基于耗散结构的区域创新系统动态分析

　　[论文关键词]熵理论  耗散结构  区域创新系统
　　[论文摘要】从热力学熵出发，以区域创新系统为研究对象，结合热力学、复合系统生态学和经济学等理论方法，用熵的这个新的科学概念和客观疫量标准，对区域创新系统进行研究。从系统的冲击力、承载力和反馈力的角度来分析区域创新系统，并提出区域持续发展的熵变机制和对策，为区域可持续发展的综合研究提供一种新思路和理论依据。
　　l区域创新系统的耗散结构特性分析
　　耗散结构理论就是研究系统怎样从混乱无序的初始状态向稳定有序的组织结构进行演化的过程和规律，并且试图描述系统在变化的临界点附近的相变条件和行为。
　　一个系统要处于耗散结构，即动态有序，必须满足以下几个条件：(1)系统必须开放；(2)远离平衡态；(3)非线性相互作用；(4)涨落现象。L2j上述条件是相互紧密联系的，根据这些条件可以把耗散结构概括为：在非平衡条件下产生的，依靠物质、能量、信息不断输入和输出条件来维持其内部非线性相互作用的有序系统。根据耗散结构的特性，RIS符合耗散结构的要求。
　　(1)IllS是开放的。任何区域发展不可能完全依靠本地的资源，产品的销售也不可能在本区域内完成。区域发展需要从外界输入能量与资源，再把产品输出。目前，每个区域都存在不同程度的开放与交流，区域与区域之间已经展开全方位、多层次的合作，不仅在经济方面合作互补，还表现为文化与人才的交流、制度等方面的吸收和区域发展经验的借鉴等方面。
　　(2)RIS是远离平衡态的。平衡态的特征是各要素均匀单～，无序，熵值极大，混乱程度最大，显然，Ills在时间上、空间上和功能上能保持有序，因此，RIS是远离平衡态的。
　　(3)RIS内部要素和子系统之间是非线性结构，t／IS系统内各行为主体包括政府、企业、高校和科研机构、中介机构等，它们之间有着相互制约、相互推动的非线性关系。
　　(4)Ills还不断受到外界的影响而产生无数个“小涨落”，当涨落影响的程度达到一定的结果时，系统就会产生“巨涨落”，从当前的状态跃到更有序的状态，形成新的耗散结构，从而不断地推动系统向前发展。因此，RIS是耗散结构，它必然遵从耗散结构的规律，我们可以利用耗散结构对整个Ills的有序性进行分析研究。
　　2基于耗散结构的RIS冲击力、承载力及反馈力分析
　　2．1冲击力与RIS的脆性
　　RIS的冲击力我们可以理解为随着创新资源的不断投入，整个区域的环境对创新资源的需求、造成的污染负荷及生态空间动态的占用和作用力。我们对创新资源的需求冲击力，必需控制在IllS的承载力范畴内。对于一个开放的RIS，当它的一个子系统遭受一定的打击时，会使原来的有序状态破坏，进而形成一种新的无序状态，失去原来系统所具有的正常功能，我们可以通过建立脆性数学模型来分析整个RIS的脆性。

　　通过以上定性分析，可以建立脆性、系统蕴含能量和约束条件之间关系的初步数学模型。3J可以用以下这个函数关系来表示脆性、系统蕴含能量和约束条件之间的关系，即：

式中：M(t)为RIS第t段时间的脆性；a为加权系数；E(e1，e2，…，en，…)为RIS本身蕴含的能量和来自外部冲击的能量集；G(gl，＆，…，岛，…)为RIS本身的约束条件和与该系统有关联的外部给予的约束条件集。能量集E和约束条件G之比，决定IllS脆性的大小，并昭示系统是崩溃还是正常运行。当该系统受到外部打击时，其能量集E中的元素增加，系统蕴含的能量也增加，从而导致该系统的脆性变大，系统的无序度增加，系统趋向崩溃，此时，为阻止系统崩溃，系统本身或其它系统对其进行约束，约束条件集G中元素增加，抑制系统崩溃，使它达到另一个正常运行状态。如果能量的增加超过约束条件集的约束能力，该系统最终会导致崩溃。
　　由以上讨论我们可以得到下面结论：
　　(1)当脆性S到达某一危险的最大值时，IllS会发生危机，脆性超过这个值，该系统将因外部能量的冲击而崩溃。也就是说，该系统对于外界的冲击或干扰，导致整个系统脆性的激发，这时系统本身无法正常运行，直至崩溃。
　　(2)当脆性S到达某一最小值时，RIS处于专制的有序状态；脆性S小于这个值时，RIS将会处于一个没有发展的状态，这样的状态最终将被淘汰。
　　(3)一个持续创新的RIS，脆性s应适当的大，s太小，系统不再发展，脆性S太大，RIS最终导致崩溃。也就是说，整个RIS要拥有可持续创新能力，它的脆性的大小要合适，即不能停止创新资源的投入使整个系统的脆性维持很小值，也不能过度、无序地投入与利用，一旦出现干扰，致使整个系统的脆性达到极限值，那么就会导致整个系统最终崩溃，无法正常运行。
　　2．2 RIS的承载力
　　“承载力”是相对“冲击力”而言的，区域经济发展对资源的需求和对环境的污染，对生态环境的负荷越来越大，必须引入社会经济科学技术“反馈力”的新概念，才能在第一生产力提供的“承载力”基础上，进一步形成“复合承载力”，才能满足区域经济持续发展的需求，根据熵的承受阀模型HJ，我们可以得到：
一△eSe△iS+△esl(2)
式中SP为输入整个RIS的总熵，△es为RIS与周围环境的物流、能流等交换而产生的熵变。
　　可见，因创新资源的投入而引起的从系统输出的与输入的之差最小应等于△iS+s，由该关系可以推算出在tl—c2时段内，维持该系统所需要的最小负熵量，从而可以推算出系统所能提供的创新资源和所能接纳的废物的最大限度，即为RIS的环境承受阀。