第2章
协同理论的发展和实践

2.1 协同理论提出的背景与主要观点

2.1.1 协同理论提出的背景

1.协同与协同理论

协同一词来源于希腊语，指“合作的科学”，《说文》中也有“协，众之同和也。同，合会也”的表述。由此可知，协同是指多个不同的资源或个体为完成某一共同目标相互协作的过程或能力。当前，协同普遍被看作一种“行为”，不仅具备与他人合作的特性，还包含信任、环境、动机等建立协同关系的必要条件。此外，协同具有整体组合效应，会产生“1+1>2”的作用效果，使系统的整体效应大于其组成部分的简单叠加。因此，协同作用是两个或多个部分相互作用后形成的综合影响，在其作用下产生的整体系统比子系统的功能更为丰富。

协同理论是以多个学科理论为基础发展出的一门新兴学科，它于20世纪70年代被提出，并逐渐发展。哈肯（Haken）是德国斯图加特大学的教授，他在激光实验中总结出了协同理论的雏形，并首次提出了协同的概念。1977年，哈肯发表了《协同理论导论》，标志着协同理论的创立与诞生。哈肯在书中系统地阐述了协同理论，构建了协同理论的基本框架，探索了如何借助子系统的协同作用使整体系统产生正向的功能或结构变化。

伊戈尔·安索夫于1965年在其著作《公司战略》中阐述了协同战略的理念，正式将协同理念引入企业管理领域，为该领域的协同发展理论奠定了基础。安索夫认为，协同体现在企业组织的各项业务活动中，如资源共享与跨部门业务协作。在协同机制作用下，企业组织各部门之间表现出一种共生、共长的关系。

2000年，安德鲁·坎贝尔出版了《战略协同》一书，他在书中详细介绍了协同的概念、作用机制及其体系。他认为协同就是“搭便车”，使用隐性资产可以实现协同效应，因而在制定企业战略时应充分考虑企业的资源形态及资产特性。2004年，蒂姆·欣德尔（Tim Hindel）总结了实现企业协同的各种方法，包括垂直整合、战略部署协调、资源技能共享等。近些年来，我国学者在有关协同理论的研究中普遍将协同看作若干不同个体为实现某一特定目标共同努力的过程，认为有效的协同可以帮助企业提高管理创新水平。

通过研究不同事物的共性及事物内部各因素之间的关联性和相互制约、相互影响的机制，可以建立有效的协作机制，从而促进事物向预期的方向发展。协同理论侧重于探索不同事物的共性和协同机制，它是在社会科学和自然科学等相关学科的基础上发展起来的。协同理论可以对不同子系统之间的相互作用和影响做出合理解释，实现对各子系统的控制与优化，充分发挥协同作用。近年来，协同理论被广泛应用于社会经济等领域，为资源的合理配置提供了新的理论支撑。

2.协同理论的发展基础

协同理论以探究系统发展的一般规律为研究目标，从产生到最终成为系统的理论体系，离不开其深厚的理论基础。得益于多学科研究的促进，协同理论自20世纪70年代以来逐步形成和发展。它综合了控制论、信息论和系统论，同时吸收了耗散结构理论的丰富内涵，其内在本质和作用机理主要是由这三大理论的融合、发展、演变而来的。

（1）控制论 控制论自20世纪40年代末期逐渐兴起，诺伯特·维纳（Norbert Wiener）于1948年出版的《控制论》标志着控制论正式诞生。它的基本思想是研究生物和机器的信息传递、转换、处理和控制过程，最终发现生物和机器具有通过信息反馈调整自身以适应环境变化的共同特征。

控制论是一种针对系统的理论，被广泛应用于现代科技和工程领域。它的研究对象包括物理系统、生物系统、社会系统及信息系统等各类复杂系统。它研究系统的综合属性与整体特征，分析其内部的运作方式和行为规律，以及所处环境对系统的影响。

控制论的研究方法包括黑箱法、开放系统学和网络控制论等。其中，黑箱法是控制论的核心方法，它通过观察系统的输入和输出信息来研究系统内部的运作方式和机制，但并不需要了解其内部结构和细节；开放系统学是控制论的一个重要分支，它主要研究系统与外界的交互关系，是控制论研究开放式系统的基础；网络控制论则是一种新兴的研究方法，它主要研究复杂的网络系统和大规模平行处理系统的控制问题。

此外，信息在控制论的研究过程中发挥着重要作用。系统地输入和输出信息可以驱动系统运作并控制系统的行为，因而信息是否精确和及时关系到系统运行是否正常。整个控制过程主要通过信息反馈来进行。

反馈就是将输出信息发送回输入端，进而影响信息再输出的过程。反馈分为正反馈和负反馈两种。正反馈是指当反馈信息与输入信息相同时，通过增强输入信息对系统的控制增强输出，进而提高系统的灵敏度和选择性；负反馈是指当反馈信息与输入信息有差异时，通过减弱输入信息对系统的控制减小输出，从而增强系统的稳定性，减少畸形和失真。当系统受到环境的干扰时，可以通过负反馈重新建立起系统的稳定性。

控制论是生物学、心理学、物理学和数学等基础科学的相互渗透、高度融合发展的结果，它的诞生具有重大的意义。控制论揭示了现代技术系统与生物体和社会之间的共同控制规律，打破了传统思维方式和研究方法的桎梏，为各领域定量问题的研究开辟了新途径，提供了一种全新的科学研究方法。控制论的分支学科主要有四个，包括理论控制论、工程控制论、生物控制论及社会控制论。

1）理论控制论主要研究控制论的基本理论和方法，及关于自动机的基本理论。

2）工程控制论以工程技术中的控制系统为研究对象，研究信息的转换和传递，用以设计和分析最优控制系统。

3）生物控制论主要研究生物系统的控制过程和信息运动规律。目前已衍生出医学控制论和神经控制论等新分支。

4）社会控制论主要研究社会生活中政治、经济、人口等各方面的管理和控制问题。其中用于经济研究的也称为经济控制论。

（2）信息论 信息普遍存在于人类社会和自然界，它体现了物质形态特征及相应的运动规律。狭义的信息是指新消息、当面交流或远、近距离通信的各种内容。广义的信息概念则是指自然界、人类社会和人体各个控制系统内部及各控制系统之间相互联系、相互传递、相互影响的各种事物及其变化情况，即宇宙物质世界的一切以及它们的变化都以信息为其存在的重要表征之一。

信息论是一门探究有关信息的定义、度量、传输、处理、储存和使用规律性的科学理论。众多研究者不断探索信息论的内涵和应用，为信息论的发展做出了卓越贡献。1948年，美国数学家香农（Shannon）在《通信的数学理论》一文中发表的理论完善了信息的概念和性质，首次提出了信息论，为现代信息理论的研究奠定了基础。此后，美国数学家诺伯特·维纳将信息的概念进一步扩展，他认为信息与控制系统密切相关。维纳还进一步通过理论解释了信息本质，建立了维纳滤波理论和信号预测理论，并提出了信息量化的原则、方法及公式，为信息的广泛应用奠定了基础。

信息论最初用于解决信道宽带和噪声等通信问题，但随着研究者们对信息理论的进一步探索，发现信息论不仅可以有效描述随机变量之间的线性和非线性关系，还可以应用于数据挖掘、机器学习和统计学等领域。经过不断地发展研究，有关信息论的研究已经渗透进经济、管理和社会等方方面面，早已远远地超越了通信的研究范围，被广泛应用于各个学科领域。

当前，有关信息论的研究可以分为以下三方面：

1）以编码理论为核心的狭义信息论，即香农信息论的中心问题。它主要研究信息的度量、信道编码和信息系统模型等相关问题。

2）以信号为主要研究对象的信号和噪声的统计分析，旨在提高信号传输和处理的效率和精度。研究重点包括信号的最佳过滤、预测、检测和估值等理论，如卡尔曼滤波理论。

3）以计算机为中心的信息处理理论。它主要研究文字、语言及图像等的模式识别、自动翻译等。

（3）系统论 系统一词最早出现于古希腊语中，原意是指部分组成整体。《现代汉语词典》中的相关解释为：“系”即“关系、联系”，“统”即“有机统一”，“系统”即为“具有关系事物的有机统一”。系统是一个具有特定功能的有机整体，它由若干组成部分按照一定的规律结合而成，这些组成部分相互作用、相互依赖、相互制约。因而，系统具有整体性、目的性、相关性、层次性、结构性和动态稳定性等特征。

系统论是研究事物整体性的综合科学，它着眼于探究系统的一般模式、结构和规律。系统论研究各种系统的共同特征，具有精致纯粹的数理逻辑形态，适用于各种经验科学。它的基本思想是将满足特定条件的研究对象视为一个系统，通过分析该系统的构成要素、结构和功能，研究系统内外的影响机制和变动规律，并以系统优化的观点处理其产生的问题。

美籍生物学家贝塔朗菲开创了系统科学，相继提出了“系统”“系统论”和“一般系统原理”，为系统科学的研究奠定了理论基础。他将系统看作一个“相互作用的各要素的综合体”，系统内部存在的多种元素是相互作用、彼此联系的，并且可以与外界环境发生交流互动。

系统论为我们认识系统，了解其组成、结构、性能、行为和发展规律等提供了一般方法论的指导。它的基本观点包括整体性观点、相关性观点、有序性观点及动态性观点。

1）整体性观点。整体性观点要求在研究时，将研究对象和研究过程均看作系统整体，坚持一切从整体出发。整体性不仅包括系统整体对要素的非肢解性，还包括要素对整体的非加和性。

2）相关性观点。一方面，任何事物都处于联系之中，要把事物放到更大的系统中去认识；另一方面，在判别事物时要正确运用比较。

3）有序性观点。系统的任何联系都是按照层次和等级进行的，系统内部各要素在一定时间和空间内的排列顺序和运动转化必然有其规则或符合某种规律。

4）动态性观点。系统并非一成不变，要用历史的、辩证的和发展的眼光来认识系统，正确处理好系统与环境的动态适应关系。

（4）耗散结构理论 以普里戈金（Prigogine）为首的布鲁塞尔学派对复杂系统演化过程进行了长期研究。在这一研究过程中，他们发现了一种有关非平衡系统的自组织理论，即耗散结构理论。1969年，普里戈金在国际学术会议上正式提出这一理论，解释了“熵增原理”中产生的与生命科学相悖的部分，打破了各领域之间的隔绝，产生了深刻的影响，为各领域的理论和应用发展提供了启迪和借鉴作用。

耗散结构是指在远离平衡态的条件下，非线性物质系统通过自组织的形式形成的一种稳定的宏观有序结构，它需要通过不断与外界交换物质和能量来形成和维持。耗散结构理论主要通过统计物理学、热力学等相关理论方法，对耗散结构形成的条件、机理和规律进行研究。概括来说，耗散结构理论是指一个远离平衡态的开放系统由混沌无序状态转变为有序状态的过程。在这一过程中，系统通过不断与外界进行物质和能量交换，使系统中的某个参量达到某一阈值，在涨落时系统可能会发生某种突变，即非平衡相变，最终转变为有序状态。

耗散结构的形成需要具备以下四个必要条件：

1）开放系统。根据是否与外界进行物质和能量交换，系统可分为三种形式，即孤立系统、封闭系统和开放系统。其中，开放系统是指与外界既进行物质交换，也进行能量交换的系统。各类系统与外部环境的交换关系见表2-1。

根据热力学第二定律，系统需要通过物质和能量交换从外界引入负熵流，并将自身产生的正熵释放，才可以确保系统的总熵保持不变或减少，从而使系统变得有序。因此，开放系统是形成和保持有序结构的前提和基础。

2）远离平衡态。“非平衡态是有序之源”，这里的非平衡态是指远离平衡态，即不处于平衡态或是近平衡态。平衡态是指系统各处可测宏观物理性质均匀的状态，在系统内部并未发生宏观不可逆过程；近平衡态是指系统处于离平衡态不远的线性区；远离平衡态说明系统内部处于高度不均匀的物理状态，物质、能量和信息在不断运动，运动越激烈，远离平衡态的程度越高。当系统处于平衡态或是近平衡态时，系统状态稳定或相对稳定，这时系统的发展倾向总是趋向无序或平衡。因而，只有当系统远离平衡态时，才有可能出现耗散结构。

3）非线性。前文阐述的开放系统和远离平衡态是系统产生耗散结构的外部条件，而子系统间的非线性相互作用是系统耗散结构形成的内部动力。处于线性关系的要素会无休止地进行发展和变化，但这种变化只会产生量的增减，并不会产生质变；与此同时，自然资源的限制使客观世界中不存在处于无休止变化和向前发展的系统。因而，只有非线性关系才能使系统在要素间的协同作用和其他影响下从无序走向有序。

4）涨落作用。涨落导致有序。涨落是指系统中的变量或行为对平均值的偏差，具有偶然性和随机性，可以触发并激化系统形成耗散结构。当系统状态不同时，涨落的作用也不尽相同。当系统处于平衡态或近平衡态时，涨落起干扰作用，会破坏系统的稳定性；而在远离平衡态时，随机的小涨落会通过非线性的相关作用和连锁效应被迅速放大，进而导致系统发生突变，形成一种新的有序状态。