第1章 系统的基本概念

1.1 引言

1.1.1 人类社会当今所处的时代

人类社会当今处在什么时代？我们如何给自己所处的时代命名？

当今时代，变化很快，新的时代命名不断出现，在既有命名之下又不断出现新的内容，希望读者们积极关注新的变化与发展。

有人说：后工业化时代。以蒸汽机的改进和大量使用为标志的工业革命，开始了工业化进程，后来又经过电力革命、核能革命，完成了工业化使命，在20世纪后期进入了“后工业化时代”。

有人说：知识经济时代。知识经济的提法源于1996年经济合作与发展组织（OECD）《以知识为基础的经济》的报告。知识经济的标志之一，承认知识的扩散与生产同样重要，知识经济是人类社会继游牧经济、农业经济、工业经济之后的经济。知识经济是以知识阶层为社会主体，以知识和信息为主要资源，以高技术产业和服务业为支柱产业，以人力资本和科技创新为动力，以可持续发展为宏观特征的新型经济。

有人说：网络经济时代。20世纪80年代出现因特网（Internet），如今，以先进的计算机技术和通信技术为基础的信息网络无处不在，发挥着越来越大的作用。电子商务、电子政务、网络学院、远程教学、远程医疗、电子病历、网上购物、网上订票、上网检索、电子邮件、MIS（管理信息系统）、HIS（医院信息系统）等，人类是一天也离不开网络了。

钱学森院士说：因特网是典型的开放复杂巨系统。

Internet又译为“互联网”。其实，互联网的概念比因特网扩大了许多，互联网不但包含因特网，而且包含与因特网连接的各种局域网和内联网，例如校园网。基于互联网无所不在、无远弗届的功用，当今时代又被称为“互联网时代”。

有人说：新经济时代。他们大概对上述几个名称不满意，于是提出“新经济时代”一词。其实这是权宜之计。因为新与旧是相对而言，“新”是层出不穷的、与时俱进的，现在的经济相对于工业经济而言是“新经济”，再过几十年或者一百年，现在的“新经济”恐怕就会是“旧经济”了。不过，暂时用一下这个名称以强调当代经济之“新”也未尝不可。

还有人说是“计算机时代”。自1946年第1台现代意义下的计算机ENIAC出现以来，计算机不断更新换代，而且更新换代的周期越来越短。20世纪50年代是真空电子管计算机，20世纪50年代末至60年代中期是晶体管计算机，20世纪60年代末至70年代末是集成电路电子计算机，20世纪70年代末至今是大规模集成电路和超大规模集成电路电子计算机。计算机的快速发展使其应用领域得到迅速扩展，如文字编排、数据处理、通信联络、设计绘图、教育培训，以及各级各类管理工作，无处没有计算机的影子。电子计算机被称为“电脑”，现代社会“不可一日无此君”。

计算机运算速度是一个重要指标。中国在超级计算机榜单中有着上佳表现。根据“国际TOP500组织”公布的全球超级计算机500强排行榜，2010年11月，我国的“天河一号”计算机排名世界第一，实测运算速度达到每秒2570万亿次；排名第二的是美国的“美洲虎”，实测运算速度达到每秒1750万亿次；排名第三的是中国曙光公司研制的“星云”号计算机，实测运算速度达到每秒1270万亿次；中国计算机在前三名中占据了两名。2012年11月，美国的“泰坦”号超级计算机超越了“天河一号”，它每秒钟进行2亿亿次浮点计算，成为世界第一。2013年11月，中国的“天河二号”以两倍于美国的“泰坦”号的运算速度再度轻松登上榜首。“天河一号”“天河二号”计算机都是国防科学技术大学研制的。2016年6月20日，我国国家并行计算机工程技术研究中心研制的“神威·太湖之光超级计算机”夺冠。此后连续四次夺冠，其峰值性能为12.5亿亿次／秒，持续性能为9.3亿亿次／秒。2018年6月，美国能源部橡树岭国家实验室（ORNL）推出的新超级计算机“Summit（顶点）”以每秒12.23亿亿次的浮点运算速度，接近每秒18.77亿亿次的峰值速度夺冠。中国的“天河三号”计算机是百亿亿次（E级）超级计算机，其原型机已于2018年7月开放使用。正所谓“战斗正未有穷期”，世界各国你追我赶，使计算机运算速度越来越快，计算机科学技术的发展日新月异。

还有人说是“信息时代”。20世纪40年代，人类终于发现：世界是由物质、能量、信息三大要素组成的，而不仅仅是由物质组成，或者由物质与能量两种要素组成。现在，没有人能否定信息的存在和作用，没有人能够不接收、不利用信息，信息的作用、处理信息的手段是前所未有的。信息网络、信息高速公路、电子商务、电子政务等，正在改变人类的工作习惯、生活习惯、思维方式。距离变得无关紧要，“地球变得越来越小”，整个世界可以被因特网“一网打尽”。物联网、大数据、云计算、生物芯片、3D打印、人脸识别……信息技术的发明创造令人应接不暇。

还有人说是“纳米时代”。纳米是一种度量单位，1纳米等于1米的十亿分之一（10－9m），相当于10个氢原子一个挨一个排起来的长度。纳米结构是指1~100纳米尺度内的结构。在这个尺度范围内对原子重新组合，新物质就会表现出不同于单个原子或分子的性质。其基本的物理化学性质，如熔点、磁性、电容、导电性、发光等都可能产生重大变化。这种组合产生新物质的技术，就是所谓的“纳米技术”（nanotechnology），它使人类可以获得许多新材料用于非常广阔的科研、生产、生活的各个领域。

还有人说是“基因时代”。破译基因密码，基因重组，克隆，制造干细胞……新概念、新技术层出不穷，它们甚至有可能改变人类自身，引起关于伦理道德的争论。

还有人说是“航天时代”。这是非常激动人心的。人类已经迈开步伐走向太空和茫茫宇宙了。

1957年10月4日，苏联成功发射世界上第一颗人造地球卫星，开创了人类的航天时代。1961年4月12日，苏联宇航员加加林乘坐“东方”号宇宙飞船进入太空，成为世界上第一个进入宇宙空间的人。

美国从1961年5月到1972年12月开展了阿波罗计划（Apollo project），从事载人登月。工程历时11年多，耗资255亿美元。“阿波罗”11号飞船于1969年7月21日首次实现人类登月的理想。此后，美国又6次发射“阿波罗”号飞船，其中5次成功。总共有12名航天员登上月球。

1970年4月24日，我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”成功发射。2003年10月15—16日，我国的神舟五号飞船成功发射，中国第一名航天员杨利伟遨游太空，中国成为“世界航天俱乐部”的第三名成员。

我国的航天事业将在2.6节做专门介绍。

对时代的概括还可以列举一些。笔者认为，所有各种说法都具有一定的道理，“仁者见仁，智者见智”。如果从系统工程的角度看，我们要说：

人类社会处在系统工程时代！

你赞成这种说法吗？

作为系统工程工作者，要宣扬这个观点，要让尽可能多的人能够理解，能够接受，进而能够自觉或半自觉地运用系统工程理论与方法来解决工作与生活中的一些问题。

那么，什么是系统？什么是系统工程？系统工程的基本概念、基本原理是什么？这就是本书将要讲述的内容。

本章将主要介绍系统的基本概念，包括系统的定义与属性、系统的分类、系统的结构与功能以及系统思想的演变。