超稳定系统

  金观涛华国凡著，《控制论和科学方法论》读书笔记11

第三章 系统及其演化

3.7 超稳定系统

1. 超稳定系统

  我们知道，当系统中各子系统之间相互作用方式和子系统本身不变时，一般整个系统保持在稳态结构之中。这种稳态结构有某种抗干扰能力，能保持一个时期不变。但是，实际上任一系统内部的子系统总在变，并且从长时期来看，其相互作用也在变，还要受到外界的影响。系统原先的稳态结构总要破坏的。有没有一种特殊的系统可以抗拒这种变化趋势，而保持高度的稳定性呢？有的，这就是超稳定系统。超稳定系统有一个重要特点，就是靠不稳定来维持稳定。
  为什么只有靠不稳定才能维持稳定呢？因为系统本身的变化往往是一种不可抗拒的趋势。实际上要维持系统长期不变是做不到的，唯一的办法是当系统本身变化了，不稳定出现时，重新修复系统。比如一架温度控制器，使室内温度保持不变，这是一个一般的稳定结构。但时间长了，温度控制器的零件总会损坏，零件一坏，整个系统就坏了。我们可以把被破坏的系统看作一个新系统，对于这种系统，它可能产生新的稳定结构。因此，一般的系统由于本身系统变化会演变到其他的稳定结构。但是，如果我们另外加上一个控制机制，比如安置一个维修工人，看到恒温器坏了，系统稳定性破坏时，能够给温度控制器换零件，使系统恢复，这样，系统一经破坏，不久又恢复到原来的稳定结构，这就是一个超稳定系统。

2. 多了一层修复机制

  为什么叫超稳定，因为它比一般的稳定结构更多了一层，这一超稳定是通过对不稳定的修复来实现的。刚才的例子因为有修复者存在，使人们觉得这种系统太平常，并没有专门研究的必要。实际上，可以存在一类系统，当它不稳定时，开动修复机制不是人来做的，而由系统本身完成，这就很有趣了。
  自然界能保持长期不变的系统都是超稳定系统，它们都有这种修复机制存在。因此，超稳定系统有一种特殊的现象，那就是周期性地出现稳定----不稳定----稳定现象。不稳定时，新的机制发生作用，使系统回到原有的稳定结构，而不是新的稳定结构。这种超稳定系统应用在社会科学中，非常有趣地说明中国封建社会长期停滞的原因。
  中国封建社会有两个明显特点，一个是几千年来社会结构基本保持不变，另一个是几百年出现一次周期性的大动荡。这明显地表现出超稳定系统的特点，并暗示了中国封建社会停滞原因在于它是一个超稳定系统。

3. 特点

  超稳定机制是一种重新寻找稳定的机制，一直到找到原有的稳态结构，系统才回到不变状态。所以，有时人们也把超稳定系统称自稳定系统。
  自稳定系统最早由著名控制论专家艾什比提出。在《大脑设计》一书中，他详细描述了一种叫内稳定器的特点。这种机器被用来模拟那些结构复杂而又能自动保持稳定的系统。内稳定器有两个非常有趣地特点。
  第一，如果某一子系统对稳定态有着不大的偏移，这时其他子系统对它的相互反馈作用可以帮助它回到原稳定态。但一旦这个偏移充分大，在短时间内，其他子系统的相互作用不能使它回到稳定态，那么由于它的影响，别的一个或几个子系统也可能偏离稳定态。
  第二，如果系统只有一个稳定态，那么不管系统开始处于什么状态，由于子系统之间的相互作用，系统最终总会达到这个稳定态。只要系统处于非稳定态，机器就会不断运转，好像在寻找稳定态。
  在自然界中，最妙的内稳定器或许就是人体本身。内稳定器的一些重要性质在人体内是广泛存在的。在各种关于人体的生理病理学模型中，中医的脏象学说（五脏对应五行）别树一帜。在某种意义上说，脏象学说正是人体内稳定器的一个简化模型。