1920 年代 - 至今 | 系统论·控制论·信息论·复杂科学 | 从还原论到整体论的范式革命
| 学科 | 创始人 | 核心概念 | 诞生时间 |
|---|---|---|---|
| 一般系统论 | 贝塔朗菲 | 系统、整体性、开放性 | 1920-40 年代 |
| 控制论 | 维纳 | 反馈、控制、通信 | 1948 年 |
| 信息论 | 香农 | 信息、熵、编码 | 1948 年 |
| 系统动力学 | 福瑞斯特 | 反馈回路、存量流量 | 1950 年代 |
| 耗散结构理论 | 普里高津 | 非平衡、自组织、熵 | 1960-70 年代 |
| 协同学 | 哈肯 | 序参量、协同、相变 | 1970 年代 |
| 复杂适应系统 | 霍兰 | 适应性、涌现、进化 | 1980-90 年代 |
| 网络科学 | 巴拉巴西等 | 节点、边、小世界 | 1990-2000 年代 |
传统科学将事物分解为部分研究，但无法解释整体涌现性质，需要新的整体论方法
战争需要协调复杂系统（雷达、后勤、通信），推动系统思维和运筹学发展
计算机使复杂系统模拟成为可能，为系统科学研究提供工具支持
生物学、物理学、工程学、社会科学等领域的问题需要跨学科方法
| 概念 | 定义 | 意义 |
|---|---|---|
| 系统 | 由相互关联、相互作用的要素组成的整体 | 基本研究对象 |
| 涌现 | 整体具有部分所没有的新性质 | 系统核心特征 |
| 反馈 | 系统输出反过来影响输入的过程 | 控制和调节机制 |
| 自组织 | 系统自发形成有序结构的能力 | 复杂系统核心机制 |
| 非线性 | 输入输出不成正比的关系 | 复杂性的根源 |
| 混沌 | 确定性系统中的不可预测行为 | 理解复杂动态 |
创始人：路德维希·冯·贝塔朗菲
核心：研究所有系统的共同特征和规律
贡献：提出开放系统、层次结构、整体性等概念
创始人：诺伯特·维纳
核心：研究系统的控制和通信
贡献：反馈、黑箱、同构等概念
创始人：克劳德·香农
核心：量化信息和通信
贡献：信息熵、信道容量、编码理论
创始人：杰伊·福瑞斯特
核心：用反馈回路模拟复杂系统
贡献：存量流量图、因果回路图
创始人：冯·诺依曼、纳什
核心：研究决策者之间的策略互动
贡献：纳什均衡、合作博弈
起源：二战军事优化
核心：用数学方法优化决策
贡献：线性规划、排队论
创始人：伊利亚·普里高津
核心：远离平衡态的开放系统如何形成有序结构
贡献：解释生命、社会等自组织现象，获 1977 年诺贝尔化学奖
创始人：赫尔曼·哈肯
核心：研究子系统如何协同产生宏观有序
贡献：序参量、伺服原理、相变理论
代表：洛伦兹、费根鲍姆
核心：确定性系统中的不可预测性
贡献：蝴蝶效应、分形、奇异吸引子
创始人：曼弗雷德·艾根
核心：解释生命起源的自组织过程
贡献：分子自组织、生命起源模型
创始人：约翰·霍兰
核心：适应性主体如何产生复杂行为
贡献：遗传算法、涌现、CAS 框架
代表：巴拉巴西、瓦茨
核心：研究复杂网络的结构和动力学
贡献：小世界网络、无标度网络
创始人：克里斯托弗·兰顿
核心：用计算机模拟生命现象
贡献：元胞自动机、生命游戏
兴起：2000 年代
核心：用系统方法研究生物系统
贡献：基因网络、代谢网络分析
贝塔朗菲提出"有机体系统"概念，开始发展一般系统论思想，发表《理论生物学》
贝塔朗菲在芝加哥大学演讲中首次提出"一般系统论"概念，标志系统科学正式诞生
首次梅西会议召开，维纳、冯·诺依曼、香农等讨论反馈和循环因果，控制论萌芽
诺伯特·维纳出版《控制论》，正式创立控制论学科，提出反馈、通信等核心概念
克劳德·香农发表《通信的数学理论》，创立信息论，提出信息熵概念
贝塔朗菲等人成立一般系统研究会，后发展为国际系统科学学会，推动学科发展
杰伊·福瑞斯特在 MIT 创立系统动力学组，开发系统动力学方法
福瑞斯特出版《工业动力学》，系统动力学方法应用于企业管理
爱德华·洛伦兹发现混沌现象，提出"蝴蝶效应"，开启混沌理论研究
普里高津提出耗散结构理论，解释远离平衡态系统的自组织现象
福瑞斯特出版《世界动力学》，系统动力学应用于全球问题研究
罗马俱乐部发布《增长的极限》，系统动力学方法引起全球关注
普里高津因耗散结构理论获诺贝尔化学奖，系统科学获主流认可
赫尔曼·哈肯出版《协同学导论》，正式创立协同学
圣塔菲研究所成立，成为复杂系统研究中心，汇聚顶尖科学家
霍兰出版《隐藏的顺序》，提出复杂适应系统理论框架
瓦茨和斯托加茨发现小世界网络，网络科学兴起
巴拉巴西和阿尔伯特发现无标度网络，揭示复杂网络普遍规律
系统生物学成为热点，用系统方法研究基因网络、代谢网络等
系统科学与大数据、人工智能融合，网络科学、复杂系统研究进入新阶段
| 领域 | 应用 | 代表成果 |
|---|---|---|
| 管理学 | 组织管理、战略决策 | 学习型组织、系统思考 |
| 经济学 | 复杂经济系统 | 行为经济学、演化经济学 |
| 生物学 | 生态系统、基因网络 | 系统生物学、合成生物学 |
| 医学 | 系统医学、精准医疗 | 网络药理学、个性化治疗 |
| 工程学 | 系统工程、控制工程 | 航天工程、智能制造 |
| 社会科学 | 社会网络、城市系统 | 社会物理学、计算社会学 |
| 环境科学 | 生态系统、气候变化 | 地球系统科学、可持续发展 |
| 计算机科学 | 人工智能、网络科学 | 深度学习、复杂网络 |
从分解部分研究转向理解整体涌现，认识到"整体大于部分之和"
认识到世界本质上是非线性的，小变化可能产生大影响
接受不确定性和概率性，理解混沌中的秩序
关注系统的演化和适应，理解变化是常态