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基于耗散结构系统熵模型产业有序发展研究 　　摘要 “熵”和系统有序性之间存在着密切的关联关系，系统熵值的变化代表着系统有序发展程度的变化。对于封闭状态下的耗散结构系统来说，其内部要素之间的相互作用，会使系统的熵值增加，系统运行开始变得不稳定。具体表现为围绕目标而有效运行的秩序受到破坏，出现控制失灵、功能紊乱的无序现象。由此，构造耗散结构系统熵模型并测量系统熵值的变化，就可以有效反映系统运行的有序程度。本文研究发现，产业系统是一个典型的耗散结构系统，其发展的有序度可以用静态意义上的“结构熵”和动态意义上的“运行熵”来反映。因此，建立产业系统熵分析模型，进而解析产业系统的“结构熵”和“运行熵”，可以有效解决产业系统有序发展程度的测定问题。利用我国风电产业发展的相关数据进行实证分析发现：在我国风电产业超高速发展的背后隐藏着一定程度的无序性，但随着产业整合的不断推进，其结构有序度将得到提高，运行有序度开始有所改进。 　　关键词 耗散结构；系统熵模型；风电产业；有序发展 　　中图分类号 F426 文献标识码 A 文章编号 1002-2104（2012）12-0054-06 doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2012.12.009 　　从系统论的角度看，产业是由以某种类产品生产为主线，相关企业或经济元（节点）按照生产技术关系进行分工合作，相互之间既相互竞争、相互替代，又相互合作、相互协调，组成一个非线性关系明显、相互作用复杂的网链组织。作为复杂的开放系统，产业系统具有典型的耗散结构特征，其运行过程会通过物质流、能量流、信息流等多种“流”与外界发生物质、能量和信息等交换，在此过程中系统各要素之间相互作用、相互影响，最终使系统既可能向协同有序的方向发展，也可能走向杂乱无章甚至消亡。显然，一个产业要能不断延续其生命进程并不断发展壮大，就必须跳出“混乱”的旋涡，要从无序走向有序、从低级有序过渡到高级有序。因此，产业系统有序状态的评价与测定，就成为制定产业规划和发展政策需要解决的首要问题。 　　1 耗散结构系统熵模型分析 　　自从熵理论诞生以来，众多学者研究发现熵（entropy）??信息（information）以及有序性（order）之间存在着密切的关联关系，进而将热力学系统中的熵概念引入并改造成为描述系统无序状态的评价指标可以评价系统结构的有序度。其基本思想是：根据耗散结构系统的“熵增”原理，即当系统内部各要素之间发生相互作用，或者由于外部环境的干扰达到一定程度时，系统就很难继续围绕原先的目标而有效运行，从而出现控制失灵、功能紊乱的熵值增加现象，由此构造并测量系统的熵值，就可以反映系统的有序程度。 　　按照Shannon[1]的信息熵定义，当系统中的元素i向其他元素j发出信号时，能在时段ti内及时收到反馈的不确定性即为系统的时效熵，它反映信息系统各元素间传递时效的不确定性。具体公式为：H（ij）=-p（ij）logp（ij）。式中，p（ij）表示任意两个节点元素i，j之间联系的时效微观状态出现的概率。 　　根据上述信息熵的定义，相应可以给出系统熵的定义[2-3]：设e={e1、e2，…，en}为系统节点元素集，其中ej（1jn）表示系统节点元素；r={r1，r2，…，rm}为所有元素之间的二元关系集，其中ri（1im）表示某一个具体的二元关系；Lij表示节点元素ei与其他元素ej之间形成的二元关系的总数，也就是节点元素ei上的关系rj的外延长度；A表示所有节点元素之间二元关系的总和，即A=∑ni∑mjLij。则要素ei上的关系rj的熵可表示为： 　　H（ei，rj）=-p（ij）log2p（ij） （1） 　　式中，p（ij）=LijA，表示任意两个元素之间发生联系的概率。 　　包含所有元素的系统熵，即系统的总熵为：H（e，r）=-∑ni=1∑mj=1 　　LijAlog2LijA。 　　由于n表示系统各元素按次序进行编号的最大数，故有A=∑ni∑mjLij=n-1，因此： 　　H（e，r）=-∑ni=1∑mj=1Lijn-1log2Lijn-1 　　（2） 　　然而，上述模型却存在着一个问题，就是公式中全部事件的概率之和不为1。究其原因在于Lijn-1 　　实际上是条件概率，而模型所使用的要素集和关系集是两个互不独立的事件集合，需要用联合概率进行改进。经过阳波和强茂山[4]改进后的公式为： 　　H（e，r）=-∑ni=1∑mj=11n·Lijn-1log21n·Lijn-1 　　（3） 　　上述改进还没有完全解决式（2）中的问题，因为式（3）中的系统熵实际上取决于系统结构特征参数L