钱学森：系统学与大成智慧工程
钱学森系统科学思想的形成和发展大体可分为三大阶段：第一阶段从上世纪50到70年代末，这一阶段的思想内涵集中体现于《工程控制论》和《组织管理的技术———系统工程》；第二阶段的创新发展凝结在1990年发表的《一个科学新领域———开放的复杂巨系统及其方法论》；第三阶段的深化研究，标志是2001年发表的《以人为主发展大成智慧工程》[1]。其核心概念包括：开放的复杂巨系统、从定性到定量的综合集成方法、大成智慧工程与大成智慧学、系统学的基本概念和内容。系统：由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成的具有特定功能的有机整体，而且这个“系统”本身又是它所从属的一个更大系统的组成部分。研制这样一种复杂工程系统所面临的基本问题是：怎样把比较笼统的初始研制要求逐步地变为成千上万个研制任务参加者的具体工作，以及怎样把这些工作最终综合成一个技术上合理、经济上合算、研制周期短、能协调运转的实际系统……“系统工程”（systems engineering）是组织管理“系统”的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法，是一种对所有“系统”都具有普遍意义的科学方法……就一个工厂而言，任何一个分系统，都由下列六个要素组成．“人”当然是第一要素，其他五个要素分为物和事两类，物包括三个要素即：物资（能源、原料、半成品、成品等），设备（土木建筑、机电设备、工具仪表等）和财（工资、流动资金等）。事包括两个要素：任务指标（上级所下达的任务或与其他单位所订的合约）与信息（数据、图纸、报表、规章、决策等等）[2]。“根据组成系统的子系统以及子系统种类的多少和它们之间关联关系的复杂程度，把系统分为简单系统和巨系统两大类，简单系统是指组成系统的子系统数量比较少，它们之间关系自然比较单纯，如某些非生命系统，象一台测量仪器，这就是小系统，如果子系统数量较多 (如几十、上百)，如一个工厂，这个系统可称作大系统。不管是小系统还是大系统，研究这类简单系统都可从子系统相互之间的作用出发，直接综合成全系统的运动功能。这可以说是直接的作法，没有什么曲折，顶多在处理大系统时，要借助平大型计算机，或巨型计算机。当子系统数量非常大(如成上万、上百亿、万亿)则称作巨系统，如果巨系统中子系统种类不太多 (几种、几十种) 且它们之间关联关系又比较简单，这类系统称作简单巨系统，如激光系统，研究处理这类系统当然不能用研究简单小系统和大系统的办法，就连用巨型计算机也不够了，将来也不会有足够大容量的计算机。直接综合的方法不成，人们就想到本世纪初统计力学的巨大成就，把亿万个分子组成的巨系统的功能略去细节，用统计方法概括起来，这很成功，是I.Prigogine 和 Haken 的贡献，他们各自称为耗散结构理论及协同学。如果子系统种类很多并有层次结构，它们之间关联关系又很复杂，这就是复杂巨系统。当这个系统又是开放的，就称作开放的复杂巨系统，例如:生物体系统、人脑系统、人体系统、地理系统 (包括生态系统)、杜会系统、星系系统等，这些系统无论在结构、功能、行为和演化方面，都很复杂，以至于到今天，还有大量的问题，我们并不清楚，如人脑系统，由于人脑的记忆，思维和推理功能以及意识作用，它的输人——输出反应特性极为复杂，人脑可以利用过去的信息 (记忆)和未来信息(推理) 以及当时的输人信息和环境作用，能够作出各种复杂反应，从时间角度看，这种反应可以是实时反应，滞后反应甚至是超前反应；从反应类型看，可能是真反应，也可能是假反应，甚至没有反应。所以，人的行为决不是什么简单的“条件反射”，它的输入输出特性随时间而变化……再上一个层次，就是以人为子系统主体而构成的系统，子系统还包括由人制造出来具有智能行为的各种机器。对于这类系统，“开放”与“复杂”具有新的更广的含义：这里开放性指系统与外界有能量、信息或物质交换，说得确切一些:1）系统与系统中的子系统分别与外界有各种信息交换，2)系统中的各子系统通过学习获取知识由于人的意识作用，使得子系统之间关系不仅复杂而且随时间及情况有极大的易变性。一个人本身就是一个复杂巨系统，现在又由这种大量的复杂巨系统为子系统而组成一个巨系统社会人要认识客观世界不单靠实践，而且要用人类过去创造出来的精神财富，知识和掌握与利用是个十分突出的问题，什么知识都不用，那就回到100多万年以前我们的祖先那里去了。人已经创造出巨大的高性能的计算机，还致力于研制出有智能行为的机器，人与这些机器作为系统中的子系统互相配合和谐地进行工作，这是迄今为止最复杂的系统了。这里不仅以系统中子系统的种类多少来表征系统的复杂性，而且知识起着极其重要的作用，系统的复杂性可概括为:系统的子系统间可以有各种方式的通讯;@子系统的种类多，各有其定性模型;3)各子系统中的知识表达不同，以各种方式获取知识;4）系统中子系统的结构随着系统的演变会有变化，所以系统的结构是不断改变的。我们把上述系统叫作开放的特殊复杂巨系统，即通常所说的社会系统。……实践已经证明，现在能用的、唯一有效处理开放的复杂系统 (包括社会系统)的方法，就是定性定量相结合的综合集成方法，这个方法是在以下三个复杂巨系统研究实践的基础上，提炼、概括和抽象出来的，这就是:(1)在社会系统中，由几百个或上千个变量所描述的定性定量相结合的系统工程技术，对社会经济系统的研究和应用;(2) 在人体系统中，把生理学、心理学、西医学、中医和传统医学以及气功、人体特异功能等综合起来的研究;(3) 在地理系统中，把生态系统和环境保护以及区域规划等综合探过地理科学的工作在这些研究和应用中，通常是科学理论、经验性假设和专家判断力相结合、提出经验性假设(判断或猜想)，而这些经验性假设不能用严谨的科学方式加以证明，往往是定性的认识，但可用经验性数据和资料以及几十、几百、上千个参数的模型对其确实性进行测，而这些模型也必须建立在经验和对系统的实际理解上，经过定量计算，通过反复对比，最后形成理论，而这样的结论就是我们在现阶段认识客观事物所能达到的最佳结论，是从定性的认识上升到定量的认识。从上所述，定性定量相结合的综合集成方法，就其实质而言，是将专家群体 (各种有关的专家)、数据和各种信息与计算机技术有机结合起来，把各种学科的科学理论和人的经验知识结合起来，这三者本身也构成了一个系统，这个方法的成功应用，就在于发挥这个系统的整体优势和综合优势。近几年，国外有人提出综合分析方法 (Meta--Analysis) ，对不同领域的信息进行跨城分析综合，但还不成熟，方法也太简单，但定性定量相合的综合集成方法却是真正的 (Meta Synthesis)。”[3]1997年钱学森提出要注意“开放的复杂巨系统理论及方法的局限性”问题：“关于开放的复杂巨系统，由于其开放性和复杂性，我们不能用还原论的办法来处理它，不能像经典统计物理以及由此派生的处理开放的简单巨系统的方法那样来处理，我们必须用依靠宏观观察，只求解决一定时期的发展变化的方法．所以任何一次解答都不可能是一劳永逸的，它只能管一定的时期．过一段时间．宏观情况变了，巨系统成员本身也会有其变化，具体的计算参量及其相互关系都会有变化．因此对开放的复杂巨系统，只能作比较短期的预测计算，过了一定时期，要根据新的宏观观察，对方法作新的调整．这样说来，开放的复杂巨系统理论及方法有其局限性，但这样认识是实事求是的，这种理论和方法也是有效的，因为它比那些脱离现实的所谓｀理论＇更合乎实际。”[4]从定性到定量的综合集成方法以及它的实践形式“从定性到定量综合集成研讨厅体系”“23年来，系统工程和系统科学已经有了很大发展，我们已经从工程系统走到了社会系统，进而提炼出开放的复杂巨系统的理论和处理这种系统的方法论，即以人为主、人-机结合，从定性到定量的综合集成法，并在工程上逐步实现综合集成研讨厅体系。将来我们要从系统工程、系统科学发展到大成智慧工程，要集信息和知识之大成，以此来解决现实生活中的复杂问题。……系统科学的这一发展，结合现代信息技术和网络技术，我们将能集人类有史以来的一切知识、经验之大成，大大推动我国社会物质文明和精神文明建设的发展，实现古人所说｀集大成，得智慧＇的梦想。智慧是比知识更高一个层次的东西了。如果我们在２１世纪真的把人的智慧都激发出来，那我们的决策就相当高明了。我相信，我们中国科学家从系统工程、系统科学出发，进而开创的大成智慧工程和大成智慧学在21世纪一定会成功，因为我们有马克思主义哲学作为指导。”[5]“我看第五次产业革命的核心问题，就是人脑跟机器，也就是跟计算机、信息系统怎么结合起来。人跟机器真正结合起来了，那时候人的脑筋一下子就扩大了，整个人类的知识都可以吸收进来。第五次产业革命目的就是要做到这一点。如果真正做到了这一点，那人就不是现在的人了，人类进化了，人与机器结合在一起，就是进步。从前人与机器结合，是搞机械加工，那是人力的扩展和延伸；今天人和计算机结合，是人脑的扩展和延伸。我相信，这个结合对人类社会的影响将更加深远。人·机结合，即人必须和信息网络结合在一起工作，人离开了信息网络的终端机将无法工作，这一天很快就要到来了。原始人怎么工作？全靠自己的四肢，那时没有什么工具，后来有了工具，人学会使用工具，这是一个进步。到了发明机器，使用动力驱动机器工作，那是一个更大的进步。当然，这已经是人·机结合了，不过人占据很重要的位置。现在人又进入了一个新时代，即人要工作，必须使用计算机网络，终端机就像我使用的笔一样。教育要大大地改革，小孩子一入学就要学会使用终端机，就像现在小孩子入学学会用笔写字一样，从小就是人·机结合的。目前我们国家距离这样的发展还有较大差距，但是我们要看到这个时代，迎接这个时代的到来。”[6]