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　　 1 协同学的基本理论
　　协同学(synergetics)一词来源于希腊文，意思是协同作用的科学，即关于系统中各个子系统之间相互竞争、相互合作的科学。
　　协同学与耗散结构理论都是研究远离平衡态的开放系统，即在保证外流（与外界之间有物质流或能量流的运动）的条件下，系统能够自发的产生一定有序结构或功能行为。无论是宇观系统，还是宏观和微观系统，只要它们是开放系统，就可在一定的条件下呈现出非平衡的有序结构。因此，它们都可以成为协同学的研究内容。但其观点和方法与耗散结构不同，耗散结构理论中用“熵”的变化来描述系统走向有序，但结果只做到了超熵判据，它对系统的非平衡相变过程并未给出描述。而协同学的创始人德国物理学家哈肯教授通过类比分析方法，发现完全不同的系统之间有惊人的类似性；认识到自组织系统，不论是自然系统还是社会系统，从无序到有序的演化，都是大量子系统之间协同作用的结果。这种作用和行动没有外部命令支配和外在的目的，并遵循一条共同的规律，即当一个远离平衡态的开放系统的外参量的变化使系统达到某个临界点时，系统原来的状态和结构就会失稳，其内部各种子系统及其参量的地位、作用、能量、力量、寿命的分布情况都会发生剧烈的改变。有的变成了长寿命的子系统和慢变量，有的变成了短寿命的子系统和快变量，其结果是长寿命子系统役使短寿命子系统，慢变量役使快变量，进而使长寿命子系统和慢变量成为整个系统中起支配作用的序参量。从这个观点讲，无论系统本身的含意如何，只要它们具备远离平衡态的开放系统，便都可以用序参量来描述宏观结构，都可以用某几种数学模型进行处理。这一重要结论是协同学的基石。
　　为了探讨什么样的系统才能发生演化，或具备什么样的条件才出现新结构代替旧结构的过程以及对这种系统演化过程应该怎样去描述等，哈肯创立了动力学与随机理论相结合的方法；指出如果一个系统的动力学行为可以用某个主要参量来描述，而它又满足于某种非线性微分方程，那么随着外参量的变化，该系统原来的稳定模式或有序结构就会失去稳定性，并同时产生新的模式或有序结构，即系统从一种有序状态经过失稳无序而跃迁到另一种新的有序状态。旧模式代之以新模式，旧结构让位于新结构。
　　我们知道，描述一个极其复杂的系统及其各子系统相互作用和发展变化，往往需要无限多个状态参量或无限多个自由度，要列出数目巨大的方程，而这往往是难于做到的。怎样才能描述实际状态和结构并进而研究系统演化中的共同性特征呢？首要问题是在各种微观变量中进行选择，找到描述系统宏观状态、结构和行动的最主要、最有效、最有决定性的参量。为此，耗散结构中曾引用了“熵”的概念，哈肯认为熵作为处理自组织结构的工具太粗糙。因此，他采取了兰道在平衡相变理论中所使用的序参量的概念，序参量是系统相变前后所发生的质的飞跃的最突出的标志，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总和，也是子系统介入协同运动程度的集中体现。
　　为了寻找序参量，哈肯找到了一种实用的数学物理方法，即绝热消去法，这就是抓住在演化过程中起支配作用的慢变量，而忽略快变量的变化对系统的影响，令快变量的时间微商等于零，然后将得到的关系式代入其他方程。这种处理过程就是绝热消去，这样可以把难于求解或者无法求解的问题变得简单明了，绝热消去法是协同学理论框架中最主要的支柱。
　　综上所述，协同学处理问题的基本思想是，把一个高维的非线性问题归结为用一组维数很低的非线性方程（即序参量方程）来描述。序参量方程控制着系统在临界点附近的动力学行为。通过求解序参量方程（组），可以得到时间、空间或时空结构。
　　 2 图书情报系统是开放系统
　　任何一个系统都是较高一级系统的要素，同时任何一个系统的要素本身，通常又是较低一级的系统。我们从图书情报事业在整个社会中的作用及地位，从整个社会文化意识上来讲，图书情报系统应是社会文化、教育和科学的复合系统中的子系统，在这个大系统中，图书情报系统作为子系统，与其他子系统既有竞争又有协作。
　　图书情报系统作为一个独立的系统时，它是由行政管理、采购、加工（包括分类、编目、编写等索引等）、贮存以及检查服务（包括咨询）、时间、读者等诸因素构成的一个系统。在这个系统中无论是那一个子系统都包含有人的因素在内。因此，此系统属于人系统的范围。这是一个十分复杂的开放系统。它具备一个开放系统应具备的基本特征，即系统的输入、输出、事项循环、信息传递、反馈等功能，并与周围的环境交换能量。
　　我们可以看到，图书情报系统的能量输入相对来讲是比较清楚的。它从周围得到人力和资金的补充，这种人力和资金本身即是能量的形式，并能在一定的条件下转换为新的能量、物质。当系统利用输入的资金购买了大量图书、期刊等资料时，图书情报工作人员使用这部分能量分析资料，通过加工将此能量转换为目录、索引、文摘、译丛、快报等各种二次文献以及读者使用的一次文献，从而产生了能量与物质的转换。
　　相反，图书情报系统的输出却并不明显，它是一个与物质（书刊或缩微资料）有关的无形过程，即它输出的不是书和缩微资料这些物质，而是书刊和缩微资料中的内容。当然，不同的图书情报系统，其输出的能力可能有差异，这取决图书情报系统内部贮存信息的多少，信息管理的有序程度以及各种各样索引质量的优劣。
　　图书情报系统的反馈回路来自两方面：一是读者对图书情报系统提供检索和咨询服务的效率高低的意见反映；二是系统本身各工作环节工作效果的统计数据。如果将反馈的信息量视为读者人数和各工作环节效果的函数，此函数显然是非线性的。
　　 3 图书情报系统演化中序参量及呈现的自组织现象
　　在外部能量不断输入的图书情报系统中，我们可以看到事项的循环，如新书刊、资料的购进——使用——剔旧——再购进新书刊、资料，书刊的借阅——归还——再借阅等，这些都是图书情报系统中所出现的循环过程。当然，这种循环过程是事物发展的必然，是一种自组织现象。
　　在图书情报系统中，如果各子系统的关联作用足以束缚系统的状态，使系统在宏观上显示出稳定的有序结构，系统成员之间能按照各自的职责职能，既有分工，又有协作，为了图书情报系统的总目标，互相配合，各成员都能获得最佳工作效果，那么系统就能向外部环境输出巨大的能量，提供高效率的服务。这本身也是各成员之间协同效应的结果。
　　在有关研究图书情报系统的文章中，一般都引用了古典的热力学第二定律，通过“熵”的变化来描述图书情报系统的有序程度，我们谈研究系统的有序程度固然重要，但是研究系统（图书情报系统）内使系统能达到高效能社会效益的主要因素更重要。如果图书情报系统的一个单位只考虑将资料编目、分类、贮存管理搞得十分有序，而不重视信息量的不断引进和加强与其他图书情报单位的联系，就势必会因资料信息的不全而增加拒借率。再说，仅从图书情报系统的有序程度是无法评价一个图书情报单位的权威性的。从这个角度讲，在图书情报系统的研究中引进协同学中“序参量”的概念更为恰当。毛泽东同志在《矛盾论》中曾指出：“在复杂的事物的发展过程中，有许多的矛盾存在，其中必有一种是主要的矛盾，由于它的存在和发展，规定和影响着其他矛盾的存在和发展”。图书情报系统是众多子系统有机构成的复杂的系统，是由众多变量描述的子系统的集合，为了寻找系统内的序参量，我们可将诸参量高度概率为教学和科研直接服务组子系统A（如检索、咨询、借阅、二、三次文献、定题、跟踪服务等）和间接服务组子系统B（如采购编目、整理、贮存、管理等）两个子系统（参量）。由于随着时代的发展，读者要求服务的范围十分广泛，要求服务的质量越来越高，子系统A只有不断改进服务方式和方法，才能逐步提高服务质量和效率。需求与服务是长期的关系，只有局部和暂时的满足（平衡），而无绝对和永远的满足（平衡）。由于子系统A（参量）随时间的变化很慢，因此，我们称其为慢变量。一旦服务不能适应读者需要时，就应对服务的内容、方式和方法进行调整，图书情报系统内部其他子系统也要围绕服务的需求相应进行变动，这时图书情报系统内处于不稳定状态，也称A为不稳定变量。子系统（变量）B所涉及的一些因素，基本上是有形的，并且有的还可以量化（可以说是硬件），通过一定的努力能在短期内达到目的，我们可称B为快变量。由于这种变量能够迅速地按指数衰减以达到某种稳定状态，因此称为稳定变量。又由于这部分的目标是根据A的需要而制定的，所以说B是受A的支配的，而A在图书情报的整个演变过程中则起着主导地位的作用。
　　协同学理论证明，系统达到临界点时，慢变量与快变量所处的地位、作用大不相同。慢变量决定和控制着快变量，快变量受慢变量的支配和役使，听从慢变量的命令。由此可见，当教学科研需求的方式发生重大变革时，图书情报系统内原有的旧的传统服务方式必然受到冲击，最终使整个系统远离平衡态。在新的环境条件下，为使系统与环境达到新的平衡，慢变量A必然要支配和役使快变量B，从而实现图书情报系统内部结构的更新，即旧结构让位于新结构，新程序替代旧秩序。
　　上面我们已对图书情报系统演化过程中起主导地位的序参量A进行了分析。物理学家钱学森指出：“远离平衡态的稳定结构，即耗散结构，就是系统中要找的具有有序性的系统稳定结构”。也就是图书情报系统所需找的合理结构。下面我们展望一下图书情报系统远离平衡态时的稳定结构以及A、B各自所处的地位。这将使系统大大处于开放、稳定的高度有效状态，能以很高的效能收集、处理加工、贮存和传递图书资料情报；知识和情报信息的输入和输出是一种宏观对流；电子计算机和现代通讯技术现代化技术的应用，机械化和自动化检索的实现，大大加强了系统的功能，可以充分满足读者和情报用户的需求。系统内外每一个人都有一种愈来愈满意的感觉。各子系统间的关联作用足以束缚子系统的状态，使系统在宏观上显示出稳定的有序结构，系统成员之间具有很强的协同作用。与旧的结构相比较，新结构将出现采购部门的职能增强，教育与服务的职能扩大，编目部门的职能退化的现象。随着电子出版技术的兴起，藏书结构将以联机存取和缩微复制品为主，目录结构将出现电脑编目和检索，读者将通过大型整体化图书情报信息网络和家用智能终端、电视、电话等各种形式而得到快速、大量的资料信息需求服务。通过电脑控制和调节，各子系统将自行其责，相互紧密配合，从而出现一个为了系统的总目标，充分协同作战的局面。随着信息高速公路的建成，通过计算机、摄像、录音、照排等现代化手段，一个自动收集——自动贮存——自动检索——自动反馈的一个高度有序的自组织现象将展现出来。
图书情报工作京28-30G9图书馆学、信息科学、资料工作李荣元19971997图书情报系统 协同 序参量Research in the Evolution of Library and Information System　　with the Theory of Synergetics(Li Rongyuan)　　Investigates the course of evolution of library andinformation system with view-point of synergetics,defines aleading governing role parameter (order parameter)from manyfactors in the course of evolution of the system,and describes the self—organization structure of library and informationsystem in far off the equilibrium point.华中师范大学数学系 武汉430070 李荣元　　李荣元，男，1952年生，副研究馆员，发表论文12篇。　　(Department of Mathematics,Central China Normal University,Wuhan) 作者：图书情报工作京28-30G9图书馆学、信息科学、资料工作李荣元19971997图书情报系统 协同 序参量

网载 2013-09-10 22:00:28

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