系统动力学system dynamics

运用信息反馈原理模拟复杂系统动态行为的技术。由美国麻省理工学院(M.I.T)的福雷斯特(J.W.Forrester)于1956年提出。初期它主要应用于工业企业管理系统，以后几乎应用到各类系统。在中国，已应用于农业发展战略研究与农业管理决策等方面。在国际范围内，系统动力学有了较快的发展，召开过十余次国际性学术会议，其中1987年的会议是在中国上海召开的。
基本原理 信息反馈是系统的基本结构，是实现协调机制的基础。❶一切系统动态行为的性质主要取决于系统的内部结构；
❷系统内部结构的涵义包括两个方面： 一是系统组成部分的相互联系，二是系统内部的反馈回路；
❸在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作用决定了系统的动态行为；
❹在系统运动的全过程中，内部起主要作用的回路并非固定不变，可能由于系统内部广义力的作用与非线性性质而更迭；
❺系统内部的结构和参数一般是随时间而变化的。
应用上述原理建立系统动力学模型的主要步骤：建立因果关系图、设计系统的流程图和编制用DYNAMO语言书写的计算机程序。
因果关系图 定性描述系统内部结构及其与外界因素之间关联。其中，相互关联的自变量和因变量由有向线连接，正号表示因变量随自变量的增长而增长；负号表示因变量随自变量的增长而减少。如图1所示，增加率或减少率是影响耕地面积变化的变率因素，耕地面积乘以增加率（或减少率）等于年增加（或减少）的面积。所以耕地面积对年增加面积（或年减少面积）为正关联，而年减少面积对耕地面积为负关联。

图1 耕地面积因果关系图

流程图 用一套专用符号来描述系统内部和系统与环境间物质、能量、信息流动的图。它的特点是直观、易理解和便于检查。流程图中最基本的元素是流位(Level)、流率(Rate)、物流、信息流、源或汇（见表）。在图1基础上建立的流程图如图2所示。

流程图图例表

图2 耕地面积流程图

DYNAMO语言 是系统动力学的专用模拟语言。其特点是： ❶有特殊的时间标记，用时间后缀符J、K、L分别表示过去、现在和未来时刻，用DT表示时间间隔；
❷带有标识语句名称的方程式，用L表示流位方程，R表示流率方程、N表示初值方程、A表示辅助方程，C表示常数方程等；
❸带有处理非线性关系和时间延迟等的专用函数；
❹具有很强的列表和绘图输出功能等。图2中耕地面积变化用DYNAMO语言编写的部分程序如下：

L	P.K=P.J+(DT)(R1.JK-R2.JK)
N	P=100 000
R	R1.KL=(P.K)(C1)
C	C1=0.02
R	R2.KL=(P.K)(C2)
C	C2=0.002

程序中的P.K为当年耕地面积数；P.J为前一年耕地面积数；DT为计算时间间隔，此处为1年；R1.JK为前一年度耕地面积增加速度；R2.JK为前一年度耕地面积减少速度；P为初始耕地面积数；C1和C2各为耕地面积的年增加率和年减少率，R1、KL和R2、KL分别为下一年度耕地面积增加速度和减少速度。

系统动力学

研究社会系统动态行为的计算机仿真方法。

系统动力学

是为研究社会大系统及其决策问题而创立的计算机仿真实验技术的方法论学科。1956年，美国麻省理工学院教授福雷斯特首创。1961年，他发表专著《工业动力学》。1972年，其学生米都斯教授等人运用系统动力学观点建立“全球模型”，使系统动力学一举成名。
系统动力学的基本点是：一切系统的外部动力行为的性质取决于内部结构。系统内部结构一方面指子系统及其相互关系；另一方面指子系统的反馈回路及其相互关系。该理论把因果反馈回路及其结构作为系统动态模型的基本结构。反馈回路是由两个以上的互为因果的事件的相互作用构成的。正反馈回路使系统自我强化而处于不稳定状态；负反馈回路系统自我调节而处于稳定状态。系统随时间的变动视为“活动流”，主要有物流、需求流、资金流、信息流等。系统动力学通过对“流”的研究把握系统运动规律。描述活动流状况的概念是“流速”，即系统在单位时间内通过的流量，如商品入库流速，新闻来稿流速等。在同一时间间隔内输入流量与输出流量的差为“积累量”，如现金存量、新闻稿件存量等。积累量是表示系统状态水平的变量，是流动的结果。流速变化，积累量也会变化。系统的活动流的过程需要时间，系统动力学把这一现象称为“延迟”。系统输入流要经过一段时间延迟形成输出流，所以输出流与输入流是不等的。时间延迟造成积累量或残存量。系统动力学通过对系统的活动流、流速、积累量、时间延迟等要素的研究，建立动力模型，用以描述社会系统的动态行为。模型有系统流图和结构方程式。基本结构方程式是积累方程式，若在Δt时间内，且输入流速为x1，输出流速为x2，则积累量y的变化率为：

这个方程的含义是：现在的积累量等于过去的积累量加上输入输出流速的差乘以时间的增量。系统动力学被称为社会大系统决策的仿真策略实验室。
系统动力学可以描述新闻传播系统的活动流规律。首先，要明确研究的问题，划清研究对象系统的边界，确立目标。其次，明确该系统的几个主要的因果反馈回路。第三，确定各反馈回路中的积累变量、流速变量，依据这些变量建立描述各要素相互作用的系统流图，分析流图，找出系统现时状态与目标的差距，进行新的决策。

系统动力学

亦称“社会动力学”或“系统动态学”。研究与模拟社会经济系统动态行为和动态发展的一种社会实验方法。也是目前管理科学的新分支，系统工程的新成就。它以系统观念为基础，吸收自动控制理论、信息论的成果，把研究对象看成是多因素、多回路动态变化的复杂大系统，分析其中人员、资金、物资、设备和信息等因素的相互影响，建立各子系统间的因果关系，设计反映系统行为的反馈回路，建立系统动力学模型，进行计算机仿真实施。它的优点是： (1) 能对系统内外因素的相互关系予以明确认识和体现。(2) 能对系统内所隐含的反馈回路予以明确认识和体现。(3) 能考察系统的动态发展及趋势。(4) 能为系统设定各种控制因素，以观测当输入的控制因素变化时系统的行为和发展。(5) 能对系统进行仿真试验，来考察系统在不同因素输入或政策变化时所表现的行为和趋势。因此被誉为“社会经济系统实验室”，广泛用于各种战略与策略研究。美国麻省理工学院管理学教授泰·W·弗里斯特于1956年首先提出了用系统动力学方法研究的世界模型的雏型。整个70年代，这一新技术引起了世界性关注，应用领域涉及企业系统管理、环境保护领域、城市发展与规划、国家和地方经济社会系统的发展规划、宏观经济控制以及各种技术项目的开发。系统动力学的开发基于下述学科和概念： 系统分析的概念； 信息反馈控制理论； 决策论； 数字电子计算机模拟技术。研究方法可表达为下列步骤： 阐明问题；明确目标； 建立系统结构和功能模型框架； 建立数学模型； 模拟； 解释和分析模拟结果； 修正再模拟。