本节书摘来自华章出版社《系统架构：复杂系统的产品设计与开发》一书中的第2章，第2.3节任务一：确定系统及其形式与功能，作者[美]布鲁斯·卡梅隆，更多章节内容可以访问云栖社区“华章计算机”公众号查看
2.3任务一：确定系统及其形式与功能
2.3.1形式与功能
系统同时具备形式与功能这两个特征。形式说的是系统是什么，而功能则说的是系统做什么。为了帮助读者理解系统思维及系统的形式与功能，我们会举四个真实的例子，它们分别是：放大器、设计团队、循环系统和太阳系。图2.4～图2.7列出了这四个系统的简单示意图或电路图。请注意，这些系统涵盖了信息系统、组织系统、机械系统及自然系统，其中既有人造的系统，又有演化而成的系统。
这些系统都具备明确的形式。系统的形式是指这个系统是什么样子，它是一种已然存在或有可能存在的物质载体或信息载体。形式具有一定的形状、配置、编排及布局。形式在某个时间段内是静止而固定的（在这个时间段之外，形式有可能发生变化、得以创建或遭到销毁）。形式是构造出来的东西，它是由系统的创建者所构筑、撰写、绘制、创作或制造出来的。尽管形式本身并不是功能，但系统若想表现出功能，则必须具备一定的形式。
功能描述的是系统能够做什么。它是能够引发并创造某种性能，或是对性能有所贡献的活动、操作及转换行为。功能是使某物得以存在或得以体现其用途的一种动作。功能不是形式，但功能需要以形式为手段来展现。涌现物出现在功能领域。功能、性能、各种以“某某性”为名的性质，以及浮现物，谈的都是机能问题。功能比形式更抽象，因为功能涉及转变，它比形式更难用图来描绘。
功能是由过程（process）和操作数（operand）组成的。过程，是功能中纯粹表示动作或转换的那一部分，也就是改变操作数状态的那一部分。操作数（operand），是其状态会在过程中发生改变的事物。功能本身具备过渡性，它涉及操作数状态的改变（也就是说，操作数的状态在某些方面可能会得以建立、遭到销毁或加以修改）。在机构中，功能有时用来指代角色（role）或职责（responsibility）。
现在我们可以来阐述系统思维的第一项任务了（参见文字框2.3）。
文字框2.3 方法：系统思维的第一项任务
确定系统及其形式与功能。
接下来，我们把这第一项任务与本节的四个范例相结合，以判断出它们各自的形式及功能，如表2.2所示。
每个由人类所构建的系统，都需要用某种形式的工具来承载功能，也都具备某一套过程，以及某个与价值有关的操作数，系统存在的意义就体现在这个操作数的变化上。对于放大器电路来说，与价值有关的操作数，指的是输出信号（output signal）。过程所对应的操作数，虽然有可能不只一个（例如对于放大器来说，还有一个名为输入电压（input voltage）的操作数），但我们之所以构建放大器这种设备，主要还是为了产生放大之后的输出信号。
表2.2 简单系统的形式及功能
系统形式功能
放大器系统放大器电路过程操作数
放大 输出电压
设计团队（Team X）团队研发设计方案
人体的循环系统循环系统提供 氧气
太阳系太阳系维持恒定的太阳能通量
设计团队（Team X）是一种由人类所构建的系统，因为这个团队肯定是由某人所召集的。该团队的形式，是由个人所组成的群体，其主要功能是研发一套设计方案。除了主要功能之外，由人类所构建的系统，可能还会提供次要功能。比如，除了研发之外，Team X也有可能会展示这套设计方案。主要功能与次要功能将在第5章中详细讲解。
对于太阳系或循环系统等自然形成的系统来说，要想确定其功能，会显得稍微困难一些。当然，循环系统的形式是一套由心、肺、静脉、动脉及毛细血管所构成的群组。我们可以像表2.2这样，把它的功能描述为给细胞提供氧气（这个功能的过程是提供，操作数是氧气），但也有人会说，它的功能是从细胞中吸收二氧化碳，或者说的更通用一些，是保持细胞内气体的化学平衡。对于这种演化而成的系统来说（这些系统不是由人所设计的），要想识别出一个定义较为清晰的功能是有些难度的，因为没有相关的设计者能够将系统的意图告诉我们。（反之，对于像放大器电路及Team X这种由人类所设计的系统来说，我们一般都可以向系统的设计者询问该系统的设计意图，例如我们可以询问：“你想令这个系统产生什么功能？”或“你希望这个系统涌现出何种功能、表现出何种性能？”）
太阳系的功能就更加难于定义了。该系统的元素是毫无疑问的，其中包括太阳、行星以及其他星体。可是它的功能是什么呢？如果以地球为中心来进行定义，那我们都知道：太阳系的功能就是使地球保持一定的温度，令地球上的生命得以生存。这固然是一个功能，而除此之外，还有很多种说法，也同样能够有效地表述太阳系的功能。表2.2中所列出的那个功能，是用一种更为宽泛的语气来陈述的，它说太阳系的功能是对行星维持大致稳定的太阳能通量。这确实是太阳系所涌现出的一个功能，因为它既要求太阳必须恒定地输出太阳能，同时又要求行星轨道的半径基本保持不变。太阳系的功能之所以难于确定，原因并不在于它没有功能，而是它所拥有的功能实在太多了！况且我们也很难向设计者询问这种系统的设计意图。
形式与功能的区别，还可以用商业活动中的商品与服务来进行说明。商品（goods）是有形的产品（我们可以将其称为形式），而服务则是相对较为无形，且更为面向过程的产品（我们可以称之为功能）。实际上，每个系统都可以作为形式来出售，形式通过表现功能而体现出价值。同时，系统也可以作为功能（也就是服务）来出售，功能若想得到执行，必须借助某种形式。
2.3.2工具-过程-操作数：这是人类的标准思维模式吗
从表2.2所列的这4个系统中可以看出：它们都具备一套标准的特征。也就是说，每个系统都以某种形式作为其工具（该形式描述了这个系统是什么），也都能执行某种功能（该功能描述了这个系统能够做什么），而功能又是由过程（也就是系统所要完成的转换操作，在表格中以楷体标出）与操作数（也就是系统所要转换的对象，在表格中以黑体标出）组成的。因此，我们可以说：每种系统都具备形式、过程与操作数这三项特征。
诺姆•乔姆斯基（Noam Chomsky）在提出转换文法（transformational grammar）时，曾经给出一个观点，认为人类所有的自然语言都具备一种深层结构，而这种深层结构包括三个部分：第一部分是一个名词，充当执行动作所用的工具（我们称之为形式）；第二部分是一个动词，用来描述该动作（我们称之为过程）；第三部分是另一个名词，用来代表动作的对象（我们称之为操作数）。不论哪一种人类语言，其基本单位都是句子，句子中含有两个名词（一个是工具，另一个是操作数）以及一个动词。因此，这种“名词-动词-名词”格式的模型，或者说“工具-过程-操作数”格式的模型，要么是所有系统均具备的基本模型，要么就是人脑在理解任何一种系统时都要采用的思维方式。无论如何，它都极为有用！
总之：
所有系统都具备形式（用来描述该系统是什么）和功能（用来描述该系统能够做什么）。形式是执行功能所需的工具。
功能可以进一步拆分为过程（也就是所要执行的转换行为）及操作数（也就是将要转换的那个对象或其状态将要改变的那个对象）。
在人类所构建的系统中，绝大多数系统的主要功能都比较清晰。
对于演化而成的系统来说，其主要功能比人造系统更加难以识别，而且不同的解读方式通常会得出不同的结论。
本书所提出的系统三特征（作为工具的形式-过程-操作数）与自然语言的深层结构（名词-动词-对象）非常相似。
