讓你徹底理解系統(tǒng),系統(tǒng)思維和復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(一)

這個世界有些系統(tǒng)是由人類構(gòu)建的,比如手機APP,國家的金融系統(tǒng),半導(dǎo)體設(shè)備,春運高鐵調(diào)度系統(tǒng)等,有些是經(jīng)過社會發(fā)展或自然演化而形成的,比如大腦的結(jié)構(gòu),黑猩猩的部落種群系統(tǒng)等,倘若沒有一套分析它們的的原則,方法和工具,普通人認識世界是非常粗糙和混沌的,專業(yè)人士正是由于掌握了系統(tǒng)方法論而更能夠觸摸到世界的本質(zhì)。本系列文章分別從1,什么是系統(tǒng)和系統(tǒng)思維;2,從形式和功能之間的映射關(guān)系來分析系統(tǒng)架構(gòu);3,如何創(chuàng)建良好的的系統(tǒng)這三個主題,由淺入深的把這個話題說個透!保證比96.68%的大學(xué)老師講的更清楚哈。(2017.3.28補充下思維導(dǎo)圖)

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一,系統(tǒng)和系統(tǒng)思維

系統(tǒng)定義:系統(tǒng)是由一組實體和這些實體之間的關(guān)系所構(gòu)成的集合,其功能要大于這些實體各自的功能之和。

這個定義體現(xiàn)了兩個重點:

1,系統(tǒng)是由相互作用的或相互聯(lián)系的實體所構(gòu)成的。(實體,也可稱部件,用來構(gòu)成系統(tǒng)的各個小模塊)

2,實體之間發(fā)生相互作用時會出現(xiàn)新的功能,新的功能不同于那些單個實體所具備的功能。

根據(jù)重點1,我們可以確定A,如果某物是一個連貫的整體,那它就不是系統(tǒng)。比如一塊磚(宏觀層面上),因為它不包含實體,但一面墻卻可以構(gòu)成一個系統(tǒng),因為它包含實體(許多磚塊和砂漿)以及關(guān)系(負載,粘合以及幾何關(guān)系)。B,有實體但實體之間無關(guān)系也不構(gòu)成系統(tǒng),例如西湖的水和印度的一對情侶,他們不構(gòu)成系統(tǒng)。

與系統(tǒng)密切聯(lián)系的另外兩個概念是架構(gòu)(architecture)和系統(tǒng)思維(system thinking),架構(gòu)就是對系統(tǒng)中的實體及實體之間的關(guān)系做的抽象描述,你可以用文字,流程圖,思維導(dǎo)圖等簡潔直觀的表達出來。而系統(tǒng)思維就是把某個現(xiàn)象或某個問題明確視為一個系統(tǒng),進而來分析它。系統(tǒng)思維與其他思維并列,例如批判思維(評估或質(zhì)疑某個說法的有效性),分析思維(根據(jù)一套規(guī)律或原則進行分析),創(chuàng)新思維(從0到1或組合現(xiàn)有的創(chuàng)造新產(chǎn)品或想法)等。一位牛逼的思考者(掌握數(shù)學(xué),工程,物理,生物,心理,歷史經(jīng)濟等學(xué)科最重要的100種實用模型,以后我會整理這100個模型哈)能夠依據(jù)現(xiàn)實靈活使用各種思維模式進行思考和驗證可行性(這就是認知,cognition),如果他還能意識到自己當(dāng)前正在使用的是哪一種思維模式(這是元認知,meta-cognition)。

根據(jù)重點2,系統(tǒng)之間發(fā)生相互作用,產(chǎn)生新的功能,我們稱之為涌現(xiàn)(emergence),我們之所以要構(gòu)建系統(tǒng),就是為了得到令人滿意的涌現(xiàn)物或者功能(系統(tǒng)所做的事情,也就是它動作和輸出)。但有時候系統(tǒng)也會出現(xiàn)我們不可預(yù)料也不合人意的涌現(xiàn)物。用微信做例子:

對微信涌現(xiàn)出的功能進行分類

系統(tǒng)架構(gòu)第一條原則就是涌現(xiàn)原則,除了功能之外,系統(tǒng)還會涌現(xiàn)性能,可靠性,可維護性,安全性等等。當(dāng)各實體拼成一個系統(tǒng)時,實體之間的交互會把功能,性能和其他內(nèi)在屬性涌現(xiàn)出來,我們要思考并設(shè)計出合乎我們預(yù)期的涌現(xiàn)和控制意外的涌現(xiàn)屬性。

總結(jié):

1,實體之間的交互會生成涌現(xiàn)物,系統(tǒng)的價值是由涌現(xiàn)物所賦予的。

2,涌現(xiàn)的結(jié)果,使得變化以無法預(yù)測的方式進行傳播。比如微商。

3,能夠涌現(xiàn)出預(yù)期屬性的系統(tǒng),是成功的系統(tǒng),不能夠涌現(xiàn)出來預(yù)期屬性或意外涌現(xiàn)出不良屬性的系統(tǒng),是失敗的系統(tǒng)。

二,用系統(tǒng)思維分析系統(tǒng)的步驟

步驟一:確定系統(tǒng)及其形式與功能

形式與功能

系統(tǒng)同時具備形式(form)與功能(function)這兩個特征。形式說的是系統(tǒng)是什么樣子,一般是以物質(zhì)載體或信息載體呈現(xiàn)的。盡管形式本身不是功能,但系統(tǒng)若想表現(xiàn)出功能,則必須具備一定的形式。

功能描述的是系統(tǒng)能夠做什么,功能需要以形式為手段展現(xiàn),功能比形式抽象一點,因為功能涉及轉(zhuǎn)變;功能是由過程(process)和操作數(shù)(operand)組成的,過程,是功能中表示動作或轉(zhuǎn)換的那一部分,也就是改變操作數(shù)狀態(tài);操作數(shù),是其狀態(tài)會在過程中發(fā)生改變的事物。每個由人類所構(gòu)建的系統(tǒng),都需要用某種形式的工具來承載功能,也都具備某一過程和某個有人類主觀價值的操作數(shù),系統(tǒng)存在的意義就體現(xiàn)在這個操作數(shù)的變化上。

形式和功能的區(qū)別,可以用商品與服務(wù)來說明。商品是有形的產(chǎn)品(可以將其稱為形式),而服務(wù)則相對較為無形,且更是面向過程的產(chǎn)品(可以稱之為功能)。每個系統(tǒng)都可以作為形式來出售,形式通過表現(xiàn)功能而體現(xiàn)價值,同時系統(tǒng)也可以作為功能(或稱為服務(wù))來出售,功能借助形式來發(fā)揮價值。

總結(jié):

每種系統(tǒng)都具備形式,過程與操作數(shù)這三項特征。MIT有個偉大的語言學(xué)家叫喬姆斯基,他提出過轉(zhuǎn)換文法(transformational grammar)的概念,他認為所有人類的自然語言都具備一種深層結(jié)構(gòu):第一部分是一個名詞,充當(dāng)執(zhí)行動作所用的工具(可稱之為形式),第二部分是一個動詞,用來描述該動作(可稱之為過程),第三部分是一個名詞,用來代表動作的對象(稱之為操作數(shù)),無論哪一種人類語言,其基本單位都是句子,句子恰好有兩個名詞,一個動詞。因為這種“名詞—動詞—名詞”格式的模型,或者說“工具—過程—操作數(shù)”格式的模型,要么是所有系統(tǒng)均具備的基本模型,要么就是人腦在理解任何一種系統(tǒng)都要采用的思維模式!把自然語言句子單元抽象出來的結(jié)構(gòu)(名詞—動詞—對象)與系統(tǒng)三特征(作為工具的形式—過程—操作數(shù))是驚人的相似!可見大道至簡,真理太偉大了!

步驟二:確定系統(tǒng)中的實體及其形式與功能

步驟一得出了系統(tǒng)本身可以視為具有某種形式與功能的“大”實體,步驟二則把系統(tǒng)分解成多個實體,再分別確定每個實體的形式和功能,以及系統(tǒng)邊界和系統(tǒng)所處環(huán)境的問題。

具備形式與功能的實體

我以微信朋友圈為例:


表中最右側(cè)的列是朋友圈系統(tǒng)的形式,倒數(shù)第二列是系統(tǒng)的形式所分解(decomposition)而成的各個組成部分實體的形式,同理,各個實體的形式也可以聚合(aggregation)成系統(tǒng)的形式,分解與聚合互為可逆操作。

表中間兩列描述了實體形式和實體功能之間的一一映射(mapping)關(guān)系,第一列是系統(tǒng)所具備的功能,第二列是系統(tǒng)的功能可以細分(zooming)成各個組成部分實體的功能,同理,各個實體的功能也可以組合成系統(tǒng)的功能,這就是系統(tǒng)設(shè)計者所要追求的的涌現(xiàn)效果。

運用系統(tǒng)思維,我們可以從系統(tǒng)的功能入手,對其進行細分,也可以從形式入手,對其進行分解,在現(xiàn)實世界中,有大到宇宙系統(tǒng),小到夸克層面的系統(tǒng),難道沒有比夸克更小的系統(tǒng)了嗎?為了避免這些問題,在實際工作中,我們應(yīng)該選出恰當(dāng)?shù)南到y(tǒng)邊界,使得自己可以把系統(tǒng)思維運用到最為重要的部分上,系統(tǒng)思考者需要解決5個問題:

1,確定如何將系統(tǒng)初步分解為恰當(dāng)?shù)膶嶓w。

2,用整體思維找出潛在的實體。

3,重點分析,把關(guān)注點集中到關(guān)鍵的實體上。

4,把實體抽象出來,找出它的本質(zhì)。

5,定義系統(tǒng)的邊界,并將其與外界環(huán)境隔開。

解決問題1,確定如何將系統(tǒng)初步分解為恰當(dāng)?shù)膶嶓w。

幾乎所有的系統(tǒng)都可以分為三類,第一類系統(tǒng)是由互不相同的元素所組成的系統(tǒng),這類系統(tǒng)由界限清晰的實體組成,其分解方式自然是明確的。比如互聯(lián)網(wǎng)團隊可分解為產(chǎn)品技術(shù)部,運營部,市場部以及職能部門;太陽系可分解為太陽,行星以及其他小星體。

第二類系統(tǒng)是以模塊化組成的,各模塊之間(尤其是功能上)相對較獨立,關(guān)系較弱,而模塊內(nèi)部之間的聯(lián)系密集。比如放大器電路系統(tǒng),可分解為輸入端,電阻,放大器,輸出端,電線等;微信大致可分解為對話列表,通訊錄,朋友圈,個人信息等。

第三類是集成系統(tǒng),這類系統(tǒng)很難再不影響功能的前提下進行簡單的分解,它們通常是內(nèi)部高度互聯(lián)的系統(tǒng)。例如汽車的轉(zhuǎn)向裝置系統(tǒng),其各個組件(輪胎,方向盤,懸吊,轉(zhuǎn)向齒輪和駕駛桿)就是緊密聯(lián)系的,而且其中有些部件同時又是其他系統(tǒng)的(行駛質(zhì)量系統(tǒng),傳動系統(tǒng))的組成部分。機械元件和集成電路都是屬于集成系統(tǒng)。這類系統(tǒng)你得去圖書館借本書學(xué)習(xí)了,有些還是保密的核心技術(shù)。這類系統(tǒng)暫不考慮。

解決問題2,用整體思維找出潛在的實體

整體論強調(diào)的是整理理念(和還原論完全相反,還原論是個啥?哈哈,我就不告訴你),它從整體上把握事物之間的緊密聯(lián)系,思維著力于整體。每個系統(tǒng)都可作為某一個或幾個大的系統(tǒng)的一部分而運作,同時,每個系統(tǒng)也都包含著更小的一些系統(tǒng),用整體論來思考這些關(guān)系,才好設(shè)計出與上級系統(tǒng),下級系統(tǒng)和平級系統(tǒng)相協(xié)調(diào)的架構(gòu)。

解決問題3,重點分析,把關(guān)注點集中到關(guān)鍵的實體上。

通過整體思維,發(fā)現(xiàn)了與系統(tǒng)有關(guān)的各種實體,現(xiàn)在則需要聚焦,篩選,把真正重要的實體找出來,在聚焦過程中,關(guān)鍵是把當(dāng)前的狀況和疑問確定下來,并把其中的關(guān)鍵點優(yōu)先級提高。這個過程中可以問自己幾個問題,對當(dāng)前利益相關(guān)者(或稱之核心用戶)的核心功能是什么?這功能是否滿足預(yù)期的設(shè)計目標?然后綜觀實體,這個實體所表達的功能對我的目標是否重要?根據(jù)人的認知能力,核心關(guān)注點不要超過7個。

解決問題4,把實體抽象出來,找出它的本質(zhì)。

抽象是一種“只含本質(zhì)不含細節(jié)的”表述,創(chuàng)建有效的抽象,可以把實體有關(guān)的重要細節(jié)凸顯出來,同時又把當(dāng)前不需要考慮的那些細節(jié)與復(fù)雜問題隱藏起來。比如在一個互聯(lián)網(wǎng)團隊中,本來是一個個復(fù)雜的人,可抽象成分工明確的部門;人體的血液循環(huán)系統(tǒng),可以把心臟抽象成簡單的泵。創(chuàng)建抽象機制的指導(dǎo)原則可以總結(jié)成下面四條:

1,針對形式和功能創(chuàng)建抽象時,要把重要信息凸顯出來,把不重要的細節(jié)隱藏起來。

2,要創(chuàng)建在實體與實體間發(fā)生功能交互關(guān)系中得以表現(xiàn)出來的抽象。(見步驟三)

3,在適當(dāng)?shù)膶用孢M行分解或聚合,并于該層面進行抽象。

4,在有效表達系統(tǒng)核心功能的前提下,創(chuàng)建盡可能少的抽象以降低系統(tǒng)的復(fù)雜度。

解決問題5,定義系統(tǒng)的邊界,并將其與外圍環(huán)境隔開

在現(xiàn)實中,我們一般都會把系統(tǒng)局限在某個范圍之內(nèi),理由有兩點,一是人類處理問題的能力有限而無法應(yīng)對無限的實體;二是人類的主觀價值判斷而覺得沒必要把系統(tǒng)范圍延伸。在劃定系統(tǒng)邊界時要考慮以下幾個問題:

1,把目標設(shè)定需要分析的實體包括進來。

2,系統(tǒng)邊界符合規(guī)章或者法律制度的要求。

3,遵守第三方的接口定義或標準。

步驟三:確定實體之間的關(guān)系

根據(jù)定義,系統(tǒng)是由實體及其關(guān)系組成,而實體具備形式和功能的特征,那么這些關(guān)系可以按照特征分為功能關(guān)系和形式關(guān)系。

功能關(guān)系(或稱之為交互關(guān)系)是指實體與實體之間對某物的操作,運輸或交換的關(guān)系,在交互過程中,相關(guān)的實體可能會交換操作數(shù),也可能協(xié)同對操作數(shù)執(zhí)行操作。比如一個ERP系統(tǒng)中的客戶管理實體的信息輸入到生產(chǎn)管理實體中;

形式關(guān)系,是實現(xiàn)功能關(guān)系的載體,通常體現(xiàn)為連接關(guān)系(物質(zhì)連接,社會關(guān)系連接或者bit連接)。比如肺與心臟通過血管等連接;

如果是系統(tǒng)內(nèi)的某些實體與系統(tǒng)外的實體發(fā)生形式關(guān)系或者功能關(guān)系,這種關(guān)系通過接口的形式發(fā)生數(shù)據(jù)的交換。

步驟四:根據(jù)實體的功能及功能之間的互動來確定系統(tǒng)的涌現(xiàn)屬性。

系統(tǒng)的形式領(lǐng)域不會發(fā)生涌現(xiàn),把部件A和部件B拼接起來后,形式領(lǐng)域內(nèi)只能得到A+B,是“線性的”;然而在功能領(lǐng)域,功能A加上功能B,結(jié)果復(fù)雜的多,可能會得到預(yù)期的C,D等和意想不到的E,F(xiàn)等。系統(tǒng)思維的重要目標就是努力預(yù)測涌現(xiàn)物以及涌現(xiàn)物帶給系統(tǒng)強大的能力。系統(tǒng)的涌現(xiàn)物依賴于系統(tǒng)的功能,功能依賴于形式,這就意味著可以通過形式,預(yù)測系統(tǒng)的涌現(xiàn)物。比如通過合理移動杠桿的支點,可涌現(xiàn)出“四兩撥千斤”的效果;早期陌陌APP的產(chǎn)品經(jīng)理把位于男屌絲50公里的綠茶婊定位在男屌絲的50米處,涌現(xiàn)出了男性用戶的慕名使用。支點的位置,軟件的數(shù)值聰明的顯示等影響系統(tǒng)的涌現(xiàn)功能。

總結(jié):

由于系統(tǒng)思維就是把某個現(xiàn)象或問題明確視為一個系統(tǒng),進而來分析它。因此我可以把系統(tǒng)的基本特征與系統(tǒng)思維的分析步驟一一對應(yīng)起來。

在宏觀層面上,系統(tǒng)思維的目標是令我們能分解復(fù)雜的系統(tǒng),抽象出系統(tǒng)的本質(zhì)來理解它的意義;其次系統(tǒng)思維的目標是預(yù)測系統(tǒng)的某部分形式改變后涌現(xiàn)物的的變化;更高級的目標是幫助系統(tǒng)決策者更好地判斷,權(quán)衡,用系統(tǒng)思維分析形式和功能的優(yōu)先級和利益相關(guān)者的利益點在哪里,如何合理的解決各方利益的先后順序,這種解決方案又如何應(yīng)對將來的變化;神級的目標是創(chuàng)造劃時代的系統(tǒng)產(chǎn)品,某社交APP為了推廣支付工具而創(chuàng)造的**功能比另一支付APP節(jié)省了過億推廣費而且?guī)滋斓氖褂猛茝V達到了對手十年之功,這就是神級產(chǎn)品的神級功能。

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