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第 26卷 第 4期
1996年 l2月
河南大学学报(自然科学版)
J ofHenanUniv (Nat Sci．)
、 J 26 No 4
Dec l996
灰 色 系 统 的 哲 学 思 考
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A摘要 J l
与非本征、
统论、耗散
(河南^学贸易秉．开封，475001)
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本文从灰色系统的产生、发展和方}击论意义 出发，论述 了白、灰、黑的关 系，讨论了本征
可逆与不可逆、连续与问断、可变与不可变等灰色系统的基本矛盾，比较了它同一般系
结构理论等的异同．
关键词 茎皇墨茎 本征与非本征；哲学思考
分类号 N031
1 白箱、黑箱、灰箱、灰色系统
衔 麴
尽管国内外学术界对系统科学是否 已经形成认识还不一致，但对于系统科学建立 的基础
认识却是相同的．一个系统要么是白箱，要么是黑箱，前者为一种确定型系统，后者是一种非确
定型系统．黑箱概念提出不久，有人提出了灰箱概念，用它来认识一部分确定而另一部分不确
定的这类事物．但是，由于形而上学思维方式的阻碍，灰邑概念并未引起足够重视．黑与白、确
定与非确定的对立是绝对的思想，不仅决定了 白色系统和黑色系统的理论 只能描述“非此即
彼”的现象，而且也限制了人们对系统的进一步认识．
灰箱概念包含有描述“亦此亦彼”的性质，它的提出应该说是人们在认识确定与非确定并
存系统道路上迈出可喜的一步 ．从灰箱到灰色系统，这不仅仅是字面上的差异，而且包含有更
为深刻的内涵 ．准确地将“亦此亦彼”的现象刻画出来 尽管 目前对这种系统的研究还只局限于
一 些特殊情况，但终归是开创了研究确定与非确定并存系统的先例 ．
2 白与灰、黑与灰、确定性与非确定性
人们对于系统的认识是从白色开始的．对客观世界各种类型系统的认识，只有在掌握它的
内部结构和各种参数之后，才能去把握和分析．但是，对客观世界现实的系统来说，总是存在着
一 些 目前人们还无法了解或认识不清的问题 ．对这些不清的问题，人们采取了回避的态度．白
色系统理论是在掌握了一定的已知因素条件下．通过舍弃未知因素而建立起来的．用这种理论
去认识新的问题，即所谓 白色系统方法．随着 ．识对象的复杂化，人们无法获得系统的结构和
大量的有关参数，或者对系统的结构和参数了解不多，不能深入事物内部来把握事物的发展趋
向．在这种情况下，人们舍弃了各种已知因素，把系统的内部结构和各种参数全部当做未知来
处理，通过输入和输出的关系，从事物因果联系的角度来认识这类事物．这就是所谓的黑色系
统理论．有了这种理论，黑色系统方法也就产生了．随着认识的进一步深入．人们发现．无论是
舍弃全部未知因素的白色系统理论，还是抛弃全部已知因素的黑色系统理论，都不能完整地刻
画系统的全貌，因为系统总是存在确定(白色)因素和非确定(黑色)因素．灰色系统理论正是从
收稿 日期 ：1996—05—25
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河南大学学报(自然科学版 l996年
这种既有确定(白色)，又有非确定(黑包)的基 点出发。在分析研究系统的过程中，既看到部分
对象的确定性，又看到部分对象的非确定性，亦即灰 邑性质，从而建立了灰色系统理论，与此同
时，一种新的认识方法——灰色系统方法也应运而生．
应当说明，灰包系统方法并不是否定系统方法 自身，也不是要系统方法放弃自己独特的作
用，从而得到一个模棱两可，含含糊糊的结论 与此相反，它是要将系统方法引进到确定性与非
确定性并存的现象中去，为系统科学的研究开辟新领域，为 人们提供一种新的方法
系统中存在着非确定性，如何对待鞠处理这些非确定性?这是传统 的系统方法都要遇到 一
的问题 ．白包系统方法总是把非确定性人为地转化为确定性，尔后建立系统模型．黑 包系统方
法则是抛弃确定性，通过建立黑箱模型，运用因果联系来研究非确定性 ．但是，非确定性和确定
性总是紧紧地伴随着，并且成为系统理论发展的一对矛盾 如果说 白色系统方法是从系统内部 ’
回避非确定性，黑色系统方法是从系统外部回避确定性，而灰色系统方法则是从分析解决确定
性与非确定性这对矛盾出发，刻画和描述确定性与非确定 I生并存系统的方法．
3 黑与白、本征与非本征
黑与白，是对立统一的一对哲学范畴，它表现了事物非确定性 确定性两个方面，既是对
立的，又存在同一性 ．同一性的存在，使灰色系统的研究成为可能
白色系统是从事物的确定性方 面研究系统，黑色系统是从事物的非确定性方面研究系统
研究事物两个方面的黑与白是可以互相转化的，灰是互相转化的中介，它兼有黑白二重性
由白到灰，再由灰到黑的转化．当人们对某一问题 已经认识清楚的时候，这个问题就成 为
白色问题．随着条件的限制和问题的扩展，一个部分 已认识清楚，部分还没有认识的问题就摆
在人们面前，这就成了灰色问题 ．由于事物范围的极其广大，发展的无限性，人们不可能穷尽一
切事物，对一些事物可能就根本没有认识，这些根本没有认识的事物就是所谓的黑色问题，人
们的认识总是由白到灰，再 由灰到黑的．
由黑到灰，再由灰到白的转化 某一现象人们还没有认识它或认识极少的时候，它是黑色
的，随着认识能力的提高，将会逐步获得对它的部分认识，部分认识获得之后，它就或了灰色事
物．当人们完全认识了它之后，它就成了白色事物．灰色系统正是紧紧抓住黑与 白的这种同一
性，运用数学手段，得以建立灰色系统理论的 客观世界存在 的现实系统，是非本征的灰色 系
统．这就是说，具有客观实体 的系统，都不是真正的灰色系统，因为它的一些信息尚未获得 ．而
本征灰色系统是从客观实体抽象 出来的系统，它是经过逻辑思维，从原系统推导出来的“相 ’
似”、“同构”系统 ．由于人们的观念不同，可以是白色系统或黑色系统．也可以是灰色系统．
本征与非本征是辩证统一的．非本征决定本征，离开了非本征灰色系统，不存在本征灰 色 ．
系统 ．非本征灰色系统是本征灰色系统的原型，本征的灰色系统一开始就建立在非本征灰色系
统的基础之上，离开了非本征的灰包系统，不存在什么本征的灰包系统．本征反作用非本征，建
立了本征灰色系统之后，人们可以用它来研究现实存在的非本征灰色系统，凭借这种工具，更
进一步的揭示客观世界的本来面貌，使人们的认识进一步得到提高．再次，非本征与本征是互
相转化的．具有客观实体的系统是非本征的灰色 系统，但是，非本征灰色系统总是要通过本征
灰色系统表现出来，从而实现非本，征向本征的转化．本征也不断向非本征转化，本征灰色系统
的分析结果要运用于具有客观实体的非本征灰色系统，使非本征灰包系统得到科学的证明．从
非本征到本征，再从本征到非本征，鳓此循环往复，人们的认识一步步接近客观现实，更准确地
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第 4期 张纯成等：灰色系统的哲学思考
将现实的系统反映出来．
4 可顺与可逆、连续与间断、可变与不可变、稳定与不稳定
根据系统的状态变量，建立数学模型，由模型到行为的过程称为顺过程．如果可以进行顺
过程的研究．称其为是可顺的 根据系统的行为特征，尔后建立系统的模型，这种由行为到模型
的过程称为逆过程 如果可以进行逆过程的研究，称其为是可逆的，否则是不可逆的．
白色系统状态变量及其间的关系．可以直接获得，可 以开展 由模 型到行为的顺过程研究．
白色系统也有明确的结构，根据它的状态行为，也可以进行由行为到模型的逆过程研究．黑色
系统尽管也是客观存在的系统，由于对它的内部结构和机理认识很少．因此对它的研究只能是
由模型到行为的顺过程研究．即黑色系统存在不可逆性
依据可逆与不可逆的矛盾，灰包系统将 自己的理论建立在可逆的基础之上．根据已掌握的
部分状态变量及其间的关系，可以建立起抽象的系统，这个过程实际上就是顺过程．抽象系统
毕竟不是现实的系统．对它进行实体化研究时，得到的数据是否真实，这没有完全把握．需要不
断地进行修正．这个过程称为抽象的逆过程，亦即灰色的逆过程．黑箱根据事物外部的表面信
息．只能对事物的发展过程做阶段性分析 ，由差分方程进行描述．运用灰色逆过程建立的灰色
模型，是深入到事物内部之后产生的，能够揭示事物连续发展的较长过程，由微分方程进行描
述．因此，一般控制系统是对事物间断性的控制，而灰色控制系统则是对事物连续性的控制 ．
一 般的控制系统，存在着过分迁就数学的倾向．明明是可变参数总是当做不变参数处理 ．
明明是非线性的关系却当做线性的关系来处理，因而系统的稳定性中包含有一定的不稳定性 ．
灰色系统改变了这种思想，认为系统的控制没有必要服从数学的处理 ．如果是可变参数系统，
就将参数变动的边界 ，变动的各种值，做统一研 究之后，进行控制．如果在某些 区间上是线性
的，在某些区间上是非线性的，在对系统进行研究时，分别进行线性的和非张线性的处理．
灰色系统理论认为在一些条件下系统是稳定的，在另一些条件下系统却是不稳定的，根据
不同的条件，进行系统稳定或不稳定的研究．
5 灰色系统与一般系统论，耗散结构理论、协同学
一 般系统论是由奥地利理论生物学家 贝塔朗菲(I V．Bertalanffy)于 1945年创立的系统
理论．他认为一般系统论要研究各种系统的一般原理和规律，从生物学角度 出发，贝塔朗菲着
重研究了机体系统理论，开放系统理论、动态系统理 论等．灰色系统理论研究的也是一般的系
统．但是，灰色系统所研究的基本概念与系统论所研究的基本概念相 比进一步扩充了，二者之
间存在着个别向一般的进化，不灰与灰的矛盾．一般系统论所定义的系统是清楚的、确定的，是
用确定来把握确定．灰色系统所定义的系统则是模糊的、不确定的，是用非确定来把握确定．从
这个角度而言，灰色系统引八了灰色概念发展了一般系统理论
耗散结构理论是比利时物理化学家普里高津(r．Prigoglne)1969年提出的非线性非平衡热
力学理论 所谓耗散结构，是远离平衡的非线性区形成的新的稳定结构 ．从物理学角度出发，普
里高津研究了这种结构，认为耗散结构有三千特性 ：存在于开放系统之中，保持远离平衡的条
件，系统要素之间存在非线性关系 灰色系统虽然也是一种开放系统，但系统不需要远离平衡
区域，是在确定与非确定区域研究摹统的运动：战 的 在这个区域，系统要素既有线性关系，又
有非线性关系．耗散结构理论最初只是一种热力学理论，其它领域的成果只是理论上的推广和
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河南大学学报 (自然科学版) 1996年
应用．而灰邑系统一开始就是做为对不同类型系统都适用的理论提出来的．从发展的过程来
看，耗散结构理论是从个别到一般，灰色系统理论则是从一般到个别．
协同学是德国物理学家哈肯(Hermann Haken)1971年倡导的．在各种不同类型的复杂系
统中，要素之间的联合作用超出各要素自身的模式，产生整个系统的统一宏观模式，这就是协
同过程 ．系统从无序到有序的进化过程取决于序参量之间的竞争和协 同，经过系统序参量之间
的竞争和协同，系统的结构由一个或几个序参量决定．灰色系统虽然和协同学一样，也是适用
于各种不同类型的系统理论．但是．灰色系统理论发展 了协同学的思想，发展表现在用灰色序
参量描述系统，并且系统的结构是由灰色序参量决定的．在对系统的描述方面，协同学运用的
数学方法是概率论，灰色系统理论运用的则是引入了灰概念的方程和矩阵等 ．协同学是从物理
学角度出发，从微观世界到宏观世界的过渡上解决了复杂系统如何从无序到有序以及目的性
问题；灰色系统是从数学角度出发，从确定到非确定的相互过渡上辩决 了复杂系统 由白、黑到
灰以及 目的性问题 ．
参 考 文 献
[1】邓聚龙．灰色控制系统 ．武汉 ：华中工学院出版社 ，1985
[2】玛·贝塔朗菲 ．一般系统论基础发展和应用 ．北京 ：清华大学出版社，1987
[3]湛恳华等．普里高津与耗散结构理论．西安：陕西科学技术出版社，1982．
[4]哈肯 协同学 ．北京：原子能出j嘏社 ，1984
Philosophy Pondering of the System of Grey
Zhang C,fiunchen Li He
(Trade Department of Henan University,Kaifeng．475001) (Kaifeng Zincwerks，475002)
Abtraet
This article discusses the relations amotl~ the white，the grey and the black from their emer—
gence，developemnt and the methoolology，and discusses the basic contradictions of the system of
grey from the essential aspect and the non—essential aspect，the reversibility and non—reversibil一
， the continuity and the n0n—continuity，the variety and the non—varitty，ect；and th{s article
also contrasts the system of grey with the genera]system theory．the dissipation stn1ctllre theory．
Key words：system ofgrey；essential aspect and the non—essential aspect；philosophy ponder—
ing
[责任编辑 达 理】
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