二、涨落是工程演化的随机性动力

从系统的存在状态看，涨落是对系统非平衡态的偏离。而对于系统的演化而言，这种偏差是发展过程中的非平衡性因素，只要存在由大量子系统（或要素）构成的系统，就有涨落现象的存在。当代自组织理论又揭示了涨落的不确定性和不可预见性，尽管涨落是客观事物演化的客观特性，但是系统在自身的演化过程中会出现不确定的和无法预见的演化结果。也就是说，涨落是随机的现象。另外，自组织理论揭示了“通过涨落而达到有序”的基本结论，可以认为，涨落是受必然性支配的随机诱因。

系统内部涨落形成的微观解释可作如下分析（如图4.3所示）。假设存在一个独立变量的函数Y＝f（X），且X与f（X）呈非线性关系。令dX/dt＝f（X），并将f（X）分解为两个函数f_＋（X）和f_{_}（X），其中f（₊X）是f（X）的增益，f_{_}（X）是f（X）的损耗，从图中函数变化的曲线设定f_＋（X）_≥0，f_{_}（X）≥0，于是f（X）＝f_＋（X）—f_{_}（X），因此Y＝f（X）的定态就是两个函数f_＋（X）和f_{_}（X）的交点处，即dX/dt＝0时，f_＋（X）＝f_{_}（X），_也就是图中的SI，SS，IS，II处为Y＝（fX）的定态点。下面以SI，SS，IS，II四个点为节点分阶段进行具体分析。

图4.3　复杂系统演化过程中涨落现象的形成

在O—SI阶段和SI—SS阶段，都有f_＋（X）＞f_{_}（X），因而可以认为，在点SI上，（fX）的增益大于损耗，损耗是稳定的，而增益是不稳定的，此时f（X）出现正向涨落，系统稍稍向左偏离离开SI，由于f_＋（X）＞f_{_}（X），其结果将是偏离被减少而回到SI，而系统如果向右发生偏离，_其结果将是这种偏离被放大，使系统进入下一个定态点SS。这一过程可以视为增益决定了系统的正向涨落；(www.daowen.com)

同样，在点SS处，（fX）的增益和损耗都是稳定的，即正向涨落和负向涨落同时发生，且由于在SI—SS和SS—IS阶段正向涨落的绝对值小于负向涨落的绝对值，因而总体上系统表现出负向涨落。同理可以分析在IS发生负向涨落，在点II发生的涨落需要进一步衡量增益和损耗的大小进行判断。

从宏观方面看，随机涨落的形成，驱动了系统中各个子系统（或组元）在物质、能量和信息方面的非平衡过程，使得某些子系统（或组元）在获取“资源”上有了竞争优势，有些则失去优势。在临界点附近，系统内部就产生了“快变量”和“慢变量”，非线性相互作用使得这种涨落被放大，形成“巨涨落”。依照伺服原理，在这一进程中，序参量的作用凸显。所以，涨落诱发了序参量的产生，并使之成为支配系统演化的力量。

但是，涨落具有双重属性，即破坏性与建设性并存。一方面，促使系统稳定性减弱，另一方面，诱发系统向新的有序结构演化。我们需要认识到它的重要性在于其建设性。如果没有涨落，也就没有系统非线性相互作用的关联效应放大和序参量的形成，也就没有向新的有序结构进化的可能。涨落的双重属性说明了涨落是一把“双刃剑”，既可能导致系统稳定性的破坏，促使系统解体、崩溃，也可能促使系统沿着“稳定——失稳——新的稳定”途径向更高级有序演进。所以，在工程活动中，我们要注意利用涨落的建设性作用而克服它的破坏性影响。

由于涨落的诱发作用及其在临界点附近可能促发的放大效应，促使系统向新的有序结构跃迁，所以它是与非线性相互作用不相同的一种内在动力，因其诱发涨落的因素的不确定性和随机性，它被称为自组织系统演化的随机性动力。

例如，在钢铁制造流程工程中，组元（工序、装置）的运行就具有涨落现象^[5]。转炉炼出一炉钢的冶炼周期如果设定为30min，但实际运行时可能以不同的概率在28～32min之间起伏波动，这就是一种涨落现象。也有的还可以设定出钢温度、出钢成分的波动等。通过涨落和非线性作用，在动态—有序、连续化等作为系统演化的吸引因子的作用下，形成了钢铁制造流程运行过程中的自组织。