『系統思考』閱讀筆記(上)

當人改變心態時，就等於換一個濾鏡來觀看事物，所以換了位置就換了腦袋這件事，再正常不過。那有沒有什麼心態或思考方式，能夠用俯瞰的方式來觀察局勢呢？高段位的棋手，不會只關注一顆棋子或下一步棋，而是會把整個棋局配置，跟未來可能的走向都考慮到，這種可以俯瞰大局的濾鏡，就是本書想要講述的一套觀測事物方法。

書中提到一個盲人摸象的寓言：沒看過大象的盲人第一次摸到大象，只能透過摸到的部位，拼湊出對大象的想像，於是盲人們對大象的印象都有所差異，每個人的理解都是片面的。一間公司，非營利組織，政黨，國家，或是汽車，城市交通網路等等，幾乎都可以看成一個複雜的系統，分析這些系統的行為時，常常會因為使用的觀察濾鏡過於狹隘，造成見樹不見林的問題。

『系統思考』一書可以幫助我們，以適合的視角，俯瞰整個系統，進而對系統整體進行分析。我們可以把人際關係，公司，社會，國家視為不同階層的系統，用全局的觀點，策略性地角度，幫助我們做更合適的決策。

中文書名：系統思考：克服盲點、面對複雜性、見樹又見林的整體思考

原文書名：Thinking in Systems: A Primer

作者：Donella H. Meadows

系統的定義與組成要件

系統的組成要件

『系統(System)』是相互連結在一起的要素所組成，系統有自己的功能(或目標)，所以系統的組成元件包含：

1. 『要素』
2. 『連結』
3. 『功能(或目標)』

舉例來說，汽車可以視為一個系統，因為有輪子，引擎，各種零件等等『要素』，這些零件用各種機構設計『連結』在一起，並具有載送乘客到目的地的『功能(或目標)』。

系統中最不明顯，卻最關鍵的要件為『功能(或目標)』，考慮汽車的例子，我們會開車，主要就是為了交通目的，汽車的機構設計也都是為交通目的，『要素』與『連結』都是為『功能(或目標)』服務，假如今天我們是要一個遮風避雨睡覺起居的地方，雖然汽車也勉強達到這些功能，但就不是汽車的主要目的，選擇像是房子等其他系統會更合適。

系統的動態性

系統會隨著時間推移改變狀態，其中有幾個屬性用來記錄系統的動態性：

1. 『存量(stock)』：可被觀察，感知，計數和測量的系統『要素』。
2. 『流量(flow)』：存量在一定時間內改變的狀況。

舉個簡單的例子，浴缸當前的水量就是『存量』，水龍頭打開後就會有『流入量』，把塞子拔起來讓水流掉就有『流出量』，若是『流入量』等於『流出量』造成『存量』維持定數，則達成『動態平衡』。

下圖是存量與流量的示意圖，其中『雲朵』圖案是為了簡化分析系統其餘要素，突顯重點，所以其餘地方就只用『雲朵』做概略表示。

存量特性與反饋迴路等調節機制

存量可在系統中發揮緩衝效果

較大的存量會需要流量累積一段時間，產生較多的存量的變化，所以存量可以當作一種系統中的緩衝，例如你存了一筆可以生活一年的緊急預備金，然後公司裁員後失業了，短時間內沒有收入，至少可以靠緊急預備金這個存量，繼續維持原來的生活水準一段時間，水庫蓄積水源也是同樣的道理。因此，由於有流量存在，流入量與流出量就可以分開看待，或是暫時避免失去平衡。

在系統思考的角度上，世界可以看成各種存量的組合，這些存量存在著各種透過流量進行的調節機制，所以世界也是『反饋過程』的組合。

反饋迴路

某一個存量的變化，影響到與其相關的流入量與流出量，就會形成『反饋迴路』。舉例來說，你銀行帳戶的餘額(存量)，會影響你利息的收入(流入量)，或是說當你存了很多錢(存量)，你開始覺得可以提昇生活品質，於是增加每月開銷(流出量)。

一條反饋迴路就是閉合的因果關係鏈，存量影響流量，流量再反過來影響存量。另外，並非所有系統都有反饋迴路，雖然若是對反饋迴路了解越多，會發現幾乎無所不在。反饋機制其實也是系統要素連結產生的結果。下圖就是反饋迴路在流量圖中的表示方式。

反饋迴路有兩種類型，分別為『調節迴路』與『增強迴路』。

調節迴路

『調節迴路(balance feedback loop)』具有保持存量穩定，趨向一個目標進行調節或校正的作用。舉例來說，放在室溫的熱咖啡，咖啡溫度(存量)會漸漸失去熱度(流出量)變涼，直到溫度與室溫一致，越熱的咖啡失去的溫度的速度越快，接近室溫時，溫度變化速度就漸漸趨緩。身體對血糖濃度的調節，水庫儲水與放水等等，也都是調節回路的案例。

增強迴路

『增強迴路(reinforcing feedback loop)』的作用，就是不斷放大(或減少)，非線性地增強(或減弱)系統原有的態勢，像滾雪球一樣。投資的複利效果就是一個典型的案例，一開始錢不多，投資報酬不大，但隨著本金越來越大，投資報酬也越來越多，讓本金呈現非線性成長。另外一個例子，土壤流失越嚴重，植被越少，能抓住土壤的跟也越少，土壤流失就更嚴重。企管或成長書籍常提到的『成長飛輪』，我想應可視為一種增強迴路。

系統思考案例：反饋迴路『主導地位』轉換的狀況

上圖是一個國家人口增長的存量流量示意圖，其中存量為人口總數，分別受一個增強迴路與調節迴路所影響，其中出生率影響增強迴路的流量，死亡率影響調節迴路的流量。當增強迴路影響較大，人口就會呈現增長趨勢，當調節迴路影響較大，人口就會呈現下降趨勢。

這個例子可以用來說明『主導地位』轉換的概念，系統經常會有好幾個相互矛盾的反饋迴路同時運作，但只有居於主導地位的迴路，才能決定系統的行為。

另外，多數物理性，會成長的系統，早晚會受到某種形式的制約，這些限制通常會以『調節迴路』的形式存在，在某些狀況下，這些調節迴路會位於主導地位，阻礙系統進一步成長。以人口為例，當人口過多但資源不變，每個人分到的資源變少，生活條件變差或搶奪資源引發戰爭，死亡率就跟著上升，或是因為生活條件不佳而生育率下降，這些事件都有機會讓減少人口的調節迴路佔上風。

系統思考案例：含有時間延遲的系統

參考上圖，書中列舉了汽車生產庫存與銷售的例子，其中汽車庫存量為其存量，車廠製造完畢交付的汽車為流入量，銷售出去的汽車為流出量，那麼廠商該怎麼決定要製造多少汽車呢？主要考量因素有預期的銷售量，以及倉儲庫存的限制，透過這些要素來對工廠下訂單。

但是在這樣的系統，將會存在一些延遲，讓對工廠下的訂單量不是那麼準確，這些延遲包括：

1. 感知延遲：經銷商不太可能對任何銷售量的變化都做出反應，或是沒有及時接收到正確資訊。例如只對過去比較長期的平均銷售量趨勢來當作考量，而不會遇到短期的銷售量波動或異常，就修改工廠訂單。
2. 反應延遲：經銷商就算發現銷售量的長期趨勢已經改變，但所做的工廠訂單調整變化，往往不會一次到位。就像是股票開始在漲時，有些人還是選擇分批買進，而部會貿然All In。
3. 交貨延遲：工廠收到訂單，開始生產，到交付車輛給經銷商，也會需要好幾天，過了這些時間，或許市場需求已經有所變化。

在真實環境中，資訊不對稱及物理延遲是很常見的，而這些延遲造成的結果，就是存量會產生不穩定的上下震盪趨勢。可以想像一下洗澡時熱水器再調水溫時，若是熱水器跟蓮蓬頭距離很遠，調整溫度後要過一段時間才會感覺到水溫差異，調整過程水溫就有可能過冷或過熱，要反覆調很多次才會到位。個體經濟學中常提到的蛛網理論造成的價格震盪，也是典型農作物生產的延遲所產生的現象。

了解系統思考的分析方式了，那接下來呢？

前面的案例可以幫助我們了解，特定系統結構可能會包含哪些行為，以及什麼樣的條件或狀況會觸發那些行為。當然這並不表示我們能夠預測未來，這也不是動態系統分析的主要目的，但我們可以藉此探究系統可能會出現哪些狀況，例如前面汽車存量會因各種延遲而震盪的例子，我們知道會有震盪的趨勢，但我們無法預測未來特定時間點，確切的汽車存量數字是多少。

動態系統分析透過模型來模擬我們所知世界中的各種現象或事物，為了能夠理解，所以需要做出簡化與取捨，雖然不太可能滿足世界真正的複雜性，但若是把注意力從短期事件改為關注到更長期的趨勢，定義出清晰的系統邊界，看到系統內在的重要因素與連結，存量，流量與調節迴路關聯性，就能更深刻的體會各種系統運作的底層邏輯。

後續的文章會繼續介紹書中作者以動態系統分析，從各種社會議題與環境現象中，發現的一些系統的特徵，規則，與常見的問題。