係統論按照係統與環境是否存在物質、能量和信息的交換將係統分為孤立係統、封閉係統和開放係統三類。孤立係統是指同外界既無物質交換，又無能量交換的係統。封閉係統是指同外界無物質交換但有能量交換的係統。而開放係統與外界同時進行物質、能量交換。關於“開放”的含義，《辭海》的解釋是：同“封閉”相對，指“同外界有聯係的”。現實中的係統，例如生命係統、經濟係統一般都是開放的，與外界有密切聯係。相對而言，封建社會自給自足的小農經濟是一種封閉的經濟係統，與外界極少聯係。在市場經濟和經濟全球化背景下，現代經濟係統，包括高新技術企業集群都與其所處環境產生密切的聯係。
對於開放係統，除了考慮係統內部的熵產生外，還要考慮係統與外界之間的熵交換。這就需把係統熵的增量 dS分成兩部分
dS=deS+diS
其中 deS是係統與外界之間在進行物質、能量交換時引起係統熵的增加；它可正，可負，也可等於零。而 diS則表示係統內部發展過程引起的熵的增加，稱為熵產生，這部分總是為正。係統自組織演進要求deS為負，即引入負熵流。對於高新技術企業集群，所謂負熵流表現在引入了發展高新技術產業所需的各種關鍵要素，如知識、信息、技術、資金和人才等。而熵產生 diS則表現為技術老化、人才流失、觀念落後和欺詐失信等負麵行為。
5.1.1 高新技術企業集群的開放性條件
根據係統論和自組織理論，高新技術企業集群與環境的相互作用是多方麵的，包括係統與環境的輸入輸出（交換）關係，以及相互作用（適應、反應）關係等。耗散結構論強調係統開放的作用在於與外界交換物質和能量，引入負熵流，為自組織創造條件，主要框架。
（1）高新技術企業集群內部網絡。集群要引入負熵流，有效地利用輸入的信息和物質，需要內部各單元形成相互聯係的網絡。換言之，集群內部要有相互開放和聯係的通道和機製。這樣才可能通過發揮網絡效應使集群的外界輸入實現平權化，即使集群對外部輸入做出集體響應，不至於隻針對體係的特定部分而言才起效用。內部網絡建立的關鍵是人與人之間的社會關係的建立，以及企業之間邊界的模糊與重疊。一方麵，企業集群的概念包含了空間集中和地理接近內涵，企業家、科技人員之間的近距離接觸為相互建立交流溝通關係提供了可能，頻繁的接觸和交往又強化了人與人之間的情感、信息、知識與經濟聯係，形成一張複雜的集群內部關係網絡。另一方麵，不同企業在分工協作基礎上突破了企業邊界的封閉，實現企業職能、業務、文化的相互對接和融合，帶動了物質流、知識流、資金流的形成。
（2）高新技術企業集群的環境。高新技術企業集群的開放性和輸入輸出關係是相對於環境而言的。這裏麵有兩層意思：第一，高新技術企業集群由眾多的科技企業及各種相關要素形成一個整體，具有相對的獨立性和異質性；第二，集群又具有與外界的普遍聯係性，這些聯係所指向的外界主體、要素就構成了集群的環境。
故此，從係統的角度看，高新技術企業集群是相對於其所在的環境而存在。從廣義上講，集群之外的部分都可看做是環境，但實際上並不是每一部分的外界因素都對集群產生實質性的影響。本書從狹義上界定環境，即環境不是泛指集群之外的所有部分的總和，而是那些有關聯的部分。例如，對於北京中關村高新技術企業集群而言，美國的矽穀是其集群的環境組分，而非洲大陸則不是環境組分。隨著集群發展變化，其與外界的聯係內容及範圍將發生變化，環境與係統一樣也是動態變化的。故此，集群所處的環境是指係統的剩餘世界中與係統有相互聯係的那一部分，和係統沒有相互聯係的剩餘世界中的那一部分並不構成集群的環境。而且，隨著係統和環境的變化，原來與係統沒有聯係的元素可能建立起聯係，因而變成係統的環境；原來屬於係統的環境的某些要素也可能退出環境或變為係統的要素（昝廷全，1993）。
根據係統與環境聯係的親疏遠近不同，環境可分為不同的層次。相應的，集群對環境的開放也呈現層次性的特點。例如，從地理空間看，高新技術企業集群的開放性首先是對其所在城市而言，其次是國內，然後是國外。集群對外聯係的地域越廣，則其開放程度相對較高。從投入產出看，物資供應、交通運輸、終端客戶等要素構成了集群的投入環境和產出環境。科技製度、市場規則等構成了集群的競爭環境與合作環境。
高新技術企業集群與環境之間是相互依存、相互影響的。一方麵，環境提供了高新技術企業集群生存發展所需的各種物質、信息、人才和資金要素，並對企業的經營戰略產生影響。另一方麵，高新技術企業集群向環境輸出產品、技術和服務等，能夠適應環境的要求，並且通過集體努力能動地改造環境，營造更加有利的發展環境。可見，所謂集群的開放性，其實質就是係統與環境之間的緊密聯係。而且，這種開放性的聯係在集群與環境的邊界上有更突出的體現。
（3）高新技術企業集群的邊界。高新技術企業集群是相對於某些明確的產業、技術特征而構成的整體性係統，其與環境具有相對聯係性和異質性，故此，集群與環境之間客觀上存在著一條邊界。這種係統與環境之間的邊界扮演著一個雙重的角色（嚴廣樂、王浣塵，2000），一方麵，邊界將高新技術企業集群與其環境區分開來，兩類不同質的結構、功能和行為之間的邊緣要素通過類聚過程構成一個分水嶺；另一方麵，邊界又將集群和環境通過集群輸入輸出方式相互聯係起來，形成集群係統與環境之間的各種各樣的相互關係。集群係統是否開放，體現在邊界是否存在物質、能量和信息的流進和流出。高新技術企業集群與環境之間的邊界不是抽象的，不占空間的，可忽略為零的一條曲線，而是跨越集群與環境之間的邊緣地帶，邊界中的要素既可能屬於集群，也可能屬於環境，或者為兩者所共有要素，而且是處於動態變化之中的。例如，矽穀的地理邊界從斯坦福研究園區不斷向外擴展；自海澱新技術試驗區成立的 10 多年來，中關村從一個不到 4 平方公裏的“電子一條街”發展到包括了若幹高等院校、研究機構和高新技術企業的高科技園區，其地域範圍和係統邊界已發生了巨大變化。
那麼，高新技術企業集群的邊界表現在什麼地方？高新技術企業集群係統的邊界既有確定的、具體的、顯性的，又有模糊的、抽象的、隱性的。首先，高新技術企業集群是指在空間上相互接近的企業群，為此，根據地理位置的分布情況可以界定集群及其邊界，例如美國矽穀的集群、印度南部的軟件集群等。其次，與地理位置有高度相關性的是行政管理區域的劃分，這些行政區域往往也可以作為劃定集群邊界的依據之一，盡管有些產業集群是跨越行政區域的。再次，高新技術企業集群通過互聯網與外界進行大量的知識與信息交流，主要的網絡接口也是界定邊界的重要依據。另外，上述幾種邊界相對確定和具體，集群還存在許多模糊和無形的邊界，尤其是文化與知識（信息）兩個方麵的隱性邊界。一方麵，集群內部文化與周邊文化的差異及交流形成了集群的邊界。另一方麵，高新技術企業集群存在知識邊界。在矽穀自發展初期，該區域的產業是以晶體管、半導體製造業等技術行業為主導的，這是一個知識體係相對完整的產業，集群由自身的知識邊界與環境相區別。實際上，集群與環境之間，各子係統之間的邊界往往是模糊的，不規則的。這正是集群開放性的一個表現。例如，安納利·薩克森寧（1999）指出在矽穀的網絡係統中，企業內部職能的界限被打破並相互融合，公司之間、公司與協會、大學之間的各種界限變得非常模糊。
5.1.2 高新技術企業集群的輸入與輸出
高新技術企業集群是否與環境存在各種要素的輸入輸出關係是其開放性的重要表征之一。總的講，開放性代表著係統與環境進行物質、能量與信息的交換。物質是有形的、固化的，而能量和信息是無形的，有一部分能量和信息是可以依附在物質之中的。其中，對於物理和生物係統，能量是其基本概念之一，是物質相對存在狀態間相互作用的某種量度，包括機械能、熱能、光能、化學能等形態。生物體細胞則通過 ATP（三磷酸腺苷）的形式提供能量。但是，對於社會、經濟係統而言，能量交換的概念較難應用。為此，本書用物質和信息（其實也是能量的載體），以及資金流作為經濟係統輸入輸出的內容。同時，高新技術企業集群與環境交換的重點內容和性質不同於傳統的工業體係。
高新技術企業集群與外界交換的基本模式，高新技術企業集群與外界不斷交換物質和信息，同時伴隨資金的流動。信息和知識的輸出輸入對於高新技術企業集群自組織發展尤為重要。
5.1.2.1 知識流（信息流）
在高新技術產業中，知識已經取代土地、原材料、自然資源等傳統要素而成為占主導地位的資源要素。在信息技術領域，軟件產業是一種基於知識與信息的加工、生產、創新和輸出等活動而形成的體係，物質性的投入產出接近於零；在生物技術領域，基因工程產品以微克、毫克計量，轉基因動物反應器可以替代傳統的製藥工廠和設備；在新材料領域，納米技術是一種在納米尺度（一米的十億分之一）空間內的生產方式和工作方式；在新能源領域，太陽能、核能、氫能的開發利用可使人類擺脫對煤炭、石油等大量物質資源的依賴。因此，傳統產業中利用企業間物質資料交換（例如原材料、半成品的投入產出關係）程度來度量和評判集群的方法不適用於高新技術企業集群。作為高新技術產業的主導性要素，知識與信息將成為研究高新技術企業集群與外界交換的主要表征指標之一。
（1）知識和信息的涵義。信息既非物質，也非能量，但它是構成我們世界的基本要素之一（路甬祥，1998）。由於研究角度和目的不同，理論界對知識和信息的表述不盡相同，對知識和信息關係的界定包括並列關係、轉化關係、包括關係和分立關係等。
奎茵（Quinn）等人將知識等同於專業智慧（Professional Intellect），主要體現在認識的知識（Know-what）、高級的技能（Know-how）、係統的了解（Know-why）和自我激勵的創造力（Care-why or self-motivated creativity）四個方麵。波普爾的“三個世界”理論將信息分為三類：第一類是有關客觀物理世界的信息，即本體論意義上的信息，它反映事物運動的狀態及其變化的方式；第二類是有關人類主觀精神世界的信息，即主體論或認識論意義上的隱性信息，它反映人類所感受的事物運動狀態及其變化方式，處於意識思維狀態；第三類是有關客觀意義上概念世界的信息，即主體論或認識論意義上的顯性信息，它反映人類所表述的事物運動狀態及其變化方式，可用語言、文字、圖像、影視、數據等各種載體來表示，彙成一個實在的自主的“信息世界”。