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城市景观系统优化理论与方法

时间:2023-08-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:系统优化的方法是由系统特点与系统的优化目标共同决定的。此处多台计算机并行计算的方式就是系统优化时所采用的方法。人文系统中的系统优化方法:诗词文章系统中的系统优化是较为人们所熟知的。整体论与涌现论更注重系统整体的性能表现,各种系统优化方法都是通过局部的改变让整体能涌现出更优的性能,实现“1+1>2”,整体大于局部累加的效果。

城市景观系统优化理论与方法

系统优化方法是按照系统优化目标,改造原有系统,使其达到优化目标。系统优化的方法是由系统特点与系统的优化目标共同决定的。当面对不同的系统、不同的系统优化目标时,所选择与采用的系统优化方法也会有很大不同。

科学系统中的系统优化方法:在科学计算中传统式的计算方式是通过在单台电脑上进行计算来实现的,人们觉得这种计算方式的计算速度较慢,为了优化科学计算系统的速度,人们设计并采用因特网将多台计算机连接起来,一起来进行并行计算,这就大大提高了计算的效率,达到了优化系统计算速度的目标。此处多台计算机并行计算的方式就是系统优化时所采用的方法。

工程系统中的系统优化方法:如化学反应系统的优化目标是要促使化学反应变快,要优化这个系统,就需要加入催化剂。催化剂的使用与加入,就是这个系统的优化方式,达到了系统的优化目标。

又如电力输送系统中的系统优化方法:最初采用的架空导线是以铜作为导线材料,但由于铜自重较大,使其架空输电的距离受到很大限制,从而增加了远距离输电的成本。后来人们采用铝线、钢芯铝纹线、铝合金线等轻型导线替代铜线,并根据超导技术研制出超导电磁线,目标是既节能又环保地传输电能。传输材质的选择与设计,就是这个输电系统的优化方式,通过这种方法也达到了系统的优化目标。

人文系统中的系统优化方法:诗词文章系统中的系统优化是较为人们所熟知的。“僧推夜下门”与“僧敲夜下门”所带来的“推”和“敲”思考,就是较典型的系统优化问题。诗人通过对诗歌中遣词造句的不断优化,达到描绘更好的诗歌画面,传达更丰富诗歌情感的目的。诗人通过这种方式优化了他的诗歌系统。

社会系统中的系统优化方法:奴隶制度、封建制度资本主义制度社会主义制度这个社会制度系统的演化过程也是一个社会制度系统不断优化的过程。这个过程中通过对生产资料、生产关系、劳动者这三者之间关系的优化,提升了社会生产力,提高了生产效率,达到了系统优化的目标。

从上述讨论中可以看到,由于系统自身特点与优化目标的不一样,所采取的系统优化的方法也会各异。那这些各异的系统优化方法是否有着一定的共性,是否能够用某些原理来解释这些系统优化方法的机理呢?在系统科学的研究与系统工程的实践中,人们已经对这个问题进行了长时间的探索,虽然尚未形成统一的认识与结论,但大多数系统科学家认为系统优化的理论基础是系统科学中的整体论与涌现论。

整体论与涌现论的思想是,当系统中的各个局部通过一定的结构组织起来以后,能够涌现出大于(优于)各个局部之和的整体系统性能。整体论与涌现论更注重系统整体的性能表现,各种系统优化方法都是通过局部的改变让整体能涌现出更优的性能,实现“1+1>2”,整体大于局部累加的效果。在上述谈到的各类系统优化的案例中,我们都可以找到系统整体论与涌现论的思想。

在科学计算系统中,当面对单台计算机3小时才能完成的计算工作时,若不使用并行计算方法进行优化,用3台计算机要3/3=1个小时才能完成计算;而当使用并行计算方法将3台计算机系统优化以后,只要30分钟就能完成同样的计算工作,大大提升了计算效率,通过整体涌现的思想实现了“1+1=2”到“1+1>2”的转变。

在电力传输系统中,从局部上看传统铜线输电技术价格远低于超导技术,但从整体上看,铜线输电线路的线路损耗却远远大于超导技术,超导技术在使用后能大幅降低运行成本,整体上更优,因此科学家们正在努力研发电力传输用的超导技术。

在人文系统的诗歌文章系统中,各个单独的字、词本身是毫无意义的。如“枯藤”“老树”“昏鸦”“小桥”“流水”“人家”,单看每个词语都很普通,但诗人通过诗歌的结构和方法把局部的、个体的词语整合到一起,构思出“枯藤老树昏鸦,小桥流水人家”的诗句,就涌现出一种整体的画面与意境,远远优于单个与局部的效果。

在社会系统中,局部上看不同制度下人的基本素质差异并不大,但是不同制度对人力的整合却有着很大的差别,这就造成了不同制度下系统整体生产力与生产效率的差距,社会制度的不断进步也是不断追求整体性能最优的过程。(www.xing528.com)

【注释】

[1]即试图用物理或者化学的规律来解释复杂生命系统,把有机体分解为若干个基本要素,并用这些要素的简单叠加来说明有机体的性质。

[2]贝塔朗菲.一般系统论:基础、发展和应用[M].秋同,袁嘉新,译.北京:社会科学文献出版社,1987:22.

[3]中国社会科学院情报研究所.科学学译文集[M].北京:科学出版社,1981.

[4]贝塔朗菲.一般系统论——基础、发展和应用[M].秋同,袁嘉新,译.北京:社会科学文献出版社,1987:20.

[5]贝塔朗菲.一般系统论——基础、发展和应用[M].秋同,袁嘉新,译.北京:社会科学文献出版社,1987:25.

[6]贝塔朗菲.一般系统论——基础、发展和应用[M].秋同,袁嘉新,译.北京:社会科学文献出版社,1987:30.

[7]贝塔朗菲.一般系统论——基础、发展和应用[M].秋同,袁嘉新,译.北京:社会科学文献出版社,1987:30.

[8]贝塔朗菲.一般系统论——基础、发展和应用[M].秋同,袁嘉新,译.北京:社会科学文献出版社,1987:31.

[9]苗东升.系统科学大学讲稿[M].北京:中国人民大学出版社,2007:18-19.

[10]贝塔朗菲.一般系统论:基础、发展和应用[M].林康义,魏宏森,译.北京:清华大学出版社,1987:25.

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