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，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)。在這個方向上既有科學(xué)理論問題，也有技術(shù)與實(shí)踐問題，還有方法論和方法問題。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）就是在這個方向上科學(xué)思想和科學(xué)方法的體現(xiàn)。下面從五個方面進(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)系的角度來研究客觀世界的?？陀^世界包括自然、社會和人自身，能反映事物這個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)研究的基本對象。這與自然科學(xué)、社會科學(xué)、人文科學(xué)研究對象不同，它能把這些對象聯(lián)系起來作為系統(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

4、社會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作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)以外的部分稱為系統(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)分為簡單系統(tǒng)、簡單巨系統(tǒng)、復(fù)雜系統(tǒng)、復(fù)雜巨系統(tǒng)、特殊復(fù)雜巨系統(tǒng)——社會系統(tǒng)。,系統(tǒng)的一個重要特點(diǎn)，就是系統(tǒng)在整體上具有其組成部分所沒有的性質(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。這個性質(zhì)意味著，對系統(tǒng)組成部分都認(rèn)識了，并不等于認(rèn)識了系統(tǒng)整體，系統(tǒng)整體性并不是組成部分性質(zhì)的簡單

5、“拼盤”。我們常說“三個臭皮匠湊成個諸葛亮”，三個臭皮匠所構(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，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)雜性研究中所說的涌現(xiàn)（Emergence）。從

6、理論上來看，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)用角度來看，根據(jù)這個原理，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)計的。這

7、樣，我們便可以通過改變和調(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)。對于系統(tǒng)研究和應(yīng)用來說，一個是要認(rèn)識系統(tǒng)，另一個是在認(rèn)識系統(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、對復(fù)雜系統(tǒng)、復(fù)雜巨系統(tǒng)（包括社會系統(tǒng)）的研究，是系統(tǒng)科學(xué)中的核心問題，也是系統(tǒng)工程應(yīng)用中難以處理的問題。對于簡單系統(tǒng)、簡單巨系統(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。但對復(fù)雜系統(tǒng)、復(fù)雜巨系統(tǒng)（包括社會系統(tǒng)），首先遇到的是方法論和方法問題。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)被稱為“精密科學(xué)”。而社會科學(xué)、人文科學(xué)由于研究對象的復(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)問被稱為“描述科學(xué)”。但這種趨勢隨著科學(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)、社會學(xué)等。,從方法論角度來看，在這個發(fā)展過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。按照這個方法論，物理學(xué)對物

10、質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究已經(jīng)到了夸克層次，生物學(xué)對生命的研究也到了基因?qū)哟?。但是現(xiàn)實(shí)的情況卻告訴我們，認(rèn)識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)識到“還原論不足之處正日益明顯”。這就是說，還原論方法由整體往下分解，研究得越來越細(xì)，這是它的優(yōu)勢方面，但由下往上回不來，回答不了高層次和整體問題，這又是它的不足一面。所以僅靠還原論方法還不夠，還要解決由下往上的問題，也就是前面提到得所謂涌現(xiàn)問題。著名物理學(xué)

11、家李政道曾講過“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，這些很可能是21世紀(jì)的研究目標(biāo)?！边@里所說的把宏觀和微觀結(jié)合起來，就是要研究微觀如何決定宏觀，解決由下往上的問題，打通從微觀到宏觀的通路，把宏觀與微觀統(tǒng)一起來。,同樣的原因，還原論方法也處理不了系統(tǒng)整體性問題，特別是復(fù)雜系統(tǒng)和復(fù)雜巨系統(tǒng)的整體性問題。從系統(tǒng)角度來看，把系統(tǒng)分解為部分，單獨(dú)研究一個部分，就把這個部分和其它部分的關(guān)聯(lián)關(guān)系切斷

12、了。這樣，就是把每個部分都研究清楚了，也回答不了系統(tǒng)整體性問題。意識到這一點(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，用他的話來說，對生物在分子層次上了解得越多，對生物整體反而認(rèn)識得越模糊。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)的整體上來研究問題。但限于當(dāng)時的科學(xué)技術(shù)水平，支撐整體論方法的具體方法體系沒有發(fā)展起來，還是從整體論整體，從定性到定性，解決不了問題。但整體論方法的提出卻

13、是對現(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，他們所說的復(fù)雜性問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處理的問題。從這個角度來看，系統(tǒng)整體性，特別是復(fù)雜系統(tǒng)、復(fù)雜巨系統(tǒng)的整體性問題就是復(fù)雜性問題。所以對復(fù)雜性的研究，他們后來也“采用了一個‘復(fù)雜系統(tǒng)’的詞，代表那些對組成部分的理解不能解釋其全部性質(zhì)的系統(tǒng)”。國外關(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，開發(fā)的swarm軟件平臺，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，雖然也意識到了還原論方法的局限性，但并沒有開辟出新的途徑，提出新的方法論。方法論和方法是兩個不同層次的問題。方法論是關(guān)于研究問題所應(yīng)遵循的途徑和路線，在方法論指導(dǎo)下是具體方法問題。如果方法論不對，再好的方法也解決不了根本性問題。,20世紀(jì)70年代末，錢學(xué)森提出把還原論方法和整體論方法結(jié)合起來，即系統(tǒng)論方法。應(yīng)用這個方

15、法研究系統(tǒng)時，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處，同時也彌補(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，使它們在研究和認(rèn)識客觀事物的結(jié)果上也不同。形象地說，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,上個世紀(jì)80年代末至90年代初，錢學(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”（以下將兩者簡稱為綜合集成方法），并將運(yùn)用這套方法的集體稱為總體

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)是把專家體系、信息與知識體系以及計算機(jī)體系有機(jī)結(jié)合起來，構(gòu)成一個高度智能化的人·機(jī)結(jié)合體系，這個體系具有綜合優(yōu)勢、整體優(yōu)勢和智能優(yōu)勢。它能把人的思維、思維的成果、

18、人的經(jīng)驗、知識、智慧以及各種情報、資料和信息統(tǒng)統(tǒng)集成起來，從多方面的定性認(rèn)識上升到定量認(rèn)識。,綜合集成方法是以思維科學(xué)為基礎(chǔ)的。從思維科學(xué)角度來看，人腦和計算機(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。但計算機(jī)在邏輯思維方面畢竟有其優(yōu)勢，如果把人腦和計算機(jī)結(jié)合起來以人為主，那就更有優(yōu)勢，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)識客觀事物的能力，見圖一。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,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、智慧這是三個不同層次的問題。有了信息未必有知識，有了信息和知識也未必就有智慧。信息的綜合集成可以獲得知識，信息、知識的綜合集成可以獲得智慧。人類有史以來，是通過人腦獲得知識和智慧的?，F(xiàn)在由于以計算機(jī)為主的現(xiàn)代信息技術(shù)

21、的發(fā)展，我們可以通過人·機(jī)結(jié)合以人為主的方法來獲得知識和智慧，在人類發(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)合獲得知識和智慧的方法。從認(rèn)識論角度來看，與所有科學(xué)研究一樣，無論是對復(fù)雜系統(tǒng)、復(fù)雜巨系統(tǒng)（包括社會系統(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)驗知識基礎(chǔ)上并和專家判斷力（專家的知識、智慧和創(chuàng)造力）相結(jié)合，對所研究的問題提出和形成經(jīng)驗性假設(shè)，如猜想、判斷、思路、對策、方案等等

22、，這種經(jīng)驗性假設(shè)一般是定性的。它所以是經(jīng)驗性假設(shè)，是因為其正確與否、能否成立還沒有用嚴(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，這類經(jīng)驗性假設(shè)是用嚴(yán)密的邏輯推理和各種實(shí)驗手段來證明的，這一過程體現(xiàn)了從定性到定量的特點(diǎn)。但對復(fù)雜系統(tǒng)、復(fù)雜巨系統(tǒng)來說，由于其跨學(xué),科、跨領(lǐng)域的特點(diǎn)，對所研究的問題能提出經(jīng)驗性假設(shè)，通常不是一個專家，甚至也不是一個領(lǐng)域的專家們所能提出來的，而是由不同領(lǐng)域、不同學(xué)科專家構(gòu)成的專家體系，依靠群體的知識和智慧，對所研

23、究的復(fù)雜系統(tǒng)和復(fù)雜巨系統(tǒng)問題提出經(jīng)驗性假設(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。如社會系統(tǒng)、地理系統(tǒng)中的問題，既不是簡單的邏輯推理，也不能進(jìn)行實(shí)驗。但我們對經(jīng)驗性假設(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）。通過人·機(jī)結(jié)合以人為主，實(shí)現(xiàn)信息、知識和智慧的綜合集成。這里包括了不同領(lǐng)域的科學(xué)理論和經(jīng)驗知識、定性知識和定量知識、理性知識和感性知識，通過人機(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，從而對經(jīng)驗性假設(shè)的正確與否做出明確結(jié)論，無論是肯定還是否定了經(jīng)驗性假設(shè)，都是認(rèn)識上的進(jìn)步，然后再提出新的經(jīng)驗性假設(shè)，繼續(xù)進(jìn)行定量研究，這是一個循環(huán)往復(fù)不斷深化的認(rèn)識過程。,綜合集成方

25、法的運(yùn)用是專家體系的合作以及專家體系與機(jī)器體系合作的研究方式與工作方式。具體地說，是通過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步驟來實(shí)現(xiàn)的。這個過程不是截然分開，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)問題，通常是非結(jié)構(gòu)化問題。通過上述綜合集成過程可以看出，在逐次逼近過程中，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)化問題，見圖二。,決策部門,提出問題、形成經(jīng)驗性假設(shè)和判斷,系統(tǒng)描述、

26、建模仿真、實(shí)驗,反復(fù)比較逐次逼近,結(jié)論,機(jī)器體系,專家體系,執(zhí)行體系,評估與反饋,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,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)識世界的學(xué)

27、問，技術(shù)是改造世界的學(xué)問，工程是改造世界的實(shí)踐。從這樣三個層次來看，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)已有了巨大發(fā)展，人類對客觀世界的認(rèn)識越來越深刻，改造客觀世界的能力也越來越強(qiáng)。今天，科學(xué)技術(shù)對客觀世界的研究與探索，已從渺觀、微觀、宏觀、宇觀直到脹觀五個層次的時空范圍，可用下圖三來表示：,宇觀（相對論）,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)生了人類和人類社會。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的自然科學(xué)、社會科學(xué)、人文科學(xué)。概括地說，自然科學(xué)是關(guān)于自然規(guī)律的學(xué)問，可以概括為物有物理，簡稱為物理；社會科學(xué)是關(guān)于社會規(guī)律的學(xué)問，可以概括為事有事理，簡稱為事理；人文科學(xué)是關(guān)于人的學(xué)問，可以概括為人有人理，簡稱為人理。我們處理任何事物，都要物理對，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)系起來去研究和解決問題。德國著名物理學(xué)家普朗克在上個世紀(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，而是取決于人類認(rèn)識能力的局限性。實(shí)際上存在著從物理到化學(xué)，通過生物學(xué)和人類學(xué)到社會學(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。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。這兩種趨勢是相輔相成，相互促進(jìn)的。在這后一發(fā)展趨勢中，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。這類人才是具有跨學(xué)科、跨領(lǐng)域能力的復(fù)合型人才。,對于這后一發(fā)展趨勢，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綜合集成起來的問題，這樣形成的知識和理論對客觀事物的認(rèn)識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》一書中，曾寫道“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雖然沒有說明這里所說的新途徑、新方法是什么，但從他們后來關(guān)于復(fù)雜系統(tǒng)、復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)的研究來看，這個新途徑和新方法就是系統(tǒng)途徑和系統(tǒng)方法。實(shí)際上，人類長期社會實(shí)踐所積累起來的知識，如今已發(fā)展成為一個體系，這就是人類知識體系。在這個體系中，不同領(lǐng)域、不同學(xué)科、不同層

33、次的知識，相互關(guān)聯(lián)、相互影響共居一體，而且這個體系是開放的，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這個體系也要發(fā)展。錢學(xué)森對這個體系的結(jié)構(gòu)，曾提出過一個清晰的框架。,一般來說，復(fù)雜系統(tǒng)、復(fù)雜巨系統(tǒng)不僅有自然屬性，還有社會屬性和人文屬性。這些屬性寓于在同一個系統(tǒng)之中。研究這個系統(tǒng)不僅需要自然科學(xué)，也需要社會科學(xué)、人文科學(xué)，系統(tǒng)本身就把這些學(xué)問聯(lián)系起來了。這就需要把這些學(xué)問綜合集成起來，才有可能全面、深刻地去認(rèn)識系統(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)、社會科學(xué)與人文科學(xué)綜合集成起來研究系統(tǒng)的管理問題，而不是把它們分割開來僅從自然科學(xué)角度或僅從社會科學(xué)、人文科學(xué)角度去研究，然后再拼起來。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)的動力學(xué)問題，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)層次上的理論問題，也有技術(shù)層次上的應(yīng)用問題。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，對系統(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)計和總體協(xié)調(diào)，其中包括系統(tǒng)建模、仿真、分析、優(yōu)化、評估與設(shè)計，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)工程用到哪類系統(tǒng)上，還要用到與這個系統(tǒng)有關(guān)的科學(xué)理論方法與技術(shù)。例如，用到社會系統(tǒng)上，就需要社會科學(xué)與人文科學(xué)方面的知識。從這些

37、特點(diǎn)來看，系統(tǒng)工程不同于其它技術(shù)，它是一類綜合性的整體技術(shù)、一種綜合集成的系統(tǒng)技術(shù)、一門整體優(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)開始的，用來組織管理工程系統(tǒng)的研究、規(guī)劃、設(shè)計、制造、試驗和使用。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，對工程系統(tǒng)來說，綜合集成也是其基本特點(diǎn)

38、。,當(dāng)我們把系統(tǒng)工程用來組織管理復(fù)雜系統(tǒng)和復(fù)雜巨系統(tǒng)（包括社會系統(tǒng)）時，處理工程系統(tǒng)的方法已不夠用了，難以用來處理復(fù)雜系統(tǒng)、復(fù)雜巨系統(tǒng)的組織管理問題。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)有個過渡橋梁，它屬于技術(shù)科學(xué)層次。王眾托院士曾提出把這門學(xué)問稱作“集

39、成學(xué)”?？紤]到綜合集成的內(nèi)涵和外延比通常所說的集成要廣泛而深刻，因而稱作“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題。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、生產(chǎn)力的提高和社會進(jìn)步，社會實(shí)踐越來越豐富，也越來越復(fù)雜，突出表現(xiàn)在空間活動范圍上越來越大，時間尺度變化上越來越快，層次結(jié)

40、構(gòu)上越來越復(fù)雜，效果和影響上越來越廣泛和深遠(yuǎn)。在這種情況下，社會實(shí)踐絕不是想干什么就干什么，想怎么干就怎么干。社會實(shí)踐不僅有自然屬性，還有社會屬性和人文屬性。這就使得社會實(shí)踐具有高度的綜合性、系統(tǒng)性、動態(tài)性和復(fù)雜性。,實(shí)踐作為一個過程，包括實(shí)踐前形成的思路、設(shè)想、戰(zhàn)略、規(guī)劃、方案、計劃以及可行性等，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)化問題；也包括實(shí)踐過

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)和評估，檢驗整個實(shí)踐的科學(xué)性與合理性，以利于今后再實(shí)踐，這是一個正反饋過程。對任何一項具體實(shí)踐或工程，都是一個具體的實(shí)際系統(tǒng)，是有人參與的實(shí)際系統(tǒng)。因此，社會實(shí)踐是系統(tǒng)的實(shí)踐，也是系統(tǒng)的工程。這樣一來，有關(guān)實(shí)踐的決策與組織管理等問題，也就成為系統(tǒng)的決策與組織管理問題，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，就必須有個運(yùn)用它的實(shí)體部門，以航天為例，航天系統(tǒng)中每種型號都是一個工程系統(tǒng)，對每種型號都有一個總體部，總體部就是運(yùn)用系統(tǒng)工程的實(shí)體部門?？傮w部由熟悉這個工程系統(tǒng)的各方面專業(yè)人員組織，并由知識面比較寬廣的專家（稱為總設(shè)計師）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)計的是系統(tǒng)總體方案，是實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的技術(shù)途徑?？傮w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，對它所有技術(shù)要求都首先從實(shí)現(xiàn)這個更大系統(tǒng)的技術(shù)協(xié)調(diào)來

43、考慮；總體部又把系統(tǒng)作為若干分系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合的整體來設(shè)計，對每個分系統(tǒng)的技術(shù)要求都首先從實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)技術(shù)協(xié)調(diào)的角度來考慮，總體部對研制中分系統(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，對型號系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、環(huán)境與功能進(jìn)行總體分析、總體設(shè)計、總體協(xié)調(diào)，包括計算機(jī)和數(shù)學(xué)為工具的系統(tǒng)建模、仿真、分析、優(yōu)化、試驗與評估，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)部門付諸實(shí)施。航天型號總體部在實(shí)踐中已被證明是非常有效的，在我國航天事業(yè)發(fā)展中，發(fā)揮了重要作用。,這個總體部所處理的對象還是個工程系統(tǒng)。但在實(shí)踐中，研制這些工程系統(tǒng)所要投入的人、財、物、信息等也構(gòu)成一個系統(tǒng)，即研制系統(tǒng)。對這個系統(tǒng)的要求是以較低的成本、在較短的時間內(nèi)研制出可靠的、高質(zhì)量的型號系統(tǒng)，對這個研制系統(tǒng)不僅有如何合理配置資源問題，還涉及到體制、機(jī)制、戰(zhàn)略、規(guī)劃、計劃、政策措施以及決策與

45、管理等問題，見圖四。,,,,,國際環(huán)境,國際環(huán)境,決策、決策支持、決策執(zhí)行,人 力,財 力,物 力,信 息,型號系列－工程系統(tǒng),,,,,組織管理,體制機(jī)制,政策、措施,政,,市,場,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、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、計劃,任務(wù)鏈,基礎(chǔ)研究,,,,,,技術(shù)開發(fā),型號工程,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,干什么、誰來干？,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，這個系統(tǒng)要比工程系統(tǒng)復(fù)雜得多，屬于社會系統(tǒng)范疇。如果說工程系統(tǒng)主要依靠自然科學(xué)技術(shù)的話，那么這個研制系統(tǒng)除了自然科學(xué)技術(shù)外，還需要社會科學(xué)與人文科學(xué)。如何組織管理這個系統(tǒng)，也需要系統(tǒng)工程，但工程系統(tǒng)工程是處理不了這類系統(tǒng)的組

47、織管理問題的，需要社會系統(tǒng)工程。應(yīng)用社會系統(tǒng)工程也需要有個實(shí)體部門，這個部門就是前面提到的運(yùn)用綜合集成方法的總體部，這個總體部與航天型號的總體部比較起來已有很大的不同，有了實(shí)質(zhì)性的發(fā)展，但從整體上研究與解決問題的思想還是一致的。,五、綜合集成思想,通過以上幾點(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，在這個思想指導(dǎo)下形成了還原論方法。這個方法在自然科學(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。彼塔朗菲比較早就意識到了還原論方法的局限性，提出還應(yīng)從整體上研究問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有發(fā)展起來，但整體論思想和方法的提出是對科學(xué)思想和科學(xué)方法的一大貢獻(xiàn)。,錢學(xué)森提出把還原論思想和整體論思想結(jié)合

49、起來的綜合集成思想。這又是科學(xué)思想的一個重要發(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)成了錢學(xué)森的綜