在本篇文章中，笔者将从系统的一般性定义出发，推导适用于所有系统的本质因素。随后，笔者将选择一些典型系统进行研究和验证，包括机械系统、社会系统、企业系统和软件系统。
如果所有类型的系统都具有一致的本质，那么在不同系统之间，就可以方便地进行类比。同样，在进行软件系统的架构设计时也能够从与其他类型系统的类比中借鉴一些方法和思路。
01
系统的定义
在《系统之美》一书中，作者提出了一个通用的系统定义，认为系统不仅仅是一些事物的简单集合，而是一个由一组相互连接的元素所构成，并且能够实现某个目标的整体。
根据这个定义，任何一个系统都可被看作包含三种构成要素：元素、关系和目标。以软件系统为例，它的目标通常是为了满足客户特定的需求，它的元素包括了程序员编写的代码、服务器、浏览器、中间件、接口和云平台等，而它的关系指的则是将所有元素有序连接在一起，并让软件系统能够运行起来的规则。
类似地，每一项技术都是一个系统，我们生活的宇宙和地球同样是一个系统，自然界以及它其中的每一种动植物也是一个系统，我们所处的社会也是一个大的复杂系统。甚至说，人类的思维本身也是一个系统。
不过，按照系统的三要素来衡量，也有一些常见的事物可能不是系统，例如，一堆散落的沙子、一片漂浮的白云，它们好像都没有什么目标，因此也就称不上系统。
02
系统认知的两个维度及关系
在了解了系统的定义之后，我们再来看一下系统认知的维度。总体上说，我们可以将系统认知的过程表述为主体和客体相互作用的过程，而从对系统的定义中，实际上可以透露出系统认知的两个维度：功能维度和结构维度。
一是功能维度，其描述了系统“干什么”。而在构成系统的三个要素中，“干什么”指的是系统的目标。通常来说，一个系统存在的目标，往往在于它可以满足主体一定的需求或者能够提供特定的价值，而这些需求或价值是通过功能维度来体现的。这与现实中很多情形相符，我们认识一个系统往往就是从它的功能开始的。
换句话说，如果我们只想要利用系统提供的服务，那么只需要从功能角度了解该系统即可。举例来说，在购买电视时，我们只需了解遥控器上的操作按钮与电视的交互方式，并不需要了解其内部的面板、二极管、电路等组件。同样地，在使用微信或抖音等软件App时，我们通常关注它们提供哪些功能、可以输入什么内容以及可以得到什么结果，而并不关心背后有多少个功能模块支撑或使用了多少服务器进行部署等技术细节。
二是结构维度，其描述了系统“是什么”。在构成系统的三个要素中，元素和关系组合在一起就是系统的结构。不论是具体实体还是抽象虚拟的系统，在其内部都存在一定的结构。例如，对于有形实体系统，如电视机、建筑物或汽车等，我们可以直接观察到它们的结构。而对于抽象或虚拟的系统来说，如金字塔原理、应用架构图等，它们同样存在着一种内在的结构。
在现实中某些情形下，我们对于系统的了解需要深入到系统的结构层次。例如，对于一个电视机的维修人员来说，只知晓功能层面显然不够，还需要掌握电视机中的各个零部件以及它们之间的关系，这样出现故障时才能定位到问题所在。类似地，我们只有了解金字塔原理中存在哪几类结构，在构思或写作时才能有效地加以运用。
此外，关于功能和结构之间的关系，总结而言，一个系统存在的目标通常体现在其对外提供的功能或价值上。同时，这种功能及价值的呈现必然依赖于系统自身的结构。反过来说，系统的结构也只有通过功能实现才能体现出价值。
为了进一步探讨功能和结构之间的关系，我们参考业界常见做法，将功能划分为外部功能和内部功能。
其中，外部功能指的是系统客体从整体上可以给主体带来的价值，而内部功能通常指的是为了实现系统的外部功能，系统在内部需要哪些功能来给以支撑。
以汽车为例，由于它要实现载客、载物的外部价值，那么汽车内部需要发送机来实现启动加速、方向盘来实现转向、后备箱来实现装载物品等功能，这些都属于内部功能的范畴。
最后，简单总结一下系统的结构、内部功能和外部功能之间的关系：系统的结构是基础，它决定了系统对外界展示出来的样貌或形态。当系统开始运行时，通过各个元素之间相互作用产生了内部功能，这些内部功能再按照特定规则组合成过程，并最终为用户带来外部功能或价值。下图展示了这种关系：
03
系统的本质
通过上面的讨论，我们已经初步得到了一个普适性的系统本质：
结构 –> 过程 -> 目标
然而，在上述本质中，只考虑到了系统的内在因素，没有考虑到系统的外在因素，或者说是系统运行时所处的环境。实际上，一个系统的发展和变化既受到内在自身规律支配，也受到外界环境的影响。因此，在加入外部因素之后，我们最终推导得到一个系统的普适性本质，如下图所示。
值得注意的是，外因不仅可以作为外力作用于系统结构上，它对系统的过程和目标同样会产生影响。为了方便展示，我们将系统本质图简化为如下所示。
环境 -> 结构 –> 过程 -> 目标
总结而言，笔者从系统的一般性定义出发，最终推导得出了一个普适性的系统本质。在最初的系统定义中，其实是一个对系统自身的静态描述，不论是元素、关系还是目标都是相对静态和稳定的。
然而，在最终得到的系统本质中，相当于在这个静态的定义上进行了两个扩展：一是增加了过程因素，将系统结构经由内部功能实现对外功能或价值的过程进行体现；二是增加了外部因素，不仅是过程的启动通常需要有一个外力施加于系统的结构之上，从而形成一个完整的主客体整体。在系统动态运行的过程中，也可能与外部产生交互。我们可以将这些外部因素统称为环境。
接下来，将以软件系统、机械系统、社会系统和企业系统等不同类型系统为例，对上面推导得来的系统本质进行研究验证。
04
系统本质验证
1.机械系统
这里说的机械系统既包括非生物体系统，也包括生物体系统。事实上，随着技术的不断发展，非生物体和生物体系统之间的界限也已经变得越来越模糊。
一方面，非生物体越来越具有生物特征，例如，自动驾驶可以像人一样具备面对复杂路况时的决策能力。
另一方面，生物体也越来越被视作机械体来看待，不仅在哲学上有此类观点，例如，笛卡尔认为动物和人是机械的。
在下面内容中，将探讨非生物体和生物体两类系统的本质。其中，对于非生物体系统，选择了极为简单的开关为例来进行探讨。对于生物体系统，将以人类和动物身体系统为例进行讨论。
首先，我们来介绍非生物体中一个极为简单的开关系统。开关是我们日常生活中最常接触的一种电器元件，它的目标在于控制电路的通断。另外，一个简单开关的组成结构大致如下图所示，共包括五个组成部分，分别是1-按钮帽、2-弹簧、3-桥式动触头、4和5-静态接触。
此外，开关发挥作用的过程大致如下：当某些外力作用时，按钮盖（1）被按下，此时弹簧（2）将被挤压，导致活动触点（3）向下移动，从而开关处于启动状态；当再有外力作用时，按钮盖（1）被释放，此时弹簧（2）将自动复位并驱动活动触点（3）向上移动，从而实现了按钮停止。
简而言之，下图清晰地总结了一个简单的开关系统。通过环境、结构、过程和目标这四个要素，我们可以对开关系统进行完整描述。此外，不管多么复杂的机械系统，均可以通过上面四个核心要素来进行刻画。
如果说开关属于非生物体系统，那么，下面再看一下生物体系统的架构，主要以笛卡尔的机械论观点进行简要介绍。
在笛卡尔看来，人类身体和动物身体一样，都是一架机器。从组成结构来说，这架机器主要是由心脏、头脑、肌肉、神经等组成。而生物体系统的主要功能目标，也像是钟表或其他机器一样，通过不同器官的共同作用最终产生运动。
接下来，再简要介绍一下人体或动物从感觉到行动的过程。首先是感知刺激，人体或动物可以通过感觉器官（如眼睛、耳朵等）接收外部环境的刺激；其次，由神经器官负责传递信号，感觉器官将感觉刺激转化为神经信号，并通过神经系统传递到大脑。接下来，大脑负责感觉的区域接收到神经信号，会解析和组织这些信号，以产生对刺激的感知和理解；然后，大脑的其他区域开始进行决策与规划，如运动控制区域和决策区域，并决定产生何种行动反应；最后是行动执行，一旦大脑决策和规划完成，它会向相应的肌肉系统发送指令，以执行具体的行动。这些指令通过神经系统传递到肌肉，引发肌肉收缩和运动。
通过以上阐述，同样可以使用环境、结构、过程和目标四个核心要素，总结出生物体系统的本质，如下图所示：
2.社会系统
如果说上面所讲的开关和生物体系统都属于个体类型的系统，那么再来看一个拥有大规模个体的人类社会系统的案例。
这里所阐述的观点主要参考阿尔文.托夫勒的《第三次浪潮》一书而来。在该书中，作者将人类文明分为三个阶段，分别是第一次浪潮的农业阶段、第二次浪潮的工业阶段以及新兴的第三次浪潮阶段。并且，作者针对各个阶段的文明，提出了一个通用的文明结构，即一个文明主要由科技领域、社会领域和通信领域三大领域构成。
其中，科技领域又分为能源系统、生产系统和分配系统三个系统，例如，以第二次浪潮的工业文明阶段为例，其能源系统主要是从煤、天然气和石油等不可再生的化石燃料中获取能量；生产系统则是工业革命带来的大规模生产机器；而分配系统也是与大规模生产相匹配的大型连锁商店等大规模销售方式。
社会领域指的社会中存在的无数的相关组织。例如，在第一次浪潮的农业文明阶段，社会中的组织主要是家庭、家族、私塾等。到了第二次浪潮的工业文明阶段，组织的形式和数量都发生了很大变化，包括家庭、工厂、学校、大公司、教会、工会、俱乐部、专业组织、政党等，形成了一个更加丰富的社会组织形态。
信息领域则主要指的是信息传递和传播的方式，这主要是由大规模通信的需求推动发展的。例如，在第一次浪潮的农业文明阶段，还基本是人与人之间面对面的交流，而到了第二次浪潮的工业文明阶段，则陆续出现了电报、电话、邮政服务、报纸、杂志、广播、电影和电视等诸多形态的信息传递和传播方式。
接下来，我们同样采用环境、结构、过程和目标来分析总结一下人类文明系统。应该说，人类文明的基本目标是确保社会有序的运转，下图为归纳的人类社会文明系统的本质：
其中，环境主要负责能源提供，比如，太阳能是其最基本的能源。结构指的是上文所说的三大领域。而过程在此处展示了一个粗略的概述，首先是人类利用能源来生产和分配货物，大致相当于生产力部分。而接下来各类社会组织形成，则大致相当于生产关系，生产力主要来决定生产关系。最后，生产关系引发的需求又不断促进了人类社会中传递和传播方式的发展。
3.企业系统
本部分的内容主要基于德鲁克和波特的管理思想整理而来。首先，在德鲁克看来，公司的本质是一种人文组织，而不仅仅是围绕机器建立的标准化体系。
此外，在公司存在的目标方面，德鲁克与传统观点也有所区别。他认为公司存在的目的不仅仅是追求最大利润，更重要的是引导消费并创造顾客。更进一步，德鲁克认为优秀企业必须与社会基本信念和价值观契合，并与社会目标相一致。这两个不同层面的目标是相辅相成的，不能凌驾于另一个之上。公司必须以机构方式运作并生存，同时有助于实现社会整体目标。
在上述双重目标之下，公司管理是一个持续实践的过程，该过程主要通过人文组织来将所需的输入资源转化为市场所需要的产品。在这个转化过程中涉及到机器、资本、知识等多种因素，但最重要的是由人们进行的管理活动带来的组织协同效应。这些管理活动包括战略规划、资源分析、成本结构分析、市场营销分析、知识分析和绩效分析等。
可以发现，我们完全可以采用系统的核心四要素将德鲁克的管理思想表达出来，如下图所示。
其次，再来看波特的管理思想，其最出名的理论中包括两个模型：一个是五力模型，企业用于竞争战略的分析，以在竞争中确立优势，如下图所示。
另一个模型则是价值链模型，企业用于分析内部的两种活动，以帮助企业建立竞争优势。
可以发现，五力模型属于对企业所处环境的分析，而价值链模型中的活动则属于对企业流程的分析。
4.软件系统
通过以上介绍，我们可以清晰地刻画出上述三种类型系统的本质，即它们均是由环境、结构、过程和目标这四个核心要素组成的。现在，让我们进一步探讨软件系统，并结合软件架构的定义来进行分析。
在学术界，对软件系统的架构定义有两个较为鲜明的派别。一个派别是组成派，最初见于Mary Shaw在《软件体系结构：一门初露端倪学科的展望》中，认为软件系统的架构将系统描述为计算组件及组件之间的交互。
而另一个派别是决策派，认为软件架构是在一些重要方面所做成的决策的集合，软件架构不仅仅注重软件本身的结构和行为，还注重其他特性，包括功能性、性能、弹性、重用、可理解性、经济和技术的限制及权衡，以及美学等。
根据组成派的主要观点，它更加关注的是软件系统的结构。类似于之前我们介绍开关或生物体的结构一样，组成派将软件系统视为一台机器，并将软件系统运行过程看作是机器中各个零部件相互作用的过程。因此，软件架构被定义为对这些零部件及其关系进行设计的过程。
相较之下，决策派更加注重软件系统的交互设计过程。在这种观点下，架构师根据客户需求逐个做出决策，而软件架构正是通过解决每个需求并进行相应功能设计决策的过程。
以上讨论主要关注了两个派别的不同关注点，但它们共同的关注点是最终设计出来的系统能够满足客户特定的目标，并且可以运行起来。事实上，通过将组成派和决策派进行整合，我们可以得到一个完整的软件系统本质，如下图所示。
可以看到，软件系统也是由环境、结构、过程和目标这四个核心要素组成的，只不过在展现顺序上略有差异。因为，软件系统的构建过程实际上是一个逆向推导的过程，先从客户侧获取希望需求，并针对客户需求进行架构设计，这个架构设计的过程其实就是做出一个个决策。而通过架构设计的决策，将推导得出系统的结构。最后，系统落地实现后在环境中运行。
相反地，当软件系统被使用时，四个核心要素的展现则又恢复成一个正向的顺序，如下图所示。客户对软件系统的操作作为一个发起方，通常由系统的某个结构感知到这个行为，然后通过系统运行的过程，对外最终呈现功能或价值，以满足客户的需求。可以看到，软件系统同样也可以使用环境、结构过程和目标四要素来清晰表达。
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结束语
在本篇文章中，笔者首先推导出一个普适性的系统本质，包括环境、目标、结构和过程等四个核心要素。随后，选择机械系统、社会系统、企业系统和软件系统这四类不同类型的系统进行验证。
对于一切系统本质的提出，具有两大主要应用方向。一方面，在了解和学习一个系统时，提供了一种学习的标准方法，即可以利用四要素对系统进行拆解，以便更快更好地掌握。例如，在学习新技术或开发软件系统时；
另一方面，则可通过对不同系统之间的相互类比和借鉴来获益。举例来说，当前热门的AI技术中所使用的神经网络实际上是受到人脑结构启发而设计的。后续笔者也将陆续推出更多典型的类比案例，读者可关注后续文章。
