什么是系统动力学？

2018年01月10日 ⁄ 综合 ⁄ 共 2396字 ⁄ 字号    ⁄ 评论关闭

系统动力学（SystemDynamics）以系统思考为理论基础，但更进一步，融进了计算机仿真模型。系统动力学研究起源于美国麻省理工学院JayW.Forrester教授的名著《工业动力学》。由于初期它主要应用于工业企业管理，故称为“工业动力学；后来，随着该学科的发展，其应用范围日益扩大，遍及经济社会等各类系统，故改称为系统动力学。

系统动力学的产生与发展：系统动力学创始于1956年，在20世纪50年代末成为一门独立完整的学科，其创始者为美国麻省理工学院福瑞斯特（ForresterJ.W.）教授。

20世纪50年代后期，系统动力学逐步发展成为一门新的领域。初期它主要应用受工业企业管理，处理诸如生产与雇员情况的变动，市场股票与市场增长的不稳定性等问题。此学科早期的称呼——“工业动力学”即因此而得名。而后，系统动力学的应用范围日益扩大，从民用到军用；从科研、设计工作的管理到城市摆脱停滞与衰退的决策；从世界面临指数式增长的威胁与资源储量日益殆尽的危机道检验糖尿病的病理假设，应用范围非常广泛。

20世纪60年代是系统动力学成长的重要时期，一批代表这一阶段理论与应用研究成果水平的论著问世。福瑞斯特教授发表于1961年的《工业动力学》（IndustrialDynamics）已成为本科学的经典著作，它阐明了系统动力学的原理与典型应用。《系统原理》（PrinciplesofSystems，1968）一书侧重介绍了系统的基本结构。《城市动力学》（UrbanDynamics，1969）则总结了美国城市兴衰问题的理论与应用研究的成果。

20世纪70年代系统动力学进入蓬勃发展时期，由罗马俱乐部提供财政支持，以Meadows为首的国际研究小组所承担的世界模型研究课题，研究了世界范围的人口、资源、工农业和环境污染诸因素的相互关系，以及产生后果的各种可能性。而以福瑞斯特教授为首的美国国家模型研究小组，将美国的社会经济作为一个整体，成功地研究了通货膨胀和失业等社会经济问题，第一次从理论上阐述了经济学家长期争论不休的经济长波产生和机制。

这一成就受到西方的重视，也使系统动力学于20世纪80年代初在理论和应用研究两方面都取得了飞跃地进展，达到了更成熟的阶段。目前系统动力学正处在一个蓬勃发展的时机，其自身的理论、方法和模型体系仍在深度和广度上发展进化。

系统动力学是研究分析有关复杂信息反馈系统动态趋势的学科。系统动力学以控制论、控制工程、系统工程、信息处理和计算机仿真技术为基础研究复杂系统随时间推移而产生的行为模式。系统动力学把系统的行为模式看成是由系统内部的信息反馈机制决定的。通过建立系统动力学模型，利用DYNAMO仿真语言在计算机上实现对真实系统的仿真，可以研究系统的结构、功能和行为之间的动态关系，以便寻求较优的系统结构和功能。

研究对象的特征 ：　系统动力学研究的对象是复杂的系统。除了一般大系统所具有的系统结构复杂、影响因素众多、系统行为有时滞现象和系统内部诸参数随时间而变化等特征外，系统动力学认为复杂系统还有一些其他特征：①系统都是高阶数、多回路、非线性的信息反馈系统。②系统的行为具有“反直观”性，即其行为方式往往恰好与多数人们所预期的结果相反。③系统内部诸反馈回路中存在一些主要回路，正是这些主要回路及其相互间的作用主要地决定了系统的动态行为。但这些主要回路并非固定不变，可能因系统的作用而更迭。④系统的非线性经过多次反馈以后，使系统呈现出对外部扰动反映迟钝的倾向，对系统参数变化并不敏感。

系统动力学方法论 ：　它有一套独特的解决复杂系统问题的工具和技巧，如双向因果环、反馈、流位和速率等概念。系统边界内反馈闭环中的要素称为流位（或称状态变量、积累等），各流位都是一些原始资料与信息的积累和储存，如人口、资本、库存量和农业收成等。用以描述变化、行动或决策的要素称为速率。速率是进入或出自某一流位的信息或资料的瞬时流量，如出生率、投资率、折旧率等。它受系统条件所决定的决策函数的控制，决策函数亦称速率方程式。运用上述概念建立系统动力学模型，最后用DYNAMO语言描述为计算机仿真程序模型，并借助计算机仿真技术来研究和分析复杂系统内部结构与外部动态行为的关系，为系统决策者提供决策所需要的科学依据。

系统动力学模型特点： 　系统动力学模型有下列主要特点：①模型中能容纳大量的变量，一般可达数千个以上。②它是一种结构模型，通过它可以充分认识系统结构，并以此来把握系统的行为，而不只是依赖数据来研究系统行为。③它是实际系统的实验室。通过人和计算机的配合，既能充分发挥人(系统分析人员、决策者等)的理解、分析、推理、评价、创造等能力的优势，又能利用计算机高速计算和跟踪能力，以此来实验和剖析系统，从而获得丰富的信息，为选择最优的或次优的系统方案提供有力工具。④模型主要是通过仿真实验进行分析计算，主要计算结果都是未来一定时期内各种变量随时间而变化的曲线。也就是说，模型能处理高阶次、非线性、多重反馈的复杂时变系统（如社会经济系统）的有关问题。

系统动力学建模步骤： 　一般的建模步骤是：①确定系统分析目的。②确定系统边界，即系统分析涉及的对象和范围。③建立因果关系图和流图。④写出系统动力学方程。⑤进行仿真试验和计算等。

系统动力学模型的应用 ：　常用的系统动力学模型有以下几种:①世界动力学模型,用于研究全球性的发展战略。②国家动力学模型，用以研究国家政治、经济、军事、对外关系等。③城市动力学模型，研究城市发展战略。④区域动力学模型，研究特定地理区域的发展战略。⑤工业动力学模型，研究工业企业发展战略。⑥生长型动力学模型，包括研究疾病发生、发展及防治策略的医疗动力学模型；研究作物、园艺、家禽饲养、虫害防治和生态保护等的动力学模型。

系统动力学的现状和未来趋势，该怎么理解？

2018-03-22 16:16 理财规划小编

系统动力学是一门综合了自然科学和社会科学，例如系统科学、控制理论科学、信息科学等多学科的横向学科。系统动力学的基本思想是：任何系统都具有其自身结构，该结构决定了该系统的独特性。

反馈循环是系统动力学的基本概念。系统内部的结构相互具有因果联系，系统动力学从这些内部结构的因果关系分析、理解和运行系统。一般将系统动力学的系统理解为由“流”(flow)、“积量”(level)、“率量”(rate)、“辅助变量”(auxiliary)四项排列组合在一起。

系统动力学通过将实际生活中的各个抽象问题、现象，进行建模、分析以及控制应用。将抽象问题进行系统化、数字化，使得使用者可以清晰、理性的理解复杂系统，并结合其它的理论，例如控制论等，对系统进行控制并加以利用。

现在市面上出现了很多的系统动力学仿真软件产品，例如AnyLogic,Vensim等。这些软件是基于系统动力学的基本理论，将复杂、抽象系统分解为各个独立属性，进行可视化和量化建模。通过反馈、循环等策略仿真，对复杂、抽象系统进行仿真，为使用人员提供预测仿真结果，方便进行决策。

系统动力学理论和相应的仿真软件现阶段已相对比较成熟，并且已被各个行业和领域所应用。但是，随着科技的发展，我们所面临的系统更加复杂、抽象。并且随着信息技术和互联网技术的发展，我们所面临的系统多为时变的、离散的、数字化的。在未来的发展方向上，系统动力学需要结合人工智能、大数据、云计算等技术取得突破性进展。例如，通过大数据和人工智能的基于数据驱动的分析和控制，会给系统动力学的发展带来质的飞跃。