企业技术创新系统的自组织演化分析

[摘要]企业技术创新是始于研究开发而终于市场实现的动态过程，构成企业技术创新系统的基本要素是人、财、物、创新信息，以及企业积累的知识与技能。技术创新系统是由这些系统要素共同作用组成的动态复杂系统，具有开放性、动态性、非线性、不确定性等复杂性特征，与其环境不断进行物质、能量、信息交换。企业技术创新系统的演化必然遵循系统的演化规律。在介绍自组织理论以及其所包括的耗散结构理论、超循环理论、协同学以及突变、混沌、分形等理论基础上，运用系统的自组织理论分析企业技术创新系统的演化过程，对处在动态、复杂环境中的企业技术创新系统的管理具有一定指导意义。

[关键词]技术创新系统；耗散结构理论；自组织特性；非线性

［中图分类号］F273.1[文献标识码］ A[文章编号]1002-2880（2011）11-

一、 引言

技术创新产生的根本原因是外部环境的竞争性与内部资源的稀缺性，并受企业自身基础与条件的影响与制约。外部环境的竞争性，是指外部市场竞争的不断加剧，市场需求瞬息万变，各企业在竞争中取胜的难度日益加大。内部资源的稀缺性则是指企业现有物质资源、专业技术以及管理水平有限，现行生产方式无法给其带来更多超额利润，面临着被市场淘汰的危险境地。由于自身基础与条件不同，企业进行技术创新的能力亦不同。

企业技术创新系统是一个非线性系统，它依赖于内外部诸多复杂因素及其之间的相互作用力，是一个时刻处于耗散运动中的非线性、开放的动态系统，具有系统的自组织特征。其动态行为一方面取决于外部环境与自身资源，另一方面也受系统内非线性因素的影响与制约。在这一耗散过程中，管理熵的变化通过系统内部的非线性机制作用后形成宏观上的管理效果。同时，管理耗散的直接结果是促使企业科技创新系统运行进入混沌状态，为企业技术创新运行状态的质变奠定基础。

二、自组织理论与方法

（一）自组织理论的涵义

所谓自组织理论，指的是系统在无需外界指令控制的条件下，能够自行组织、自行创造、自行演化，即能自主地从无序走向有序，形成有序结构的系统。对企业技术创新系统进行观察，不难寻找到其中的自组织机理与其他的自组织系统一样，即企业技术创新系统的演化也经历着一个自我调节、自我完善、自我发展，从低级走向高级、从无序走向有序，且结构功能不断得以提升的不可逆的发展过程。自组织机制渗透在企业技术创新系统的各个要素和系统行为的各个环节中，它像一根隐藏在系统内部的无形的指挥棒，对系统的变化发展起着自主的驾御作用。

系统的自组织演化离不开非线性作用，非线性作用是自组织的根本机制，如果系统内各要素之间的相互作用仅仅是线性的，则无论它们如何组合，也只有量的增减，而无质的变化，这样的系统或是无序，或是虽然暂时有序，但很快会向无序发展。只有系统内部各要素之间存在非线性作用，系统才能走向非平衡，系统内的涨落才能得到放大，系统内各要素之间才能发生竞争与协同，系统才具有从无序向有序发展的动力机制。

（二）自组织理论的组成

自组织理论是研究自组织现象、规律的学说。目前，它还没有形成为统一的理论，而是一组理论群。它包括普里高津创立的“耗散结构”理论、哈肯创立的“协同学”理论、托姆创立的“突变论”数学理论、艾根等创立的“超循环”理论，以及曼德布罗特创立的分形理论和以洛伦兹为代表的科学家创立的“混沌”理论等。

1.耗散结构理论

耗散结构理论研究一个开放系统由混沌向有序转化的机理、条件和规律。该理论认为，一个远离平衡态的开放系统，当外界条件或系统的某个参量变化到一定的临界值时，通过涨落发生突变，即非平衡相变，就有可能从原来的混沌无序状态转变为一种时间、空间或功能有序的新状态。这种在远离平衡非线性区形成的宏观有序结构，需要不断地与外界进行物质和能量的交换，以形成或维持新的稳定结构。

耗散结构的形成需要具备的条件：成为开放系统；远离平衡态；系统内部各子系统之间存在着非线性相互作用；涨落导致有序。

2.协同学

所谓协同，指的是系统的各个部分协同工作。相变都是系统微观组分集体运动的结果，都是合作效应。协同学是研究复杂系统的部分之间如何竞争与合作，形成整体的自组织行为，探索在系统宏观状态发生质的改变的转折点附近，支配子系统协同作用的一般原理。

不稳定性原理、序参量原理和支配原理是协同学的三大基本原理。

3.突变论

突变理论是描述自然界大量存在的不连续的突然变化现象。即研究系统在平衡状态下临界点的性态，描述由逐渐变化的力量或运动而导致突然变化的现象。

4.超循环理论

艾根认为，在分子自组织进化阶段，既要产生、保持和积累信息，又要能选择、复制和进化，从而形成统一的细胞机构，因此这个自组织过程只有采取超循环的组织形式。经过因果的多重循环，自我复制和选择，信息不断积累，从而向高度有序的宏观组织进化。

5.分形学

所谓分形是指某种具有不规则、破碎形状的、同时其部分又与整体具有某种方式下的相似性的，其维数不必为整数的几何体或演化着的形态。

6.混沌学

在科学上，如果一个系统的演变过程对初态非常敏感，人们就称它为混沌系统。混沌学是研究混沌运动的一门新学科。混沌学发现，出现混沌运动这种奇特现象，是由系统内部的非线性因素引起的。

混沌不是简单的无序，也不是通常意义下的有序。首先，混沌运动是一种典型的非周期运动，是周期运动对称性的破缺，而对称性破缺实质上意味着有序程度的提高，因此，混沌可以看成具有更高层次上的对称特征的有序态。其次，非平衡混沌遵循着某些共同的规律：奇异吸引子行为。混沌是比有序更为普遍的现象。它使我们对物质世界有了更深层次的认识，为研究自然的复杂性开辟了一条道路。

（三）自组织理论的基本原理

自组织理论提出一系列关于研究自组织系统或自组织过程的基本原理：开放性原理、非平衡性原理、非线性原理、反馈原理、不稳定性原理、支配原理、涨落原理、环境适应性原理等 。利用这些原理可以对系统的自组织性或自组织过程进行判定，它们完整地给出了系统自组织条件、机制、途径等判别的方法和依据。

三、企业技术创新系统的自组织演化

（一）非线性相互作用使技术创新系统充分开放

由于非线性相互作用选择、吸收外部条件，使企业技术创新系统充分开放从外界获取有用的物质、能量以及有益于创新的信息吸收到整个技术创新的系统中，为各个子系统如研发系统、创新决策系统、管理系统提供各自所需的物质、能量和信息。当然，在充分采纳吸收的同时，系统还向社会输出满足市场需求的商品，对于用户的反馈信息，企业在进行详细研究、分析后，对企业产品进行改造再推向市场。企业技术创新系统内部总是存在着无序、无效和不确定性，如技术和设备已不能满足企业生产的要求，由于创新过程的复杂化程度与管理协调制度不相匹配，科技进步和市场竞争日趋激烈使得企业技术创新系统所要面临的不确定性不断增加，随着企业技术创新系统的不断发展，它所包含的信息量越来越丰富，内部结构越来越复杂，这就是系统内部熵的自然增加过程。

一个开放系统从外界可以得到负熵流，也可得到正熵流。正熵流会加速系统无序化的进程。这里，控制系统开放的条件是很重要的。我们在强调系统开放的同时，也要对系统与环境的交流内容进行分析。一方面，要使系统开放，大力引进促使系统进步的因素流入;另一方面，又要加强控制，尽量不让或减少不利因素的流入。实际上，对系统发展不利与有利的因素同时存在，只要系统一开放，就会同时进入系统，要想绝对禁止哪一种是不可能的。只能采取适当措施，使输入的有利影响(负熵流)尽量多，使不利影响(正熵流)越少越好。对于系统或同一系统研究不同的问题，有利因素和不利因素的形式是不同的，要具体分析。企业技术创新系统应该根据外部环境变化，加强系统与外界环境之间的物质、能量和信息的交换，自觉调整系统的结构，不断引入负熵流，才能抵消系统内不断产生的正熵流，尽可能消除无序。

（二）非线性相互作用使技术创新系统远离平衡态

非线性相互作用的一个特征就是系统中的多个主体间的不对称性。相互作用的对象之间存在着支配与从属、策动与响应、控制与反馈、催化与被催化等不对称关系，其中某种因素会起到推动整体演化的作用。

系统中微观层次上的运动形式的差异性和非平衡性是产生宏观层次上有序性的根源，系统中的要素间存在差异及发展不平衡，也有了系统自组织过程中的宏观流，有了这种宏观流，就有助于系统形成新的有序结构。

开放的企业技术创新系统必然处于一种动态的环境中，由于各子系统中的创新主体不同，对于物质、能量、信息的获取必然存在差别。各个环节中的主体只吸收对其有用的物质、能量和信息。系统中呈现的是一种不均衡、有差别的状态。由于企业员工中的个人能力存在差异，所获得的薪酬也不同，正是由于存在差别，才能激励员工尽全力发挥自己的才干，使企业远离平衡态，向有序方向发展。

企业技术创新系统的非均衡的具体表现形式有：新创意和新设想得以交流和采纳；技术创新的思维发生对称性破缺；技术创新资金来源和投向的多极化，导致资金运动形式的差异化；产品品种的多元化，技术的不断升级；创新人员分工和分配的非均匀化，形成人才的流动；企业知识结构的调整等。非平衡以充分开放为前提，要使系统远离平衡并且能够保持非平衡状态，系统必须充分开放。充分开放为系统与外部环境之间的充分交换，以及系统远离平衡提供可能性。开放性要求企业技术创新系统中的主体应充分考虑到企业内、外部环境中的诸多因素。对于处在动态变化中的企业内、外部环境，创新主体必须做出相应的调整。系统结构的变化，使系统功能也有相应的变化，使系统从平衡态或近平衡态走向非平衡态。

（三）非线性相互作用使技术创新系统产生涨落作用

在非线性作用下，各种相互作用关联起来，系统内部各要素或子系统之间形成关联与协同，因此系统才会产生整体行为，排斥和吸引、竞争和协同才形成一种不可分割的关系。有了这种内在的相互作用，系统内局部的涨落才可能得到放大，从而引起发展。

宏观上的系统是由大量的子系统组成的。这些子系统运动状态不断改变，整个系统的状态也不断改变。系统状态不仅是子系统状态的总和，而且是一个综合平均的效应，因此必然存在着涨落现象。耗散结构理论中的“涨落”是指系统有时候会偏离统计平均值，存在着偏差，这些偏差就叫涨落。涨落是偶然的、杂乱无章的、随机的。

涨落是否对系统起作用，还取决于系统是否处于临界点。当系统处于稳态时，涨落相对于系统宏观是微不足道的。而当系统处于临界点时，涨落所起的作用就非常重要了。因为技术创新系统内的子系统间有着复杂的相互作用，所以在临界点附近系统可能形成不同类型的耗散结构和有序状态，一些微小的涨落将会导致整个系统完全不同的发展方向。在技术创新系统中由于内部和外部因素的作用，涨落是必然普遍存在着的。

对于技术创新系统中的涨落，可以以临界点划界对涨落所起的作用进行分析。

首先，技术创新系统处于稳定态。系统处于平衡态或近平衡态时，由于一些外界环境变化对系统无太大的冲击力，系统的结构稳定。系统能够经受住内、外部涨落的冲击而保持较好的稳定性，而且还能够吸收涨落，从中吸取对系统有利的信息，弥补系统在某些方面的缺陷，使系统更加稳定。当系统处于非平衡约束的状态下，熵产生率会取得最小值，非平衡态会连续向平衡态接近，直至达到平衡态。这种涨落一方面增强了系统的非对称性和非均匀性，在一定时期一定范围内引起了对称性破缺，另一方面保持了系统行为的整体性和协同性，增强了系统对不利因素的抵御能力，加强了系统调整自身行为的能力，当由于失误而引发系统不稳定时，涨落的稳定作用能够化解危机。

其次，技术创新系统处于临界点附近。当外界环境对系统的冲击力达到足够大时，致使系统中的涨落运动所引起的扰动和振荡达到或超过一定的阀值，就会使原有系统的结构遭到破坏，系统原有的结构或模式已不再适应环境，需要重新配置系统要素，这为出现新的有序结构提供了可能。此时系统已经不能保持稳定，在涨落的冲击下，系统远离了平衡区，进入非线性区失稳状态。由于企业技术创新系统是一个有人参与的系统，所以在这种情况下可以人为地创造并利用一些“涨落”，如建立合理有效的激励制度，畅通的网络组织等，都可以促使系统向有序度高的系统演化。企业必须对企业技术创新系统进行变革。在经历一个从无序到有序的过渡阶段后，各要素之间形成新的稳定的关联方式，导致了新的序参量的形成，各子系统在新的序参量的支配下行动。也就是说，在企业技术创新系统中，形成了新的有序态，技术研发系统、市场创新系统、管理创新系统、技术创新决策系统等子系统按照新的关联方式耦合在一起，在新秩序的支配下发展，这标志着新的更为有序的稳定系统形成了。

新的稳定态必经的一个环节就是分叉和环境选择。在系统失稳的状态下，由于系统内部各要素之间的非线性相互作用，系统将出现分叉行为。所谓分叉指的是当系统进入非平衡区时，会丧失其稳定性在临界点上发生分叉，出现不同的分支，即不同的发展方向。新出现的不同的各个分支自身又是稳定的。较为简单的系统只表现为一次分叉。而复杂的系统在自己的演化过程中一般要经历多次分叉，复杂程度越高的系统，它所包含的分叉数目也越多。总之，企业技术创新系统是一个开放的、非平衡的、动态的复杂自组织系统。要使企业的技术创新活动能够在一个宏观有序的方向上发展，一方面，企业必须要与外界环境进行物质、能量和信息的交换，以获取足够的“负熵流”；另一方面，企业本身也必须不断地适应环境的变化，进行内部调节，实现技术创新、组织创新与管理创新的耦合，减少企业内部正熵的产生，增强自身内部各子系统之间的协同作用，提高自身的组织能力。

四、结论

企业技术创新系统是一个复杂的自组织系统，系统中的要素之间存在着非线性的相互作用。因此，线性的发展观已经不适合复杂的企业技术创新过程。系统科学的发展，特别是非线性科学的发展，为解释企业技术创新系统提供了科学的理论依据。本文借助自组织理论中的耗散结构理论、协同学、超循环理论、混沌学等非线性系统科学理论、技术创新学和管理学的相关成果，运用系统的观点对企业技术创新系统中的非线性演化进行分析，在一定程度上能够对企业开展技术创新活动产生有益的引导作用，有助于企业解决技术创新过程中所面临的日益复杂的问题，加速企业技术创新的进程，同时也为补充和完善已经初步建立的技术创新理论体系做出有益的工作。

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（责任编辑：梁宏伟）