復(fù)雜系統(tǒng)與綜合集成方法

1、復(fù)雜系統(tǒng)與綜合集成方法,于景元中國(guó)航天科技集團(tuán)七一O所,復(fù)雜系統(tǒng)與復(fù)雜巨系統(tǒng)的理論與應(yīng)用研究，反映出現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一種新趨勢(shì)，這就是不同學(xué)科、不同領(lǐng)域之間相互交叉、結(jié)合以至融合，向綜合性整體化的方向發(fā)展。其中不僅有同一領(lǐng)域內(nèi)不同學(xué)科的交叉、結(jié)合，還有不同領(lǐng)域之間，如自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)、人文科學(xué)之間的相互結(jié)合以至融合，這已成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要特點(diǎn)。在這個(gè)方向上既有科學(xué)理論問(wèn)題，也有技術(shù)與實(shí)踐問(wèn)題，還有方法論和方法問(wèn)題。這里有

2、很大的創(chuàng)新空間，也需要具有跨學(xué)科、跨領(lǐng)域能力的復(fù)合型創(chuàng)新人才。錢(qián)學(xué)森綜合集成體系（綜合集成思想、綜合集成方法、綜合集成理論、綜合集成技術(shù)、綜合集成工程）就是在這個(gè)方向上科學(xué)思想和科學(xué)方法的體現(xiàn)。下面從五個(gè)方面進(jìn)行一些討論。,一、從系統(tǒng)整體性到綜合集成二、綜合集成方法三、綜合集成的系統(tǒng)理論與系統(tǒng)技術(shù)四、綜合集成工程五、綜合集成思想,一、從系統(tǒng)整體性到綜合集成,首先介紹一下系統(tǒng)科學(xué)。系統(tǒng)科學(xué)和已有的其它科學(xué)不一樣，它是從事物的整

3、體與部分，全局與局部以及層次關(guān)系的角度來(lái)研究客觀世界的?？陀^世界包括自然、社會(huì)和人自身，能反映事物這個(gè)特征最基本的重要概念是系統(tǒng)。所以系統(tǒng)也就成為系統(tǒng)科學(xué)研究的基本對(duì)象。這與自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)、人文科學(xué)研究對(duì)象不同，它能把這些對(duì)象聯(lián)系起來(lái)作為系統(tǒng)進(jìn)行綜合性研究。這也就是為什么系統(tǒng)科學(xué)具有交叉性、綜合性、整體性和橫斷性的原因。所謂系統(tǒng)是指由一些互相關(guān)聯(lián)、互相作用、互相影響的組成部分所構(gòu)成的具有某些功能的整體。這樣定義的系統(tǒng)在自然界、人類(lèi)

4、社會(huì)包括人自身是普遍存在的。通常將相互關(guān)聯(lián)、相互作用、相互影響的組成部分稱(chēng)作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)以外的部分稱(chēng)為系統(tǒng)環(huán)境。根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，可將系統(tǒng)分為簡(jiǎn)單系統(tǒng)、簡(jiǎn)單巨系統(tǒng)、復(fù)雜系統(tǒng)、復(fù)雜巨系統(tǒng)、特殊復(fù)雜巨系統(tǒng)——社會(huì)系統(tǒng)。,系統(tǒng)的一個(gè)重要特點(diǎn)，就是系統(tǒng)在整體上具有其組成部分所沒(méi)有的性質(zhì)，這就是系統(tǒng)的整體性。系統(tǒng)整體性的外在表現(xiàn)就是系統(tǒng)功能。這個(gè)性質(zhì)意味著，對(duì)系統(tǒng)組成部分都認(rèn)識(shí)了，并不等于認(rèn)識(shí)了系統(tǒng)整體，系統(tǒng)整體性并不是組成部分性質(zhì)的簡(jiǎn)單

5、“拼盤(pán)”。我們常說(shuō)“三個(gè)臭皮匠湊成個(gè)諸葛亮”，三個(gè)臭皮匠所構(gòu)成的系統(tǒng)，在整體上是諸葛亮水平，而它的組成部分只是臭皮匠水平，兩者相差很大。后面我們將會(huì)看到，研究和運(yùn)用系統(tǒng)整體性這一特點(diǎn)，具有重要的理論和實(shí)踐意義。在系統(tǒng)科學(xué)中，有一條很重要的原理，就是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)環(huán)境以及它們之間關(guān)聯(lián)關(guān)系，決定了系統(tǒng)整體性和功能。也就是說(shuō)，系統(tǒng)整體性與功能是內(nèi)部系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與外部系統(tǒng)環(huán)境綜合集成的結(jié)果，也就是復(fù)雜性研究中所說(shuō)的涌現(xiàn)（Emergence）。從

6、理論上來(lái)看，研究系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與環(huán)境如何決定系統(tǒng)整體性和功能，揭示系統(tǒng)存在、演化、協(xié)同、發(fā)展與控制的一般規(guī)律，就成為系統(tǒng)學(xué)，特別是復(fù)雜巨系統(tǒng)學(xué)的基本任務(wù)。國(guó)外關(guān)于復(fù)雜系統(tǒng)的研究，也是屬于這方面的探索。,從應(yīng)用角度來(lái)看，根據(jù)這個(gè)原理，為了使系統(tǒng)具有我們期望的功能，特別是最好的功能，我們可以通過(guò)改變和調(diào)整系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)環(huán)境以及它們之間關(guān)聯(lián)關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是系統(tǒng)環(huán)境不是我們想改變就能改變的，只能主動(dòng)去適應(yīng)。而系統(tǒng)結(jié)構(gòu)卻是我們能夠改變、調(diào)整和設(shè)計(jì)的。這

7、樣，我們便可以通過(guò)改變和調(diào)整系統(tǒng)組成部分或組成部分之間、層次結(jié)構(gòu)之間以及與系統(tǒng)環(huán)境之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，使它們相互協(xié)調(diào)與協(xié)同，從而使系統(tǒng)在整體上涌現(xiàn)出我們滿意的和最好的功能，這就是系統(tǒng)控制、系統(tǒng)干預(yù)（Intervention）、系統(tǒng)組織管理的基本內(nèi)涵，也是控制工程、系統(tǒng)工程等所要實(shí)現(xiàn)的主要目標(biāo)。對(duì)于系統(tǒng)研究和應(yīng)用來(lái)說(shuō)，一個(gè)是要認(rèn)識(shí)系統(tǒng)，另一個(gè)是在認(rèn)識(shí)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上去改造和運(yùn)用系統(tǒng)，這就要有正確的方法論指導(dǎo)和科學(xué)方法的運(yùn)用。,二、綜合集成方法,

8、對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)、復(fù)雜巨系統(tǒng)（包括社會(huì)系統(tǒng)）的研究，是系統(tǒng)科學(xué)中的核心問(wèn)題，也是系統(tǒng)工程應(yīng)用中難以處理的問(wèn)題。對(duì)于簡(jiǎn)單系統(tǒng)、簡(jiǎn)單巨系統(tǒng)均已有了相應(yīng)的方法論和方法，也有了相應(yīng)的理論與技術(shù)并在繼續(xù)發(fā)展之中。但對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)、復(fù)雜巨系統(tǒng)（包括社會(huì)系統(tǒng)），首先遇到的是方法論和方法問(wèn)題。它不是已有科學(xué)方法所能處理的。從近代科學(xué)到現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展過(guò)程中，自然科學(xué)采用了從定性到定量的研究方法，所以自然科學(xué)被稱(chēng)為“精密科學(xué)”。而社會(huì)科學(xué)、人文科學(xué)由于研究對(duì)象的復(fù)

9、雜性，通常采用的是從定性到定性的思辨、描述的方法，所以這些學(xué)問(wèn)被稱(chēng)為“描述科學(xué)”。但這種趨勢(shì)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也在變化，有些學(xué)科逐漸向精密化方向發(fā)展，例如經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會(huì)學(xué)等。,從方法論角度來(lái)看，在這個(gè)發(fā)展過(guò)程中培根式的還原論方法發(fā)揮了重要作用，特別是在自然科學(xué)中取得了很大成功。還原論方法是把所研究的對(duì)象分解成部分，以為部分都研究清楚了，整體也就清楚了。如果部分還研究不清楚，再繼續(xù)分解下去進(jìn)行研究，直到弄清楚為止。按照這個(gè)方法論，物理學(xué)對(duì)物

10、質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究已經(jīng)到了夸克層次，生物學(xué)對(duì)生命的研究也到了基因?qū)哟巍５乾F(xiàn)實(shí)的情況卻告訴我們，認(rèn)識(shí)了基本粒子還不能解釋大物質(zhì)構(gòu)造，知道了基因也回答不了生命是什么。這些基本事實(shí)使科學(xué)家們認(rèn)識(shí)到“還原論不足之處正日益明顯”。這就是說(shuō)，還原論方法由整體往下分解，研究得越來(lái)越細(xì)，這是它的優(yōu)勢(shì)方面，但由下往上回不來(lái)，回答不了高層次和整體問(wèn)題，這又是它的不足一面。所以?xún)H靠還原論方法還不夠，還要解決由下往上的問(wèn)題，也就是前面提到得所謂涌現(xiàn)問(wèn)題。著名物理學(xué)

11、家李政道曾講過(guò)“我猜想21世紀(jì)的方向要整體統(tǒng)一，微觀的基本粒子要和宏觀的真空構(gòu)造、大型量子態(tài)結(jié)合起來(lái)，這些很可能是21世紀(jì)的研究目標(biāo)?！边@里所說(shuō)的把宏觀和微觀結(jié)合起來(lái)，就是要研究微觀如何決定宏觀，解決由下往上的問(wèn)題，打通從微觀到宏觀的通路，把宏觀與微觀統(tǒng)一起來(lái)。,同樣的原因，還原論方法也處理不了系統(tǒng)整體性問(wèn)題，特別是復(fù)雜系統(tǒng)和復(fù)雜巨系統(tǒng)的整體性問(wèn)題。從系統(tǒng)角度來(lái)看，把系統(tǒng)分解為部分，單獨(dú)研究一個(gè)部分，就把這個(gè)部分和其它部分的關(guān)聯(lián)關(guān)系切斷

12、了。這樣，就是把每個(gè)部分都研究清楚了，也回答不了系統(tǒng)整體性問(wèn)題。意識(shí)到這一點(diǎn)更早的科學(xué)家是彼塔朗菲，他是一位分子生物學(xué)家，當(dāng)生物學(xué)研究已經(jīng)發(fā)展到分子生物學(xué)時(shí)，用他的話來(lái)說(shuō)，對(duì)生物在分子層次上了解得越多，對(duì)生物整體反而認(rèn)識(shí)得越模糊。在這種情況下，他提出了整體論方法，強(qiáng)調(diào)還是從生物體系統(tǒng)的整體上來(lái)研究問(wèn)題。但限于當(dāng)時(shí)的科學(xué)技術(shù)水平，支撐整體論方法的具體方法體系沒(méi)有發(fā)展起來(lái)，還是從整體論整體，從定性到定性，解決不了問(wèn)題。但整體論方法的提出卻

13、是對(duì)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要貢獻(xiàn)。,20世紀(jì)80年代中，國(guó)外出現(xiàn)了所謂復(fù)雜性研究和復(fù)雜性科學(xué)。實(shí)際上，他們所說(shuō)的復(fù)雜性問(wèn)題就是用還原論方法處理不了而需要有新的方法論和方法來(lái)處理的問(wèn)題。從這個(gè)角度來(lái)看，系統(tǒng)整體性，特別是復(fù)雜系統(tǒng)、復(fù)雜巨系統(tǒng)的整體性問(wèn)題就是復(fù)雜性問(wèn)題。所以對(duì)復(fù)雜性的研究，他們后來(lái)也“采用了一個(gè)‘復(fù)雜系統(tǒng)’的詞，代表那些對(duì)組成部分的理解不能解釋其全部性質(zhì)的系統(tǒng)”。國(guó)外關(guān)于復(fù)雜性和復(fù)雜系統(tǒng)的研究，在研究方法上確實(shí)有許多創(chuàng)新之處，

14、如他們提出的遺傳算法，開(kāi)發(fā)的swarm軟件平臺(tái)，以Agent為基礎(chǔ)的系統(tǒng)建模，用數(shù)字技術(shù)描述的人工生命等等。但在方法論上，雖然也意識(shí)到了還原論方法的局限性，但并沒(méi)有開(kāi)辟出新的途徑，提出新的方法論。方法論和方法是兩個(gè)不同層次的問(wèn)題。方法論是關(guān)于研究問(wèn)題所應(yīng)遵循的途徑和路線，在方法論指導(dǎo)下是具體方法問(wèn)題。如果方法論不對(duì)，再好的方法也解決不了根本性問(wèn)題。,20世紀(jì)70年代末，錢(qián)學(xué)森提出把還原論方法和整體論方法結(jié)合起來(lái)，即系統(tǒng)論方法。應(yīng)用這個(gè)方

15、法研究系統(tǒng)時(shí)，也需要將系統(tǒng)分解，在分解后研究的基礎(chǔ)上再綜合集成到系統(tǒng)整體，實(shí)現(xiàn)1＋1>2的涌現(xiàn)，達(dá)到從整體上研究和解決問(wèn)題的目的。系統(tǒng)論方法吸收了還原論方法和整體論方法各自的長(zhǎng)處，同時(shí)也彌補(bǔ)了各自的局限性，既超越了還原論方法，又發(fā)展了整體論方法，這就是系統(tǒng)論方法的優(yōu)勢(shì)所在。還原論方法、整體論方法、系統(tǒng)論方法都屬于方法論層次，但又各具特色，各有不同。還原論方法采取了從上往下、由整體到部分的研究途徑，整體論方法是不分解的，從整體到

16、整體。而系統(tǒng)論方法既從整體到部分由上而下，又自下而上由部分到整體。正是研究路線上的不同，使它們?cè)谘芯亢驼J(rèn)識(shí)客觀事物的結(jié)果上也不同。形象地說(shuō)，可概括如下：整體論方法 1＋0＝1還原論方法 1＋1≤2系統(tǒng)論方法 1＋1＞2,上個(gè)世紀(jì)80年代末至90年代初，錢(qián)學(xué)森又先后提出“從定性到定量綜合集成方法”以及它的實(shí)踐形式“從定性到定量綜合集成研討廳體系”（以下將兩者簡(jiǎn)稱(chēng)為綜合集成方法），并將運(yùn)用這套方法的集體稱(chēng)為總體

17、部。這就將系統(tǒng)論方法具體化了，形成了一套可以操作的行之有效的方法體系和實(shí)踐方式。從方法與技術(shù)層次上看，它是人·機(jī)結(jié)合、人·網(wǎng)結(jié)合以人為主的信息、知識(shí)和智慧的綜合集成技術(shù)；從運(yùn)用和應(yīng)用層次上看，是以總體部為實(shí)體進(jìn)行的綜合集成工程。綜合集成方法的實(shí)質(zhì)是把專(zhuān)家體系、信息與知識(shí)體系以及計(jì)算機(jī)體系有機(jī)結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)高度智能化的人·機(jī)結(jié)合體系，這個(gè)體系具有綜合優(yōu)勢(shì)、整體優(yōu)勢(shì)和智能優(yōu)勢(shì)。它能把人的思維、思維的成果、

18、人的經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)、智慧以及各種情報(bào)、資料和信息統(tǒng)統(tǒng)集成起來(lái)，從多方面的定性認(rèn)識(shí)上升到定量認(rèn)識(shí)。,綜合集成方法是以思維科學(xué)為基礎(chǔ)的。從思維科學(xué)角度來(lái)看，人腦和計(jì)算機(jī)都能有效處理信息，但兩者有極大差別。人腦思維一種是邏輯思維（抽象思維），它是定量、微觀處理信息的方法；另一種是形象思維，它是定性、宏觀處理信息的方法，而人的創(chuàng)造性主要來(lái)自創(chuàng)造思維，創(chuàng)造思維是邏輯思維和形象思維的結(jié)合，也就是定性與定量相結(jié)合、宏觀與微觀相結(jié)合，這是人腦創(chuàng)造性的源泉。

19、今天的計(jì)算機(jī)在邏輯思維方面確實(shí)能做很多事情，甚至比人腦做得還好、還快，善于信息的精確處理，已有許多科學(xué)成就證明了這一點(diǎn)，如著名數(shù)學(xué)家吳文俊先生的定理機(jī)器證明。但在形象思維方面，現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)還不能給我們以任何幫助。至于創(chuàng)造思維就只能依靠人腦了。但計(jì)算機(jī)在邏輯思維方面畢竟有其優(yōu)勢(shì)，如果把人腦和計(jì)算機(jī)結(jié)合起來(lái)以人為主，那就更有優(yōu)勢(shì)，人將變得更加聰明，它的智能比人要高，比機(jī)器就更高，這也是1+1﹥2的道理。這種人·機(jī)結(jié)合以人為主的思維

20、方式和研究方式就具有更強(qiáng)的創(chuàng)造性和認(rèn)識(shí)客觀事物的能力，見(jiàn)圖一。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,機(jī)器,人· 機(jī)結(jié)合以機(jī)器為主,人,人· 機(jī)結(jié)合以人為主,認(rèn)知能力,思維方式研究方式,圖一,信息、知識(shí)、智慧這是三個(gè)不同層次的問(wèn)題。有了信息未必有知識(shí)，有了信息和知識(shí)也未必就有智慧。信息的綜合集成可以獲得知識(shí)，信息、知識(shí)的綜合集成可以獲得智慧。人類(lèi)有史以來(lái)，是通過(guò)人腦獲得知識(shí)和智慧的。現(xiàn)在由于以計(jì)算機(jī)為主的現(xiàn)代信息技術(shù)

21、的發(fā)展，我們可以通過(guò)人·機(jī)結(jié)合以人為主的方法來(lái)獲得知識(shí)和智慧，在人類(lèi)發(fā)展史上，這是具有重大意義的進(jìn)步。綜合集成方法就是這種人·機(jī)結(jié)合獲得知識(shí)和智慧的方法。從認(rèn)識(shí)論角度來(lái)看，與所有科學(xué)研究一樣，無(wú)論是對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)、復(fù)雜巨系統(tǒng)（包括社會(huì)系統(tǒng)）的理論研究還是應(yīng)用研究，通常是在已有的科學(xué)理論、經(jīng)驗(yàn)知識(shí)基礎(chǔ)上并和專(zhuān)家判斷力（專(zhuān)家的知識(shí)、智慧和創(chuàng)造力）相結(jié)合，對(duì)所研究的問(wèn)題提出和形成經(jīng)驗(yàn)性假設(shè)，如猜想、判斷、思路、對(duì)策、方案等等

22、，這種經(jīng)驗(yàn)性假設(shè)一般是定性的。它所以是經(jīng)驗(yàn)性假設(shè)，是因?yàn)槠湔_與否、能否成立還沒(méi)有用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)方式加以證明。在自然科學(xué)和數(shù)學(xué)中，這類(lèi)經(jīng)驗(yàn)性假設(shè)是用嚴(yán)密的邏輯推理和各種實(shí)驗(yàn)手段來(lái)證明的，這一過(guò)程體現(xiàn)了從定性到定量的特點(diǎn)。但對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)、復(fù)雜巨系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于其跨學(xué),科、跨領(lǐng)域的特點(diǎn)，對(duì)所研究的問(wèn)題能提出經(jīng)驗(yàn)性假設(shè)，通常不是一個(gè)專(zhuān)家，甚至也不是一個(gè)領(lǐng)域的專(zhuān)家們所能提出來(lái)的，而是由不同領(lǐng)域、不同學(xué)科專(zhuān)家構(gòu)成的專(zhuān)家體系，依靠群體的知識(shí)和智慧，對(duì)所研

23、究的復(fù)雜系統(tǒng)和復(fù)雜巨系統(tǒng)問(wèn)題提出經(jīng)驗(yàn)性假設(shè)與判斷。但要證明其正確與否，僅靠自然科學(xué)和數(shù)學(xué)中所用的各種方法就顯得力所不及了。如社會(huì)系統(tǒng)、地理系統(tǒng)中的問(wèn)題，既不是簡(jiǎn)單的邏輯推理，也不能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。但我們對(duì)經(jīng)驗(yàn)性假設(shè)又不能只停留在思辨和從定性到定性的描述上，這是社會(huì)科學(xué)、人文科學(xué)中常用的方法。系統(tǒng)科學(xué)是要走“精密科學(xué)”之路的，那么出路在哪里？這就是人·機(jī)結(jié)合以人為主的思維方式和研究方式。機(jī)器能做的盡量由機(jī)器去完成，極大擴(kuò)展人腦邏輯思維

24、處理信息的能力（自然也包括了各種能用的數(shù)學(xué)方法和工具）。通過(guò)人·機(jī)結(jié)合以人為主，實(shí)現(xiàn)信息、知識(shí)和智慧的綜合集成。這里包括了不同領(lǐng)域的科學(xué)理論和經(jīng)驗(yàn)知識(shí)、定性知識(shí)和定量知識(shí)、理性知識(shí)和感性知識(shí)，通過(guò)人機(jī)交互、反復(fù)比較、逐次逼近，實(shí)現(xiàn)從定性到定量認(rèn)識(shí)，從而對(duì)經(jīng)驗(yàn)性假設(shè)的正確與否做出明確結(jié)論，無(wú)論是肯定還是否定了經(jīng)驗(yàn)性假設(shè)，都是認(rèn)識(shí)上的進(jìn)步，然后再提出新的經(jīng)驗(yàn)性假設(shè)，繼續(xù)進(jìn)行定量研究，這是一個(gè)循環(huán)往復(fù)不斷深化的認(rèn)識(shí)過(guò)程。,綜合集成方

25、法的運(yùn)用是專(zhuān)家體系的合作以及專(zhuān)家體系與機(jī)器體系合作的研究方式與工作方式。具體地說(shuō)，是通過(guò)①：定性綜合集成到②：定性、定量相結(jié)合綜合集成再到③：從定性到定量綜合集成這樣三個(gè)步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這個(gè)過(guò)程不是截然分開(kāi)，而是循環(huán)往復(fù)、逐次逼近的。復(fù)雜系統(tǒng)與復(fù)雜巨系統(tǒng)問(wèn)題，通常是非結(jié)構(gòu)化問(wèn)題。通過(guò)上述綜合集成過(guò)程可以看出，在逐次逼近過(guò)程中，綜合集成方法實(shí)際上是用結(jié)構(gòu)化序列去逼近非結(jié)構(gòu)化問(wèn)題，見(jiàn)圖二。,決策部門(mén),提出問(wèn)題、形成經(jīng)驗(yàn)性假設(shè)和判斷,系統(tǒng)描述、

26、建模仿真、實(shí)驗(yàn),反復(fù)比較逐次逼近,結(jié)論,機(jī)器體系,專(zhuān)家體系,執(zhí)行體系,評(píng)估與反饋,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,圖二,這套方法是目前處理復(fù)雜系統(tǒng)、復(fù)雜巨系統(tǒng)（包括社會(huì)系統(tǒng)）的有效方法。已有成功的案例證明了它的有效性。綜合集成方法的理論基礎(chǔ)是思維科學(xué)，方法基礎(chǔ)是系統(tǒng)科學(xué)與數(shù)學(xué)，技術(shù)基礎(chǔ)是以計(jì)算機(jī)為主的現(xiàn)代信息技術(shù)，哲學(xué)基礎(chǔ)是馬克思主義的實(shí)踐論與認(rèn)識(shí)論。,三、綜合集成的系統(tǒng)理論與系統(tǒng)技術(shù),科學(xué)是認(rèn)識(shí)世界的學(xué)

27、問(wèn)，技術(shù)是改造世界的學(xué)問(wèn)，工程是改造世界的實(shí)踐。從這樣三個(gè)層次來(lái)看，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)已有了巨大發(fā)展，人類(lèi)對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)越來(lái)越深刻，改造客觀世界的能力也越來(lái)越強(qiáng)。今天，科學(xué)技術(shù)對(duì)客觀世界的研究與探索，已從渺觀、微觀、宏觀、宇觀直到脹觀五個(gè)層次的時(shí)空范圍，可用下圖三來(lái)表示：,宇觀（相對(duì)論）,宏觀（牛頓力學(xué)）,微觀（量子力學(xué)）,渺觀（超弦？）,圖三,其中宏觀層次就是我們所在的地球，在地球上出現(xiàn)了生命、生物，產(chǎn)生了人類(lèi)和人類(lèi)社會(huì)。相應(yīng)于這

28、些不同部分和不同層次的研究，也就形成了今天所說(shuō)的自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)、人文科學(xué)。概括地說(shuō)，自然科學(xué)是關(guān)于自然規(guī)律的學(xué)問(wèn)，可以概括為物有物理，簡(jiǎn)稱(chēng)為物理；社會(huì)科學(xué)是關(guān)于社會(huì)規(guī)律的學(xué)問(wèn)，可以概括為事有事理，簡(jiǎn)稱(chēng)為事理；人文科學(xué)是關(guān)于人的學(xué)問(wèn)，可以概括為人有人理，簡(jiǎn)稱(chēng)為人理。我們處理任何事物，都要物理對(duì)，事理明，人理通，才有可能取得成功。,客觀世界是相互聯(lián)系、相互影響、相互作用的，因而反映客觀世界不同部分規(guī)律的自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)、人文科學(xué)，也是

29、相互聯(lián)系、相互影響、相互作用的，我們不應(yīng)把這些學(xué)問(wèn)的內(nèi)在聯(lián)系人為地加以割裂，而應(yīng)把它們有機(jī)聯(lián)系起來(lái)去研究和解決問(wèn)題。德國(guó)著名物理學(xué)家普朗克在上個(gè)世紀(jì)30年代，就曾提出“科學(xué)是內(nèi)在的整體，它被分解為單獨(dú)的整體不是取決于事物的本身，而是取決于人類(lèi)認(rèn)識(shí)能力的局限性。實(shí)際上存在著從物理到化學(xué)，通過(guò)生物學(xué)和人類(lèi)學(xué)到社會(huì)學(xué)的連續(xù)鏈條，這是任何一處都不能被打斷的鏈條” 。這段話是很深刻的，科學(xué)的發(fā)展也證實(shí)了這個(gè)論斷的科學(xué)性和正確性。,現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)

30、展呈現(xiàn)出既高度分化，又高度綜合的兩種明顯趨勢(shì)。一方面是已有學(xué)科不斷分化、越分越細(xì)，新科學(xué)、新領(lǐng)域不斷產(chǎn)生；另一方面是不同學(xué)科、不同領(lǐng)域之間相互交叉、結(jié)合、以至融合，向綜合性整體化的方向發(fā)展。這兩種趨勢(shì)是相輔相成，相互促進(jìn)的。在這后一發(fā)展趨勢(shì)中，不僅有同一領(lǐng)域內(nèi)不同學(xué)科的交叉、結(jié)合，特別是不同領(lǐng)域之間，如自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)、人文科學(xué)之間的相互結(jié)合以至融合，這已成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要特點(diǎn)。在這一趨勢(shì)中，先后涌現(xiàn)出系統(tǒng)科學(xué)、管理科學(xué)、軟

31、科學(xué)、復(fù)雜性科學(xué)等。在這個(gè)方向上的理論和應(yīng)用研究，都應(yīng)引起我們高度重視，這里有很大的創(chuàng)新空間。特別是這方面人才的培養(yǎng)，顯得更加迫切。這類(lèi)人才是具有跨學(xué)科、跨領(lǐng)域能力的復(fù)合型人才。,對(duì)于這后一發(fā)展趨勢(shì)，我們始終面臨著如何把不同領(lǐng)域、不同學(xué)科以及不同層次的知識(shí)綜合集成起來(lái)的問(wèn)題，這樣形成的知識(shí)和理論對(duì)客觀事物的認(rèn)識(shí)將更加深刻和更加全面。復(fù)雜性研究和復(fù)雜科學(xué)的積極倡導(dǎo)者Gell-mann，在他所著的《夸克與美洲豹》一書(shū)中，曾寫(xiě)道“研究已表明，

32、物理學(xué)、生物學(xué)、行為科學(xué)，甚至藝術(shù)與人類(lèi)學(xué)，都可以用一種新的途徑把它們聯(lián)系到一起，有些事實(shí)和想法初看起來(lái)彼此風(fēng)牛馬不相及，但新的方法卻很容易使它們發(fā)生關(guān)聯(lián)”。Gell-mann雖然沒(méi)有說(shuō)明這里所說(shuō)的新途徑、新方法是什么，但從他們后來(lái)關(guān)于復(fù)雜系統(tǒng)、復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)的研究來(lái)看，這個(gè)新途徑和新方法就是系統(tǒng)途徑和系統(tǒng)方法。實(shí)際上，人類(lèi)長(zhǎng)期社會(huì)實(shí)踐所積累起來(lái)的知識(shí)，如今已發(fā)展成為一個(gè)體系，這就是人類(lèi)知識(shí)體系。在這個(gè)體系中，不同領(lǐng)域、不同學(xué)科、不同層

33、次的知識(shí)，相互關(guān)聯(lián)、相互影響共居一體，而且這個(gè)體系是開(kāi)放的，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這個(gè)體系也要發(fā)展。錢(qián)學(xué)森對(duì)這個(gè)體系的結(jié)構(gòu)，曾提出過(guò)一個(gè)清晰的框架。,一般來(lái)說(shuō)，復(fù)雜系統(tǒng)、復(fù)雜巨系統(tǒng)不僅有自然屬性，還有社會(huì)屬性和人文屬性。這些屬性寓于在同一個(gè)系統(tǒng)之中。研究這個(gè)系統(tǒng)不僅需要自然科學(xué)，也需要社會(huì)科學(xué)、人文科學(xué)，系統(tǒng)本身就把這些學(xué)問(wèn)聯(lián)系起來(lái)了。這就需要把這些學(xué)問(wèn)綜合集成起來(lái)，才有可能全面、深刻地去認(rèn)識(shí)系統(tǒng)。以管理科學(xué)為例，大家都認(rèn)為管理科學(xué)是自然

34、科學(xué)、社會(huì)科學(xué)、人文科學(xué)相互交叉、結(jié)合以至融合的研究領(lǐng)域。實(shí)際上，管理科學(xué)所面臨的研究和應(yīng)用對(duì)象都是系統(tǒng)，這些系統(tǒng)通常都是復(fù)雜系統(tǒng)和復(fù)雜巨系統(tǒng)，既有自然屬性，又有社會(huì)屬性和人文屬性。在這種情況下，我們需要的是把自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)與人文科學(xué)綜合集成起來(lái)研究系統(tǒng)的管理問(wèn)題，而不是把它們分割開(kāi)來(lái)僅從自然科學(xué)角度或僅從社會(huì)科學(xué)、人文科學(xué)角度去研究，然后再拼起來(lái)。這是兩種不同的研究路線，也是兩種不同的研究方法。前者需要綜合集成方法，后者還是還原論

35、方法。方法不同效果也就不會(huì)一樣。,在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)向綜合性整體化方向發(fā)展過(guò)程中，綜合集成方法可以發(fā)揮重要作用。運(yùn)用綜合集成方法所形成的理論就是綜合集成的系統(tǒng)理論。錢(qián)學(xué)森提出的系統(tǒng)學(xué)，特別是復(fù)雜巨系統(tǒng)學(xué)，就是要建立這套理論。國(guó)外關(guān)于復(fù)雜性的研究，實(shí)際上是復(fù)雜系統(tǒng)、復(fù)雜巨系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，也是屬于系統(tǒng)理論范疇。綜合性整體化的方向，不僅有科學(xué)層次上的理論問(wèn)題，也有技術(shù)層次上的應(yīng)用問(wèn)題。在這方面，比較典型的是系統(tǒng)工程技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展。系統(tǒng)工程是

36、組織管理系統(tǒng)的技術(shù)，它根據(jù)系統(tǒng)總體目標(biāo)的要求，從系統(tǒng)整體出發(fā)，運(yùn)用綜合集成方法把與系統(tǒng)有關(guān)的學(xué)科理論方法與技術(shù)綜合集成起來(lái)，對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、環(huán)境與功能進(jìn)行總體分析、總體論證、總體設(shè)計(jì)和總體協(xié)調(diào)，其中包括系統(tǒng)建模、仿真、分析、優(yōu)化、評(píng)估與設(shè)計(jì)，以求得可行的、滿意的或最好的系統(tǒng)方案并付諸實(shí)施。,由于實(shí)際系統(tǒng)不同，將系統(tǒng)工程用到哪類(lèi)系統(tǒng)上，還要用到與這個(gè)系統(tǒng)有關(guān)的科學(xué)理論方法與技術(shù)。例如，用到社會(huì)系統(tǒng)上，就需要社會(huì)科學(xué)與人文科學(xué)方面的知識(shí)。從這些

37、特點(diǎn)來(lái)看，系統(tǒng)工程不同于其它技術(shù)，它是一類(lèi)綜合性的整體技術(shù)、一種綜合集成的系統(tǒng)技術(shù)、一門(mén)整體優(yōu)化的定量技術(shù)。它體現(xiàn)了從整體上研究和解決問(wèn)題的技術(shù)方法。系統(tǒng)工程的應(yīng)用首先從工程系統(tǒng)開(kāi)始的，用來(lái)組織管理工程系統(tǒng)的研究、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和使用。實(shí)踐已證明了它的有效性，如航天系統(tǒng)工程。直接為這類(lèi)工程系統(tǒng)工程提供理論方法的有運(yùn)籌學(xué)、控制論、信息論等，當(dāng)然還要用到自然科學(xué)技術(shù)有關(guān)的理論方法與技術(shù)。所以，對(duì)工程系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，綜合集成也是其基本特點(diǎn)

38、。,當(dāng)我們把系統(tǒng)工程用來(lái)組織管理復(fù)雜系統(tǒng)和復(fù)雜巨系統(tǒng)（包括社會(huì)系統(tǒng)）時(shí)，處理工程系統(tǒng)的方法已不夠用了，難以用來(lái)處理復(fù)雜系統(tǒng)、復(fù)雜巨系統(tǒng)的組織管理問(wèn)題。在這種情況下，系統(tǒng)工程也要發(fā)展。由于有了綜合集成方法，系統(tǒng)工程便可以用來(lái)組織管理復(fù)雜系統(tǒng)和復(fù)雜巨系統(tǒng)了，這樣系統(tǒng)工程也就發(fā)展了，已發(fā)展到復(fù)雜系統(tǒng)工程和復(fù)雜巨系統(tǒng)工程階段。從綜合集成的系統(tǒng)理論到綜合集成的系統(tǒng)技術(shù)，中間也應(yīng)有個(gè)過(guò)渡橋梁，它屬于技術(shù)科學(xué)層次。王眾托院士曾提出把這門(mén)學(xué)問(wèn)稱(chēng)作“集

39、成學(xué)”?？紤]到綜合集成的內(nèi)涵和外延比通常所說(shuō)的集成要廣泛而深刻，因而稱(chēng)作“綜合集成學(xué)”可能更貼切一些。,四、綜合集成工程,把綜合集成的系統(tǒng)理論與系統(tǒng)技術(shù)用于改造客觀世界的實(shí)踐中，就是綜合集成工程。社會(huì)實(shí)踐的特點(diǎn)是有明確目的性和組織性。要清楚干什么、為什么干、能不能干以及怎樣干才能干得最好的問(wèn)題。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、生產(chǎn)力的提高和社會(huì)進(jìn)步，社會(huì)實(shí)踐越來(lái)越豐富，也越來(lái)越復(fù)雜，突出表現(xiàn)在空間活動(dòng)范圍上越來(lái)越大，時(shí)間尺度變化上越來(lái)越快，層次結(jié)

40、構(gòu)上越來(lái)越復(fù)雜，效果和影響上越來(lái)越廣泛和深遠(yuǎn)。在這種情況下，社會(huì)實(shí)踐絕不是想干什么就干什么，想怎么干就怎么干。社會(huì)實(shí)踐不僅有自然屬性，還有社會(huì)屬性和人文屬性。這就使得社會(huì)實(shí)踐具有高度的綜合性、系統(tǒng)性、動(dòng)態(tài)性和復(fù)雜性。,實(shí)踐作為一個(gè)過(guò)程，包括實(shí)踐前形成的思路、設(shè)想、戰(zhàn)略、規(guī)劃、方案、計(jì)劃以及可行性等，都應(yīng)進(jìn)行科學(xué)論證，以使實(shí)踐的目的性、可行性等建立在科學(xué)基礎(chǔ)上，而不是建立在經(jīng)驗(yàn)甚至感情和意志的基礎(chǔ)上，這就涉及到?jīng)Q策科學(xué)化問(wèn)題；也包括實(shí)踐過(guò)

41、程中，要有科學(xué)的組織管理和協(xié)調(diào)，保證實(shí)踐的有效性，以取得最好的效果；還包括實(shí)踐后的總結(jié)和評(píng)估，檢驗(yàn)整個(gè)實(shí)踐的科學(xué)性與合理性，以利于今后再實(shí)踐，這是一個(gè)正反饋過(guò)程。對(duì)任何一項(xiàng)具體實(shí)踐或工程，都是一個(gè)具體的實(shí)際系統(tǒng)，是有人參與的實(shí)際系統(tǒng)。因此，社會(huì)實(shí)踐是系統(tǒng)的實(shí)踐，也是系統(tǒng)的工程。這樣一來(lái)，有關(guān)實(shí)踐的決策與組織管理等問(wèn)題，也就成為系統(tǒng)的決策與組織管理問(wèn)題，在這種情況下，系統(tǒng)的理論方法和技術(shù)應(yīng)用到社會(huì)實(shí)踐或工程中去，也就是很自然的事情了。,

42、要把系統(tǒng)工程應(yīng)用到實(shí)踐中，就必須有個(gè)運(yùn)用它的實(shí)體部門(mén)，以航天為例，航天系統(tǒng)中每種型號(hào)都是一個(gè)工程系統(tǒng)，對(duì)每種型號(hào)都有一個(gè)總體部，總體部就是運(yùn)用系統(tǒng)工程的實(shí)體部門(mén)。總體部由熟悉這個(gè)工程系統(tǒng)的各方面專(zhuān)業(yè)人員組織，并由知識(shí)面比較寬廣的專(zhuān)家（稱(chēng)為總設(shè)計(jì)師）負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)。根據(jù)系統(tǒng)總體目標(biāo)要求，總體部設(shè)計(jì)的是系統(tǒng)總體方案，是實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)途徑。總體部把系統(tǒng)作為它所從屬的更大系統(tǒng)的組成部分進(jìn)行研制，對(duì)它所有技術(shù)要求都首先從實(shí)現(xiàn)這個(gè)更大系統(tǒng)的技術(shù)協(xié)調(diào)來(lái)

43、考慮；總體部又把系統(tǒng)作為若干分系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合的整體來(lái)設(shè)計(jì)，對(duì)每個(gè)分系統(tǒng)的技術(shù)要求都首先從實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)技術(shù)協(xié)調(diào)的角度來(lái)考慮，總體部對(duì)研制中分系統(tǒng)之間的矛盾，分系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的矛盾，都首先從總體目標(biāo)的需要來(lái)考慮。運(yùn)用系統(tǒng)方法并綜合運(yùn)用有關(guān)學(xué)科的理論與方法，對(duì)型號(hào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、環(huán)境與功能進(jìn)行總體分析、總體設(shè)計(jì)、總體協(xié)調(diào)，包括計(jì)算機(jī)和數(shù)學(xué)為工具的系統(tǒng)建模、仿真、分析、優(yōu)化、試驗(yàn)與評(píng)估，以求得滿意的和最好的系統(tǒng)方案，并把這樣的總體方案提供給決策部門(mén)作為

44、決策的科學(xué)依據(jù)。一旦為決策者所采納，再由有關(guān)部門(mén)付諸實(shí)施。航天型號(hào)總體部在實(shí)踐中已被證明是非常有效的，在我國(guó)航天事業(yè)發(fā)展中，發(fā)揮了重要作用。,這個(gè)總體部所處理的對(duì)象還是個(gè)工程系統(tǒng)。但在實(shí)踐中，研制這些工程系統(tǒng)所要投入的人、財(cái)、物、信息等也構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)，即研制系統(tǒng)。對(duì)這個(gè)系統(tǒng)的要求是以較低的成本、在較短的時(shí)間內(nèi)研制出可靠的、高質(zhì)量的型號(hào)系統(tǒng)，對(duì)這個(gè)研制系統(tǒng)不僅有如何合理配置資源問(wèn)題，還涉及到體制、機(jī)制、戰(zhàn)略、規(guī)劃、計(jì)劃、政策措施以及決策與

45、管理等問(wèn)題，見(jiàn)圖四。,,,,,國(guó)際環(huán)境,國(guó)際環(huán)境,決策、決策支持、決策執(zhí)行,人 力,財(cái) 力,物 力,信 息,型號(hào)系列－工程系統(tǒng),,,,,組織管理,體制機(jī)制,政策、措施,政,,市,場(chǎng),軍,,,,方,府,,,,組織管理鏈,決策、決策支持、決策執(zhí)行,體制、機(jī)制、政策、措施,資源配置（人、財(cái)、物、信息）,干什么?怎樣干？怎樣干得最好？,,干什么?為什么干？,發(fā)展戰(zhàn)略、規(guī)劃、計(jì)劃,任務(wù)鏈,基礎(chǔ)研究,,,,,,技術(shù)開(kāi)發(fā),型號(hào)工程,民品

46、,服務(wù),生產(chǎn)一代研制一代預(yù)研一代探索一代,需求牽引科技推動(dòng),干什么、誰(shuí)來(lái)干？,總體與分系統(tǒng)、分工與合作工程系統(tǒng)工程、總體設(shè)計(jì)部,——技術(shù)層面,研制主體鏈,,研究院所,,,試制和生產(chǎn)廠,,企業(yè),,大學(xué),,科學(xué)院,顯然，這個(gè)系統(tǒng)要比工程系統(tǒng)復(fù)雜得多，屬于社會(huì)系統(tǒng)范疇。如果說(shuō)工程系統(tǒng)主要依靠自然科學(xué)技術(shù)的話，那么這個(gè)研制系統(tǒng)除了自然科學(xué)技術(shù)外，還需要社會(huì)科學(xué)與人文科學(xué)。如何組織管理這個(gè)系統(tǒng)，也需要系統(tǒng)工程，但工程系統(tǒng)工程是處理不了這類(lèi)系統(tǒng)的組

47、織管理問(wèn)題的，需要社會(huì)系統(tǒng)工程。應(yīng)用社會(huì)系統(tǒng)工程也需要有個(gè)實(shí)體部門(mén)，這個(gè)部門(mén)就是前面提到的運(yùn)用綜合集成方法的總體部，這個(gè)總體部與航天型號(hào)的總體部比較起來(lái)已有很大的不同，有了實(shí)質(zhì)性的發(fā)展，但從整體上研究與解決問(wèn)題的思想還是一致的。,五、綜合集成思想,通過(guò)以上幾點(diǎn)討論，可以看出有一條主線貫穿其中，這就是綜合集成思想。所謂綜合集成思想就是把還原論思想和整體論思想結(jié)合起來(lái)的系統(tǒng)論思想。還原論思想以分為主，從整體到部分、由上往下分解，以為低層

48、次和部分都清楚了，整體也就清楚了，在這個(gè)思想指導(dǎo)下形成了還原論方法。這個(gè)方法在自然科學(xué)中占據(jù)了主導(dǎo)地位，也確實(shí)促進(jìn)了自然科學(xué)的發(fā)展，取得了很大成功。但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，還原論方法的局限性也日益突出出來(lái)。彼塔朗菲比較早就意識(shí)到了還原論方法的局限性，提出還應(yīng)從整體上研究問(wèn)題的整體論思想和整體論方法。雖然支撐整體論方法的方法體系沒(méi)有發(fā)展起來(lái)，但整體論思想和方法的提出是對(duì)科學(xué)思想和科學(xué)方法的一大貢獻(xiàn)。,錢(qián)學(xué)森提出把還原論思想和整體論思想結(jié)合

49、起來(lái)的綜合集成思想。這又是科學(xué)思想的一個(gè)重要發(fā)展。綜合集成思想在方法論層次上的體現(xiàn)就是綜合集成方法。運(yùn)用綜合集成方法所形成的系統(tǒng)理論和系統(tǒng)技術(shù)，均是綜合集成思想在科學(xué)、技術(shù)層次上的體現(xiàn)，而綜合集成工程則是綜合集成思想在實(shí)踐層次上的體現(xiàn)。綜合集成思想是系統(tǒng)思想的重要發(fā)展，也是科學(xué)思想的重要發(fā)展；綜合集成方法是系統(tǒng)方法的重要發(fā)展，也是科學(xué)方法的重要發(fā)展。綜合集成思想、綜合集成方法、綜合集成理論、綜合集成技術(shù)、綜合集成工程，構(gòu)成了錢(qián)學(xué)森的綜