混沌形态范文1
作者：梁俊雄 翁书和 陈镜合
【关键词】 混沌理论;，中医现代化
摘要: 简介了混沌理论的基本思想及其基本特性，即混沌（chaos）是在确定性非线性系统中的内在随机行为，可表现出相空间的奇怪吸引子、对初始状态的敏感依赖性、系统的运动性质与参数密切相关等特性。认为混沌理论可解释复杂的生命活动如脑电活动、心脏节律变化、生理系统以及疾病过程的多样性和复杂性;并可利用混沌控制让生命过程向符合人类意愿的方向发展。指出中医的证、中药方剂的配伍和作用以及在辨证的基础上论治都可以用混沌理论得到恰当解释，故运用混沌控制手段使机体向理想状态转化，达到阴阳平衡，有望成为中医药现代化研究的一个新领域。
关键词: 混沌理论; 中医现代化
“混沌”在传统意义上，是指混乱、杂乱无章的状态。但现代混沌学所研究的混沌（chaos），是指在确定性非线性系统中，不需附加任何随机因素出现的类似随机的行为（内在随机性），是一种极为普遍的复杂现象。在物质世界中，混沌现象无处不有。混沌科学是随着现代科学技术的迅速发展而出现的新兴交叉学科，首先起源于气象学。1963年，美国气象学家洛伦兹（Lorenz E N）在数值实验中首先发现在确定性系统中有时会表现出随机行为 ［1］ ，从此揭开了混沌研究的序幕。天气变化就是一种混沌现象，“天有不测风云”，就是指气候系统对初始条件非常敏感，初始条件的极微小差别会导致巨大的天气变化这一混沌运动的基本性质。1975年李天岩（Li T Y）和约克（Yorke J A）给出了混沌的一种数学定义 ［2］ ，即Li-Yorke定义，该定义描述了混沌初始条件的微小差别导致后来的巨大变化。混沌现象的发现使人们逐渐认识到客观事物的运动除了稳定、正常、周期运动外，还存在着一种具有更为普遍意义的形式，即无序的混沌。在确定论和概率论这两套体系的描述之间存在着由此及彼的桥梁。
1 混沌运动的基本特性
混沌是指服从确定性规律但具有随机性的运动，其基本特性表现如下 ［3］ :（1）相空间吸引子的奇怪特性。描述系统运动的方程在平面上都有投影的轨迹，如果这些轨迹被限制在相平面的有限区域内，这样的有限区域被称为运动系统的吸引子。非线性方程的轨迹都有吸引子，简单的吸引子是不动点（稳定定态）和闭曲线（周期运动），而混沌运动的吸引子是奇怪的吸引子，其轨迹不仅有折叠和交叉，而且在某些部位十分密集并形成带，带与带之间有空隙。如果采样点极大，把相空间放大，可以发现带内还有被不同层次的小的空隙隔开的带，其结构与形状与原来的带和空隙相似。因此，混沌运动的奇怪吸引子具有无穷层次的自相似结构，即分形。一个系统当被确定为混沌系统时，就可以对其建立数学模型，定量描述系统的运动规律。
（2）对初始的敏感依赖性。如果系统中存在混沌，则初始条件不同，即使是极小的差别，经过一段时间的运动后，就会出现相差甚远或完全不同的结果。利用混沌系统对初始条件的敏感性，对混沌系统进行微小扰动，可以控制混沌系统使之趋向期望状态。
2 混沌理论在医学中的应用价值
2.1 混沌理论可揭示生命活动的多样性和复杂性 生命活动存在着多样性和复杂性。生物体不是各种生物分子功能的简单叠加，不同的生物分子与组织之间有着复杂的网络关系，生物的许多系统都是复杂的非线性系统，而混沌作为非线性理论中的一个组成部分及其特点，自然而然地被应用到了生物领域，成为研究生物复杂系统规律的新方法和新手段。目前的研究结果说明，许多生物系统中都有混沌现象存在。
脑电的混沌活动特性与大脑的功能状态密切相关。正常状态下脑电混沌活动的关联维数、李雅普诺夫指数、复杂度等混沌指标较高，处于不稳定状态。这种不稳定性使神经系统对外界环境有很强的适应能力。在神经网络中，其适应性与神经网络活动的复杂度、自由度和混沌程度成正相关 ［4］ 。而脑器质病变、精神心理疾病可使脑电混沌活动发生改变，在脑功能受损的病理状态下，混沌指标会降低 ［5］ 。心脏节律变化除有周期性外还具有非线性变化的特点，各种生理因素所致的心率总变化不是各因素作用的简单叠加，故用混沌分析技术可以分析心率非线性变化的特点。Osaka等 ［6］ 发现抑制交感神经活动可以增加关联维数，而抑制副交感神经系统活性可以降低关联维数，从而提出用心率变异的关联维数作为人类自主神经功能的新指标。关联维数也可以反映心率稳定状态，高维暗示系统的复杂结构，提示正常的心率自主控制。用Holter系统研究曾患过室颤的患者、正常人及无室颤的室性心动过速患者的研究表明，心率的低混沌维预示着室颤的危险 ［7］ 。
混沌分析可以解释生理系统的复杂性。一般认为，疾病和衰老都是由于人体的正常周期节律被扰乱。可是对心脏窦性节律的研究发现，正常人即使在静息状态下，R-R间隔仍表现出很大程度的变化，呈现出混沌状态，这种混沌主要是由自主神经系统控制的。疾病状态时R-R间隔趋于整齐即复杂性减小了。同样，随着年龄的增加，这种复杂性亦同样减小。Kaplan等 ［8］ 用混沌分析方法观察了健康老人的心率和血压的复杂性，发现其复杂性相对于年轻人减小，因此与一般直觉相反，当心脏处于年青和健康时期时，心率和血压表现出不规则性和不可预见性，而日益增强的规则行为往往伴随着衰老和疾病，预示着系统复杂性的减小。
混沌分析方法还可应用于研究疾病的流行过程。王琰等 ［9］ 利用混沌动力学相空间重构技术对百日咳逐月发病数进行分析，结果发现百日咳流行是混沌的，经过计划免疫后混沌程度下降，趋向平稳状态。
2.2 混沌理论可用于调整生命活动的过程 长期以来，人们认为混沌是不可控制的。1989年，美 国马里兰大学的物理学家Ott、Grebogi和Yorde3人首先从理论上提出了控制混沌的方法，称为OGY方法 ［10］ 。它的主要思想是，混沌系统的奇怪吸引子中分布着许多不稳定的不动点，按照需要挑选出其中一个点来进行稳定控制。为了实现对这个选定不动点的稳定控制，要选择被控制系统的一个易调节的参数，在系统靠近选定的不动点时，对该参数进行微小的扰动，使系统向该点移动，从而使混沌系统进入所期望的运动。OGY方法的有效性在许多领域被验证，并在理论上和应用上取得了新的进展。例如用OGY控制混沌方法成功地实现了对兔子心律不齐的控制 ［11］ 。以后，各种混沌控制方法都相继报导，混沌控制已成为近年来一个带有挑战性的研究执点，一些混沌控制方法已在生物医学工程领域得到了应用。
混沌系统对初始条件的微小干扰有较大的敏感性，例如著名的“蝴蝶效应”就是典型例子:大气混沌系统初始条件的微小的干扰在迭代过程中被加倍放大，即在巴西蝴蝶扇动翅膀可引起美国上空气流巨大变化（风暴）。混沌控制（controlling chaos）的基本原理是利用混沌系统对初始条件的敏感性来有效地控制系统，在特定的微小扰动下引导混沌系统进入稳定的有序状态或者所期望的混沌状态 ［12］ 。这是近年来一个带有挑战性的研究热点。近年来的研究从各个方面论证了许多生物系统的混沌特性，能否运用混沌控制使生物系统趋向所期望的状态成为当今生物医学研究的难点和热点。由此，人们自然会提出，能否运用混沌控制来解决医学中的疑难问题?例如对心律不齐的控制，以及对癫痫发作时神经元的异常放电的控制等。这些前沿课题的研究，给医学研究带来了全新的方法。
利用混沌系统初始扰动的敏感性，可以在心脏系统偏离正常状态的初期，只用微小的扰动即可控制心脏的混沌状态，使偏离正常状态的心脏系统及时地从有害的无节奏状态回复到正常状态。这给予心脏起搏器的研究一个全新的启示 ［13］ ，是治疗心律失常的前沿科学研究之一。混沌控制也被尝试运用到抑制癫痫发作。Schiff等 ［14］ 用OGY控制方法对神经元不规则放电进行控制。他们监视癫痫病灶的不规则放电，在出现系统的初始条件微小偏离时，及时选定和辩识系统的不稳定不动点，按目标的每一点预测其下一步位置，加入刺激（扰动），从而控制系统，及时使系统接近和达到预先确定的状态，达到治疗癫痫的目的。
3 混沌理论与中医现代化
在传统的中医药领域，混沌分析方法也被进行过有益的尝试。杨国平等 ［15］ 用混沌分析理论来研究穴位与脏腑的相关性。他们将40例胆石症患者和25例正常人的耳廓胆穴、胃穴的穴位电关联维数进行比较，结果表明胆石症患者耳廓胆穴关联维数较正常组显著增高，而两组耳廓胃穴关联维数则无显著性差异，提示穴位电关联维数变化和相应脏腑的机能状态密切相关。 混沌理论为现代科技提供了全新的思维方式和科学方法论，同样地，也会对中医现代化带来有益的启示。例如中医的病因病机学理论:各种病因作用于机体，通过各种病机（也就是动力学过程）引起病变，出现各种证候，根据中医理论可辨证。病因可引起病变，这是确定性过程，但不同的患者可出现不同的证候表现，进而有不同的证，这是随机的。疾病的发病过程可被认为是混沌动力学过程。在中医领域，我们自然也会联想到中医病因病机和辨证系统的混沌运动，以及在辨证基础上的论治，即怎样运用混沌控制的手段使机体向理想状态转化，达到阴阳平衡，这也许是中医现代化研究的一个新领域。
人体有很多穴位，形成了经络系统，可以用多种方法证实这是一个混沌系统。利用混沌系统对初始扰动的敏感性，刺激某些穴位，实行混沌调控，使系统向着期待的方向变化，调节脏腑功能，达到治疗疾病的目的。还有中药方剂往往由多味中药组成，每味中药的成份又非常复杂，它们之间构成了非常复杂的协同关系，显然属于非线性关系。中药方剂的内部关系是确定性系统内随机运动，属于混沌的范畴。疾病的动力学过程是混沌的，中药方剂的作用也是混沌的，这就是用混沌来控制混沌（controlling chaos by chaos）的方法。该方法的基本思想是一个混沌系统的动态特性可以通过耦合另一个混沌系统来控制 ［16］ 。设两个混沌系统分别为A和B，可以表达为:
A（被控制的混沌系数）:x=F（x） （1）B（控制的混沌系数）:y=g（y） （2）两个系统通过参数λ和μ进行线性耦合，即对A和B的负反馈控制分别为:
F 1 （t）=λ［x（t）-y（t）］ （3）
F 2 （t）=μ［y（t）-x（t）］ （4）
λ>0和μ>0是扰动的权重。该方法的特点是 用修正系统的行为对系统进行控制。因此可以设想 利用混沌控制的原理来探讨中药的药理作用。我们可以设想建立中药方剂的药物动力学和药效学数学模型，研究其混沌运动的性质，改变方剂的组成和剂量，观察其参数的改变，与疾病病机数学模型参数进行耦合，以寻找最佳的组方。
混沌控制方法还可以与其他的一些新兴学科结合在一起。我们都知道，根据中医理论，各种病因作用于人体，产生了一系列的病理变化，形成了疾病。这一过程关系错综复杂，形成了非常复杂的网络关系。如何阐明其复杂关系，我们可以考虑运用Petri网理论 ［17］ 。Petri网是由德国的Carl Adam Petri博士提出的研究信息系统及其相互关系的数学模型，它以研究系统的组织结构和动态行为为目标，着眼于系统中可能发生的各种变化以及变化之间的关系，在控制科学和计算机科学上得到广泛的应用。我们可以从网的状态节点和变迁节点着手，探讨疾病内部复杂的依赖、并发和冲突关系，以及中药方剂作为外部事件对其控制等。这些复杂行为都可以和混沌联系在一起。
混沌控制的目标还应该和最优化方法结合在一起。最优化问题可以概括为这样的数学模型，即给定一个集合（可行集，即可能的调控目标）和该集合上定义的目标函数（达到目标所能采取的手段），计算函数在集合上的极值，根据约束条件选择最佳的方案，达到最佳的目标。
混沌和混沌控制的研究，给生物医学中一些疑难病症的预防和治疗带来了一个全新的思路，同样地也给中医现代化研究开辟了新的途径。但是，如何成功有效地应用混沌理论于中医现代化，需要进行高水平、开拓性的研究，尚有许多问题待探讨。
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混沌形态范文2
关键词：混沌 混沌管理 渊源
中图分类号：N0 文献标志码：A文章编号：1673－291X（2011）26－0170－03
20世纪初，庞加莱在其《科学与方法》一书中预言了混沌科学的诞生。20世纪70年代，气象学家洛仑兹在计算机帮助下发现混沌之后，使得混沌学作为一门科学实现了飞跃发展。作为继相对论和量子力学之后20世纪物理学第三次革命的混沌，它揭示了混沌与和谐、有序与无序、确定性与随机性相统一的新自然科学观，从而改变了人们观察世界的方式。从此，混沌理论影响了包括物理、化学、文学、艺术和经济等众多学科领域。随着现代科学技术的迅猛发展，尤其是计算机技术的出现和普遍应用，使得在混沌理论的基础上产生的混沌管理在现代管理中得到了广泛应用，并在推动社会进步和经济发展上起到了重要作用。国外对混沌理论的研究，已经取得了广泛的、卓越的成就。国内对混沌理论的研究也已有了一定的成果，但是，管理学领域与混沌理论的结合依然是欠缺的，从而导致对现代混沌管理的内涵及其作用的认识不够深刻。本文从理论、管理实践与文化三个方面对现代混沌管理产生的渊源进行梳理，以助于加深对现代混沌管理的认识。
一、从混沌到混沌学：现代混沌管理的理论渊源
“混沌”是古人想象中天地未开辟以前宇宙模糊一团的状态。《现代汉语词典》将其解释为：一是我国传说中指宇宙形成以前模糊一团的景象；二是形容无知无识的样子；三是糊里糊涂、无知无识的样子。因此，“混沌”其本意具有“混乱无序”的含义。但是，究竟什么是混沌，到目前为止还没有一个普遍适用的定义，科学家们也只是通过混沌系统所表现出的一些普遍现象总结出其所谓的本质，而且不同学科对混沌含义的理解也有所差异。在人类的早期，几乎所有的民族都大同小异地构造过自己的“混沌创世神话”，如我国《山海经》中较早记述了混沌神话，在西方，希腊神话和《圣经》都有关于混沌的神话。但是，把混沌从传说变迁到科学，并把它作为一种理论在自然科学和社会科学中加以研究和运用则是近代的事情。在这种变迁中，对“混沌”的理解上大致经历了原始混沌、传统混沌和现代混沌三个阶段。原始混沌是古代神话中的天地不分、模糊一片的状态；传统混沌是在文明的传承中一直留有并内化为一种行为方式的中国式的混沌；而现代混沌则是近代科学中兴起的“混沌理论”，而且也赋予了其不同传统混沌的含义。
对于混沌学的研究起源于20世纪60年代Edward Lorenz的天气预测模型“蝴蝶效应”。正是这一“蝴蝶效应”模型，揭示了自然界表面看起来杂乱无序的事物中惊人的某种秩序。20世纪70年代科学家们开始普遍认识到混沌的存在及其重要意义，并对各领域的混沌现象进行大量研究。20世纪80年代混沌研究在全球迅速推广，物理、生物、化学、经济、管理等领域对混沌的研究都取得了可喜成果。传统上，常用“混沌”来描述混乱、杂乱无章、没有规律性的事物或现象，其与无序的概念相同。而当今科学意义上的混沌却有着不同于传统科学研究的内容，已不再是古代的“混沌神话”或“混沌之说”，历史赋予了它新的含义和新的思想，是自然科学和社会科学发展了几千年的成就积淀和创新，已经使混沌学成为一门崭新的科学。美国麻省理工学院教授、混沌学开创人之一的洛伦兹教授认为，混沌表征一个动力系统的特征，该系统存在完全混沌和有限混沌两种形式，前者表现为系统中大多数轨道显示敏感依赖性，而后者则是系统中某些特殊的轨道是非周期的。协同学创始人哈肯从过程的角度指出了混沌的含义，他认为无规律运动来源于完全确定性方程，为了表征这个新的现象，用混沌来定义源于确定性方程的无规律运动。我国著名科学家钱学森也指出，混沌是宏观无序、微观有序的现象。因此，混沌是自然界杂乱无章、不可预测的运动背后隐藏着的不随外界扰动而改变的内在规律性；而混沌学是一门关于过程的科学而不是关于状态的科学，是关于演化的科学而不是关于存在的科学。当现代混沌学的基本概念、精神实质、研究方法等渗透到管理科学和管理实践中，由此逐渐形成了现代混沌管理。因此，可以说在原始混沌、传统混沌的基础上形成的现代混沌，进而由此产生的混沌学，是现代混沌管理的理论渊源。
二、从混沌学到混沌管理：现代混沌管理的实践渊源
管理理论和思想的演化历史证明，管理范式的转变主要取决于两个方面的因素：一是管理实践的发展变化；二是科学技术的发展变化。尤其是科学思想和方法的革新发展，启发管理者从新的视角研究管理实践活动，提出更加科学化的管理理论以指导管理实践活动。随着科学技术的迅猛发展以及管理空间的不断延伸、管理对象的日趋复杂、管理手段的日益多样化，人们之间的相互交流和影响急剧增加与扩大，人的生存和活动环境变得愈来愈具复杂性和不确定性。管理者逐渐意识到过去那种确定的、连续的传统管理方式已难以适应复杂多变、不确定的外部环境，而且也不存在一种能够“以不变应万变”且永恒不变的管理模式。同时，在一般系统理论指导下的传统企业管理存在诸多局限性：把企业当做是外部指令控制下的机械系统，缺乏灵活性，管理问题简单化；中央集权的递级的流水线管理效率低下，信息容易失真，长期的确定战略也束缚了企业发展的自由度；一味重视经济效益，对员工关怀不够，忽视了人是复杂的社会动物，有多方面的需求，致使出现员工惰工、破坏的行为；企业眼光狭隘，只顾眼前利益和自身利益，忽视了长远利益及合作伙伴的利益，企业之间发展不协调等；把确定性当作研究问题的本质，其实不确定性才是非线性系统的本质，如果抗拒企业系统的不确定性，企业就会走入穷途末路，企业的生存和成长就是在不同阶段接受诸多可能性，不断做出适应当时情况的决策。这种传统的企业管理模式虽然管理过程简单，但不具备个性多元化管理能力，难以应对环境的骤变。
因此，无论是企业管理环境的变迁还是管理实践的客观需要，都需要一种新的管理理念来促进传统管理理论和思想的改进，促进企业管理实践的优化。而混沌是指导管理者实施全面系统管理的崭新理论和有效途径，通过混沌可以把许多复杂的企业现象看作是有目的和有结构的行为。企业管理理论与实践（或任何与企业管理有关的理论）不能无视混沌的影响，通过使用更多的战略决策方法寻求正确的监督机制，并与混沌进行交互（不是干扰），可以建立起更好的企业管理系统。将混沌理论引入管理，探讨混沌环境下的企业系统演化的模式、企业计划、组织和控制等问题，使之适应复杂多变的市场环境，是当今管理实践和科技进步的需要，也是当代管理理论和实践发展的必然要求。混沌理论的革命性思想和打破常规的思维方式正在管理的理论和实践上掀起一场革命。汤姆・皮特斯在其著作《振兴有赖于混沌》中指出，混沌将导致一场革命，向我们自认为熟知的关于管理的一切知识提出了挑战，也向传统的管理实践提出了挑战。因此，将混沌学的相关理论与思想引入管理学领域，是管理实践发展的需要，是现代混沌管理的实践渊源。
三、从传统混沌管理到现代混沌管理：现代混沌管理的文化渊源
现代混沌管理可以说是在中国传统管理的基础上确立的。中国传统管理是质朴的，有一整套管理理论、思想和方法，在管理心理、组织结构、人际关系和管理文化等方面，均有一些详尽的论述和“案例”。与西方精确、规范和科学的管理相比，可以说中国传统管理是一种文化管理或人文管理，其主要是运用人文科学通过人的思想、精神、心理、行为等对人和物进行管理。这种管理，是宏、微观混同的，是非逻辑、非量化、非确定性的软管理，是一种传统的混沌管理。这种传统的混沌管理是建立在中华传统管理哲学的基础上的，源于中华传统文化的主体――儒家文化和道家文化，稳定性、整体性、自然性是其主要特征。儒家管理哲学是一种稳定的管理哲学，它赞同稳定并追求稳定，依靠其内在的机制保持稳定。儒道学家还推崇整体论观点。整体论哲学重整体、轻局部，重综合、轻分析；重宏观、轻微观。因而，传统混沌管理的方法论，必然是对整体、宏观、全局、全程、战略的管理。儒道两家的文化是互补的，很多儒者具有双重人格，儒道兼而有之，得志时是儒家，失意时是道家。因而，许多儒家人物也赞同道家的“自然”观点，“道法自然”认为自然的过程是自生、自长、自发展、自复制的过程，任其生物、社会、事物自然生长发展，即“无为”管理。可见，传统的混沌管理是建立在封建的自给自足的小农经济基础之上的。而小农经济数多且分散，商品交换极少，封建政府管理能力较差，也往往认为没必要进行严格的管理，似乎任其自然发展反而有利。当然，传统混沌管理的自然性表现并不一定形式地贯穿于“全程”的始终，它可能内在地发挥着作用。
现代混沌管理是以西方混沌管理为基本思想和观念的管理理论，是管理思想发展的一个新阶段。在泰勒的科学管理的基础上发展形成了人文管理或人本管理后，现代管理思想出现了科学管理与人文管理两条路线，但实际中科学和人文的界限并不是绝对的。较早时期泰勒就认识到在原始管理中要加强科学的成分，但当西方管理的科学化、规范化达到某种程度后，即又悟出“全靠‘硬’的不行”，反对仅用定量化方法处理管理问题，提出要定性与定量相结合，并进一步提出了人本管理，即不仅要“见物”又要“见人”，进而模糊了管理问题的边界。管理界线模糊后，管理的宽容度增加了，灵活性加大了，辩证思维增强了，更易于涵盖管理事物，不好定量处理的管理问题变得容易解决了。西方的管理思想从定性到定量又到定性的发展，是波浪式的前进、螺旋式的上升；从重视定量到重视定性与定量结合，也经历了一个较长的实践与思辨的过程。西方管理这种由定性始、经定量又向定性靠拢的演变，是一种上升中的回归、无奈的回归、“理性”的回归和必然的回归，是因管理面临着大量复杂、无法用量化的科学方法予以解决和处理的问题。即使“可量化”处理的管理问题中，也常出现“病态”问题，它们机理不明、边界模糊，很难确切描述，更难以定量建模。即使变通建模，也无法优化。因而，西蒙提出了“满意解”的模糊概念取代最优解，且其观点很快被管理界普遍接受了。西方的权变管理和经验管理也向管理的规范化“宣战”，权变管理提出不存在一种在任何情况下都通用的规范管理方式，而经验管理则宣称管理是实践不是科学，是行动不是知识。
由上可见，传统混沌管理是对中国式管理的一种描述，其在中国已经作为一种文化积淀而被延续下来，它所代表的是把组织的稳定性作为最高目标的，强调以人为本的管理方式或管理哲学。西方管理在经历了科学管理的无视人的物本主义管理哲学和精确性、科学性的管理方法，充分的发展了所有这些确定性的方面之后，开始对东方式的神秘主义和不确定性产生了兴趣，在实践中的管理方式以及发展中的管理理论都在一定程度上转向混沌，向以人为本的管理哲学和模糊、混沌的管理方法发展。当然，现代混沌管理思想中的“人本主义”不同于传统混沌管理的“人本主义”，其植根于西方自身的社会文化环境和价值观念上，强调从人本身出发去研究自然界、社会和人与人的相互关系，把人的本质视作人的独特个性的表象，强调人的个体的存在，其以人为本也即以个人为本。而传统混沌管理并不是从“人”这个个体出发，而是从“组织”这个主体出发，把组织稳定的目标超越于个人之上，这种人本主义是“组织的人本”，而非“个人的人本”。因此，源于中国“人本主义”的传统混沌管理和源于西方“人本主义”的现代混沌管理，在一定程度上体现了中西方的文化差异，在某种意义是可以认为是现代混沌管理的文化渊源。
混沌管理作为20世纪60年代科学领域的新发现，是自然科学和社会科学发展了几千年的成就积淀和创新，已经成为一门崭新的科学。它探讨了远离平衡态的非线性运动――混沌，揭示了一个形态复杂、结构新颖、确定又随机的世界，并在世界范围内掀起了研究热潮。混沌理论和协同学等新科学为人类揭示了一个万物共生、彼此间有着复杂联系的真实世界，使过于理想化、简单化的思维方式受到了挑战。混沌理论认为世界是一个偶然性与必然性统一、简单性与复杂性共存、有序性与无序性相伴的世界，它使我们再也不能以简单的眼光来看问题，并对管理理论与实践产生了强烈冲击。混沌管理作为建立在混沌学研究成果上的一种全新的管理理论，并不排斥规范、界限、定量和技术方法，而只是提出这些东西都不是绝对的，只有在充分考虑人的因素、充分理解事物的模糊性、不确定性的基础上，科学技术方法的应用才会更合理。可以说，管理世界是混沌的，管理实践是混沌的，管理学无法避免混沌。
收稿日期：2011-06-20
作者简介：李清莹（1990-），女（土家族），湖北恩施人，从事金融专业研究。
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The origin of the modern chaos management :Ttheory ・ practice ・culture
LI Yu-ying
(Economy and management college,Wuhan university,Wuhan 445000,China)
混沌形态范文3
1990年，美国的研究员Pecora和Carroll首次提出了一种混沌同步的方法，且通过电子线路实现[1]，开创了由理论研究到工程应用的先河。其应用领域也从物理学迅速扩大到各领域，成为非线性科学的研究热点之一[2]。混沌保密通信是通信领域研究中的一个重要课题，且随混沌系统同步控制研究的发展，混沌同步通信技术及同步方法引起学者们广泛的研究兴趣[3]。混沌是非线性动力学系统中一种特有的运动形式，由于其对初值敏感性、伪随机性、不可预测性等特征，它是确定与不确定的统一，规律与无序的统一，隐于复杂系统但不可分解[4]。混沌在保密通信中具有广泛的应用前景。目前，混沌保密通信技术大致分为两类：其一是模拟混沌保密通信，主要包括混沌掩盖和混沌参数调制；其二是数字混沌保密通信，主要包括混沌扩频和混沌键控。混沌学术研究也提出了多种混沌同步控制的方法，如驱动一响应同步法、主动—被动同步法、耦合同步法、反馈微扰同步法、自适应同步法及脉冲同步法等，其中混沌脉冲同步保密通信方法具有非常广阔的发展前景[5,6]。从结构上看，现有的混沌通信系统都包含收发两端：发送端将信息调制成具有混沌特性的波形或码流；接收端通过同步解调将接收的波形或码流恢复出信息源。从传输信道来看，可分多用户和单用户通信。下面将对主要的混沌同步通信技术及方法的基本原理和性能进行分析、比较与总结。
2混沌同步方案
下面介绍几种主要混沌保密通信方案，说明其原理和取得的一些研究进展，并进行分析比较。
2.1混沌掩盖
混沌掩盖保密通信方案是Cuomo和Oppenheim[7]提出的，基本原理是：用具有统计特性的混沌信号对有用信号进行掩盖，形成混沌掩盖信号，即混沌信号作为载波，使信息信号叠加在混沌信号上，在接收端用一个同步的混沌信号通过逆运算解调出信号信息，来达到保密效果。此方案的特点是：①实现简单，系统用混沌掩盖直接把模拟信号发送出去；②信息信号功率远低于混沌掩盖信号的功率；③系统严格依赖于发送端、接收端混沌系统的同步。即系统须满足不失真性和安全性两个要求，使非法截获者难以从信号中解调出信息信号。为解决此类通信系统方案存在的问题，1999年匡锦瑜提出了多级混沌掩盖通信系统[8]，该系统的发送端与接收端均有两级混沌系统，从而使系统具有较好的保真度及安全性能。2002年李建芬等提出了一种新的蔡氏混沌掩盖通信方法[9]，将信息信号直接加在被发射的混沌信号中，在接收端用一个自适应线性神经元来维持收发系统的同步，并通过逆系统恢复出信息信号，提高了混沌掩盖方法的安全性。同时，通信系统的保密性能取决于混沌动力系统的复杂性，目前有Rossler系统、Lorenz-Haken系统、Chua’s系统和Chen系统被应用到超混沌掩盖系统中。
2.2混沌参数调制
在传统的通信系统中，用待发送的模拟或数字信号对载波的频率、振幅或相位进行调制，由此形成3种基本的调制方式：调频、调幅和调相。在混沌通信中，同样可以用待发送的模拟或数字信号对混沌吸引子的各种参数进行调制，从而产生了混沌参数调制的各种方法。1992年，Oppenheim等报道了有关混沌开关和混沌加密调制的实际应用[10]。混沌参数调制基本原理：以信息信号源来作为混沌系统的状态变量，接收端则利用同步性能提取出相应的混沌系统状态变量。此方案特点：①将发送的信息隐藏在混沌系统参数内，保密性比混沌掩盖技术更强；②通常采用函数求逆的解调方法易于受外界干扰，会降低信息通信效率；③适合对慢变信号进行处理。
2.3混沌键控
混沌键控（CSK）的原理与方法是由Dedieu、Kennedy和Hasler于1993年首次提出[11]。基本原理是：用2个不同的混沌振荡电路的输出信号来代表0、1，用开关切换混沌振荡电路，而开与关由所要传输的信息源控制。对CSK解调有两大类方法：相干解调、非相干解调。此方案特点：①相干解调抗噪声性能优于非相干解调，但要求收发端混沌振荡电路严格同步；②非相干解调对收发端混沌振荡电路同步不作要求、简单易于实现，但抗噪声性能较差，判决门限值依赖于信噪比。1996年Kolumban提出DCSK方案[12]解决了CSK判决门限值依赖于信噪比的问题。DCSK的一个不足之处是它只能用于较低速码率的混沌数字通信中。1998年Kolumban又提出了频率调制的DCSK方案[13](FM-DCSK)，利用混沌模拟锁相环电路产生混沌信号，通过一系列措施，可使接收端相关器件的输出为常数，不受码元速率大小的限制。混沌键控常用的方法为：微分混沌频移键控（DCSK）、积分混沌频移键控（QCSK）以及频率调制混沌键控（FM-DCSK）。混沌键控的方案受信道带宽的限制，保密性较大程度取决于混沌信号复杂度。混沌脉冲控制及混沌脉冲开关键控在超宽带的脉冲通信系统中的应用成为研究热点之一[14]。
2.4混沌扩频
扩频通信是将要传输的信息数据用高速率的扩频码进行调制，实现频谱扩展，接收端进行相关解调，恢复原始数据信息。传统的扩频技术受到扩频码的周期特性以及可用的正交地址码个数的限制，而混沌扩频通信[15]就是利用非线性映射的混沌序列代替扩频通信的PN码。混沌扩频通信其关键在于混沌序列的选择，利用混沌的伪随机性和遍历性来实现性能优良的扩频序列。混沌扩频通信目前主要有两种方式：直接序列扩频和跳频序列扩频。近年来，提出的多进制正交扩频是一种高效的扩频方式。混沌扩频特点：①混沌序列产生方便，数目众多且不可预测；②序列都具有较好的自相关特性，但其互相关函数则存在大量的尖峰脉冲；③传输信息所用的带宽远远大于信息本身带宽；④具有很强的抗干扰和抗多经能力；⑤隐蔽性好，可以实现码分多址。混沌映射能够产生数量众多的混沌扩频序列，但是并不是所有的序列都满足实用要求。在码分多址通信中，可以用平衡性作为混沌序列的优选标准。用周期抽取和多比特抽取相结合的方法产生混沌序列，使生成的序列码元分布均匀，平衡性好[16,17]。随着超混沌研究的深入，人们获得了更多的性能优良混沌序列，但是系统越复杂，出现不稳定状态的程度会越高，因此工程中最好寻找系统状态变量尽可能少的超混沌系统。人们把超混沌序列降维后应用于扩频通信，为扩频通信技术的深入研究提供了一条新方法[18]。
3混沌同步控制方法
研究者们从不同的角度提出了同步的概念，混沌同步控制方法有很多种，下面对常用的驱动响应同步、主动被动同步、耦合同步、反馈微扰、自适应同步和脉冲同步6种方法进行分析和比较。
3.1驱动响应同步方法
驱动-响应同步方法是由美国的L.M.Pecora和T.L.Carroll提出[19]。其特点是：两个非线性动力学系统存在着驱动与响应关系，响应系统行为取决于驱动系统，而驱动系统的行为与响应系统的行为无关。Pacora和Carroll对响应系统的稳定性及同步原理进行了分析，发展了混沌信号驱动系统的稳定性分析理论，即所谓的条件Lyapunov指数稳定性判据[19,20]。Pacora、Carroll以马里兰大学的RobertNewcomb设计的电路为基础，运用该同步方法，首次现实了两个混沌系统的同步[20]。后来Cuomo和Oppenheim也成功地用电子线路模拟了Lorenz系统的混沌同步[21]，Carrroll和Pecora在后来的研究工作中，进一步将驱动-响应的混沌同步方法推广到高阶级联混沌系统[22]。3.2主动被动同步方法由于驱动-响应同步方法需要将系统进行特定分解，而许多实际非线性系统不能分解为两个子系统，因此其应用受到很大的限制。1999年，L.Kocarev和V.Parlitoz提出了一个改进方法[23]，即主动-被动分法，此方法非常灵活，且具有一定的普遍性。主动-被动同步方法的特点是：可以不受任何限制地选择驱动信号的函数，因此具有更大的普遍性和实用性，特别适合于保密通信方面的应用。实际上，驱动-响应同步方法只是主动-被动同步方法的一个特例。
3.3耦合同步方法
1990年，Winful和Rahman针对激光混沌研究了相互耦合的半导体激光阵列系统中混沌同步的可能性[24]。1994年，美国的Roy和Thornbury及日本的Sugawara等人通过利用激光光强相互耦合，分别独立地从实验上观察到两个混沌激光系统达到同步[25,26]。Carroll等人在研究三个总体耦合的脉冲耦合振子阵列时，也发现了同步现象。研究表明对于相互耦合的混沌系统在满足一定的条件下，可达到混沌同步。Kapitaniak和Chua等人用相互耦合的方法[27,28]，使两个Chua氏电路实现了混沌同步。由于相互耦合的非线性系统在自然界中普遍存在，因此，其理论和实验研究意义重大。
3.4反馈微扰同步方法
1993年德国学者K.Pyragas提出了一种对非线性连续混沌系统的控制方法[29]，即:连续变量反馈微扰控制法。后来这一方法被应用到研究两个混沌系统的同步问题。不同系统中可以灵活的采用单变量、多变量及所有系统变量的反馈微扰。成功应用变量反馈微扰使得两系统达到混沌同步的实例较多[30,31]，如：两个Chua氏混沌电路，两个Duffing振荡器，两个VanDePol振荡系统及用Maxwell-Bloch方程描述的两个激光系统等。
3.5自适应同步方法
1990年Huberman和Lumer提出用自适应原理控制混沌的方法[32]。John和Amritker对此方法做了改进，用来控制混沌系统的相空间轨迹与所期望的不稳定轨道达到同步[33]。其基本原理：利用自适应控制技术来自动调整系统的某些参数来达到混沌同步的目的。其特点：①系统至少有一个或多个参数可以得到，且参数值已知；②系统中受控参数的调整根据系统输出变量与所期望轨道的相应变量的差值及受控参数值与所期望的轨道相应的参数值之间的差值；③可以选择不同的控制函数，保密性较强，但是自适应控制函数选择是难点，如果选择复杂的控制函数，性能会提高，但也使系统的复杂性增加。3.6脉冲同步方法脉冲同步法是Yang与Chua提出的[34]，脉冲同步方法也是目前的一个研究热点，其特点是：它传送的是一种不完全的混沌信号，即把驱动混沌信号转化为脉冲信号来使响应系统同步。此方法需要取样脉冲频率达到一定要求。脉冲控制是在一系列的时间点上加入一定强度的脉冲控制量，来改变系统的状态变量使系统稳定。混沌脉冲控制可以分为小量常数脉冲控制和自适应脉冲控制等。2003年邓成良等人提出了混沌脉冲宽度调制技术[35]。
4结论
混沌形态范文4
[关键词]大型研发项目;界面;协同;混沌控制
大型研发项目是指涉及大量人力,耗费巨大财力、物力,需要多组织协作研制,且往往是跨学科、跨领域的复杂性巨系统。最为典型的是部级重大科技项目,包括《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》提出的16个国家重大科技专项,以及“863计划”、“973计划”等所涉及的重大科技专项。由于研发项目是动态创新过程,具有不确定性、模糊性和重复性。在项目研发过程中,各子系统之间、整个系统和子系统之间、子系统和外界环境之间都存在着复杂的信息的传递和交换,其传递和交换方式对研发进度和成本有非常大的影响。对总系统的整合者和控制者而言,界面协同控制问题是其面临的主要管理问题。通过有效的界面协同控制,促使组织间研发活动同步,是保证实现研发目标的重要手段之一。
1大型研发项目界面要素
大型研发项目构成多维界面网络系统,系统内部的界面是各异构组织间进行信息沟通和传递、组织间关系交互作用的区域。研发项目界面可分为三种形式。
1.1过程界面
又称为流程界面,通常指研发项目从论证立项开始,到项目完成的整个研发周期各阶段之间所具有的界面。郭斌等把研发过程中的界面分为R&D/R&D界面,研究、开发界面和设计、制造工程界面。过程界面与时间有较大关系。随着项目的进展,技术和产品形态也逐渐由抽象转为具体。不同的研发项目,其流程不尽相同,大型研发项目,往往采用阶段—门体系开发方式,即在每一个阶段结束,下一个阶段开始之前,需要进行阶段性回顾,以检验阶段性的成果是否满足预先设定的需要,下一阶段的开发条件是否具备,以作出继续或放弃的决策。这种方式将连续的开发活动人为地分解为离散的阶段。
1.2任务界面
任务界面是由于所要开发的产品结构或技术的特性差异所产生的界面。大型项目的任务要素组成不同的任务包,形成任务层级。在进行研发时,任务要素呈现串行、并行、独立等关系。(见图2)由于研发任务与客户的需求有关,并建立在不断创新发展的基础上,任务自身具有许多技术创新点,因而,研发过程中受到外部环境和内部开发状态的双重影响,造成任务界面在初始阶段的模糊性和不确定性。
1.3组织界面
研发项目的载体是各种不同的组织。由于追求利益的不同,导致在合作过程中,在研发任务和资源分配、信息传递和共享、利益的共享等方面形成相互作用关系。对与研发项目规模不同,所构成的界面形式和作用关系不同。对于大型研发项目而言,既包括独立的研发实体,也包括政府、中介等组织,它们在研发中所起的作用各不相同,构成了复杂的网络组织系统,分别形成了相互作用界面。见图3。
大型研发合作项目的组织界面具有固定性,即研发项目和参与者一经确立,即客观存在,组织之间形成的相互依赖关系是稳定而不易变化的。而研发的过程和阶段不同,信息、技术状态等不断发生变化导致了界面交互作用的变化。因此,研发项目本身界面也是多样化的。研发交互活动既是子系统之间信息的一种传递与互动的过程,双向反复的演进过程;也是系统之间相互作用、相互协调同步过程。不同组织在不断接收和释放信息,使得系统级管理者在技术形态演进的过程中不断寻求一种同步的平衡状态,找到组织之间界面作用的互相匹配模式。
2研发项目系统的界面协同混沌模型
对复杂研发项目网络系统的界面控制主要体现在:系统管理者通过分析影响研发子系统研发各项因素,寻找一种对系统各要素优化的方法,使各子系统通过协作提高研发的速度和效率。根据研发项目模糊性和不确定性的特点,作为非线性核心理论的混沌理论是解决大型研发项目系统界面协同控制问题的有效工具。混沌是在一个确定的系统中出现的“貌似随机”的运动,是有序与无序的统一,确定性与随机性的统一。混沌系统是一个非周期性的动力学过程,并且对初值呈敏感的依赖性,揭示了貌似随机的现象背后可能隐藏的简单规律,以求发现一大类复杂问题普遍遵循的共同规律性。
研发项目组织系统的各子系统具有相对独立性和各自的特定功能及运行目标。对大型研发项目而言,研发活动所必需的条件,如资金、技术、人才、设施、政策、市场等分散在不同的子系统中,为不同的子系统所拥有。系统内各组织的差异性较大。因此,若将研发组织系统抽象成一个复杂网络,各子系统抽象成复杂网络的节点,那么各节点具有不同的结构,其动力学行为也有一定的差异,这样组织间在传递信息时会出现时滞。这里我们选择国内学者提出的节点结构互异的复杂网络混沌同步方法,建立研发系统界面协同模型。
混沌理论中的混沌同步与控制是通过利用一个混沌系统的混沌信号来驱动和控制另外一个混沌信号,最终两个系统状态能够趋于一致。假设研发项目系统具有m个子系统,每个子系统可抽象成一个节点。根据混沌理论,研发项目是一个混沌系统,每个子系统也可看成是具有不同内部结构的混沌子系统。因此,各节点的状态方程是异结构的混沌系统,那么在不考虑其他子系统的作用时,子系统i的状态方程可表示为:
3界面协同混沌控制方法
界面协同混沌控制就是根据不同的需要,从研发活动混沌行为中选出所需的周期信号或非周期信号,并对其实现稳定的有效控制。大型研发项目中大量子系统集体的、自发的、自动的协同合作效应,是系统自身内部各要素矛盾运动的结果。研发系统混沌发生的内因是研发系统内部各子系统(或要素)之间及内部子系统(或要素)和外部要素之间的非线性相互作用机制,外因则是其周围的环境条件。诸多学者提出了实现混沌控制的方法。对于大型研发项目,界面协同混沌控制方法有两大类型。
第一类是通过恰当的控制手段及途径,有效地抑制混沌行为,使李雅普诺夫指数下降进而消除混沌。研发系统混沌所带来的巨大波动,将使研发结果与预先设定的目标严重背离,使整个研发系统陷入混乱状态,对研发进度、质量和成本均造成不利影响,对此应有效地抑制或消除混沌。对信息重叠水平较高的研发活动,加强交互的频次,即通过过程控制降低界面强度,提高界面密度。如果产生子系统研发偏差,迅速通过子系统间局部协调,加快或减缓研发速度,使系统恢复稳定。这种控制方式主要利用混沌系统的本质特征,如对于初始点的敏感依赖性,来稳定已经存在于系统中的不稳定轨道。其优点在于不需要使用除系统输出或状态以外的任何有关给定被控系统的信息,不改变被控系统的结构,具有良好的轨道跟踪能力和稳定性。其缺点在于要求一个比较精确的数学模型和输入目标函数或轨道。对于研发项目,则需要以往相似程度较高、管理过程数据齐全的研发项目资料,协调成本相对较高。
第二类是选择某一具有期望行为的轨道作为控制标。一般情况下,在混沌吸引子系统中的无穷多不稳定的周期轨道常被作为首选目标,其目的就是将系统的混沌运动轨迹转换到期望的周期轨道上,使混沌系统能够在极短的时间在许多不同的行为方式之间进行转换。在系统内部可利用一个混沌子系统来扰动其他子系统,以使它们产生协同现象。这种反馈控制主要利用一个小的外部扰动,如一个小驱动信号、噪声信号、常量偏置或系统参数的弱调制来控制混沌。根据“混沌运动背后隐藏着确定秩序”的观点,系统管理者可以通过诱导随机性“涨落”即混沌的产生,为系统产生有序结构提供新的契机。对于研发项目,一个设计任务可能有若干种不同的研发方案,当其中一个方案执行过程中出现研发不确定性较高的情况时,通过外界环境的变量(如需求、投资、新技术的介入等)的控制,改变其研发活动方式,使其回到稳定状态。该控制方式的设计和使用都十分简单,协调成本较低,但无法确保控制过程的稳定性。
上述两种方式都是通过混沌动力学系统的稍微改变,使系统达到稳定状态,不同点是前者属于混沌控制,后者属于混沌反控制。研发系统控制策略所遵循的原则是控制规则的设计须最小限度地改变原系统,从而对原系统的影响最小。因此,在控制混沌的具体操作中,最大限度地利用混沌的特性,确定控制目标和选取基本控制方法显得非常关键。由于研发系统混沌现象复杂多样,各种混沌控制方法各有处理混沌问题的优点,但目前对大型研发项目没有一种方法是全面的或是唯一有效的,应视具体情况综合运用。
混沌形态范文5
关键词：混沌 分形 高职教育 课程结构
混沌理论和相对论、量子力学是20世纪三大最伟大的发现，而混沌、分形和孤子则构成了非线性科学的主体。自从美籍华裔数学家李天岩和他的导师约克提出混沌概念以来，非线性科学有了重大的突破。混沌概念与理论已渗透到自然科学和社会科学的许多领域，尤其是对科学技术哲学产生了前所未有的冲击，因此，也不可避免地影响到了教育科学和高职教育。
一、混沌动力学
混沌研究的历史可追溯到19世纪末20世纪初，当时法国数学家庞加莱在研究三体问题中发现三体问题无法得到精确解，其结果具有明显的随机性。1903年庞加莱在《科学与方法》一书中提出了庞加莱猜想，把动力学系统和拓扑学有机结合起来，指出三体问题在一定范围内其解是随机的。实际上这是一种保守系统中的混沌，是世界上最早的对混沌存在可能性的理论研究。
1963年，美国气象学家爱德华・洛伦兹教授在用计算机对两无限平面间的大气湍流模拟求解时，发现当洛伦兹方程中的参数取适当值时，解是非周期的且具有随机性，即由确定性方程可得出随机性结果，从而掀起了混沌研究的热潮。由于洛伦兹吸引子的形状像一只蝴蝶，洛伦兹在一次演讲时解释混沌现象时用了一个形象的比喻：巴拿马热带丛林中的一只蝴蝶扇动了几下翅膀，可能不久就会在加勒比海地区掀起一场风暴。这即是“蝴蝶效应”的由来。
1975年，中国旅美学者李天岩与他的导师美国数学约克在美国《数学月刊》发表了题为《周期三蕴含混沌》的论文，研究表明许多简单的一维非线性动力系统表现出混沌特征，“混沌（chaos）”一词正式开始以其现代意义来命名非线性动力学的研究。
在混沌理论研究中，人们把在某些确定性非线性系统中不需要附加任何随机因素，由于其系统内部存在着非线性的相互作用所产生的类似随机的现象称为“混沌”，而这并非是混沌的严格定义。简要地说，混沌应具有三个特征：因为对初始条件的敏感依赖性，所以混沌系统是长期不可预测的（蝴蝶效应）；因为拓扑传递性，所以混沌系统不能分解为两个不相互影响的子系统（不可分解的）；而在这混沌性态当中，又有规律性的成分，即稠密的周期点（混沌吸引子）。混沌动力学的一个重要意义并不在于它在数学上的贡献，而是对现代科学观和方法论――科学技术哲学的影响，为人类描绘了一幅全新的世界图景。混沌理论架起了确定性和随机性之间的桥梁，但同时也消除了确定论可预测性的幻想。
二、分形几何学
分形则是一门几何学，分形几何学是由美籍法国数学家曼德尔伯特于1975年提出的，正好与李天岩提出混沌映射是同一年，但其研究历史则可追溯到1875年德国数学家维尔斯特拉斯构造的处处连续但处处不可微的维尔斯特拉斯函数。1960年曼德尔伯特在研究棉花价格变化的长期形态时发现了价格在不同大小时间尺度间的对称性。1967年，曼德尔伯特在美国《科学》杂志上发表了《英国的海岸线有多长》的划时代论文。1973年，他在法兰西学院讲学期间提出了分形的几何思想。1975年冬，曼德尔伯特正式提出了Fractal这个词，同年，他出版了分形几何的第一部著作《分形：形状、机遇和维数》，标志着分形理论的诞生。但到目前为止，分形尚未能够给出一个明确的定义。
混沌动力学研究的是无序中的有序，混沌事件在不同的时间标度下表现出相似的变化模式，与分形在空间标度下表现的自相似十分相像。混沌主要讨论非线性动力系统的不稳定、发散的过程，但系统在相空间中总是收敛于一定的吸引子，这与分形的生成过程十分相像。所以分形与混沌有着密切的联系，但却是两门不同的数学分支学科――混沌动力学与分形几何学。
三、混沌、分形对高职教育的影响
进入21世纪以后，随着混沌与分形对科学技术哲学的影响越来越深，教育工作者开始用混沌动力学和分形几何学的理论来研究教育行为。但这些研究还都处于定性分析阶段，也就是停留在用混沌或分形的一些理论去探索、验证教育行为，很少有像其他学科那样能建立混沌或分形的数学模型做定量的分析，这有可能是由于教育工作目前还不能像其他学科那样建立标准化的时间数据序列所造成的。
混沌理论衍生了一支被命名为“复杂理论”的相关研究。对混沌和复杂性的精深思考，使科学家们发现了一些新的模式、新的结构、新的秩序。教育科学是研究培养人的科学，复杂性理论研究表明，凡是有人参与的活动都是复杂性的活动，构成了复杂性的系统，所以教育系统是一个复杂性的系统，有混沌的特征，也有分形的特征。
无论是伯顿・克拉克在《高等教育系统――学术组织的跨国研究》一书中所描绘的高等教育的层级结构，还是高等院校的人才培养模式、课程设计模式，都可以从混沌和分形的视角重新去认识。
在高等教育的层级结构中，上层结构（第四层学术管理组织和第五、第六层的行政管理机构）与中层结构（大学或学院）之间由于权力和利益的矛盾增多而日益复杂化，是从有序趋于无序的状态，因而是混沌序的。在中层结构与底层结构（对应高职学院，第一层相当于教研室，第二层相当于教学系部）的系统结构中更倾向于无序，但中层管理者却希望是有序的，是无序趋于有序的状态，也是混沌序的。
牛顿经典力学是近代科学成就的顶峰，采用机械观的视角，运用一套严谨的数学理论描述世界。但牛顿经典力学所描绘的却是一幅静态的、简单可逆的、永恒不变的自然图景。混沌与分形理论研究表明，简单的系统可以演化出复杂的行为，现实世界并非是线性的，而是非线性的，非线性的世界不能由线性的模型还原。
现代课程结构产生于泰罗的科学管理、泰勒的课程原理、马斯洛的需要层次理论、布鲁姆的学习目标分类学、斯金纳的行为主义理论、布鲁纳的早期认知结构理论以及当代课程开发中的其他流派。受牛顿经典力学的影响，传统的观念认为教育模式是线性的，教与学之间，呈清晰的因果线性关系，一定的模式必然导致学生一定的发展变化，这样的观点常造成课程设计模式的简单化、刻板化，把学生的发展归结为点滴发展的机械累加。
混沌分形理论与教育实践表明，受牛顿经典力学的机械观与还原论影响的教育理论已不适应人类社会的发展的需求，现代课程理论已走进后现代课程时代。这是一个复杂的、多维的、万花筒般的、联系的、跨学科的、隐喻的系统，呼唤着教育工作者为进行现代课程的变革而努力。
参考文献：
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混沌形态范文6
【关键词】混沌；混沌理论；电子政务
一、混沌理论
混沌理论肇始于20世纪70年代，由著名气象学家爱德华·洛伦兹首次提出，成为与量子力学、相对论比肩的三大科学革命之一。混沌理论最初是一个物理学的概念，混沌理论中的“混沌”一词，在传统意义上，它是指“混乱、紊乱、无序和没有规律性的事物和现象”。但是“混沌”作为一个科学概念，它又不同于其传统意义的内容。爱德华·洛伦兹认为：混沌这个术语是用来指代这样一种过程，“它们看似是随机发生的而实际上其行为却由精确的法则决定”。时至今日，混沌理论的基本体系日益走向完善，其研究和应用不仅开创了自然科学的新范式，而且其影响已经延伸到生态学、经济学、管理学等众多的社会科学领域之中。作为研究复杂的非线性动态机制的混沌理论把偶然性、非线性、非平衡性、不稳定性带进了公共管理的视野。在公共管理领域，我们对混沌理论的理解着眼于以下几点：“一是对初始条件的敏感依赖性；二是临界水平，这里是非线性事件的发生点；三是分形维，它表明有序和无序的统一。”混沌理论不仅大大扩展了人们的视野，并使人们加深了对客观世界的认识：现实世界就是必然性与偶然性，确定性与随机性，有序与无序的辩证统一。目前将混沌理论与电子政务联系的研究成果还不多见，而应用混沌理论分析电子政务系统的特性，研究电子政务发展模式及其过程的管理，对发展电子政务具有重要的学术及实际指导意义，混沌理论为深入研究现代电子政务的不稳定性和复杂性提供新的理论手段和理论范式。
二、电子政务的若干混沌特性
作为一个非线性系统，通过对其的分析研究可以看出，电子政务具有以下一些混沌特性：
（一）电子政务具有混沌系统的耗散性
混沌系统是一个开放的系统，混沌系统内部的各组成部分分别进行着信息、能量及物质的交换与整合，同时混沌系统与外界也进行着类似的交换整合活动。电子政务包括三个组成部分：一是政府部门内部的电子化和网络化办公；二是政府部门之间通过计算机网络进行信息共享和实时通信；三是政府部门通过网络与公众进行双向信息交流。除此之外，电子政务系统本身就处于社会、经济的大系统之中，具有典型的耗散结构特征。由此可见，电子政务系统是一个既在内部进行交换，又与周围环境也有交换的动态的开放系统。该系统在不断地“耗散”从外界输入的数据的同时，通过系统内部各种不同的转换机制，再向用户输出信息。电子政务系统的这种耗散性使得系统在保持开放性、独立性和灵活性的同时，又能产生系统在整体上的稳定性。
（二）电子政务具有混沌系统的非线性复杂性
混沌系统不仅仅是各个组成部分的简单相加，而是在保留其各个部分的性质和功能的基础上，从而形成的整个系统新的性质和功能，也就是说混沌系统具有其组成部分所不具备的新的性质和功能。电子政务系统具有非线性，系统中几乎每个环节都是非线性的关系。从服务对象来看，电子政务的四个主体：政府、企业、公务员和公民这四者之间的相互作用也表现为非线性的特点，一方面在服务方面，不同的服务差异可能会导致对最终服务的接受者公众产生巨大影响；另一方面，对政府业务流程的改革并不能产生一定明显的效果。而且政府部门同时是以多种身份来参与电子政务的建设的，政府部门承当了用户和管理者双重角色，一方面它既是所有公共服务资源的使用者，又是这些公共服务资源的组织者。其它主体则充当着主动提供服务者、被动接受者、信息反馈者等角色，这使得主体之间的关系更加倾向于一种复杂的、非线性的关系。这些非线性关系的存在也正是电子政务系统无法用单一数据关系表示的根本所在，如何解决各个环节中的非线性问题，也是电子政务系统管理的重要方面内容。
（三）电子政务具有混沌系统的分形性
混沌系统是一个自相似的结构，在非线性、非平衡的过程中的混沌会产生一种吸引子，系统的状态在吸引区向奇异吸引子汇聚，从而确保了它在整体上的稳定性和收敛性。这使得电子政务系统可在形态、功能等方面同时具有自相似性，也可使系统仅在某一方面具有自相似性；混沌系统的分形性同时提高了整体与部分之间多层次、多视角、多维度的相关联的方式。比如，一个国家的电子政务系统中包含若干“自相似”的子系统，即从中央到地方逐级扩展开来的国家电子政务、省级电子政务、市级电子政务、县级电子政务。在我国，部级电子政务有中国电子政务网、中华人民共和国中央人民政府门户网站；省级电子政务包括23个省、4个直辖市、5个自治区、2个特别行政区的电子政务；市级电子政务包括282个地级市和374个县级市的政府网站。纵观不同区域的电子政务，虽然其层次性表现的都很明显，但是不同层次的电子政务系统仍然具有相似的功能和结构，具有分形性的特点。
（四）电子政务具有混沌系统的初值敏感性
从混沌学的观点来看，电子政务系统属于混沌系统，因为它具有混沌系统的一个重要特征：对初值的敏感依赖性。混沌理论认为，混沌系统的长期行为和结果，会敏感地依赖于初始条件，其长期行为是不可预测的。初始条件十分细微的变化经过不断地放大，对其未来状态会造成极其巨大的差别；相同的初始条件，得到的结果却完全不同。美国著名气象学家洛伦兹提出的“蝴蝶效应”就是这个特征的形象比喻，他在华盛顿的美国科学促进会的一次讲演中提出：“一只南美洲亚马逊河流域热带雨林中蝴蝶，偶尔扇动几下翅膀，可以在两周以后引起美国德克萨斯州的一场龙卷风”，中国古代的“失之毫厘，谬以千里”也就是指这个意思。这种“蝴蝶效应”在现代电子政务建设中是屡见不鲜的，比如电子政务系统的结构、运行及控制方式都没有大的改变，而一个微不足道的数据失误就可能会导致政府信用危机。因此，电子政务的初值敏感性就要求我们不能忽略细小变化给复杂系统可能带来的巨大影响。
三、混沌理论下的电子政务建设
混沌理论告诉我们，客观事物是永远运动变化的，客观环境也是永远不相同的；面对事物环境的不确定性和复杂性，必然有其深层次秩序在指挥和引导这一复杂系统的发展方向。因此，我们运用混沌理论探索电子政务发展模式，就是要在电子政府建设的过程中坚持：以变应变，同时在变化中把握秩序。不管是从全国电子政务系统的宏观层面还是到每一层、每一部门的微观层面都要遵循这一原则。
（一）规范、统一各地区电子政务建设行为
电子政务具有混沌系统的分形性，一个国家的电子政务系统中包含若干“自相似”的子系统，具有相似的功能和结构，而且它们都在向一个“吸引子”汇聚，这个吸引子就是“阳光行政，保障公民的知情权”。因此我们应该在尊重各种子系统差异性的基础上，创建一些统一的原则性的规范：既要为各级政府配置合理的行政权力，也需要中央将电子政务作为一个整体共同建设。一方面，各地方政府要结合该地方的具体情况及发展要求，开展适合本地区的电子，满足本地人民群众的要求；另一方面，中央在赋予地方相应行政权力的同时，也要在尊重各地区管理模式的基础上从整体上把握方向，从不同地区的电子政务发展模式中找到共同点，制定相应的政策法规，通过有效的管理，保证中央政府宏观调控的权威性。与此同时，中央和地方政府在电子政务建设中还要做好利益的相协调工作，加强中央与地方之间的信息交流。在中央和政府关系协调的基础上，建立全方位信息共享平台，不仅要建立各个地区、各个部门共享系统，还要对涉及到整体利益的信息、应该共享的信息都要做到及时共享，防止“条块分割”、各自为政的现象。另外，要注意电子政务标准体系的建设，即总体标准、应用标准、应用支撑标准、信息安全标准、网络基础设施标准和管理标准等。
（二）创造复杂性，加强民众参与
混论理论强调组织的复杂性、随机性、不确定性的这些特征，电子政务系统都具有。混沌理论的的非线性观告诉我们，将电子政务建设去简单化和明确化，这不仅不可能促进电子政务的发展，而且会产生负面的结果。因此混沌理论要求电子政务建设的转变，由单一管理变为多元管理，不确定性取代确定性，增加其复杂性，要求其必须放松规制，公开电子政务内容，加强行政决策的民主性，允许和鼓励更多的民众参与到电子政务建设中来。
（三）重视组织的学习能力，努力打造学习型组织
学习型组织是当今公共管理界的时髦话题，混沌理论强调的是组织和个人学习能力的开发，以加强对变动组织和环境的适应性。虽然不确定性是不可避免的，但是我们应该以积极的态度面对复杂的环境，通过建立学习型组织，不断产生创造性的能量，通过不断的学习，加强内部的交流与沟通，提高管理的水平，通过发挥人员的主动性、创造性和积极性，来打破既有的结构、规范和程序，在面对偶然的事件中能创新处理措施和办法，从而推进电子政务的变革与发展。
参考文献
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