(1)系统的类型

我们用来对系统分类的方式是多种多样的。我们可以区分出封闭系统和开放系统、人为系统和天然系统,如此等等。但我们不想作系统的尽善尽美

分类,我们将把注意力集中在那些关于复杂相互作用的分析能告诉一些新义的系统类型上。因此,诸如简单作用系统(库思,1966,39—40)的那些系统,它们在系统框架中表现的有如因果分析那样的传统分析方式,在这里将不予考虑。系统分析中的大多数新东西,必须与顺势稳定系统、自调节系统、适应系统,尤其是与结合某种反馈形式的系统一起才能得到。

  1. 顺势稳定系统是“在外部随机波动情况下”保持“一种恒定运转环境”的系统(罗森,1967,106)。这种系统能抵御环境状况中的任何变动, 并在这种变动以后,表现出逐渐恢复到均衡或稳定状态的行为。例如,弹簧的位移将伴随而来一系列振荡,直到弹簧终于回复到静止状态。这个例子中的现象称为“衰减”。来自环境的可变压力可能意味着弹簧将永不静止,但也意味着大规模压力将随着时间被衰减,直到弹簧处于稳定状态,对来自环境的正常压力的反应,则是非常轻微的振荡。当然,对顺势稳定系统的这种最新解释,只适用于开放系统分析,而且要与稳定状态这个重要概念联系起来,稳定状态是在流水过程和其它地貌过程的研究中具有极大意义的概念(乔利,1962;利奥波尔德和朗本,1962)。

某些顺势稳定系统具有负反馈机制,以使它们得以回复到均衡或稳定状态。在此类系统中,初始扰动越大,则系统回复其稳定状态时所使出的力量也越大。罗森(1967,113)认为在这里可以研究两类机制。第一类是“伺服机制(servo-lnechanism)”,为跟踪系统的一种,它监察环境中的变化, 并把信息传递给作相应行动的系统。第二类是“调节器”,在环境出现变动时保持系统内的行为正常运转。伺服机制和调节器在很多方面都是相似的, 因而这里把它们相提并论。此类负反馈极其重要,“对一切生物和人类行为来说都是基本的”(福雷斯特,1961,15)。空间竞赛过程就提供了一个经典实例,它导致超额利润的累进缩减,直到空间系统处于均衡状态。任何扰动(例如人口和市场需求的增加)都会诱发出反应直到系统再次处于均衡。在现实世界中,竞赛过程运转得并非如此完美,但是空间系统研究的大多数分析方法都联系了此类负反馈效应,并假设了某种形式的均衡状态。

  1. 适应系统在很多方面与顺势稳定系统部相似,但又具有某些独特的特点。罗森(1967,167)提出如下定义:

适应系统是这样一种系统,对每一种可能的输入,在它都存在一套或更多的合意状态或合意输出。系统的适应特征意味着,如果系统最初不处于某种合意状态,那么系统将如此行动,以致改变状态直到达到一种合意状态。对这种系统的研究,提供了一种通常当作前一章讨论的那种意义上的“目标寻求”或“目的论”方法方式。为了达到这种合意状态,此类系统显然要依赖某种反馈机制。这种反馈能以多种方式进行。大多数分析性研究,通过假设反馈影响环境状况,因而改变输入直到取得预期的响应(或合意输出), 而将这个问题概念化。另一种可能性是反馈影响系统本身的参量。看来后者发生的情形是很多的,而这种反馈却很难对付(罗森,1967,168)。地理学中通过参量反馈的最好例子,是相互作用模型中的可变距离函数。在这种情况下,例如上班路程系统的合意状态,是各种雇用机会上劳动力的需求,靠来自居住区供应的劳力来满足的那种状态。如果房屋计划使居住区进一步远离雇用机会,那么系统就通过改变距离函数的参量来适应。所以适应系统在地理学中是很有趣的,但在研究适应系统时,我们需要明确“合意状态”及其遗留下来的那些东西的意义。

  1. 动态系统可以看作一种单独的系统类型。围绕“动态”这个术语存在某种混乱,尤其是在社会科学里(哈肯,1961)。顺势稳定系统和适应系统在向稳定或合意状态运动时,都随时间表现出某种状态变化。然而在真正的动态系统中,由于反馈的作用,而使系统状态经由常称为系统的轨线或行为线的一连串不重复状态以保持不断变化(阿席比,1963,25)。例如,反馈可以引起需要识别的新合意状态(这是学习过程本身的一个特征)。诸如循环模型和累积因果模型那样的经济增长模型,就可看成是动态系统。根据可能表现出的一个系统的行为,我们可对多种动态力加以分类。在某些场合里,我们能够炽别出振荡行为;但在另一些场合里,行为线则可能完全不稳定,这种情况下的系统可能变成爆发性的。例如理查森(1939)考察了军备竞赛的逐步升级,并成功地识别出系统变得如此不稳定,以至要爆发战争的形势。

  2. 控制系统是那些其中的算子(operatOr)对输入具有某种程度控制的系统。当然,此类控制系统在系统工程中是很有兴趣的,也是控制论的主要关注点(威纳:1961;阿席比,1963)。系统控制理论提供了对系统行为的大量洞察,而在地理学中应用于实质性问题也不是不相干的。特别在规划领域里,政府在国家和地方两个水平上控制着对经济系统的某种投入,并为了尝试和取得某种预期水平的产出而操纵着这些投入。于是就利用金融政策和预算政策来刺激或削减国内需求;而在地方水平上,由地方政府控制的道路、公用事业、民房等方面的投资,则提供了为达到某种目标(产出)而改变投入的一种重要手段。多数城市模型的构筑,都曾经涉及到探究控制某些投入的可能性,以能取得一系列预期目标的方式来指导城市系统的增长。在多数情况下,我们对某些输入能加以控制,而在另一些情况里要操纵它们是不可能的,或是代价太大。例如,为了寻求最大的农业产出,我们或许能够通过灌溉来控制水的投入;但在生物圈的其它方面依然不受控制的情况下, 我们则必须这样作。这样,部分控制系统就是非常有益的了。或许将来的应用地理学,将根据控制系统模型的发展,来证实空间系统如何能够通过操纵几个关键调节器而组织起来。