馬藹乃-錢學(xué)森的創(chuàng)新思想

1、學(xué)習(xí)錢學(xué)森的創(chuàng)新思想“錢學(xué)森之問”,Prof. Ma AinaiEmail:ainaima@pku.edu.cn,RS&GIS, PKU,馬藹乃,遙感與地理信息系統(tǒng)所（地球與空間科學(xué)學(xué)院）信息科學(xué)研究中心（計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)學(xué)院）環(huán)境工程研究所（環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院）現(xiàn)代科學(xué)與哲學(xué)研究中心（哲學(xué)與宗教學(xué)院）,2010年5月19日星期三 14 : 00 – 17 : 00 中國科學(xué)院 地理所,,,錢學(xué)森1911

2、 – 2009,1956,2008.1.19,1990s,錢學(xué)森 - 大成智慧者(1911 - 2009)1935-1955（對美國火箭、航天貢獻(xiàn)）1955-1982（對中國火箭、航天貢獻(xiàn)）1982-2009（第三個成就，大成智慧）當(dāng)代世界尚無超越之人Ervin Laszlo 廣義進(jìn)化論，系統(tǒng)論，哲學(xué)家（1932 - ）,,1現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)體系2社會主義總體設(shè)計(jì)3天地人機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)4數(shù)字圖像信息模型5大成智慧教育方案

3、6第二次的文藝復(fù)興,1現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)體系,現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)體系近20年；10冊手寫書信集，發(fā)表了3000余封信；向各類專家請教、討論、指出問題；先后組織了數(shù)十人、10多人的研究組、6人的研究組；定期討論、研究。,,錢學(xué)森研究,,錢學(xué)森的科學(xué)技術(shù)體系 - 開放的復(fù)雜巨系統(tǒng),文藝創(chuàng)作,人體科學(xué),人天觀,（1981 年提出）1983 1985 1986 1996,系統(tǒng)科學(xué),地理哲學(xué),地理

4、科學(xué),,當(dāng)前比較公認(rèn)學(xué)科分類 （還原論）,二分法：,學(xué)科分類,社會學(xué)科：文、史、哲、政、經(jīng)、法。,自然科學(xué)：數(shù)、理、化、天、地、生。,三分法：,社會科學(xué)：經(jīng)濟(jì)、政治、法律、軍事、社會、管理。,自然科學(xué)：數(shù)學(xué)、力學(xué)、天文、物理、化學(xué)、生命科學(xué)、地球科學(xué)等（理科）工程技術(shù)：材料、能源、建筑、化工、水利、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、醫(yī)學(xué)等（工科）交叉學(xué)科：物理化學(xué)、生物物理、生物化學(xué)、地球物理、地球化學(xué)等（交叉）,人文學(xué)科：哲學(xué)、美學(xué)、人學(xué)、文學(xué)

5、、邏輯、心理、 倫理（道德）、歷史、教育、宗教。,學(xué)科分類,學(xué)科分類,社會科學(xué)：經(jīng)濟(jì)、政治、法律、軍事、社會、管理。,學(xué)科分類,自然科學(xué)：數(shù)學(xué)、力學(xué)、天文、物理、化學(xué)、生命科學(xué)、地球科學(xué)等（理科）工程技術(shù)：材料、能源、土木、熱工、化工、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、醫(yī)學(xué)等（工科）交叉學(xué)科：物理化學(xué)、生物物理、生物化學(xué)、地球物理、地球化學(xué)等（交叉）,人文學(xué)科：哲學(xué)、美學(xué)、人學(xué)、文學(xué)、邏輯、心理、

6、 倫理（道德）、歷史、教育、宗教。,社會學(xué)科：文、史、哲、政、經(jīng)、法。,以公認(rèn)學(xué)科分類為準(zhǔn),二分法：,三分法：,自然科學(xué)：數(shù)、理、化、天、地、生。,地理科學(xué),人體科學(xué),系統(tǒng)科學(xué),思維科學(xué),行為科學(xué),許多學(xué)者不理解：“胡說八道”“邏輯混亂”,軍事科學(xué),建筑科學(xué),數(shù)學(xué)科學(xué),,現(xiàn)代地理科學(xué),Modern Geographic Science,基楚科學(xué),技術(shù)科學(xué),工程技術(shù),理論地理科學(xué),部門地理科學(xué),

7、區(qū)域地理科學(xué),,,,,Theoretical Geographic Science,Department Geographic Science,Regional Geographic Science,,地理觀察學(xué)（Geographic Observation）RS,,地理測量學(xué)（Geographic Measurement）RM,,地理實(shí)驗(yàn)學(xué)（Geographic Experiment）VR,,,地理信息科學(xué),地理計(jì)量學(xué)（Geograp

8、hic Metrology）DCS,,環(huán)境工程（Environment Engineering ）,,生態(tài)系統(tǒng)（Ecosystem）,,,,,,資源調(diào)查（Resource Investigation）,人口調(diào)控（Population Controlling）,城鄉(xiāng)建設(shè)（Cities and Towns Construction）,基礎(chǔ)設(shè)施（Foundational Installation）,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)（Estates Structure

9、）,地理系統(tǒng)工程,Geographic Engineering Science,（Geographic Information Science）GIS,,,1996年北京大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版） 馬藹乃：《論地理科學(xué)的發(fā)展》,錢學(xué)森1996年1月18日致馬藹乃信,解讀 11997,此圖2001年，錢學(xué)森看過：“曾想用三維圖式表示但是太復(fù)雜了，還是二維吧！”,地理科學(xué)導(dǎo)論自然科學(xué)與社會科學(xué)之間的橋梁科學(xué)地理信息科學(xué)天地人機(jī)

10、信息一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)地理系統(tǒng)工程可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)理論地理科學(xué)與哲學(xué)復(fù)雜性科學(xué)的理論2005-2007 高等教育出版社出版,2008年324次香山科學(xué)會議,,Prof. Ma AinaiEmail: ainaima@pku.edu.cn,RS&GIS, PKU,錢學(xué)森的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)體系 - 開放的復(fù)雜巨系統(tǒng),文藝創(chuàng)作,人體科學(xué),人天觀,（1981 年提出）1983 1985 1986 19

11、96,地理科學(xué)與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)體系2009年 初稿（錢永剛來?。?010年 科學(xué)出版社（審稿）,2009.10.31錢學(xué)森辭世錢學(xué)森之問科學(xué)思想能否繼承,,錢學(xué)森的科學(xué)技術(shù)體系 - 開放的復(fù)雜巨系統(tǒng),文藝創(chuàng)作,人體科學(xué),人天觀,（1981 年提出）1983 1985 1986 1996,系統(tǒng)科學(xué),地理哲學(xué),地理科學(xué),矛盾論,實(shí)踐論,（1）能否概括還原

12、論科學(xué)分類體系？,,,,,馬克思哲學(xué)與橋梁哲學(xué),社 會 科 學(xué),人文 – 美學(xué)學(xué)科,,,,,地理科學(xué),人體科學(xué),建筑科學(xué),軍事科學(xué),自然科學(xué),,,,,系統(tǒng)科學(xué),數(shù)學(xué)科學(xué),思維科學(xué),行為科學(xué),解讀 22009.12.8,力學(xué)自然科學(xué)基礎(chǔ)物理力學(xué)、化學(xué)力學(xué)、生物力學(xué)地質(zhì)力學(xué)、天體力學(xué)輻射地理科學(xué)——地貌動力學(xué)建筑科學(xué)——材料、結(jié)構(gòu)等力學(xué)軍事

13、科學(xué)——軍工力學(xué)人體科學(xué)——人體力學(xué)力學(xué)系統(tǒng)、數(shù)學(xué)力學(xué)力學(xué)思維、力學(xué)行為,理論力學(xué),流體力學(xué),氣體力學(xué),流變力學(xué),顆粒力學(xué),塑性力學(xué),彈性力學(xué),風(fēng)沙流力學(xué),沙塵暴力學(xué),挾沙水流力學(xué)(河流、海岸、海洋),泥石流力學(xué),熔巖流力學(xué),粒雪流力學(xué),凍土流力學(xué),巖溶水流力學(xué),冰川流力學(xué),靜力學(xué),動力學(xué),構(gòu)造力學(xué),褶皺力學(xué),斷層力學(xué),地震力學(xué),滑坡力學(xué),地應(yīng)力學(xué),漿體力學(xué),地下水動力學(xué),材料力學(xué),建筑力學(xué),人工地貌力學(xué),動力地貌的力學(xué)系統(tǒng),水

14、科學(xué)-水圈-水利自然科學(xué)-社會科學(xué)-人文學(xué)科水文科學(xué)、水利工程、水利經(jīng)濟(jì)“水”文化學(xué)輻射地理科學(xué)——水圈地理科學(xué)建筑科學(xué)——建筑水利科學(xué)軍事科學(xué)——軍事水利科學(xué)人體科學(xué)——人體中水科學(xué)水系統(tǒng)學(xué)、水?dāng)?shù)學(xué)學(xué)水思維學(xué)、水行為學(xué),經(jīng)濟(jì)社會科學(xué)基礎(chǔ)政治經(jīng)濟(jì)、經(jīng)濟(jì)法律、管理經(jīng)濟(jì)社會經(jīng)濟(jì)輻射地理科學(xué)——經(jīng)濟(jì)地理建筑科學(xué)——建筑經(jīng)濟(jì)軍事科學(xué)——軍事經(jīng)濟(jì)人體科學(xué)——醫(yī)藥經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)經(jīng)濟(jì)思維、經(jīng)濟(jì)行為,歷史

15、人文學(xué)科自然史、社會史、經(jīng)濟(jì)史人類史、哲學(xué)史、宗教史輻射地理科學(xué)——?dú)v史地理、地理史建筑科學(xué)——?dú)v史建筑、建筑史軍事科學(xué)——?dú)v史軍事、軍事史人體科學(xué)——人體演化、人體史歷史系統(tǒng)、數(shù)學(xué)史歷史思維、行為史,各位可以對任意一個學(xué)科進(jìn)行分析從而理解錢學(xué)森指點(diǎn)江山的智慧,（2）是否發(fā)展了陰陽五行的整體論？,,Prof. Ma AinaiEmail: ainaima@pku.edu.cn,RS&GIS, P

16、KU,太 極Tai - Ji,陰,陽,易 – 道的圖像 – 運(yùn)動中的空間,,,一分為二,,Prof. Ma AinaiEmail: ainaima@pku.edu.cn,RS&GIS, PKU,易 – 道的屬性：五行與地理 - 物理 - 化學(xué),,金,水,木,火,土,,,,,,,,,,,五行 圈層（物態(tài)） 相生 作用 相克 作用金 巖石（固） 金

17、生水 潮解 金克木 分裂木 生物（生命） 木生火 燃燒 木克土 吸取水 水 （液） 水生木 生長 水克火 消防火 氣 （氣） 火生土 氧化 火克金 熔化土 土（顆粒）土生金

18、 成巖 土克水 堤防,三段論： A = B，B = C，A = C。辯證易：金生水，水生木，金克木。,,,,,,,星系系統(tǒng),地理系統(tǒng),物理 - 地理 - 事理 – 生理 – 心理 —— “理即規(guī)律”,,,,,,人體系統(tǒng),人腦系統(tǒng),社會系統(tǒng),自然科學(xué),社會科學(xué),橋梁科學(xué),許國志主編：系統(tǒng)科學(xué)，2000,,,思維科學(xué),,人體科學(xué),軍事科學(xué),,,系統(tǒng)科學(xué),數(shù)學(xué)科學(xué),哲學(xué)

19、系統(tǒng),美學(xué)藝術(shù),行為科學(xué),社會科學(xué),,地理科學(xué),建筑科學(xué),,自然科學(xué),宇宙系統(tǒng),,,復(fù)雜度,解讀 32009.12.22,陰陽五行（具有局限性）現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)體系，發(fā)展了古文化,1、人腦太極 ，左（陽，哲學(xué)）右（陰，美學(xué)）半腦 （木）,2、人體科學(xué)（陽，顯）行為科學(xué)（陰，隱）構(gòu)成太極（水）,3、社會科學(xué)（陽，顯）軍事科學(xué)（陰，隱）構(gòu)成太極（金）,4、地理

20、科學(xué)（陽，顯）建筑科學(xué)（陰，隱）構(gòu)成太極（土）,5、星體科學(xué)（陽，顯）自然科學(xué)（陰，隱）構(gòu)成太極（火）,,金,水,木,火,土,,,,,,陽：社會陰：謀略,陽：人體陰：行為,陽：地理陰：人工,陽：哲學(xué)陰：美學(xué),陽：星體陰：自然,生為陽克為陰,,,思維科學(xué),,人體科學(xué),謀略科學(xué),,,系統(tǒng)科學(xué),數(shù)學(xué)科學(xué),哲學(xué)系統(tǒng),美學(xué)藝術(shù),行為科學(xué),社會科學(xué),,地理科

21、學(xué),建筑科學(xué),,自然科學(xué),宇宙系統(tǒng),,,復(fù)雜度,5,4,3,2,1,火,土,金,水,木,陰陽五行2，5數(shù)穩(wěn)定、寬泛想象空間很大,各位可以運(yùn)用古代文化進(jìn)行分析辨證 – 非科學(xué)悟性 – 非理性,（3）是否是開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)？,地理科學(xué)導(dǎo)論自然科學(xué)與社會科學(xué)之間的橋梁科學(xué)地理信息科學(xué)天地人機(jī)信息一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)地理系統(tǒng)工程可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)理論地理科學(xué)與哲學(xué)復(fù)雜性科學(xué)的理論

22、2005-2007 高等教育出版社出版,,,,,,,,,,,,,,,,,,,哲學(xué),數(shù)學(xué)哲學(xué),系統(tǒng)論,自然辯證法,地理哲學(xué),唯物史觀,建筑哲學(xué),天人觀,認(rèn)識論,社會學(xué),軍事哲學(xué),文藝?yán)碚?哲學(xué)橋梁,數(shù)學(xué)科學(xué),系統(tǒng)科學(xué),自然科學(xué),地理科學(xué),社會科學(xué),建筑科學(xué),人體科學(xué),思維科學(xué),行為科學(xué),軍事科學(xué),美學(xué)藝術(shù),基礎(chǔ)科學(xué),技術(shù)科學(xué),工程技術(shù),前科學(xué),理論數(shù)學(xué)科學(xué),信息數(shù)學(xué)科學(xué),應(yīng)用數(shù)學(xué),心算,系統(tǒng)科學(xué),系統(tǒng)工程,理論自然科學(xué),實(shí)驗(yàn),理論地理科學(xué)

23、,地理信息科學(xué),地理系統(tǒng)工程,野外觀測,理論社會科學(xué),社會信息科學(xué),社會系統(tǒng)工程,社會調(diào)查,理論建筑科學(xué),建筑信息科學(xué),人工系統(tǒng)工程,民居等,整體思辨,理論人體科學(xué),人體信息科學(xué),生態(tài)系統(tǒng)醫(yī)學(xué),中醫(yī),理論思維科學(xué),思維信息科學(xué),教育系統(tǒng)工程,夢境,,,創(chuàng)新系統(tǒng)工程,行為,理論軍事科學(xué),孫子兵法,藝術(shù)創(chuàng)作,藝術(shù)系統(tǒng),美學(xué),生活體驗(yàn),元科技,科技集合,12,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,,13,14,15,復(fù)雜性科學(xué),工程

24、技術(shù)科學(xué),科學(xué)前沿,信息系統(tǒng),信息科學(xué),自然信息科學(xué),自然系統(tǒng),理論行為科學(xué),軍事系統(tǒng)工程,行為信息科學(xué),軍事信息科學(xué),,,,,,,,哲學(xué)橋梁,基礎(chǔ)科學(xué),技術(shù)科學(xué),工程技術(shù),,,,,哲學(xué),復(fù)雜性科學(xué),信息科學(xué),工程技術(shù)科學(xué),前沿性科學(xué),開放的、復(fù)雜巨系統(tǒng)工程,信息系統(tǒng)工程,科學(xué)哲學(xué),技術(shù)哲學(xué),工程哲學(xué),復(fù)雜性哲學(xué),開放的、復(fù)雜的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),信息哲學(xué),信息論（學(xué)）,信息系統(tǒng),工程哲學(xué),復(fù)雜理論學(xué),虛擬現(xiàn)實(shí)與真實(shí)工程理論,虛擬

25、現(xiàn)實(shí)與真實(shí)工程的信息系統(tǒng),真實(shí)工程系統(tǒng),當(dāng)今科學(xué)技術(shù)體系，一方面分工越來越精細(xì)，另一方面綜合越來越強(qiáng)勁。錢學(xué)森對科學(xué)技術(shù)體系的分類，突破了恩格斯以研究科學(xué)對象矛盾的特殊性為原則，增加了系統(tǒng)的整體性，認(rèn)為世界是一個整體，局部與整體的關(guān)系不是“加和”的關(guān)系，而是綜合出“新質(zhì)”的關(guān)系。 人類認(rèn)識世界的能力，是依靠頭腦，認(rèn)識和發(fā)現(xiàn)規(guī)律，建立科學(xué)理論；人類改造世界的能力，是依靠勞動與創(chuàng)造性的實(shí)踐，建立技術(shù)科學(xué)。

26、 雖然現(xiàn)代科學(xué)也講“分析與綜合”，也講“跨學(xué)科研究”，但是從總體上把握現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)體系的學(xué)者很少，對復(fù)雜性科學(xué)研究的學(xué)者，逐漸多了起來，但是能夠從“總體上馳騁整個科學(xué)技術(shù)體系”的學(xué)者，仍然是“鳳毛麟角”的。,2社會主義建設(shè)總體設(shè)計(jì)部,,20世紀(jì)80年代,,自,然,環(huán),境,境,,,環(huán),人,工,人地系統(tǒng)工程,地理系統(tǒng)工程,社會系統(tǒng)工程,物質(zhì)文明,政治文明,精神文明,七一冰川,生態(tài)文明,城市,社會主義建設(shè)的總體設(shè)計(jì)部是人地系統(tǒng)

27、工程,是否是開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)？,社會系統(tǒng)工程,地理系統(tǒng)工程,人地系統(tǒng)工程,人口是交集,從定性到定量的綜合集成研討廳（計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)）,方法,現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)體系數(shù)據(jù)中心,社會主義建設(shè)總體設(shè)計(jì),從定性到定量綜合集成,黨、政、軍各級、各部領(lǐng)導(dǎo)層,內(nèi)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)站（Intranet）,外聯(lián)網(wǎng)絡(luò)站（Internet）,綜合集成研討廳的信息系統(tǒng)工程,,,,,中央網(wǎng),計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及硬件平臺,服 務(wù)

28、 器,干部群,用 戶 群 黨、政、軍各級、各部領(lǐng)導(dǎo)層,專家群,學(xué)者群,數(shù) 據(jù)

29、 庫,交換機(jī),交換機(jī),,,,交換機(jī),社會主義建設(shè)的總體設(shè)計(jì)部，是一個建立在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺上的，為國家各級的領(lǐng)導(dǎo)層服務(wù)的，開放的復(fù)雜巨信息系統(tǒng)工程，按照中國特色的社會主義建設(shè)，中國共產(chǎn)黨具有絕對的領(lǐng)導(dǎo)權(quán)，因此總書記就是總設(shè)計(jì)師，鄧小平就曾經(jīng)是總設(shè)計(jì)師，黨中央的政治局就是總體設(shè)計(jì)部。 過去總是與外國比較，美國的蘭特公司，是參謀部的作用，將總體設(shè)計(jì)部比作“參謀部”，與一元化的領(lǐng)導(dǎo)不一致，關(guān)系不順。如果各級黨委都是各

30、級的“總設(shè)計(jì)部”，那么領(lǐng)導(dǎo)關(guān)系就理順了，體制機(jī)制的改革方向也清晰了，周恩來總理生前的希望也就能夠?qū)崿F(xiàn)了。,3天地人機(jī)信息一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),是否是開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)？,,輸入（Input）,輸入（Input）,決策層（Policymaker),管理層（Manager）,專家層（Expert）,技術(shù)層（Technician）,,,,影像庫 （IB）,,,遙感信息模型 (RSIM),,,,,,,,,圖形庫（GB/CAD）,,,

31、屬性庫（AB）,數(shù)據(jù)庫（DB）,,知識庫（KB）,邏輯庫（LB）,,,,,地理信息編碼模型 （GICM）,,方法庫（MeB）,,模型庫（MoB）,,,,,,輸出（Output）,,,,,,規(guī)劃模型（PM）,,博弈模型（GM）,,對地觀測信息系統(tǒng)（EOIS）,人地信息系統(tǒng)M&EIS,,用戶User,波譜庫 （SB）,,,虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) （VRS）,地面數(shù)據(jù)（GD）,,,,,,,定位衛(wèi)星系統(tǒng)（PS）,

32、通信衛(wèi)星系統(tǒng)（CSS）,遙感衛(wèi)星系統(tǒng)（RSS）,遙測衛(wèi)星系統(tǒng)（DCS）,地理系統(tǒng)工程管理信息系統(tǒng)（GSEMIS）,地理系統(tǒng)工程決策信息系統(tǒng)（GSEDIS）,地理專家信息系統(tǒng)（GEIS）,地理信息系統(tǒng)GIS,遙感信息系統(tǒng)RSIS,天地人機(jī)信息一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) – 開放的復(fù)雜巨系統(tǒng),社會科學(xué),自然科學(xué),1980,1975,1980,1982,1987,1987,1987,1991,1993,1995,2001,20

33、01,1982,1993,1975,3S,錢學(xué)森1996年6月9日致馬藹乃信,,錢學(xué)森的科學(xué)技術(shù)體系 - 開放的復(fù)雜巨系統(tǒng),文藝創(chuàng)作,人體科學(xué),人天觀,（1981 年提出）1983 1985 1986 1996,創(chuàng)建系統(tǒng)學(xué),系統(tǒng)工程,控制論博弈論運(yùn)籌學(xué)人工智能,,輸入（Input）,輸入（Input）,決策層（Policymaker),管理層（Manager）,專家層（Expert）,技術(shù)層（

34、Technician）,,,,影像庫 （IB）,,,遙感信息模型 (RSIM),,,,,,,,,圖形庫（GB/CAD）,,,屬性庫（AB）,數(shù)據(jù)庫（DB）,,知識庫（KB）,邏輯庫（LB）,,,,,地理信息編碼模型 （GICM）,,方法庫（MeB）,,模型庫（MoB）,,,,,,輸出（Output）,,,,,,規(guī)劃模型（PM）,,博弈模型（GM）,,對地觀測信息系統(tǒng)（EOIS）,人地信息系統(tǒng)M

35、&EIS,,用戶User,波譜庫 （SB）,,,虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) （VRS）,地面數(shù)據(jù)（GD）,,,,,,,定位衛(wèi)星系統(tǒng)（PS）,通信衛(wèi)星系統(tǒng)（CSS）,遙感衛(wèi)星系統(tǒng)（RSS）,遙測衛(wèi)星系統(tǒng)（DCS）,地理系統(tǒng)工程管理信息系統(tǒng)（GSEMIS）,地理系統(tǒng)工程決策信息系統(tǒng)（GSEDIS）,地理專家信息系統(tǒng)（GEIS）,地理信息系統(tǒng)GIS,遙感信息系統(tǒng)RSIS,天地人機(jī)信息一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) – 開放的復(fù)雜巨系統(tǒng),社會科

36、學(xué),自然科學(xué),控制論,人工智能,運(yùn)籌學(xué),博弈論,信息論,系統(tǒng)科學(xué),地理科學(xué),哲學(xué)橋梁 系統(tǒng)論 信息哲學(xué) 地理哲學(xué),基礎(chǔ)科學(xué) 系統(tǒng)學(xué) 信息學(xué) 理論地理科學(xué),技術(shù)科學(xué)

37、 信息系統(tǒng) 地理信息科學(xué),技術(shù)工程 系統(tǒng)工程 信息系統(tǒng)工程 地理系統(tǒng)工程,信息科學(xué),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,博弈論運(yùn)籌學(xué)人工智能控制論信息論,現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)體系,社會主義建設(shè)總體設(shè)計(jì)部,天地人機(jī)信息一

38、體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),,現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)體系數(shù)據(jù)庫中心,天地人機(jī)信息一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)站（Intranet）,國外網(wǎng)絡(luò)站（Internet）,綜合集成研討廳的信息系統(tǒng)工程,,,黨、政、軍各級、各部領(lǐng)導(dǎo)層,社會系統(tǒng)工程,地理系統(tǒng)工程,社會信息系統(tǒng),地理信息系統(tǒng),社會主義建設(shè)總體設(shè)計(jì),,從定性到定量綜合集成,三網(wǎng)并一網(wǎng)三屏并一屏,,社會主義建設(shè)的總體設(shè)計(jì)部，是一個建立在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺上的、是為國家各級的領(lǐng)導(dǎo)層服務(wù)的，是一個開放的復(fù)雜信息巨系統(tǒng)，

39、是一個人地系統(tǒng)工程。在從定性到定量綜合集成的技術(shù)層次上，正好是“天地人機(jī)信息一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)”填補(bǔ)了這個空白。 根據(jù)現(xiàn)代的三網(wǎng)并一網(wǎng)，三屏并一屏以及云計(jì)算，加速了從定性到定量綜合集成研討廳的建設(shè)。,4數(shù)字圖像信息模型,,Prof. Ma AinaiEmail:ainaima@pku.edu.cn,RS&GIS, PKU,遙感信息應(yīng)用中的問題,航天技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)，給各門科學(xué)帶來機(jī)遇與挑戰(zhàn)。各門科學(xué)在新技

40、術(shù)面前，表現(xiàn)出“慣性”，數(shù)學(xué)在處理遙感影 像時以模式識別為主（數(shù)理統(tǒng)計(jì)）；物理成像過程，使物理 處理遙感信息時以數(shù)理方程反演為主；地圖則以系列成圖為 主。數(shù)理統(tǒng)計(jì)不分析成因，數(shù)理方程不考慮復(fù)雜，地圖是符 號系統(tǒng)，遙感數(shù)字影像是什么？“數(shù)、圖、譜”三者結(jié)合。,地理復(fù)雜現(xiàn)象有周期性，沒有重復(fù)性 有相似性，沒有相等性,,Prof. Ma Ainai Email: ainaima@pku.edu.cn,Institu

41、te of RS and GISPeking University,必然性,偶然性,數(shù)理統(tǒng)計(jì),物理方程,結(jié)合,遙感數(shù)據(jù),非遙感數(shù)據(jù),方程 + 統(tǒng)計(jì),影像庫,圖形庫,,,連接,確定性,不確定性,相似準(zhǔn)則,復(fù)雜模型,數(shù)字圖像信息模型原理,演繹邏輯,歸納邏輯,類比邏輯,復(fù)雜現(xiàn)象,,,,,,,,,,參數(shù),,復(fù)雜信息模型邏輯概念,確定性與不確定性邏輯的外延與內(nèi)涵的概念 Intention, Extension, Certa

42、in, and Uncertain,,,,,,,,內(nèi)涵確定外延確定白色系統(tǒng) White System,內(nèi)涵確定外延不確定模糊系統(tǒng) Fuzzy System,內(nèi)涵不確定外延確定灰色系統(tǒng) Gary System,內(nèi)涵不確定外延不確定黑色系統(tǒng) Black System,數(shù)學(xué)方程 Equation,物理方程 Physical Eq.,隨機(jī)統(tǒng)計(jì)方程 Stochastic Eq.,模糊方程 Fuz

43、zy Eq.,灰色方程 Gary Eq.,,* 數(shù)理方程中有一部分是自組織的分維 (Fractal)不確定性,Prof. Ma AinaiEmail:ainaima@pku.edu.cn,RS&GIS, PKU,,邏 輯 Logic,系 統(tǒng) System,,地理信息模型的一般式,** 多因子數(shù)學(xué)函數(shù)表達(dá)式,** 主因子團(tuán)構(gòu)成解析解方程,Multi Factors Function Equation,M

44、ain Factors Equation,相似準(zhǔn)則,,RS&GIS, PKU,** 建立全微分方程,（地理初始條件，邊界條件難以確定）,** 用廣義“派”定理，求出地理相似準(zhǔn)則,** 求解方程，兩邊取對數(shù),,** 線性方程組，求解,,Prof. Ma AinaiEmail:ainaima@pku.edu.cn,RS&GIS, PKU,,,,,,,,,...,...,,,,,,,,,方程與圖像耦合,地理參數(shù) （區(qū)域性，時

45、序性）,相似準(zhǔn)則（相似性）,非線性（復(fù)雜性）,,,,,像元方程,,地理現(xiàn)象中的非線性與復(fù)雜性,* 非線性,* 模糊性,Non Linear,Percentage = 權(quán)重 = 隸屬度,式中,灰色方程,,(自然 + 經(jīng)濟(jì) +社會)因素的時空變化,,,Prof. Ma AinaiEmail:ainaima@pku.edu.cn,RS&GIS, PKU,白化,黑箱,,,,,模糊方程,,令,,,遙感信息模型是非線性的灰色和模糊方程

46、,權(quán)重,數(shù)字圖像模型推論,,地理信息模型的推論 - 1,Inference of Geographical Information Model,當(dāng),，則,與,無關(guān),當(dāng),，則,與,成線性關(guān)系,當(dāng),則,與,成自組織自相似關(guān)系,當(dāng),則,與,為一般非線性時空關(guān)系,Prof. Ma AinaiEmail:ainaima@pku.edu.cn,RS&GIS, PKU,N, M 為整數(shù)，,，,,,,線性問題和自相似問題是地理信息模型的特例,

47、,地理信息模型的推論 - 2,Inference of geographical Information Model,當(dāng),為確定性問題,如牛頓第二定律 ：,即,當(dāng),為隨機(jī)性問題,如流速謝才公式：,即,Prof. Ma AinaiEmail:ainaima@pku.edu.cn,RS&GIS, PKU,如愛因斯坦質(zhì)能定律 ：,即,,,確定性問題與隨機(jī)性問題是地理信息模型的特例,,地理信息模型的推論 - 3,Prof. Ma Ai

48、naiEmail:ainaima@pku.edu.cn,RS&GIS, PKU,泥石流流速公式：,1964-1966年（時間）蔣家溝（地點(diǎn)）泥石流流速公式：,分布式，時序式特點(diǎn)，是半經(jīng)驗(yàn)、半理論的公式。系數(shù)與指數(shù)具有局限性，系數(shù)與指數(shù)不能到處推廣，其平均誤差為 4.6%,半經(jīng)驗(yàn)-半理論公式也是地理信息模型的特例,,Prof. Ma Ainai Email: ainaima@pku.edu.cn,RS and GIS，P

49、KU,當(dāng),當(dāng),相似準(zhǔn)則,,1775,,1800s,分析,,,,地理信息模型的推論 - 4,歷史上研究的成果是地理信息模型的特例,,Prof. Ma Ainai Email: ainaima@pku.edu.cn,RS and GIS，PKU,土壤侵蝕通用公式（美國）,土壤侵蝕通用公式（中國）,,,,,,同時代的模型被概括在地理信息模型中（特例）,地理信息模型的推論 - 5,,Prof. Ma AinaiEmail:ainaima@

50、pku.edu.cn,RS&GIS, PKU,,,,,,,,,...,...,,,,,,,,,圖像比例尺變化,當(dāng)小比例尺模型計(jì)算時，保留前面的相似準(zhǔn)則，后面的相似準(zhǔn)則自動消除；當(dāng)大比例尺模型計(jì)算時，保留后面的相似準(zhǔn)則，前面的相似準(zhǔn)則自動消除；當(dāng)中等比例尺模型計(jì)算時，相似準(zhǔn)則全部保留，比例尺可以無級變化。,世界性難題,地理信息模型的推論 - 6,地理信息模型是集中式模型與分布式模型的結(jié)合,,,,,第一層子系統(tǒng)復(fù)雜模型,,

51、,,,,,第二層子系統(tǒng)復(fù)雜模型,系統(tǒng)頂層復(fù)雜模型,,,,地理信息模型的推論 - 7,數(shù)字圖像模型結(jié)論,,Prof. Ma AinaiEmail:ainaima@pku.edu.cn,RS&GIS, PKU,數(shù)字圖像信息模型總結(jié),* 數(shù)字圖像信息模型是方程與圖像結(jié)合的模型,* 數(shù)字圖像信息模型是復(fù)雜方程（非線性、復(fù)雜性、相似性、區(qū)域性、時序性）,* 數(shù)字圖像信息模型是抽象思維與形象思維結(jié)合的模型（可視傳）,* 數(shù)字圖

52、像信息模型是確定性與不確定性結(jié)合的模型（隨機(jī)、模糊、灰色、分維）,* 集演繹、歸納、類比邏輯的數(shù)字圖像模型引發(fā)出了辯證邏輯的計(jì)算,* 數(shù)字圖像信息模型是地理現(xiàn)象必然性與偶然性結(jié)合的模型,以地理科學(xué)為背景的數(shù)學(xué)，要求計(jì)算機(jī)硬件具備并行計(jì)算的能力推廣至數(shù)字圖像 – 普適性很強(qiáng),地理現(xiàn)象特征，竺可楨：綜合性與區(qū)域性 非線性、復(fù)雜性、相似性、區(qū)域性、時序性,,,,,,Prof. Ma

53、Ainai Email: ainaima@pku.edu.cn,Institute of RS and GISPeking University,19世紀(jì) 20世紀(jì) 21世紀(jì),研究確定性問題 牛頓力學(xué)物理方程形式邏輯抽象思維,研究不確定性問題 30年代 隨機(jī)統(tǒng)計(jì)60年代 模糊數(shù)學(xué)80年代

54、 灰色系統(tǒng)90年代 混沌分形,還原論 - 簡單科學(xué)方法,確定與不確定結(jié)合問題 形式邏輯與辯證邏輯抽象思維與形象思維必然性與偶然性結(jié)合隨時空發(fā)展規(guī)律變化,理論公式 半經(jīng)驗(yàn)半理論公式 經(jīng)驗(yàn)公式,系統(tǒng)論 - 復(fù)雜科學(xué)方法,辯證邏輯計(jì)算,近、現(xiàn)代科學(xué)史與自然史、人類史、文明史比較，很短。,萊布尼茨,,從20世紀(jì)80年代開始的遙感信息模型，到地理復(fù)雜性信息模型，再到數(shù)字圖像信息模型，逐步擴(kuò)

55、大應(yīng)用范圍。 該模型是一個集線性與非線性、確定性與不確定性、灰色與模糊、隨著時間、空間變化的辯證邏輯的、辯證數(shù)學(xué)模型。其普適性很強(qiáng)，可使用的領(lǐng)域很廣。,5大成智慧教育方案,大成智慧教育應(yīng)該是熟悉科學(xué)技術(shù)的體系，熟悉馬克思主義哲學(xué)；理、工、文、藝結(jié)合，有智慧；熟悉信息網(wǎng)絡(luò)，善于用電子計(jì)算機(jī)處理知識。用一周的時間就能掌握新專業(yè),,錢學(xué)森認(rèn)為,錢學(xué)森對教育的設(shè)計(jì)徐光

56、憲贊同錢老設(shè)計(jì)公民義務(wù)教育可行性研究 4歲– 12歲初級教育13歲-17歲中高級教育18歲社會實(shí)踐,寫論文論文應(yīng)達(dá)到-碩士水平,8 年初級教育 – 第一年（4-5歲）,第一學(xué)期（9月 – 1月） 寒假 第二學(xué)期（3月 – 7月） 暑假,一年級（上） 冬令營 一年級（下） 夏令營數(shù)學(xué)（一維線性為主） 數(shù)學(xué)（二維平面

57、為主）（加、減、負(fù)數(shù)、代數(shù)、線段） （乘、除、分?jǐn)?shù)、代數(shù)、幾何、解析幾何）計(jì)算機(jī)（虛擬游戲、打字、做題） 計(jì)算機(jī)（運(yùn)用簡單數(shù)據(jù)庫、圖形庫） 語文（看圖識字，拼音） 語文（看圖識字，方塊字） 達(dá)到400字 冰 達(dá)到1000字 游 外語（與語文同步）

58、 外語（與語文同步）故事性短文 故事性短文（貫徹禮貌教育） 雪 （自愛、愛家、愛國、愛人民教育）（中英對照） （中英文對照） 泳書畫（描紅、描畫） 書畫（難字描紅、略復(fù)雜描畫）音樂（唱歌、一種樂器）

59、 音樂（識譜、彈奏簡單歌曲）體育（舞蹈、體育、武術(shù)） 體育（體育、舞蹈、武術(shù)）,每天4節(jié)課，每節(jié)課20分鐘，每周5天上課，周六、周日家長教育,8 年初級教育 – 第二年（5-6歲）,第一學(xué)期（9月 – 1月） 寒假 第二學(xué)期（3月 – 7月） 暑假,二年級（上） 冬令營 二年級（下） 夏令營數(shù)學(xué)（三維立體為主）

60、 數(shù)學(xué)（四維時空為主）（乘方、開方、分子數(shù)、代數(shù)幾何） （運(yùn)動、物理力學(xué)）計(jì)算機(jī)（運(yùn)用數(shù)據(jù)庫、圖像庫） 計(jì)算機(jī)（方向、定位、運(yùn)動） 語文（抽象文字，恢復(fù)形象） 語文（抽象文字，恢復(fù)形象） 達(dá)到2000字 ，造句 達(dá)到3000字，造句 外語（與語文同步）

61、 外語（與語文同步）故事性長、短文 故事性長、短文（公民道德教育） （公民法律教育）（中英對照） （中英文對照）書畫（臨摹書法、繪畫） 書畫（臨摹書法、繪畫）音樂（彈唱結(jié)合） 音樂（組織小樂隊(duì)）體育（

62、舞蹈、體育、武術(shù)） 體育（體育、舞蹈、武術(shù)）,每天4節(jié)課，每節(jié)課25分鐘，每周5天上課，周六、周日家長教育,冰,雪,游,泳,8 年初級教育 – 第三年（6-7歲）,第一學(xué)期（9月 – 1月） 寒假 第二學(xué)期（3月 – 7月） 暑假,三年級（上） 冬令營 三年級（下） 夏令營數(shù)學(xué)（四維中增加1個屬性） 數(shù)學(xué)（四維中

63、增加1個屬性）（解方程，結(jié)合物理） （解方程，結(jié)合物理）計(jì)算機(jī)（運(yùn)用數(shù)據(jù)庫、圖像庫） 計(jì)算機(jī)（方向、定位、運(yùn)動） 語文（抽象文字，恢復(fù)形象） 語文（抽象文字，恢復(fù)形象） 達(dá)到3200字，作文 達(dá)到3500字，作文 外語（與語文同步）

64、 外語（與語文同步）故事性長、短文 故事性長、短文（公民社會教育） （公民政治教育）（中英對照） （中英文對照）書畫（臨摹書法、繪畫） 書畫（臨摹書法、繪畫）音樂（組織小樂隊(duì)） 音樂（組織小樂隊(duì)）體育（舞蹈、體育、武

65、術(shù)） 體育（體育、舞蹈、武術(shù)）,每天6節(jié)課，每節(jié)課30分鐘，每周5天上課，周六、周日家長教育,冰,雪,游,泳,8 年初級教育 – 第四年（7-8歲）,第一學(xué)期（9月 – 1月） 寒假 第二學(xué)期（3月 – 7月） 暑假,四年級（上） 冬令營 四年級（下） 夏令營數(shù)學(xué)（四維中增加2個屬性） 數(shù)學(xué)（四維中增加2個屬性）

66、（解方程，結(jié)合物理、化學(xué)） （解方程，結(jié)合物理、化學(xué)）計(jì)算機(jī)（讀地圖） 計(jì)算機(jī)（遙感圖像） 雙語（抽象文字，恢復(fù)形象） 雙語（抽象文字，恢復(fù)形象） 作文 （家庭規(guī)范） 作文（學(xué)校規(guī)范） 歷史（古文、河圖太極） 歷史（洛書五行

67、）地理（自然環(huán)境） 地理（人工環(huán)境）書畫（臨摹書法、繪畫） 書畫（臨摹書法、繪畫）音樂（組織小樂隊(duì)） 音樂（組織小樂隊(duì)）體育（舞蹈、體育、武術(shù)） 體育（體育、舞蹈、武術(shù)）,每天6節(jié)課，每節(jié)課40分鐘，每周5天上課，周六、周日家長教育,騎,車,騎,馬,8 年初級教育 – 第五年（8-9歲）,第一學(xué)期（9

68、月 – 1月） 寒假 第二學(xué)期（3月 – 7月） 暑假,五年級（上） 冬令營 五年級（下） 夏令營數(shù)學(xué)（四維中增加3個屬性） 數(shù)學(xué)（四維中增加3個屬性）（解方程，結(jié)合物理、化學(xué)） （解方程，結(jié)合物理、化學(xué)）計(jì)算機(jī)（Google/Earth,中國） 計(jì)算機(jī)（Google/Earth，中國）

69、 雙語（文學(xué)賞析，中國） 雙語（文學(xué)賞析，中國） 作文（城鎮(zhèn)規(guī)范） 作文（省市規(guī)范） 歷史（孔子） 歷史（老子）地理（資源） 地理（災(zāi)害）書畫（書法、繪畫-素描） 書畫（書法、繪畫-素描