可拓创新思维及训练
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3.3 基元的类型

系统是由若干相互联系、相互作用的要素组成的具有特定功能的有机整体。用基元来刻画系统,实质上就是描述系统的组件(物元)通过相互联系、相互作用(关系元)来实现系统所执行的功能或作用(事元)。

3.3.1 物元

物是系统的组成要素,支持“事”的发生或实现。在可拓学中,用“物元”来对物进行描述。

<定义3.1>一切物质的客观存在称为物,如植物、动物、人类、矿物等。以物Om为对象,cm为特征,Om关于cm的量值vm构成的有序三元组

M=(Omcmvm

作为描述物的基本元,称为一维物元;Omcmvm三者称为物元M的三要素;式中,cmvm构成的二元组(cmvm)称为物Om的特征元。

为方便起见,把物元的全体记为(M),物的全体记为Om),特征的全体记为cm)。关于特征cm的取值范围记为Vcm),称为cm的量域。

物具有多个特征,可以用多维物元表示。

<定义3.2>Omn个特征cm1cm2,…,cmnOm关于cmii=1,2,…,n)对应的量值vmii=1,2,…,n)所构成的阵列

称为n维物元。式中

物是随时间t变化的,可用动态物元

Mt)=(Omt),cmvmt))

来描述。类似地,物也随时间、空间位置和其他条件的改变而改变。为此,规定了参变量物元:

<定义3.3>在物元M=(Omcmvm)中,若Omvm是参数t的函数,称M为参变量物元,记作

Mt)=(Omt),cmvmt))

这时,vmt)=cmOmt)),特征的量值随参数t而改变。为了书写方便起见,在不引起混淆的地方,省略参数t,简记为

vm=cmOm

它描述了物与其关于某个特征的量值之间的关系。

对于多个特征,用多维参变量物元表示动态性(详见《可拓学》)

给定一物,在特定的时间、地点,它关于任一特征都有对应的量值,并且在同一时刻、同一地点是唯一的。当该量值不存在时,用空量值φ表示。如果物Om关于特征cm的量值为非空量值,称cmOm的非空特征。

对任何一件衣服而言,都可用多维物元形式化表示为

对具体的某种衣服

又如

例如,“2011年5月大连海洋动物园有一只2岁的企鹅”是一条陈述型信息,可用物元形式化表示为

又如,“甲研究员是乙证券公司的一名知名股票分析师”也是一条陈述型信息,可用物元形式化表示为

再如,“弗里德曼所著的《世界是平的》一书全球销量超过1000万册”也是一条陈述型信息,可用物元形式化表示为

3.3.2 事元

物与物之间的相互作用称为事,事是一种活动、动作,以“事元”来描述。

事元是刻画一个系统的功能和作用的形式化描述。从事元入手,可以更好地理解一个系统的功能或作用。理解了系统的功能作用,便于理解该系统如何通过物和物、物和事以及事和事之间的关系来实现系统的价值。

<定义3.4>把动词Oa、动词的特征caOa关于ca所取得的量值va构成的有序三元组

(动词,特征,量值)作为描述事的基本元,称为一维事元。

动词的基本特征有支配对象、施动对象、接受对象、时间、地点、程度、方式、工具等,另外还包括目标、输入、输出、评价标准等。

例如,消费者对“盖被”的基本需要可用事元表示为

又如,“中国人工智能学会可拓工程专业委员会于2008年10月17—19日在中国科学院研究生院召开全国第12届可拓学年会”是一条行为型信息,可用事元形式化表示为

再如,“甲于2014年8月在西单电影院购买了2张电影票”也是一条行为型信息,可用事元形式化表示为

3.3.3 关系元

在大千世界中,任何物、事与其他物、事都有千丝万缕的关系。物元、事元之间存在各种各样的关系,这些关系之间又互相作用、互相影响。关系元是描述这类联系的形式化工具。

<定义3.5>(关系元)以关系词或关系符(简称关系名)Orn个特征cr1cr2,…,crn和相应的量值vr1vr2,…,vrn构成的n维阵列

用于描述vr1vr2的关系,称为n维关系元。式中

例如

描述了甲与乙之间的父子关系。

则描述了A和B之间的朋友关系。

在上述特征中,cr1cr2cr3是常用的基本特征,表达了关系的对象及其程度。

<定义3.6>在关系元R中,若R描述的关系是某参数t的函数,则称

为参变量关系元。

参变量关系元描述了vr1vr2的关系Or随参数t的变化而变化。当t是时间参数时,Rt)描述了vr1vr2的关系Or随时间t的改变而产生的动态变化(包括关系程度的变化,甚至性质的改变)。

例如,A和B在2001年是同学关系,2006年为同事关系,2008年为夫妻关系。

关系程度的变化表达关系的建立、加深、中断、恶化等,它可以是正值、零或负值。

在解决矛盾问题时,人们要面对数量众多、纷纭复杂的事、物和关系。决策者的一项基本任务就是要理清事与事、物与物、事与物之间的关系,并在此基础上进行创造性思考,使得这些要素之间能够相互协调、相互促进,从而实现目标。因此,如何去认识这些关系就显得尤为重要。因为从本质上去把握这些关系,需要经过一个去粗取精、去伪存真、由表及里的不断探索的过程。