对信息系统的生态特征与生态属性进行了分析 ,阐述了信息系统结构与功能、过程与状态的生态对称性特 点 ,并根据生态学原理设计了信息系统的对称性生态运动模式。
关键词 生态系统 信息系统 生态对称性
信息系统的生态对称性:何志兰
信息系统为谋求生存、可持续发展及达成一定的信息资源高效利用的使命 ,由系统依据人类生态学所启示的原则 ,对外部环境做出平衡性的适应 ,对系统内部资源进行统一的协调和重组 ,使系统的结构与功能、过程与状态等达到最佳状态 ,保持信息系统全面、协调、可持续性发展 ,这是信息系统的生态本质特征。
1 信息系统的生态特性
1 . 1 信息系统的生态整体性 尽管拥有自然和社会的双重属性 ,但信息系统仍然是一个统一的整体。我们研究信息生态系统的整体性 ,实质上就是研究信息系统与系统因子和子系统的辩证关系。组成信息系统的各种因子和子系统 ,如人员、资源、管理等 ,都是系统整体的构成基础和存在前提 ,没有这些因子或子系统 ,也就无所谓信息系统的整体性。信息系统的因子和子系统并不是各自为政、各行其是的 ,它们之间
是相互依赖、相互影响、协同一体、兴衰与共的。信息系统整 体性能是系统的组成因子性能的综合体现 ,但并不是各因子或子系统的简单加合。实质上 ,因子和子系统组成了系统整体 ,系统就具备了一种全新的结构和功能 ,形成了新的合力 ,这种新的合力是各种因子和子系统所不具备也无法具备的。 无论是从系统性能、地位和作用来看 ,系统整体总是处于主导地位 ,起主导作用。系统整体规定支配着各因子和子系统的性能 ,因子和子系统则服从并服务于系统的整体性能。整体性是信息生态系统的首要特征 ,也是检验信息系统 结构完整性和严谨性的根本依据。信息系统的整体性决定了它对于来自外界环境的任何影响都是以系统的身份出现 ,从 整体上做出反映的。信息系统的个别因子或子系统在受到外界作用时 ,在没有把这种作用传递给系统中枢并由系统整体做出调节前是不能够做出任何适当的反映的 ,即使有 ,也是本能的、下意识的、临时的、单一的、影响力有限的自发行为。信息生态系统面对外界的影响时却能够以整体的形式出现 ,通过调节系统的结构、完善系统的功能 ,达到系统与外界环境的新的平衡和协调 ,保持系统相对的有序性和稳定性。
1 . 2 信息系统的生态结构性 信息系统各因子、子系统之间及其整个系统 ,都具有合乎规律的、相对稳定的相互联系、相互作用的方式 ,这就是信息系统的结构性。信息系统的结构主要有三部分 :一定的物质形态 A ,如时空、能量、信息、人员、设备等 ;一定的物质结构 B ,即各种物质形态在时空连续 区域内的相对稳定的、特定的排列方式和相应的比例关系 ;一定的物质运动规则 C ,即物质形态和物质结构在信息系统功 能要求下相互作用、相互联系的方式和规则。如果是数学计算 ,那么 A 就是运算数字 ,B 就是各数字的排列次序 , C 则是 运算法则。在信息生态系统的结构性中 ,A 是物质形态 ,B 是物质结构 ,C 是物质运动规则 ,A 、B 、C 三者共同组成信息系统的结构性体系。
信息系统的结构一旦形成 ,就具有了相对的稳定性 ,即使系统因子或子系统有局部的变化 ,系统结构在短期内也可以保持相对的稳定性。信息系统的结构性对整个系统的稳定起着至关重要的作用。
信息系统的结构性特征决定了系统具备两种基本功能。
一是维持系统的功能 ,即保持系统本身的团结、持续与平衡 ,以及内部子系统的统一与协调 ;二是适应环境的功能 ,使系统 与外界环境做有效的配合与适应 ,保持系统与环境的生态平衡。
1 . 3 信息系统的生态层次性 像生物圈一样 ,信息系统的 整体和部分是一个相对的哲学概念 : 在一定的时空范围内是 系统 ,在更大的时空范围则变成了因子或子系统。所以信息 生态系统的整体性和结构性都是相对的 ,是具有层次性的。 信息生态系统的层次性是系统与外界进行物质循环、能量交 流、信息传递的过程中实现的 ,正是这种层次才使整个信息系 统按照某种规律协同起来 ,成为整个宇宙乃至更大的系统的 一个环节 ,彼此独立又相互依赖。
信息生态系统层次性的另外一层含义是 : 信息生态系统 不严格受因果律的限制 ,其投入与产出间没有严格的必然性 因果联系 ,达到同一目的的手段也不具备唯一性 ,而是多方面 的、多层次的。正如生物圈中的适应性生态演替现象 ,这种目的与手段的多样化与层次性是信息系统的基本生态属性之一。这一论述也许能为我们的传统信息系统与数字信息系统之争提供一定的参考 ,即二者不是你死我活、非此即彼的对立关系 ,而是同一系统中的两种不同表现形态与结构层次 ,彼此目标一致、协调共存。
1 . 4 信息系统的生态开放性 信息系统具备相对独立的信息交流功能 ,但并不意味着这个系统是完全封闭的。相反 ,信息系统具有开放性。信息系统的这一属性是马克思主义的普遍联系观决定的。信息系统的生态环境、生态交流、生态平衡等都必须借助于系统同外界自然和社会的各种物质、能量、信息联系。系统接受环境的输入 ,继而加以转化 ,而后输出 ,再供应给社会。社会接受信息系统的输入后又产生新的社会环境 ,新环境又成为新输出 ,如此周而复始、循环不息。一个完全封闭的系统是无法生存的。信息系统不断地从外界环境中吸收资源 ,维持系统生存和发展需求 ,进行新陈代谢 ; 同时 又不断地将本系统的产物提供给环境 ,给环境以新的动荡性和冲击力 ,然后通过环境的适应性反应推动环境的发展和变化。信息系统与环境在彼此不断的相互影响、相互作用中共同实现各自的生态进化。
2 信息系统的对称性生态特征
信息系统从产生到发展、完善的过程 ,既是一种社会的文化现象 ,是社会文明和进步的产物 ,更是一种自然的生态过 程 ,是自然界优胜劣汰、物竟天择的必然结果。信息系统的运动、变化和发展 ,既受到社会环境的影响 ,又对自然环境具有较大的依赖性 ,是自然和社会双重交叉、共同作用的结果。整个信息系统的生态运动方式 ,就如同物理学中的钟摆运动( 如图 1 所示) 。钟摆运动是固定线段的一端 ,在其另外一端悬挂一定的重物 ,然后根据需要 ,让其从某一点做周期性的、连续的、循环性的弧线型向心运动。钟摆的这种运动几乎是没有能量损耗的周而复始的协调运动。换言之 ,钟摆运动所消耗的能量能够在自身的运动中不断得以补充 : 由线段下端的重物不断地实现物体动能和势能的相互转换。而在重物运动的轨迹上 ,每一处切点 ,重物所受到的作用力都可以分解成水平方向和垂直方向的两种力 ,正是这两种力的大小和作用点的不断转换 ,使重物始终保持弧线型运动轨迹。这种现象同我们的信息生态系统(如图 2 所示) 有着惊人的相似之处。
信息系统不仅是人类社会和人类文明发展和进步的产物 ,也是自然生态发展的必然 ,是自然和社会共同孕育了信息系统这一独特的人类文明。在信息系统产生、变化、发展的每一个阶段 ,它都受到来自自然和社会的双重作用和影响 ,正是这一对特有的矛盾现象 ,推动了信息系统的进步和发展。这一观点是我们探讨信息生态系统运动模式的基础。
2 . 1 信息系统生态环境的对称性 信息系统生存和发展的生态环境(包括自然的和社会的) ,就是那个为钟摆运动提供空间支持等条件的钟面。信息系统的生态环境为信息系统 提供了物质、时间、空间等自然生态环境 ,也为信息系统提供了生产力、生产关系、经济基础、上层建筑等社会生态环境。
这些外部生态环境与信息系统内部的人员、资源、管理等结合起来 ,共同构成信息系统生存和发展的环境基础 ,使信息系统有了广泛的生存和发展条件。这一环境是信息系统存在的前提和保障 ,否则信息系统就是无本之木、无源之水。在信息系统的生态环境体系中 ,其自然环境与社会环境、内部环境与外部环境都体现出显著的对称性特征 ,具有一一对应的共生关系。
2 . 2 信息系统生态结构和功能的对称性 信息系统保存人类文化思想、传承人类文明的基本功能 ( 也叫自然职能) 就是钟摆上端线段的那一个固定点。信息系统的这种功能是任何时代、任何地域、任何形式的信息系统必然的使命 ,不会由于时代的发展或技术的进步而改变 ,所有的信息系统都是围绕着这一点所进行的向心运动。信息系统的输入、处理、贮 存、输出、控制等社会功能就是那条摆线 ,它决定着信息系统 作用面的多少 ,也就是系统功能的大小。线段的长短受到诸 如环境、管理、技术、设备等客观因素的制约 ,这些客观因素导 致不同时代、不同条件下信息系统的影响力有着本质区别。 线段另外一端重物运动的起点 ,就是我们信息系统的服务目 的和对象。固定点的位置、线段的长短、线段另外一端重物的 大小、重物的起始运动点等 ,这些因素的协调和配合机理就是 整个信息系统的生态结构规则。整个信息系统的运动就是在 一定的结构规则(如法律法规、规章制度、管理方法等) 的制约 和规范下 ,为完成基本职能和社会职能而进行的生态运动。 信息系统每一种结构状态都相应地体现出一种功能状态 ,同 时 ,每一种功能特性都必然伴随着相应的结构体系 ,二者是同 一事物的两个方面。
2 . 3 信息系统生态交流和平衡的对称性 信息系统这一特殊的“钟摆运动”过程就是它的生态交流和生态平衡的过程。钟摆运动自某一个适当的起点开始 ,为着某个目的 ,在运动的过程中不断地实现着能量转换。即运动中的物体遵循能量守恒的规律 ,通过其动能和势能的相互转化 ,保持系统的机械运动的恒定性。同样道理 ,信息系统通过与内外环境不断 地进行物质循环、能量流动和信息传递 ,实现系统的生态交流 ,保持系统的生命力 ,进而达到整个系统生态环境、生态交流、生态结构、生态功能的相对平衡和完善。信息系统生态交流的过程即是一个生态平衡的过程 ,同时 ,信息系统生态平衡的状态也是生态交流稳定性的具体体现。信息系统生态交流与生态平衡的这种对称性特征是保证系统稳定的重要前提。
3 信息系统生态对称性的研究意义
“生态系统”一词很容易使人想到生物科学或环境科学 ,但对于真正的思考者来说 ,内在联系性不仅是生命体的基本特征 ,而且还是最基本的物理单位的基本特征。只有这样 ,我们才能克服在生物科学中用机械论作为终极解释的现代趋 势 ,才能最终将人类社会的一切行为自觉地比照生态系统并接受生态系统的界定与制约。“人定胜天”应该仅仅存在于我们的意识领域或精神层面上 ,而不应该成为我们行为的准则。生态的 ,亦即自然的、经济的、可持续的。综上所述 ,我们是否可以这样来描述信息生态系统生态对称性的概念呢 ? 所谓信息系统生态对称性就是信息系统内部相互联系、相互作用的不同因子为了谋求同环境的协调一致 ,遵循生态学的原则和生态系统的运动规律 ,按照一定的态结构方式组成的、具有相应的信息交流功能的结构与功能、过程与状态的统一体。
信息系统是系统论、控制论、信息论的有效组合 ,也是生态学和生态系统运动规律在信息资源管理系统的具体体现。信息生态系统对称性就是信息系统生态平衡特性在信息领域的具体展示。我们研究信息生态系统对称性的目的就是要全面追求信息系统社会效益、经济效益、生态效益的有机统一 ,追求信息系统与自然、与社会、与环境、与文化的和谐统一。片面强调信息系统的社会性 ,势必为了追求信息系统的社会化发展而大量消耗自然资源、破坏自然环境 ;过分注重信息系统与自然的协调和统一 ,恐怕就要以牺牲信息事业的快速发展为代价。所以寻找和探索一条“以人为本 ,全面、协调、可持 续”的信息系统发展之路 ,就是我们专业工作者的使命和当务之急了。
参 考 文 献
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