新的有序结构,也就没有非线性想干作用的关联放大和序参量的形成,也就不可能有系统的演化。
不稳定原理揭示的是一种模式的形成意味着原来的状态不在能够维持,从而变成不稳定的。协同学承认不稳定性具有积极的建设性作用,是系统结构演化的媒介。
支配原理的核心思想是认为系统内部的各种子系统、参量或因素的性质和对系统影响是有差异的、不平衡的,但在原理想变点时,这种差异和不平衡受到抑制,未能表现出来。当控制参量的改变把系统推过线性失稳点,即逼近相变点时,这种差异和不平衡就暴露出来了,于是就区分为快变量和慢变量。归根结底,支配原理认为有序结构是有少数几个缓慢变化和增强的慢变量决定的,所有子系统都受这少数几个慢变量的支配。所谓支配原理就是指序参量形成后起着支配或役使子系统的作用,主宰着系统整体演化过程。系统从无序转变为有序转变为更为复杂的游戏过程,也就是在一再形成新的自组织过程中,总是有序参量支配其他稳定模而形成一定的解构或序,总是序参量起主导作用的结果。如果不存在序参量的支配中心,系统将是混乱状态。
序参量是描述系统整体行为的宏观变量。序参量的形式,不是外部作用强加于子系统的,它的来源在子系统内部。当多组分系统处于无序的旧结构状态时,众多子系统独立运动,各行其是,不存在合作关系,无法形成序参量。当系统趋近临界点时,子系统之间发生关联,形成合作关系,协同行动,导致序参量的出现。序参量一旦形成就成为主宰系统演化过程的力量。
在系统逐渐接近使系统发生质变的临界态的过程中,会出现越来越多变化快的状态参量,而变化慢的状态参量逐渐减少。这些变化慢的状态参量决定了系统宏观行为和有序化程度,它们支配系统的运动趋势,使系统能不断进入一个相对稳定的平衡状态,决定了系统演化的总体趋势,这些状态参量称为序参量。序参量支配着其他快速变化的状态参量,并指使那些状态参量逐渐消失。
在系统从无序转变为有序的以及从有序转变为新的更高层面的有序状态过程中,总是由序参量支配其他系统状态参量的演变而最终形成一定的有序结构,在系统演变过程中其主导支配作用。如果不存在序参量的支配中心,系统将会保持为多种状态参量并存的混乱状态。
七
1 协同学思想内涵
协同学是德国斯图加特大学教授哈肯创立的,他于1971年提出协同的概念,1976年系统地论述了协同理论。协同学是研究协同系统从无序到有序的演化规律的新兴综合性学科, 它用子系统或大量粒子间的协调同步作用,阐明开放系统形成新的有序结构的原因和条件, 揭示了协同与有序的因果关系。哈肯认为一方面是由于我们所研究的对象是许多子系统的联合作用,以产生宏观尺度上的结构和功能;另一方面它又是由许多不同的学科进行合作,来发现自组织系统的一般原理。协同论以系统论、信息论、控制论、结构耗散理论等多学科理论为背景,采用统计学和动力学相结合的方法,描述了各种系统和现象中从无序到有序转变的共同规律。其主要思想可以概括为三个方面名词解释:
1.协同效应。开放系统的子系统通常以很有规律的方式且有目的地进行合作,自然界系统和社会系统概不例外,这就是协同作用。在协同作用下,系统会从无序走向有序,此乃协同效应。由于系统的目标(有序结构的点)要从无序状态结构中的某一点移动到有序状态结构中某一位置,因此,协同作用会不断地重复进行,系统处于动态的平衡之中。
2.支配原理(伺服原理)。任何一个系统都包括若干子系统,如何找到系统演变过程中的主导参数(即序参量)是研究协同作用首先需要考虑的问题。通常情形下,序参量支配快变量(起辅助用的参数),系统的动力学和突现结构通常由少数几个集体变量即序参量决定,而系统其他变量的行为则由这些序参量支配或规定。正如协同学的创始人哈肯所说,序参量以“雪崩”之势席卷整个系统,掌握全局,主宰系统演化的整个过程。
3.自组织原理。自组织是相对于他组织而言的。他组织是指组织指令和组织能力来自系统外部,而自组织是指“系统在演化过程中,在没有外部力量强行驱使的情况下,系统内部各成员协调动作,导致空间的、时间的或功能上的联合行动,出现有序的活的结构。”自组织成员通过“自己管理自己”的方式达到组织的和谐与有序。
八
1 协同学的基本理论
协同学是20世纪70年代初联邦德国理论物理学家哈肯创立的。协同是指系统内部各子系统间为实现系统总目标,在外界输入物质、能量、信息的作用下彼此间相互合作、共同努力而形成的一种宏观的集体效应。协同学则是研究系统如何由于子系统间的协同作用而产生序参量,序参量之间的协同与合作又如何形成自组织结构。简言之,协同学是寻求各种不同系统结构形成(自组织与组织及其综合)所遵循的共同的一般规律。复合系统的协同进化过程是指复合系统与环境产生物质、能量和信息的交流,历经诞生、成长、成熟、衰退、死亡的进化过程,最终形成某种发展水平的均衡状态。其演化轨迹符合S型曲线,可以利用逻辑斯蒂增长(Logistic growth)模型来描述复合系统的协同进化过程,如式(1)所示名词解释:
(1)
设X为复合系统的发展水平,a为复合系统的增殖系数。方程右边随着时间增长的因子X称为动态因子,(1一X)称为减速因子,它的量随着时间的推移而减少,说明复合系统的发展进化机制是非线性的,存在正负反馈机制。
九
协同学是20世纪70年代初由联邦德国理论物理学家哈肯创立。“协同学”源于希腊文,意为共同工作。当一个企业与另一个企业兼并时,就会出现两群人员、两种文化、两组投资等“共同工作”的情况,这反映了协同的本质。所以,兼并企业的哲学,又是一部协同学的哲学。
协同学是研究协同系统从无序到有序的演化规律的新兴综合性学科。协同系统是由许多子系统组成、能以自组织方式形成宏观的、空间、时间或功能有序结构的开放系统。兼并后的企业正是这样一个复杂的开放系统。协同学研究协同系统在外参量的驱动及子系统间相互作用下,以自组织方式在宏观尺度上形成空间、时间或功能有序结构的条件、特点及其演化规律。协同系统的状态由一组状态参量描述,且状态参量随时间变化的快慢程度不一。当系统逐渐接近发生显著质变的临界点时,变化慢的状态参量的数目就会减少,有时甚至只有一个或少数几个。这些为数不多的慢变化参量就完全确定了系统的宏观行为,并表征系统的有序化程度,故称之为序参量。那些为数众多的变化快的状态参量就由序参量支配,并可绝热地将他们消去。这一结论称为支配原理,它是协同学的基本原理。
在协同形成前,系统可被视为一个混沌的集合,其中所有的“变量”都在杂乱无章的相互竞争、此消彼长。而事实上,只有极少数变量能够在竞争中成长起来,而绝大多数变量都会在变化中快速消失。这些迅速发展又迅速消失的变量被称为快变量,而真正起作用的则是那些缓慢而“坚定”发展的慢变量,即序参量。
根据支配原理,即慢变量支配快变量,企业在兼并期就相当于一种协同形成之前的混沌系统,尽是猜疑和摩擦。来自完全不同的两个企业的两组变量,就在杂乱无章的相互竞争中以自组织的方式不断演化,直到起支配作用的序参量占据绝对优势、有序的协同状态出现为止。
十
1 协同学的研究对象
“协同学”源于希腊文, 意为协调合作之学,其理论创始人是西德斯图加特大学理论物理学教授赫尔曼•哈肯。上世纪 60 年代初, 哈肯在从事激光理论研究时发现, 激光是一种典型的远离平衡态时的由无序转化为有序的现象。他从中概括出了不同现象中有序结构形成的共同特点, 即一个由大量子系统所构成的系统, 在一定条件下, 各子系统之间通过非线性的相互作用产生协同现象和相干效应, 使系统形成了具有一定功能的自组织结构, 并在宏观上形成了新的有序状态。简而言之, 协同学就是研究系统从无序转化为有序的理论。它力图阐明在性质极不相同的系统中产生新结构和自组织的共性所在, 揭示由合作效应引发的系统的自组织所具有的作用, 在千差万别的各科学领域中寻找系统的自组织赖以进行的自然规律。
2 协同学的基本原理
协同学由一系列严密而复杂的原理组成, 而序参量和支配理论是其基本概念。
(1)序参量
序参量是描述系统的宏观有序度或宏观模式的参量,它代表着系统的 “序” 或状态。序参量是系统相变前后所发生的质的飞跃的最突出标志, 它表示着系统的有序结构和类型, 它是所有子系统对协同运动的贡献的总和, 体现了子系统介入协同运动的程度。
(2)协同与支配
在临界点前, 子系统之间的关联已弱到不能束缚子系统独立运动的程度, 因此子系统本身无规则的独立运动起着主导作用, 系统呈现出无序状态。随着控制参量的不断变化, 当系统靠近临界点时, 子系统之间所形成的关联便逐渐增强, 同时子系统本身的无规则独立运动在相对变弱, 当控制参量达到 “阈值” 时, 子系统之间的关联和子系统的独立运动重新占据了主导地位, 因而在系统中便出现了由关联所决定的子系统之间的协同运动, 出现了宏观结构或类型。
在临界点, 数量极少的慢弛豫参量支配着数量庞大的快弛豫参量。反过来, 大量的快弛豫参量伺服于慢弛豫参量。慢弛豫参量, 即影响系统走向的序参量, 起着支配子系统行为的作用, 这就是协同理论中的支配原理。单个组元好像是由一只无形之手促成的那样自行安排起来的, 但也正是这些单个组元通过协作才转而创建出这只无形之手。序参数由单个部分的协作而产生, 反过来, 序参数又支配着各部分的行为。因此, 支配原理在协同学中起着核心的作用。协同形成结构, 竞争促进发展, 这是相变过程中存在的普遍规律。(3)涨落
即使系统处于有序状态, 也并不是说子系统无规则的独立运动就会完全停止。子系统的独立运动以及它们可能产生的局部耦合, 加上环境条件的随机波动等, 都反映在系统宏观量的瞬间值经常会偏离它的平均值而出现的起伏上, 这种偏离平均值的起伏现象被称为涨落。从随机理论来看, 涨落是形成有序结构的动力, 因而可以说涨落是有序之源。
(4)自组织
从无序转变为有序, 或者从有序转变为新的有序, 首先需要有环境提供的能量流和物质流作保证。也就是说, 当控制参量达到阈值时, 这种转变才会出现。然而, 在相变前后, 系统的外部环境并未发生质的变化, 因此在一定的环境和条件下, 变化是由系统内部自身组织各尽其责而又相互协作自动形成的, 并通过各种形式的信息反馈来控制和强化着这种组织的结果, 因此人们称这种组织是自组织结构。