社会系统可持续性的定性描述与定量研究

社会系统可持续性的定性描述与定量研究 第 33 卷 第 6 期 2000 年 11 月 天津大学学报 JOU RN A L O F T IA N J IN U N IV ER S IT Y V o l. 33 N o. 6 N o v. 2000 ? 社会系统可持续性的定性描述与定量研究 21 1 明关晓菡, 顾培亮, 严 () 1. 天津大学系统工程研究所, 天津 300072; 2. 天津大学自动化学院, 天津 300072 摘 要: 从各种具体系统的可持续发展中抽象出可持续作为一种系统特性进行了定性与定量 两方面的分析. 在评述前人研究成果的基础上, 对“可持续性”的内涵归纳出 4 类解释, 提出了 狭义可持续性与广义可持续性的新概念, 并运用抽象控制系统模型给出了数学定义. 定量的 定义使得可持续性这一概念不再局限于经济、环境、资源等具体系统, 而上升为系统的一种基 本特性. 将可持续性作为一种系统特性进行分析, 为社会系统的可持续发展研究开辟了一条 新途径. 关键词: 社会系统; 狭义可持续性; 广义可持续性; 控制系统模型 () 文章编号: 049322137 20000620721204 中图分类号: 205 文献标识码: F A n 近年来伴随着可持续发展概念的提出, 出现了对?有界; 为系统建模的初始时刻, 对应的系统初 R t0 n各种社会系统的可持续性的研究, 目前这方面的研究 ( ) ( ) 态为 ?. 式 1描述了系统状态在输入 作用 x 0 R u t尚局限于一些具体系统, 由于其应用对象十分广泛, 人 下随时间的演化过程. 后文将以此模型为基础, 分别对 社会系统的各种可持续性进行数学描述. 们对这一概念的理解也不尽相同, 如何从各种具体对 象中抽象出可持续性作为一种系统特性加以研究是对 系统理论提出的新课题. 本文首先建立社会系统的抽 象控制系统模型, 其次从与可持续性相关的各种定义 2 传统可持续性概念的定性描述与定量研究中归纳出人们对可持续性的几种不同理解, 然后以此 为基础提出客观因素起主导作用的狭义可持续性与包 目前中外学者关于可持续发展、可持续性及相关4 、6 含了主观因素的广义可持续性, 同时以抽象控制系统 概念的定义已有很多, 经济学家们强调维护自然资 模型为基础, 给出各种可持续性的数学表达. 源以保证经济增长, 生态学家、环境学家们强调保护生 态系统的完整性、保护物种多样性, 社会学家强调人类 的活动要与自然相协调, 等等. 本文在评述前人研究成 果的基础上, 从“可持续性”的内涵出发, 归纳出四类解 1 释: 社会系统的抽象控制系统模型 ) 1对可持续性的一种比较原始的理解是按其表面 含义, 理解为永续存在下去的意思. “最狭义地讲, 全球 社会系统的可持续性是一个复杂的大系统问题, 可持续性就意味着人类在全世界所有地区的无限期存 为了使研究工作具有可操作性, 必须将定量研究与定 在”; 对环境系统而言,“可持续性意味着可以在很长的 性研究相结合, 本文为社会系统建立的抽象控制系统 时间范围内, 在理论上讲是无限期地利用环境所提供 模型如下 的服务”; 对生态系统而言,“我们应该以一种能够允许 α (( ) ( ) ) )( ) xt= f物种与生态系统无限期自然更新的方式来利用它 x t, u t, t, t?[ t0 , ?()1 ( ) x t0 = x 0n ( ) ( ) 其中: 表示系统状态, 是时间 的函数, ?, x tt x tR T 4( ) ) ( ) ( ( ) ( ) , ; 为系统输 ?, = , , x n tu n N x tx 1 tx 2 t ( 们. ”这些叙述都强调被研究对象的“无限期 2 in def irn r ( ) 入, ?; 为系统状态函数, : ××[ , ? ] u tR f f R R t0 ) ”存在, 这体现了人们对可持续性的最初理解: n ite ly ? 收稿日期: 1999204226; 修回日期: 2000204210. ( ) 基金项目: 国家自然科学基金资助项目79770060.( ) 作者简介: 关晓菡1973- , 女, 博士, 现为北方工业大学工学院教师. 2 仅考虑时间上的延续, 而尚未涉及实现这种延续性的率, 明确指出可持续发展必须对资源利用与废 5 方式, 也没有涉及延续性的质量, 即系统状态的演化趋 物排放施加限制; 而 则将限制施加在经济系 P ezzey 势. m 统中, 用?表示“可持续性”, 其中 为效用值, t U t U U t 这种强调“存在性”的可持续性主要指人类, 也包 m t 是时间 的函数, 为由 时刻的资源状况决定的可 t U t ( )括其他物种的永续存在, 以数学方式来表达, 用 x P 1 t 以永远维持下去的最大效用水平, 也就是说任何不超 m ( ) 2, 3, 1 代表人口数量, , = , 代表其它- 过 t 的效用值都可以确保经济活动长期维持下去, x P tj M M U j m m 种物种的种群规模, 则存在性可以表达为尽管直接针对给出了最大允许值, 但却是由 t t U t U U ( ) ()= 1, 2,,, ? 2 x P t> 0, j M tt0 资源水平决定的, 就其本质而言, 仍是经济活动受资源 j 状况的限制. 这种对可持续性的解释揭示出了人类经 由于现实世界中任何物种要长久维持都必须有一 济活动与生存环境之间的部分关系, 人们已经认识到 () , 故式 2也可表达为 定的基础规模 任何社会系统的发展都必须正视这种限制并设法解决 3 ()( ) 3 , ?, x P t?x P , j = 1, 2,M tt0 j j 这一矛盾. 3 P 为保证该种群能继续繁衍不致灭绝的最小数量.x j这种对可持续性的解释强调“限制”, 如上文中举 ) 2对可持续性的第二种解释强调系统状态的维持 m 例? , 用状态变量可以表达为U t U t (). 对于经济系统, 只要人均收入、社会福 M a in ten an cem ax利或其它反映经济发展的指标能够维持一定的水平, ()( ) 6 ? , ?{1, 2, , }, ? x i tx i iN tt0即高于一个必须维持的最低限即可, 这种可持续性的 m ax( ) 由系统中其它对 有制约作用的因素所 其中, i x i tx 5 () 解释被称为“可生存性 ”. 当然这个最 Su rv ivab ilitym ax m ax( ) 决定, 所以 也是状态矢量 的函数, 即 = x i x tx i 低限不一定是一个刚够维持人类生存的最低水平, 但 (( ) ). M i x t是这一条件可以使一个不再有任何经济增长的社会成 ) 4可持续性的解释中应用最广泛的一种是将其解 为一个理论上可持续的社会. 因为从发展的角度来看, 这一条件的确容许了经济增长的停滞不前, 但这一条 ()一些强调经济发展的释为“不减性”2. N o n dec lin in g 件并没有排除经济增长, 而是希望“在不消耗自然资本 学者认为可持续的发展就是可以使经济水平不断提高4 与环境资本贮量的前提下寻求人均收入的增长”. 人 的发展, 将可持续增长表达为生产总输出或消费不减, 们已经认识到经济发展必须有资源作保障, 但是仅仅 将可持续发展表达为效用不减或最低人均消费水平的 通过资源维持来表达还不够明确, 对经济与资源之间 4 提高; 在 1997 年 进一步区分“可持续发展” P ezzy 的关系的进一步挖掘使可持续性不断被赋予新的内 涵. () ( 与“持 续 发 展” Su sta in ab le deve lpm en t Su sta in ed m 可持续性的这种解释强调“维持”, 如经济指标必 ) , 认为上述给出的?的发展是可持 t deve lopm en tU t U 须高于一个最低限, 可以表达为 续发展, 而维持 不减的发展, 即满足 ?0 时的发 U t U t 展是持续发展, 它比可持续发展的条件要强. 也有学者 将这种意味着不减少的可持续性思想应用于资源与环 境系统, 这与可持续发展这一概念提出的初衷是一致 m in ()( ) 4 , }, ? ?, ?{1, 2, N tt0i tx i ix 的, 改善资源环境状况为未来社会的发展打下基础, 才 m in ( ) 式中: 为 可取的最小值. x i x i t( 有持续性可言. 文献3 认为“更严格地讲, 可持续发 m in ( ) ) 当 代表经济指标时, 可以是一个保证社 展的必要条件 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 自然资源贮量及环境净化废物能 x i tx i 会所有成员的福利状况都不低于某一特定水平下, 该 力的非负变化”, 以及“我们可以在促进经济发展的同 经济指标必须维持的最小值. 对于资源、环境, 要求自 时避免对自然资源贮量及重要的生态系统造成不可恢 然资本、环境资本贮量不消耗等, 可以表达为 复的破坏与耗竭, 同时提高或至少可以维持自然的及 6 建设的环境品质, 将其传递给将来和以后的后代. ”()( ) ( ) 5 ?, ?{1, 2, , }, ? x i tx i t0 iN tt0还有将这一思想同时应用于以上两者的, 认为二者水 即要求某些资源在未来各个时期都要至少维持当前贮平都不降低的发展才具有可持续性, 如“可持续发展意 量不减少. 味着在自然财富不减少的条件下, 人均效用或福利随 4 ) 3 认 为 可 持 续 性 是 对 系 统 状 态 的 限 制 时间增长”. 这种不减性的思想在许多领域中得到了 ( ). 提出“可持续社会不是一个没有增长的 lim ita t io n 应用, 它将发展包含在可持续性之中, 认为发展是系统 1 社会”,“而是一个认识到了增长的限制的社会. ”这 持续的条件之一. 种“限制”一般情况下被解释为人类生存的环境对社会 ) 的经济行为施加的限制. 例如: 资源利用率不高于再 a ) 生率; 对环境的废物排放率不超过生态系统的净化b α ( ) 简单地讲, 某一状态变量不减即要求 xt ?0, 或i 天津大学学报关晓菡等: 社会系统可持续性的定性描述与定量研究 ?723? (( ) ( ) ) , , ?0; 但在许多情况下是要求系统状态 , 这种制约关系的满足是持因素的长期维持有了保证f i x tu tt 系统内部维持正常秩序的必要条件, 称满足了这一类 按某种衡量 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 具有不减性. 因此更一般的情况, 可以 (( ) ) (设 , 为对系统状态的一种衡量, 一般规定 条件的系统具有狭义的可持续性. g x ttg x 在此基础上, 如果系统进一步具有解释四要求的 ( ) ) , 取值越大对系统的评价越高, 则要求tt不减性, 被制约因素不但没有超越支持因素为其设定 (( ) ) (( ) ) (( ) ) dg x t, t 5g x t, tdx 5g x t, t 的限制, 而且二者均按某种标准得以发展, 特别是支持 = ?+ =5x t d t 5t d 因素的发展, 它对于系统整体状况的优化具有十分重 () () 5g x , t 5g x , t (( ) ( ) ) (), , + 7 要的意义, 称同时满足制约条件与不减性的系统具有 x tu tt?0?f5x 5t 广义的可持续性. 其实, 由于不减性中隐含了系统的发 以上归纳的四类解释, 第一种解释只强调了时间展, 广义可持续性包含了发展的可持续性, 是更强的可 上的延续性, 对系统状态演化的内涵揭示不够; 第二种 持续性条件. 解释可以维持资源环境系统, 却难以满足经济发展的 著名的《我们共同的未来》 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 中提出的“既满足 要求, 而经济的完全不发展是不现实的, 那么随着经济 7 当代人的需求又不危及后代人满足其需求的发展”增长必然会对资源环境系统提出更高的要求, 所以仅 中包含的可持续性, 就是这种广义的可持续性. 在为要 仅维持原状也是难以满足实际需要的; 解释三侧重系 实现代际公平, 必须首先保证系统中的支持因素不受 统内部因素应满足的某种制约关系, 一旦这种关系得 到损坏, 才能确保后代与当代相比具有相同或更多的 到满足, 则具有支持作用的因素, 如资源、环境等可以 发展机会, 这是代际公平的前提; 人们又希望未来的生 保证不被破坏, 被支持的因素如经济可以在前者的物 活水平、社会福利更高, 那么又要求系统状态不断得到 质、能量支持下得以长久维持, 这种制约关系的满足可 改善, 所以, 只有广义可持续性才能满足这类定义隐含 以确保系统中相互矛盾的因素都能维持下去, 但却没 的对系统状态的要求. 有对系统中的因素随时间的演化规律提出要求; 解释 进一步对狭义可持续性进行定量研究, 需将系统 四指出系统中的状态必须按某种标准随时间不发生负 中的因素区分为支持因素与被制约因素, 后者的发展 方向的变化, 那么按这种标准系统状况是在不断得到 既受前者的支持也受前者的制约, 而且这种制约性大 改善的, 这就要求制定的标准不仅要能反映状态自身 多是客观存在的. 为此, 可将 个状态分量区分为两 n 的变化, 还应反映状态之间关系的协调程度, 因为协调 组: 设其中有 个分量在系统中起支持因素的作用, 组k 性的破坏有可能导致整个系统出现混乱, 状态自身的 发展也必将受到威胁. 那么, 可持续性究竟意味着什么呢? 在综合归纳以 上各种可持续观念的基础上, 本文提出了狭义可持续 性与广义可持续性的新概念, 是对社会系统可持续性 的发展. ( ) ( ) ( ) 成集合 = {, , , }, 有 个分量起 S x S 1 tx S 2 tx S k th ( ) ( ) 被制约因素的作用, 组成集合= {, , , L x L 1 tx L 2 t ( ) }, 且 + ?, ?= Ø . 集合 对集合 的约x L h tk h n S L S L 束作用可以表达为 (( ) ) (( ) ( ) ) = , , ( ) , ? p j x L tp j x L 1 tx L 2 tx L h t3 狭义可持续性与广义可持续性的(( ) ) (( ) ( ) ( ) ) = , , , , p m ax , j x S tp m ax , j x S 1 tx S 2 tx S k t 定性描述与定量研究()8 j = 1, 2, , N () () 其中, . 与 . 可以为标量函数也可以为向量 p j p m ax , j , 客观环境对人类经济活动的制约是任本文认为 函数, 可见集合中的元素受到了由 集合中的元素 L S 何社会发展都必须首先遵循的客观规律, 解释三所要 ( ) 经函数 作用后得到的上限的制约, 称条件 8为 p m ax , j 求的限制的满足是系统得以维持下去的先决条件. 推 n 狭义可持续性约束. 状态空间 中满足狭义可持续性 R 广开来, 可以将系统中的因素分为两类, 一类是客观性 n 约束的元素 组成了中的一个集合, 称为狭义可持 x R 较强的支持因素, 如社会系统中的环境与资源, 它们具 n () () 续域, 记为= {?| }?, = 1, 2,X N x R p j x L p m ax , j x S j 有一些不受主观控制的特性, 如环境的自净能力、资源 , , ?, ?}. 系统的狭义可持续性可以给出 N x L L x S S 的再生水平、生态系统的承载能力等; 另一类是受主观 如下定义: 因素影响较大的被制约因素, 如经济增长率、资源利用 () 定义 1 抽象控制系统模型如式 1所述, 若对某一给 量等, 它们更多地由人类的生产和生活状况所决定. 后 ( ) 定时刻 ?, 对Π ?, 系统状态 都满足狭义可 tg t0 ttg x t者的发展需要前者的支持, 那么如果后者的无节制发 持续性约束 展会对前者造成损害的话, 就必须约束后者的行为, 使 其在支持因素不被破坏的范围之内发展, 从而也使支 ()(( ) ) (( ) ) 9 ?, = 1, 2, , N p j x L tp m ax , j x S tj ( ) ( ) 1, 2, 其中: : ?, : ?, = 为有界一个合适的输入 , 在其控制下可使 满足可持 N , p j X L R p m ax , j X S R j u tx t 续 要求, 这就是可持续性研究要解决的问题. () ( ) 函数, 则称系统 1在 时刻以后按约束 9具有狭义 tg 可持续性. 也就是说具有狭义可持续性的系统满足条 :参考文献( ) 件: 对Π ?, 有 ?. 一般说来, 若 ?, 则 ttg x tX N x 0 X N 可规定 = , 即要求系统状态维持在 中; 若 ? tg t0 X N x 0 1 Coom e r J am e s C. T h e na tu re o f th e que st fo r a , 则必须 > , 给系统一个从不具有狭义可持续性 X N tg t0 ()[. : . su sta inab le so c ie ty A InCoom e r J C edQ ue st fo r 到具有狭义可持续性的过渡时间. [. : ,a Su stanab le So c ie ty C N ew Yo rkP e rgam o n P re ss 广义可持续性在狭义可持续性的基础上又增加了 1979. 按某种衡量标准对系统状态随时间的演化趋势的要 , . P ea rceD av id W O p t im a l p r ice s fo r su sta inab le 2 [ . : , deve lopm en t A InCo lla rd D P ea rce D U lp h D (( ) ) 模仿前文对可持续性的第四种解释, 设 , 求.g x tt( ). E co nom ic s, G row th and Su sta inab le ed s (为对系统状态的一种衡量, 越大越好, 则要求 g dg x’[ . : , E nv iro nm en t s C N ew Yo rkS t M a r t in s P re ss ( ) ) , ƒ?0. 定义如下:ttd t 1988. ( ) 定 义 2 抽象控制系统描述如式 1, 系统状态使式, , . 3 P ea rce D B a rb ie r E M a rk andya ASu sta inab le () (9成立, 同时对于系统状态的一系列衡量标准 g m x : D eve lopm en teco nom ic s and env iro nm en t in th e th ird n [. : , 1990.w o r ld A L o ndo nE a r th scan ( ) ) : ×[ , ? ] ?为有界函数, = 1, 2, , t, t, g m R t0 R m , . : , 且 越大系统的可持续程度越高, 满足P ezzeyJo h nSu sta inab le D eve lopm en t Co ncep t sA n M g m 4 (( ) ) , ?0, Π ?[ , ?]ƒdg m x ttd ttt0 [ . E co nom ic A na lyu sis J W o r ld B ank E nv iro nm en t ()10 (), 1992, 2.P ap e r () () () () 则称同时满足式 9与10的系统按约束9与10是, . P ezzeyJo h n C VSu sta inab ility Co n st ra in t s ve r su s 5 ( ) 广义可持续的. 式 10规定了系统在状态空间中一类 “”, O p t im a lityve r su s in te rna t io na l Co nce rnand A x iom s 特殊的演化轨线, 而广义可持续性同时还要求系统状 ( ) [ . , 1997, 74 4 : 448,ve r su s D a ta J L and E co nom ic s 态的运行轨迹在 时刻以后落入狭义可持续域 tg X N 466. 中, 也就是说在 时刻以后系统状态为 中满足式 tg X N , , M an C h in Sum P e te r H illsIn te rp re t ing su sta inab le () 10的一类特殊轨线. 6 [ . ,deve lopm en t J Jo u rna l o f E nv iro nm en ta l Sc icence 分析以上各种对可持续性的定量描述可以发现, () 1998, 10 2: 129, 143. 各类可持续性约束都将系统状态的允许运行区域定为 . [. : W C EDO u r Comm o n F u tu re M O xfo rdO xfo rd 状态空间中的一个子区域, 落入这一区域的系统状态 7 , 1987.U n ive r sity P re ss 就是具有可持续性的, 那么对于被研究系统就是寻找 QUAL ITA T IVE D ESCR IPT IO N A ND QUA NT ITA T IVE RESEA RCH O N THE SUSTA INA B IL ITY O F SOC IAL SY STEM 1 1 22, 2, GU A N X iao h an GU P e ilian gYA N M in g (1. , , 300072;In st itu te o f Sy stem E ng inee r ingT ian jin U n ive r sityT ian jin )2. , , 300072, , Co llege fo A u tom a t io nT ian jin U n ive r sityT ian jin C h inaC h ina A bstrac t: B y th e ana ly sis o f th e su sta inab le deve lopm en t o f va r io u s co nc re te sy stem s, th is a r t ic le ab st rac t s . su sta inab ility a s a k ind o f sy stem ch a rac te r ist ic s and ana lyze s it f rom bo th th e qua lita t ive and quan t ita t ive a sp ec t s , , O n th e ba sis o f th e fo rm e r re sea rch th e co nno ta t io n o f su sta inab ility is co nc luded in to fo u r typ e ssim u ltaneo u slly , , , tw o new co ncep t sth e na r row sen se and th e b ro ad sen se su sta inab ilitya re p re sen tedand th e ir m a th em a t ic l . def in it io n s a re g iven w ith th e app lica t io n o f ab st rac t co n t ro l sy stem m o de lT h e quan t ita t ive def in it io n libe ra te s , su sta inab ility f rom th e co nc re te sy stem s such a s eco nom yenv iro nm en t and re so u rce s and m ak e s it o ne o f th e ba sic . sy stem ch a rac te r ist ic sT o ana lyze su sta inab ility a s a sy stem ch a rac te r ist ic is a new w ay o f th e re sea rch o f .su sta inab le deve lopm en t o f th e so c ia l sy stem : ; ; ; Keywordsso c ia l sy stem na r row sen se su sta ina sb ilityb ro ad sen se su sta inab ilityco n t ro l sy stem m o de l