系统动力学的系统原理
圣吉的理论基础，来源于他的导师佛里斯特提出的系统动力学（System Dynamics）。所谓系统动力学，就是对整体运作本质的思考方式，把结构的方法、功能的方法和历史的方法融为一个整体，其目的在于提升人类组织的“群体智力”。它与混沌理论（Chaos Theory）和复杂性科学（Scienceof Complexity）所探讨的内容相同。佛里斯特在20世纪中期，对一系列社会经济问题进行系统动力学的创造性研究，取得了令人瞩目的成绩。1958年，他发表的论文《工业动力学—决策的一个重要突破口》，首次把系统动力学运用于工业研究；1965年，他又发表论文《企业的新设计》，进一步深化了系统动力学在工业中的运用；1968年，他出版的《系统原理》一书，全面论述了系统动力学的基本原理和方法，至此，系统动力学从理论上整体完成；1971年，他又把研究的对象延伸到了世界范围，出版《世界动力学》一书，提出了研究全球发展问题的“世界模型”（WorldModel）。众所周知，在20世纪60～70年代，罗马俱乐部曾经探讨过人类目前及未来所面临的困境，并提出了“增长的极限”这一重要理念。结果他们发现问题太过复杂，根本无法思考。最后佛里斯特运用他的系统动力学理论，以五个重要因素建立了系统动力模拟的“世界模型Ⅱ”。《增长的极限》这本探讨人类困境的未来学著作，就是佛里斯特的弟子梅多斯（D.H.Meadows）等人完成的，其中进一步提出了更为细致的“世界模型Ⅲ”。这两个模型在世界范围内引起了极大的反响。继“世界模型”之后，佛里斯特等又开始进行历时十多年的美国“国家模型”研究，运用他的方法，在宏观经济学和微观经济学之间架起了桥梁。系统动力学是在总结运筹学的基础上，为适应现代社会系统的管理需要而发展起来的。它不是依据抽象的假设，而是以现实世界的存在为前提，不追求“最佳解”，而是从整体出发寻求改善系统行为的机会和途径。从技巧上说，它不是依据数学逻辑的推演而获得答案，而是依据对系统的实际观测信息建立动态的仿真模型，并通过计算机试验来获得对系统未来行为的描述。简单而言，“系统动力学是研究社会系统动态行为的计算机仿真方法”。具体而言，系统动力学包括如下几点。①系统动力学将生命系统和非生命系统都作为信息反馈系统来研究，并且认为，在每个系统之中都存在着信息反馈机制，而这恰恰是控制论的重要观点，所以，系统动力学是以控制论为理论基础的；②系统动力学把研究对象划分为若干子系统，并且建立起各个子系统之间的因果关系网络，立足于整体以及整体之间的关系研究，以整体观替代传统的元素观；③系统动力学的研究方法是建立计算机仿真模型—流图和构造方程式，实行计算机仿真试验，验证模型的有效性，为战略与决策的制定提供依据。作为佛里斯特的弟子，圣吉的“第五项修炼”采取了系统动力学的哲学理念，但大大简化了系统的模型结构（圣吉的著作中，所谓模型，往往是一个非常简单的环状反馈示意图），而且把直觉、感悟和意念引入思考方式。这样，他把艰深的系统动力学转变为人人易懂的系统思考，并在企业组织中实践和推广。圣吉的“组织学习实验室”，实际上就是一个简化并压缩了的系统动力模拟实验，他称之为“微世界”（Microworld）。在这里，进行“修炼”的经理可以尝试各种可能的构想、策略所发生的情景变化，以及其中可能出现的各种搭配。圣吉将这里视为组织创造与学习的演练场。在这种实验室中，可以把长期的演变发展过程加以“压缩”观察，进而寻求解决之道，也可以用于许多与人有关的变数研究。其最终目的，正如圣吉自己比喻的那样，类似于孩子游戏，通过跷跷板学习杠杆原理，通过荡秋千学习钟摆原理，通过“过家家”掌握社会系统。20世纪涌现出了许多新的管理思想，圣吉提出的第五项修炼是比较特别的一种。其特别之处就在于它专注于复杂现象背后的整体和本质，并寻求问题的“真解”。圣吉的五项修炼是一个系统思考的整体。所谓“修炼”，不仅仅是一种技术训练，更是一种理念培养。系统思考有助于将五项修炼更好地结合起来，探究各项修炼之间的互动关系，并不断探究如何使整体效用发挥到最大。五项修炼的真正目的，在于实现个人与组织之间的和谐，并最终促进人的发展和价值的真正实现。圣吉的组织修炼思想与方法，一方面在许多企业中得到推广运用，另一方面也受到了许多管理学家的质疑。其中，最重要的就是罗伯特·路易斯·佛勒德（RobertLouisFlood）的《反思第五项修炼》（有中信出版社和广西师大出版社两个汉译版本）。佛勒德也是从系统思维出发，但他认为圣吉的思考过于狭隘。佛勒德对圣吉的挑战是从下列观点展开的：在貌似难以捉摸的复杂性之下，存在着一种潜在的秩序，这种秩序毋宁说隐含着简单性。运用开放系统理论，完全可以了解这种秩序。由此，他对圣吉的观点进行了修正，以求提高人类应对复杂世界的能力，这种修正的最终目标是，对不可管理的事物实施管理，对不可组织的事物进行组织，对不可了解的事物加以了解。当然，这种批评是对圣吉的延伸和矫正，而不是对圣吉的否定。掌握这种批评，有助于人们更好地认识圣吉的思想。
系统动力学方法的相关概念
（1）因果反馈。如果事件A（原因）引起事件B（结果），AB便形成因果关系。若A增加引起B增加，称AB构成正因果关系；若A增加引起B减少，则称为负因果关系。两个以上因果关系链首尾相连构成反馈回路，亦分正、负反馈回路。（2）积累。本法视社会经济状态变化为由许多参变量组成的一种流，通过对流的研究来掌握系统性质和运动规律。流的规程量便是积累，用以描述系统状态，系统输入输出流量之差为积累增量。流率表述流的活动状态，亦称决策函数，积累则是流的结果。任何决策过程均可用流的反馈回路描述。（3）流图。流图由积累、流率、物质流、信息流等符号构成，直观形象地反映系统结构和动态特征。某库存系统的流图如图16-8。图中，库存量（L）和劳力（A）为积累变量，产出率（R1），发货率（R2），雇用率（R3）为流速变量。可以根据流图写出系统动力学方程。如：积累（L）公式为：L=L0+（R1－R2）△t（4）延迟。任何决策实施均需一定时间，此现象即为延迟。图上不易表述，通常用计算机程序中延迟指令来实现。（5）仿真语言。为使用方便，设计了DYNAM0专用语言，备有20多种函数，只需输入系统动力学议程和必要参数，即可向用户提供结果。系统动力学方法在我国已开始用于地区和国家级规划模型，目前一些高等院校及专业学术团体正在进行研究和推广应用。
多体动力学系统仿真技术的多体动力学仿真时期
这一时期是多体仿真的萌芽期，从事多体仿真的多是机构动力学学者。20世纪70年代，随着电脑应用的逐渐普及，以美国为主的许多大学的应用力学学者开始以牛顿的运动定律对机械构造组成建立可数字化的数学模型（Mathematical Models），这就是今天多体仿真的前身。70年代中期至90年代中期是多体动力学的蓬勃发展期，许多重要的数学模型和算法、有效的数值解法，甚至几何模型与数学模型关系的建立都是发生在此期间，其中影响较大的包括密西根大学的以Eduler Angles为旋转自由度的三维数模，爱荷华大学的Eduler Parameters旋转自由度、相对自由度和递归算法（Recursive Formulation），伊利诺大学Dr. Shabana的模态柔性体算法等。到了90年代中期这些技术都已成熟，值得一提的是RecurDyn的研发团队集成了以上学术成果，并且引入同时期发展成熟的有限元算法作为可承受大变形和接触的柔性体数模，于90年代末，在微软的视窗操作系统上发布了第一版的RecurDyn，也算是“多体动力学仿真”纪元的一个总成。
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