一个开放的系统总与外界环境有着物质和能量的交换关系，构成这种关系的具体过程可以是物理学的，也可以是化学的，甚至是一个生命过程。由于不同的运动过程所遵循的动力学原理不同，在一个受多种过程支配的系统中，要将它们一一梳理清楚，是件十分困难的事情。特别是在非线性系统中，任何一点的状态都是多种因素或多种运动过程在该点协同的结果。为此，系统科学提出了一种普适性的处理方法。这种方法就是暂时撇开具体的物质运动形式，着眼于系统与外界环境的关系，用输入、响应和输出阐述两者的因果联系或构建数学模型。
(一)输入
来自系统的外部环境，使系统内部状态发生变化的作用称为输入。
来自系统外部的作用若有多种形式，可以用多种输入来表达，如果只有一种，则可称为单输入。一个输入往往是一个信号的时间序列，输入的大小可用该作用的物理量或某一状态标度数字即信号来表达。
(二)响应
在输入的作用下，系统内部的状态表现称系统的响应。
实体系统是由多种要素(物质)组成的，任何一种输入都有可能引发系统综合动力学的结果，形成新的多种状态组合，即多种响应。每种响应可以用相应的物理量或状态标度数字即响应信号来表示其大小。响应过程由响应信号的时间序列来表达。
(三)输出
由于输入的激励，系统会对外界环境产生反作用，这种来自系统的作用称为系统的输出。
与输入类似，输出也有多输出和单输出之分，且由相应的信号时间序列记录输出的过程。
信号是信息的载体，输入、响应、输出三种信号的时间序列隐含有关外界环境作用和系统内部物能运动及其结构方面的许多信息。
信息的提取主要是通过对信号本身的含义以及时间序列中两个特征的分析实现的。信号是符号，又称“码”，如声码、电码等，可以通俗地理解为人们描述客观对象的量值、特征、态势时使用一系列数字符号，表面上它没有什么特殊含义。对于使用者来说，它是有内容的，也许表征的是某一地点地下水头的大小，也许表征水质的某种组分浓度，还可能是某一深度的围岩压力或温度的指示。除此之外，信息的提取还需要配合信号时间序列两个特征的分析，一是时间序列中数字排列顺序;二是不同时间段数字统计特征，即均值和方差的变化。例如，在超过一年的日测室外气温时间序列中，气温的变化是有起有伏的，但可以发现在某一时段内气温具有不断上升的趋势，而另一时段具有下降的趋势，于是可以判断，前者可能是春季，后者大概是秋季。之所以作出这样的判断，其道理是数字的气温含义，以日气温在时间上的排列特点与我们对季节划分的已有认识是一致的。观察中还可以发现，某一时间段气温变化的趋势性不明显，但其均值较大而方差较小;另一时间段均值较小，方差也较小，据此可以推断前者大约是夏季，后者大约是冬季。这种通过对数字时间序列统计特征的分析得出的判断与我们的感受也是相吻合的。
上面的例子或许过于简单，但从中却可以了解到信息提取的基本方法。按照这种办法，可以揭示输入信号时间序列隐含的许多重要信息，如外界环境对系统施加作用的种类、强度大小，作用方式的连续性、作用的频率(周期)及其频谱等;至于响应信号时间序列，可提供系统内部的许多情况，包括系统对外界作用的反应能力、适应能力以及自我调节能力等;而输出信号时间序列则反映了系统对外界环境的反作用，包括物能输出的形式、大小和功能行为。