本文關(guān)鍵詞：信號與系統(tǒng)

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記于2010年5月6日
P.S.: 該文章原為信號與系統(tǒng)課程讀書報(bào)告作業(yè)

在熊老師的建議下，我們都讀了一本關(guān)于科學(xué)觀和方法論的書籍。我所讀的這本書題目是《控制論與科學(xué)方法論》（金觀濤、華國凡著）。這是一本試圖用控制論和系統(tǒng)論的某些概念來介紹科學(xué)方法論的書。書中并沒有大篇幅的涉及用數(shù)學(xué)符號表示控制論的內(nèi)容，相反，這本書通俗易懂，是一本科普性著作。

本書的結(jié)構(gòu)是這樣的，第一章介紹了控制和反饋。而我們現(xiàn)在正在學(xué)習(xí)的電子電路課程對反饋專題還要進(jìn)行更深入的討論，所以，這些概要性的理論知識對于后面的學(xué)習(xí)還是很有必要的。第二、三章講的是信息與系統(tǒng)，第三章中著重講了有關(guān)系統(tǒng)穩(wěn)定的內(nèi)容，而正反饋到了一定階段就會導(dǎo)致系統(tǒng)的崩潰，所以接下來第四章就講了關(guān)于系統(tǒng)的演變，最后一章作為本書的總結(jié)，也作為控制論和系統(tǒng)論對科學(xué)方法論的應(yīng)用，介紹了黑箱認(rèn)識論的簡單知識。

熊老師曾經(jīng)教導(dǎo)我們，讀一本書不僅僅應(yīng)該讀懂，更應(yīng)該明白作者為什么要這么寫，可不可以換一種方式來寫。本書第二章大標(biāo)題是“信息、思維和組織”，為什么不直接由第一章的控制跨到第三章的系統(tǒng)來呢？這的確難住了我一段時(shí)間。但是后來我發(fā)現(xiàn)，控制的對象是什么呢？是具有不確定性空間的事物，也可以說是信息�？刂凭褪鞘箍赡苄钥臻g縮小的過程。而我們控制一個(gè)系統(tǒng)，其實(shí)質(zhì)就是通過控制系統(tǒng)的輸入信息，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)輸出信息的控制。在這個(gè)環(huán)節(jié)中，可以認(rèn)為輸入的信息就是我們進(jìn)行的控制過程的傳遞。只有研究清楚信息的傳遞過程，才能夠清楚的理解控制過程的實(shí)現(xiàn)。所以，我們必須從“控制方法”的研究中跳出來，拓展到研究控制過程是如何傳遞的，事物之間是如何相互作用的，事物的整體結(jié)構(gòu)有何特性這些內(nèi)容…這就是第二、三章所涉及的內(nèi)容。

信息在傳遞的過程中信息量只會減小，不可能增大，這應(yīng)該是顯而易見的。其原因?yàn)闊o論是在控制端，還是自然傳遞的過程中，還是接收機(jī)進(jìn)行的主觀判斷，都會產(chǎn)生干擾。而這些干擾一般來說是不可避免的，因此，我們學(xué)習(xí)了很多濾波的知識，如何去偽存真，就像電子電路中所學(xué)的差動(dòng)放大器，就因?yàn)槠淇梢砸种乒材Ｐ盘�，放大差模信號，而�?jīng)常被用來作為信號的輸入端。濾波的常用方法最經(jīng)典的就是讓信息沿同一條通道重復(fù)傳遞，這就像我們反復(fù)的演算一道習(xí)題一樣。這種方法只能排除偶然的隨機(jī)的干擾，對于有規(guī)律的系統(tǒng)的干擾無能為力。所以讓完全不同的信道傳遞同一信息，然后進(jìn)行分析對比，，效果會更好。

然而，前面我所提到的內(nèi)容幾乎都是從相互孤立的局部角度出發(fā)得到的結(jié)論，但是我們所需要研究的不僅僅是單向傳遞的局部特性，更要研究各個(gè)局部是如何相互作用的，相互作用的綜合結(jié)果是什么。這就是系統(tǒng)研究的要求。什么是系統(tǒng)呢？本書給的一個(gè)定義是：人們把一組相互耦合并且相關(guān)程度較強(qiáng)的變量規(guī)定為一個(gè)系統(tǒng)。從這個(gè)定義上我們也可以注意到系統(tǒng)研究的重點(diǎn)。

信號與系統(tǒng)課程前幾章講的是信號的知識，換言之可以理解為控制的傳遞過程。后面幾章介紹系統(tǒng)的相關(guān)知識。尤其到了拉氏變換這一章節(jié)，我們可以分別從時(shí)域和S域分析得到系統(tǒng)階躍響應(yīng)的方程，以此來描述系統(tǒng)的特性。關(guān)于系統(tǒng)理論知識，不再多說。下面談一下有關(guān)科學(xué)方法論的知識。

生活中處處都有我們不了解或者不完全了解的事物，我們根據(jù)自己的可觀察變量和可控制變量來實(shí)現(xiàn)對事物的探索。對于這類事物或者系統(tǒng)，我們可以使用黑箱認(rèn)識論，通過控制輸入信號，觀察輸出信號，提出理論模型，并且通過多次試驗(yàn)，不斷地修正這一模型，最終得到最符合的系統(tǒng)模型，在某種程度上認(rèn)識黑箱。

但是這一切的實(shí)現(xiàn)是有條件的，首先我們的這些活動(dòng)必定會受到當(dāng)代生產(chǎn)力的限制，對于一些變量我們無法進(jìn)行觀察或者控制，我們給出的理論也不可能恰好與黑箱相符，認(rèn)識速度可能會滯后于客體變化的速度，可判定條件不成立，反饋過度等。其中給我印象最深的就是可判定條件不成立！這一個(gè)條件簡直就是說我們做出的理論在現(xiàn)階段用實(shí)驗(yàn)證明是“錯(cuò)誤”的，這使得科學(xué)家失去了修改的標(biāo)準(zhǔn)，成為科學(xué)研究中極大的難題。

信號與系統(tǒng)課程為我們講解了很多處理白箱系統(tǒng)的研究方法，我們可以通過這些系統(tǒng)抽象出用輸入和輸出代表系統(tǒng)的特性方程，忽略系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，觀察整體特性。而對于黑箱的研究，也可以通過研究輸入和輸出的對應(yīng)關(guān)系，提出一個(gè)簡單的系統(tǒng)模型予以代替，達(dá)到研究黑箱系統(tǒng)的目的。

總之，這本書系統(tǒng)的教給了我如何進(jìn)行科研，對我大有裨益。

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