技术的自组织特征分析，本文主要内容关键词为：特征论文,组织论文,技术论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号：N 941 文献标识码：A 文章编号：1005—6408（2006）02—0084—06
1 技术系统自组织演化的条件
1.1 技术系统的开放性
现行的技术系统是开放的。从系统要素构成看，物质手段体系时时刻刻都在与外界进行交流。能源子系统要得到不断的供给补充，就必须有电力、化石力等系统的介入；原材料子系统不可能少却供应商；工具子系统必须得到不断的维修保养和更新换代，相关技术系统必然不可断绝联系。知识手段体系同样，技术与科学系统的交流早已不可分离；而作为经验与技能的持有者（技术主体）则更穿行于社会各个系统之间。马克思在探讨产业革命中各种技术部门之间的横向联系时指出，“一个工业部门生产方式的变革，必定引起其他部门生产方式的变革。”[1] 他详细考察了英国工业革命中棉纺织业的革命以及它如何引起交通运输业、机器制造业的革命，从而形成整个社会的工业技术体系。技术系统是整个社会大系统的有机组成部分。技术系统与人类社会系统、周围自然环境系统不断进行着物质、能量和信息的交换。尤其20世纪以来所发生的技术革命，如信息技术革命、材料技术革命、能源技术革命、制造技术革命、交通技术革命、建筑技术革命、纺织技术革命、食品工业技术革命、军事技术革命等等，它们无一不对社会经济文化产生巨大而深远的影响，这充分说明了技术系统的开放性。技术系统的开放性，实质是系统内在要求的反映。自组织的环境需要满足一定的要求，如开放性与开放程度的要求。如果技术系统的开放程度为零，就成了封闭系统，意味着混乱无序和死亡。反之，如果系统百分之百的开放，与环境融为一体，系统也就不复存在了。因而系统的开放需要一定的限制，并非越开放越好。现实中，所有的系统都是某种程度的开放系统，技术系统也不例外，可以用开放度来加以刻画。[2] 开放性是系统自组织演化的基本条件，技术系统的自组织演化需要宽松适宜的环境。
1.2 技术系统的远离平衡态
技术系统是远离平衡态的。从技术系统的要素构成来看，现行的任一技术系统与社会大系统中其它相关的技术系统相比，总存在着一定的差异。这个差异可以具体描述为物质手段（如机器、工具、设备等）方面的差异；知识手段（如工艺、方法、流程等）方面的差异；主体经验技能（如技术主体的知识结构、实践水平、身心状况等）方面的差异。正是这些差异使技术系统进入发展不平衡。从系统的结构来看，技术系统的要素不可能完全相同，即使有所相同，在不同的环境中也会形成不同的结构，这种情况类似于在不同的管理体制下发挥作用的技术系统。这些要素相近而结构不同的技术系统之间也会产生一定的张力，比如相同的生产线有时生产效率却不相同。这样的技术系统之间必然产生由效率引发的利益问题，如投资与回报的问题。
在生存竞争条件下，从而使系统必然走向不平衡。从技术系统的功能来看，技术系统在一定的社会环境中所发挥的作用是不同的，因而表现为不同的功能。系统的功能是系统内部关系与外部环境关系相互作用过程中所表现出来的系统的特性和能力。在不同的环境机制下，技术系统发挥的效能必然有所不同。这种情况类似于市场经济条件下的技术系统与计划模式下的技术系统。技术系统在不同的环境机制下运作必然存在着差异。即使在相同的环境机制下，其内部的管理机制的不同也会产生不同的功能。因而势必在技术系统之间产生不平衡，也即技术系统与环境之间产生差异，从而引起系统与环境之间的物质的能量的和信息方面的交换。如在市场经济条件下，企业为了在竞争中立足并处于有利地位，便会千方百计改进生产技术，提高劳动生产率，技术系统便随之产生一系列变化，差异因之产生。正是这种差异的存在才造成了技术的不断进步。无论是相同部门的技术系统还是与其它部门的技术系统之间都存在着这种差异性，即不平衡。
马克思主义政治经济学认为，资本主义条件下同部门间的技术竞赛、不同部门间的资本转移其目的都是利润之争。而这种竞争与转移的结果都势必造成技术系统远离平稳。进一步分析不难看出，这种远离平衡其实正是系统从低序向高序、从旧序向新序过渡的重要因素。也正是在这种不平衡的条件下，系统在不断地重组自身，进化自身。当然即使远离平衡，如果切断了系统同外界的交流，系统也会萎缩死亡，这种情况类似于企业的破产。而那些与外界保持较好交流的系统则会不断发展壮大。
1.3 技术系统的非线性
1.3.1 技术的产生和发展的非线性。技术不是由严格的逻辑推理获得的，也不是由线性简单积累取得的。技术从产生之日起便有了自身发展的逻辑：可用Logistic曲线来描述和预测技术的演化发展。这是一个假设不受外部影响的系统自我演化自治方程的曲线图，它较好地反映了单项技术在不受外界因素影响下的非线性演化发展过程。如图1所示。
图1 技术发展曲线
Logistic方程为：
dx／dt＝αx（L－x）．
式中：x为技术参数；L为x的极限水平；α为常数。Logistic方程是自治方程，也就是说系统这样的发展轨迹并没有受到环境的影响，完全是系统自身内部运行的结果，它反映了系统发展的自组织机理。
1.3.2 技术系统内部相互作用的非线性。竞争和协同是非线性的产生机制。自组织系统的动力来自系统内部各个子系统间的竞争和协同。技术系统至少由三个相互独立的要素构成，即物质手段、知识手段、主体的经验与技能。系统要素之间的竞争与协同推动了技术的进化。技术系统诸要素因非线性相互作用而丧失了自身运动的独立性，形成了整体一致的作用和效应。这是自组织理论所指出的系统发展的根本动力是系统内部的矛盾、竞争所推动的协同发展的观点。技术演化的根本动力来自于系统内部的观点，体现了技术系统自组织演化的系统本质。但强调这个本质并不排斥人类社会和环境系统对技术的发展所起的巨大作用。
1.4 技术系统的涨落
普利高津提出涨落导致有序的论断，它明确地说明了在非平衡系统具有了形成有序结构的宏观条件后，涨落对实现某种有序结构所起的决定作用。涨落对系统演变所起的是一种触发作用，一种建设性的触发作用。
技术系统的涨落是创造性的技术发明。在技术系统的运行过程中，往往需要解决技术领域中出现的问题。技术问题的解决包括提出关于解决技术问题的创新性方案、措施和结果。而技术发明则是提供前所未有的人工自然物模型，或是提供加工制作的新工艺、新方法，诸如机器设备、仪表装备和各种消费用品以及有关制作工艺、生产流程和检测控制方法的创新和改革等。从技术系统的角度来看，技术发明是针对特定的技术问题而进行的创造性的技术活动，其目的是要提供优于以往技术的更为先进的东西，即在原理、结构和功能效益上要优于现有技术。技术发明的产生往往打破原有技术结构的平衡性，触发技术系统进行系列技术改造，因而可能使技术系统走向更为有序的状态。技术发明的产生具有很大程度的随机性，并不是异想天开之事，是可以期望但却难以预测的。如古人已有过嫦娥奔月的想法，也曾有过实际的创造发明的意图，但最终却没能成功。原因是技术发明的产生必须是在现有的技术的基础上进行，技术不可能脱离现有的科学技术水平而跨越技术时代。一个技术时代到另一个技术时代并不是凭空任意的，而是累进的。技术史上虽然有技术突变的发生，但其技术原理等方面不可能脱离现有的科学技术水平，除非新的科学理论及技术原理的出现，因而技术发明往往既有继承又有创造。
技术发明作为技术系统的随机涨落能否引起系统的质变，关键还要看技术系统实现有序化演变所需具备的其它相关条件，即技术系统是否具备自组织演化的条件：开放性、远离平衡、非线性。因而一项技术发明作为技术系统的随机涨落能否被应用于生产过程或工程活动，从而被放大到引起技术质变的程度，不仅取决于它是否能被纳入已有的技术系统或引起已有技术系统的革新，还取决于技术系统的资金、设备、人力、材料、管理以及市场诸方面的因素。既有技术系统内部的因素也有技术系统与外界的关系情况。技术系统内部要求远离平衡态通过非线性产生协同以便涨落得以响应。如改进性技术发明，如果这种技术改良确实能够产生有效的现实意义，能够改进现有技术系统的部分或整体的结构与功能，并得到应有的重视，那么必会触发一系列有序演化。而技术系统的外部条件必须是能够向技术系统不断的输入物质、能量和信息。没有充分的资金、设备、人力、材料以及市场，再好的技术发明也会被搁置，技术系统只能维持原有的结构状态，甚至因没有交换而走向封闭而最后死亡。相关案例多不胜举：电灯中用钨丝代替碳丝，用充氩代替真空；高压蒸汽机、汽轮机和多缸蒸汽机对蒸汽技术的改进等。所以，有了发明，只有得以系统的响应并在有力的环境条件下才能更好地激发系统演化，从而产生相应的产品或工艺，以解决生产和工程中的实际问题。当然，这里的转化过程是复杂的：发明必须转化为产品研制、工艺试验，转化为技术革新、试生产、批量生产和推广应用，最后才能转化为现实技术。
2 技术系统自组织演化的动力
系统自组织的首要条件是系统内部的竞争和协同。子系统的竞争使系统趋于非平衡，子系统之间的协同则在非平稳条件下使子系统中的某些运动趋势联合起来并加以放大，使之占据主导地位，支配整个系统的演化。系统内部各个子系统的竞争和协同必须是一种非线性的相互作用，只有如此，这种竞争和协同才能成为系统自组织演化的动力。因为相互作用的矛盾双方的排斥、吸引在线性作用下，双方质量相当，各种作用之间很少发生关联，所以系统内部各个要素或子系统之间很少协同甚至根本没有协同。相反，在非线性相互作用下，各种作用相互关联、形成协同，使系统产生整体行为，系统局部的小涨落得以放大，从而引起系统从稳定到非稳定再到新的稳定的跃迁式演化。因而，正是非线性相互作用构成了竞争和协同的辩证关系，导致系统的自组织进化。[3]
技术系统也不例外，例如，直流电与交流电技术竞争，融合为一个复杂的电力系统，在世界整个工业界占据重要地位，正是体现了自组织演化过程中非线性相互作用下的竞争和协同。再如，技术创新过程中不同企业之间的相互竞争与协作的过程，创新系统内部当某个创新企业的某项技术创新一旦取得成功，由于经济利益的驱使必然吸引一大批追求者和模仿者进行投资，他们或是利用该项技术创新所提供的技术机会及其连锁效应进行新的技术创新，或是通过某种方式和手段模仿该项技术创新成果直接进行产品生产，或是直接用来改造本企业的生产技术、生产工艺。[4] 而这种情势的形成既不是外加的也不是人为的，而是自然而然地组织起来。涨落是系统自身的一种内在随机性，是系统进化到更有序状态的诱因，涨落驱动了系统各个子系统在获取物质、能量和信息方面的非平衡过程，它是有别于必然性的有非线性作用动力的另一类自组织演化动力，即随机性动力，如技术上的意外发明有时候会引起一系列的技术变革甚至技术革命。
技术系统自组织的动力体现在三个不同的层次上：
微观：单项技术系统内部各要素之间的竞争与协同。现行的任何技术系统几乎都不可能是某一单一的技术在起作用，即任一技术系统都是由若干技术单元复合而成的技术系统。从系统的结构看，一个技术系统包括若干技术单元，这些技术单元实质是构成整个大技术系统的若干要素或子系统，而这些要素或子系统的复合并非是简单的加合，而是一种相干性的耦合关系，是各个技术子系统经过物质、能量和信息的交换而彼此约束选择、协同放大，从而实现超越技术单元的复合技术系统的整体功能。这样的技术系统也可以说是复杂技术系统，体现了技术系统的要素的复杂性、要素结合方式的复杂性和技术系统过程的复杂性。要素的复杂性指示系统构成的非单一性。结构的复杂性是指示系统组织要素的时空分布的复杂性。过程的复杂性指示技术过程中不同阶段的相互联系、相互影响的复杂性。
微观层次上，一个单项技术至少由三个要素构成：物质手段要素、知识手段要素、主体的经验和技能要素。正是这三种要素之间的相互作用推动了技术的进化。如，靠长期的经验积累和经验摸索而实现的对技术程度不同的改变和补充，或应用新的科学技术原理解决技术问题而实现技术上的开创性的技术发明，可能引起整个技术系统的革命。
中观：产业技术系统内部各子系统间的竞争与协同。中观层次的技术系统从产业技术来看，指种植业、畜牧业、水产业、矿业、冶炼行业、石油工业、制造业、动力工业、信息业等某一产业技术系统。产业技术系统以其主导技术而区别于其它技术系统。主导技术反映了这一产业领域的主要技术特点，如信息产业的主导技术是信息技术；动力工业产业的主导技术是核力、电力或是火力。简单来说，中观层次的技术系统同属一个产业的技术群。
中观层次上，技术系统的多种技术并存、相关技术之间的彼此差异为技术之间的竞争与协同提供了舞台。技术因差异而竞争，从而不断超越低效的、落时的技术，使技术系统不断完善、更新。技术因竞争而协同，从而不断壮大、健全、完善、更新。如，动力系统中核力对电力的竞争，水力对火力的竞争；信息产业中互联网的实现。
宏观：整个社会技术系统的各个子系统的竞争与协同。宏观的技术系统是指所有产业技术的复合。将整个社会大技术系统称为复杂性技术系统是当之无愧的。各种技术要素之间、各种技术子系统之间、各种技术群体之间的相互渗透、交叉、综合，并按照一定的社会目的和内在机制而形成要素林立、结构复杂、功能健全的宏观技术系统。宏观系统既体现了技术系统的复杂性，更体现了技术系统各子系统相互作用的非线性机制。由此可以看出，各个技术单元的构成要素之间的相互关联，相互制约，相干耦合；各个技术子系统之间竞争、协同；不同技术群体之间多种多样复杂异常的非线性相互作用，从而使整个社会建构于整个技术的天罗地网之中。尤其20世纪20年代以来出现的高度综合性的技术项目，如高能加速技术、计算机技术、原子能技术、空间技术、生物工程技术等都是横跨各种学科和综合各种不同类型技术非线性相互作用形成的复杂性技术。技术的复杂化，是人类知识的深化，科技发展的深化，社会发展的深化。时代要求对技术实行统摄、组合并创造多元复杂性技术。
宏观层次上，更能洞察整个技术群体之间的竞争与协同。整个技术从无到有，从单项到多项，从简单到复杂，从区域至整体的不断产生、分化、综合从而遍及整个人类生活时空，生动细腻地体现了技术的生长蔓延、竞争协同、从无序到有序，从平衡到非平衡再到非平衡混沌的历史过程。
3 技术系统自组织演化的途径
一般而言，系统在自组织演化时往往取相变的方式。物理学意义上的相变，常常有两种典型途径，一是经过临界点的性质突变的相变，二是在临界点以下的状态突变的相变。第一种相变的特点在于经过临界点时系统的性质发生突变，而系统的状态却表现为系统相变前后两种状态共存的情形；第二种相变的特点在于系统在临界点以下状态便开始改变，但系统的状态的改变却并不是一下子完成，因而这种相变又被称之为渐变式相变。同时，第二种相变发生前后系统的性质并不发生突变。
技术的发展是连续性与间断性的统一。由技术的历史考察可以看出，任何技术的出现都要经过长期积累，新技术总是在原有技术的基础上发展起来的，技术有世代相承和连续发展的历史，技术发展过程中又有连续性的中断，在连续发展的序列中显现出间断性，基于技术发展的连续性和中断性，产生了技术发展的两种形式：技术发展的连续性表现为渐进式，即技术改进和技术革新；技术发展的阶段性表现为跃进形式，即技术革命。技术改进和技术革新是指在原有技术基础上做出局部性技术变革，技术改进是对已有技术作程度不同的改变和补充，技术革新以技术发明为前提，表现为技术要素的完善，或者技术要素之间的关系的优化。技术革命主要是指改变社会生产技术基础的整个技术体系的根本性变革（有时指某一技术领域或某一技术系统中出现的以构成技术发展产生飞跃或质变的重大突破）。由此进一步可以看出，技术革命就像物理学意义上的相变一样，有两种相变：（1）临界（性质）突变，如：瓦特蒸汽机技术取代纽可门蒸汽技术；从电子管计算机到晶体管计算机、集成电路计算机再到大规模集成电路计算机。此类技术革命前后的技术形态具有内在的继承性即技术状态未发生突变，所以它相当于性质突变的相变。（2）非临界（状态）突变，如：动力技术革命，电力技术代替蒸汽技术；能源技术革命，核能技术取代电能技术等。这种技术革命前后相当于状态突变的相变，因为革命前后的技术完全是两种不同状态的东西。
4 技术系统自组织演化的形式
自组织系统演化途径的多样性，在自组织系统演化的现象上通常表现为一种丰富多彩的分叉行为，呈现出一种树形结构，一种从简单到复杂、从少到多的不断分叉图景。对于这种图景的描述和解释，是自组织理论群中的“分形”理论与“混沌”理论。
技术自组织演化特征在技术发展的形式和途径上有着显著的表现。技术从古代到现代大致经历了四种形态：史前时期的原始技术、农业社会的手工技术、工业社会的机器技术和现代社会的信息技术。纵观历史，不难看出这四种形态的技术之间的关联。通过纵横比较，我们可以清晰发现关于技术演化的历史脉络。事实表明，技术演化呈现分形结构与混沌图景。
人类手工品的遗迹最先见于近生代的堆积物中，这些堆积物是在100万至1000万年前形成的。这些遗物就是一些用火石或其它硬石粗糙地敲砸成的工具。最早的叫原始石器，同受到风化和水蚀作用而形成的天然物，没有多大区别。后来的一批粗制石器，才是人工制成的。就是说，人类早先只是利用自然界现成的自然物，并没有形成如何制作工具的技术。或者说，人类的早先的技术只是取得了与自然物同等的地位，并非烙有人工性的标记。因而当时的“技术”如果仍称之为技术的话，其只是未能从自然物中分化而出的或酝酿着可进一步分化可能的“技术之坯”。即技术仍然处于无序或平衡态混沌。人类从利用自然现成物到可以利用天然物打制一些粗制的石器便开始了技术的真正的历程。从第一把石斧开始，技术便开始了从简单到复杂，从无序到有序的演化。
从人类第一件石器开始，技术便开始了分化。从史前石器到铜器、铁器，到近代机器体系，再到现代整个社会技术系统，技术经历了一个从单项到多项，从简单到复杂，从无序到有序的演化历程。
首先，技术种类之多难以数计。可以说人类几乎所有的文明成果中都是一定技术的产物，充分展现了整个技术世界的纷繁复杂，因而将技术十分准确地分门别类可以说是不可能的。统计整个技术数量是不可能的，但可以通过专利数量来衡量技术演化的速度有多么惊人。“仅美国1790年以来就发布了470多万专利。假如这些专利中的每一项都可以看作相当于一个生物物种的话，那么就可以说技术品种的多样性比生物物种的多样性大三倍。”[5]
其次，技术系统逐渐完备。如果史前技术不是严格意义上的现代特征的技术体系的话，而从史前到农业社会的手工技术、机器工业时代的机器技术再到当代的新技术革命时期的社会大技术体系，完全可以说人类社会正在处于一个由自己创造的人工物所构成的纷繁复杂、结构严密、功能齐全、日益完备的空前的技术空间，这个空间是精密严实，结构细腻，层层嵌套，从任一结点出发我们都可以有无数条道路通往其它技术。
再次，技术的发展是分叉的。顺着历史的方向我们不难看出技术的枝蔓。从人类手中的第一件自然物石块出发，我们可以理出无数条技术发展的径迹。从最初打磨得很粗糙的击打用石头到詹姆斯·内史密斯（James Nasmyth）1842年设计的巨型蒸汽锤；[5] 从纽可门蒸汽机到瓦特蒸汽机、蒸汽轮机、内燃机涡轮机再到涡轮喷气发动机；从锗微波检波器到第一台锗晶体管收音机等等，我们都可以看出任一个新技术的出现都预示着一条新的技术分支的延续或出现。技术就是这样从一点到线，到面，再至密布整个空间，从而成为根深蒂固、枝繁叶茂的参天大树。人类学家阿尔弗莱德·克虏伯（Alfred L.Kroeber）所描绘的人造物树形图则充分表现了技术演化过程的分形特征。[5]
最后，需要提出，机器工业时代的机器技术体系早已不是先前手工时代的单项技术，而是众多的技术子系统的复合体，技术由于发展的需要而生成无数发展方向，又由于发展的需要而又簇聚一起形成新的技术体系。如光、电、磁、声等技术支脉的不同发展方向，同时又因某种特殊需要而汇集一起从而完成某个特定目标。如电视机就是光、电、磁、声技术的复合体。而电视机又在不断地从黑白电视机到彩色电视机继而向等离子彩电迅速演化。由此可以看出，技术演化过程中，不断出现高度的分化与综合。尤其机器技术时代以来，技术已经成为层次纷繁结构嵌套纵横交叉的网络系统。按自组织理论观点，这一个层次纷繁结构嵌套纵横交叉的网络系统即为远离平衡的“混沌”，或正在走向远离平衡的“混沌”。因而技术的演化历程揭示了技术演化的自组织特征，即从无序到有序，再从有序走向非平衡混沌的发展道路。
收稿日期：2003—12—28