北京师范大学系统科学学院

历史沿革

北京师范大学系统科学学科建设起步早，并具备了突出的特点和优势。1979年，学校成立了非平衡系统研究所，1985年，创建系统理论专业，开始有目的地投入力量开展系统科学学科建设。二十多年来，北京师范大学系统科学学科已经成为基础坚实、特点突出、实力雄厚，具有较强竞争力和发展潜力的优势学科。1990年，成为系统理论首批博士学位授权单位；1998年，建立了全国首个系统科学博士后流动站；2000年，取得系统科学一级学科博士学位授予权；2001年，系统理论专业被评为系统科学学科中全国唯一的国家重点学科；2003年，系统科学成为北师大“十五”211工程重点建设项目学科并进入2005年启动的985工程项目建设；2004年，建立复杂性研究中心，在教育部评估中心组织的一级学科评估中，北京师范大学系统科学学科名列全国第一；2007年再一次顺利通过了教育部的重点学科评估。2013年4月，建立北京师范大学系统科学学院。经过长期的积累和发展，北师大系统科学学科已经形成了从本科到博士后流动站的完整人才培养体系，拥有雄厚的师资力量和科研实力，是我国高等院校中在系统科学研究领域中具有较强教学科研实力的单位之一。



研究方向

系统科学是自然科学与社会科学的基础学科。不同于工程、管理等学科领域对具体工程或管理问题的关注，它关心涉及复杂系统性质和演化规律的基本科学问题，试图通过对生命生态、资源环境、社会经济等具体系统演化过程中关键问题的研究，揭示复杂系统所具有的一般性规律，研究复杂系统宏观层次上的涌现性行为、系统性质和功能的智能控制等科学问题，并促进对具体系统的认识。在科学研究上，本学科特别关注复杂系统在时间演化过程中所表现出来的丰富多彩的性质和行为，及其背后存在的具有共性的基本规律。我们注意将理论探索与具体领域的研究紧密结合起来，一方面利用系统科学的思想、方法和工具研究经济、资源环境、生物、计算机系统等领域中的相关问题；另一方面注意从具体问题中提炼具有共性的规律性的东西，研究系统宏观层次上的涌现性行为以及对系统性质和功能的智能控制，发展系统科学的基本概念和理论。经过长期的努力和积累，系统科学学科形成了稳定的、具有一定优势和特点的研究方向，包括非平衡系统理论与实验、复杂系统控制与优化、社会经济系统分析、生命与生态复杂系统包括脑与神经系统动力学、Multi-Agent系统与演化计算等。现有研究工作主要围绕以下几个方向开展：

（一）复杂系统基本理论

研究非平衡、非线性系统的基本性质与规律，并以此为基础讨论实际系统中的问题。内容包括复杂系统的演化分析，非平衡非线性系统中的时空有序结构，随机力与非线性系统、非线性系统的混沌动力学、混沌的控制与同步、系统的网络结构与功能等方面。本研究方向涉及复杂系统演化和结构涌现的一般性规律，是系统科学学术研究的基础，也是国际上科学研究的热点方向。

（二）复杂系统的控制与优化

复杂系统的控制和优化是复杂性科学的一个重要分支，其目的在于：根据被控系统和环境的特性，通过能动地采集、运用信息并施加控制作用，使系统在外界控制作用下产生预期的自组织和涌现现象。现实中的复杂系统通常由具有适应性的个体组成，所以，理解系统的行为特征并在此基础上实施智能控制就成为本方向研究的主要内容。

（三）社会经济系统分析

将经济看作一个演化的复杂系统，目的在于把握经济系统的核心规律，并分析实际经济问题，为管理决策提供理论和实证依据。这一方面的研究工作是多学科交叉融合、自然科学和社会科学进一步结合的具体体现。本学科在经济增长、人力资源经济学、宏观经济动力学、货币与金融市场、产业结构等方向开展研究和承担课题，5年来我们在这一方向上取得了显著成就。

（四）生命生态系统暨脑与认知的自组织行为

在复杂系统理论研究的促进下，系统生物学近些年发展很快，成为生物、医学的前沿课题。本学科点在已有理论生物学研究的基础上，开展了对大脑和认知神经系统的研究，从复杂性的角度研究大脑认知和学习过程的自组织行为，理解脑神经回路的发育形成机制，研究神经元、神经元群、神经网络等不同层次在学习过程中的作用，探讨学习过程中的涌现和自组织。

学术队伍与学术带头人

本学科既注重学术队伍的扩大，更注重团队结构和实力的优化，已经形成了一支富有生机和发展潜力的学术队伍，成员的年龄、学历、学缘等结构得到了明显的改善和优化，整个队伍更加年轻化。具有博士学位的研究人员数目逐年增加，大部分人员都有在国外工作和学习的经历。方福康教授是本学科资深带头人，国际国内知名。现在又涌现出了中青年的学术带头人，李洪兴教授、狄增如教授、王有贵教授、李红刚教授、青年千人王文旭教授都成为在相关领域有影响的科研工作者。新引进的一批年轻人富有战斗力，显示了良好的发展潜力。

科研情况与成果

本学科围绕着复杂系统在时间演化过程中所表现出来的丰富多彩的性质和行为，以及其背后存在的具有共性的基本规律，在基本理论、社会经济系统分析、大脑与认知的自组织行为、复杂适应性系统的控制与优化等方面取得了不少成绩。有代表性的研究成果如下：

一、复杂系统基本理论

方福康教授通过对经济系统演化问题的研究，发现了在一般复杂系统演化中普遍存在的J结构，促进了对复杂系统演化理论的认识。我们深入分析了J模式的机制和特点，以及J结构在经济系统和其它系统中的应用。还进一步从物理、数学的角度指出"J"过程的本质是系统存在多重均衡时的非平衡相变过程。这一研究方向的成果被中国科协评为2004年系统科学研究的两个重要进展之一。德国马普经济研究所所长U.Witt认为这一工作给出了一种新的、基本的经济增长模式，是原有理论没有注意到的，对于深入理解经济系统演化意义重大。

对复杂系统结构、功能和演化的研究一直是复杂性研究的核心内容，近年来发展迅速的复杂网络研究，成为复杂系统研究的一个重要领域。本学科在国内较早进入该研究领域，科研团队在加权网络方面所作的一系列科研工作已经产生了国际影响，其中狄增如、樊瑛小组关于科学家合作网络的研究的结果被2007年发表的两篇综述文章引用， 引起国内外同行的关注，2007年3月在印度Kalkata召开了主题为Econophysics & Sociophysics Of Markets & Networks国际研讨会，会议邀请狄增如教授作了关于加权网络演化的大会报告，就相关问题撰写的综述文章已经发表在由Springer出版的文集中。

二、复杂系统的控制与优化

2002年8月，李洪兴教授采用变论域自适应控制理论在国际上首次成功地实现了四级倒立摆控制硬件系统，具有良好的稳定性、鲁棒性和定位功能。由教育部组织的专家鉴定委员会认为，这是一项原创性的具有国际领先水平的重大科技成果。在此基础上，2003年10月，我们又在国际上首次成功地实现了平面运动三级倒立摆实物系统控制。在教育部组织并主持召开的鉴定会上，鉴定委员会一致认为：该项目既有丰富的理论成果，又有实用价值很高的方法与技术，是一项具有国际领先水平的重要的创新成果。作为以上控制实践基础的变论域自适应控制理论，在理论上形成了控制论中的一个很有意义的分支。变论域自适应模糊控制理论具有泛性，即不只限于模糊环境下的控制问题，还可扩展到一般的控制问题。

三、社会经济系统分析

社会经济系统分析中的一个主要目标是建立起宏观经济学的微观基础，我们在演化经济学、经济物理学特别是货币与宏观经济、金融市场动力学等方向上取得了出色的成果。王有贵教授将分析货币转移模型中的动力学过程的研究结果总结为“The Contribution of Money Transfer Models to Economics”，作为一章收录在Wiley-VCH公司出版的介绍经济物理学和社会物理学进展情况的《Econophysics and Sociophysics: Trends and Perspectives》中。2007年发表的关于中国财富分布的文章在2007年8月被Nature China （自然中国）列为研究亮点（Research Highlight）。

四、脑与认知的自组织行为

脑与神经系统是典型的复杂系统，其功能是神经元集体活动涌现的结果，而这种涌现的机制正是系统理论一直关注的核心问题。本学科在已有生物生命系统研究的基础上，在这一方向开展了卓有成效的研究。先后参加IEEE神经工程前沿会议，参加ICNN&B’05会议并组织了一个分组会议，参加第二届全国脑与认知科学大会。我们已经在神经回路识别信号的可能的机制、汉字字形学习过程中的两种可能模式、大脑皮层形成功能分区的自组织机制等方面取得成果并被同行认可。协同学的创立者、目前仍然从事脑科学研究的世界著名科学家H.Haken教授对我们的工作给予了充分肯定，认为从涌现的角度研究大脑的行为，为理解高级认知行为的出现寻找到了一条新途径。目前，我们在该方向上已先后获得两项国家自然科学基金面上项目和一项重点项目的资助，累计经费236万元。

五、复杂适应性系统与遗传算法的收敛性

我们对于遗传算法演化机制，包括变长串遗传算法，进行了研究。建立了遗传算法的不同表示方式的收敛理论，和遗传算法PAC可解的收敛复杂性理论；研究了复杂适应性系统的宏观行为，讨论了具有学习功能的Multi-Agent系统及其专业分工的演化模拟。由于在本领域工作的国际影响，我们已经应邀组织国际WEHIA （Workshop on Economics with Heterogeneous Interacting Agents）会议2009年的年会。