开放复杂巨系统及方法论，本文主要内容关键词为：方法论论文,系统论文，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。
摘 要 开放复杂巨系统是近几年系统科学界讨论的热点，从综合集成技术直至研讨厅体系是从整体上研究和解决开放复杂巨系统的方法论，是认识方法论的一次飞跃，它对于解决目前社会生活中存在的重大问题具有重要的意义。
关键词 系统 综合集成 研讨厅体系
随着社会的进步、经济的不断繁荣，科学技术革命也以高速度不断向纵深发展，特别是近半个世纪以来系统科学的崛起，使人们的研究领域不断拓展。从军事到经济，从微观到宏观，从硬工程系统到软工程系统；从简单系统、复杂系统，直到开放复杂巨系统。这一系列与系统科学研究相关的理论的陆续诞生，丰富和发展了系统科学。尤其在目前，如何理解开放复杂巨系统的概念及其方法论，对于解决我国经济生活中所面临的日益复杂的工程和科研项目的管理问题，有着极其重要的意义。
一、开放复杂巨系统的概念
我国系统科学界前辈钱学森教授经过多年研究，在对社会系统、人体系统、地理系统、军事系统的提炼、概括和总结的基础上，于1990年提出了系统新的分类方法。根据组成系统的子系统数量和种类的多少，以及它们之间关联系统的复杂程度，把系统分为简单系统和巨系统两大类。在巨系统中又分为简单巨系统和复杂巨系统。这些系统又都是开放的，所以又称为开放的复杂巨系统。对开放复杂巨系统可以从以下四个方面来理解，即开放的、巨的、复杂的、多层次的。
首先，该系统是开放的。系统按其具体内涵可分为封闭系统和开放系统。开放系统及子系统均与外界发生物质、能量及信息的交换，而且通过学习互相取得知识。以社会经济系统为例，社会经济的发展，要受许多外界因素的影响，这些因素包括：国家政策、科技发展水平、资源状况、人们的价值观、其它领域，如军事、人口、生态、科技、教育、医学、卫生、体育等等。反过来，社会经济的发展对这些外界因素又有反作用，它可以使一国政策逐步完善，推动科技的进一步发展，有利于自然资源的合理利用。同时还保持了生态平衡，满足了人们的各种需求，使得其它领域也得到了发展。一个社会经济系统如果不开放，就不能发展，如果开放不足，其发展就会停滞。只有高度开放的社会经济系统才能走向繁荣。开放性是一个复杂系统的必要条件，也是其本质特征。
其次，该系统是巨的。开放复杂巨系统中的“巨”是指巨大、多样、众多。巨系统有两种表现形式，其一是指其空间范围大，与外界环境发生的物质、能量、信息的流量大。如地球、海洋、星系等就是这类系统，铁路、城市也属这类系统；其二是指系统空间范围虽然不大，但子系统众多，关系复杂，随时间变化的相对变化率高。如人脑、计算机就属这类系统。
再次，该系统是复杂的。开放复杂巨系统由许多子系统组成，结构复杂，且其关系难以线性化。不仅要用定量模型，更具其它定性模型，各子系统的知识表达不同，获取知识的方式也各异。另外系统具有高度的不确定性，其结构会随情况变化而改变。许多工业生产过程就是这种复杂系统的典型例子。还有一种情况，就是系统本身并不复杂，但却是在复杂的环境中运行，从而导致在这一环境中能够有效运行的系统也必然是复杂的。目前，国内外正认识到把人工智能的原理与方法及人的经验与智慧，用于复杂系统的控制，这是解决复杂系统控制的有效途径。
最后，该系统是多层次的。开放复杂巨系统中有许多层次，层次之中有层次，层次之上有更大的层次，而且，层次内部有相互关系，层次与外部之间也存在关系。它们的相互关系，既有物质的关系，也有信息型的关系；既有单向的关系，也有多向的关系；既有稳定的关系，也有不稳定的关系；既有可解的关系，又有不可解的关系等等。复杂系统的这种多层次性构成了其与简单系统的本质区别。
从上述对开放复杂巨系统的分析可看出，开放复杂巨系统是目前最为复杂的系统，研究与分析该系统需要涉及生物学、医学、思维科学、社会学、天文学等不同学科的科技成就。这一概念的提出及其理论研究，不仅将推动上述这些学科的发展，而且还为这些理论的相互渗透开辟了新的途径。
二、开放复杂巨系统的方法论
求解不同类型的系统有不同的方法论。对于简单系统，可采用直接方法，即从子系统相互作用出发，直接综合成全系统的运动功能，必要时还借助于大型计算机或巨型计算机。对于简单巨系统，因为子系统数量非常多（如激光系统），应用直接方法处理已经不行，就连巨型计算机也不够用了，于是人们就采用近似的办法，略去结构功能中的细节，用统计方法概括起来，从而就能取得满意的结果，这就是所谓的自组织理论。上述这两种方法的理论基础是还原论，它是把事物分割开来进行研究，然后再拼凑起来，认为低层次和局部问题弄清楚了，高层次和整体问题自然就会清楚，即所谓1+1=2问题或线性系统中的叠加原理。然而对于开放复杂巨系统，由于存在层次结构，且高层次事物可以具有低层次事物所没有的性质，或者说整体可以具有部分所没有的性质，即所谓1+1>2的问题。很显然，仅靠还原论无法解决开放复杂巨系统问题，这就需要提出一套新的方法论。
以钱学森为首的一批系统工作者，经过几年的努力，在探索系统科学方面取得的成就的基础上于1990年，创造性地提出针对开放复杂巨系统的方法论——从定性到定量综合集成技术。在对系统建模、分析、算法、优化、决策、评价、智能化等理论方面已有不少建树，在军事、社会、经济、人口、能源、生态环境、交通、城市规划、科技、教育、大型工程项目、企业管理、财贸、卫生、体育乃至国家机关和乡镇企业等方面都有显著的应用。深刻理解这一方法论，对于我们更好更广泛地应用它，具有很重要的意义。
定性与定量综合集成技术，简称综合集成(Meta-Synthesis,M-S)，它的实质是将专家群体、统计数据和多种信息与计算机技术有机结合起来；把各种学科的理论与人的经验知识结合起来，构成一个高度智能化的人机结合系统，从而发挥该系统的整体优势和综合集成优势。它具有以下几方面的特点：
①把定性研究和定量研究有机结合起来，并贯彻全过程，从多方面定性认识，上升到定量认识，弥补了社会科学定量研究的不足，从而使社会科学从现在的以思维方法和定性描述为主的“描述科学”逐步走向以定量研究为主的“精密科学”。
②把科学理论和经验知识结合起来，实现了1+1>2的综合集成，而不是1+1=2的“拼盘”。
③按照开放复杂巨系统的层次结构，把宏观研究和微观研究统一起来。
④利用计算机系统的强大支持，这个计算机系统不仅具有管理信息系统(MIS)、决策支持系统(DSS)的功能，更重要的是具有综合集成的功能，这就要用到知识工程、人工智能、信息技术等高新技术。
⑤该方法论要求专家按群体方式工作，充分发挥辩证思维和社会思维的作用，改变了传统科学研究中的个体工作方式。
1992年，钱学森教授又提出了“从定性到定量综合集成技术”的具体应用形式——“从定性到定量的综合集成研讨厅体系”。该研讨厅体系的实质是综合集成了以计算机为核心的现代高新技术成果，与专家体系一起构成的高度智能化的人——机综合系统。它由三个体系构成：知识体系、专家体系和机器体系。
知识体系是人类认识世界所积累的宝贵财富，也为指导社会实践提供了坚实的理论和技术基础。这个知识体系由三个层次构成：直接通过实践所获得的是经验知识，它的特点是只知其然不知其所以然，所以进入不了科学知识范畴，但其中也有许多对我们有用的东西，值得我们珍惜；往上一个层次就是科学知识，它的特点是不仅知道是什么，还知道为什么。科技知识发展到了今天，已构成一个庞大的科学技术体系，除了通常的自然科学和社会科学外，还有其它科学技术部门；再往上一个层次就是哲学知识，它是系统科学的哲学概括，而这个哲学知识是马克思主义哲学的桥梁，马克思主义哲学是通过这个桥梁来指导系统科学的工作，系统科学工作的实际经验又概括总结起来，来深化和发展马克思主义哲学。哲学知识强调辩证思维和社会思维方式的运用，它是人类知识的最高概括，是人类智慧的结晶。
专家体系和机器体系是解决开放复杂巨系统问题的必要保证，同时也是知识体系的载体。分析研究开放复杂巨系统必须由系统工程和经济管理等方面的专家共同参与，依据他们所掌握的知识体系对实际系统进行了解、分析和研究，对系统分析的方法和途径作出定性判断，并用系统思想和观点把其纳入系统框架，建立数学模型，再借助于机器体系（以计算机为中心）的强大支持，对系统功能进行仿真，得出定量结果，由专家体系再分析、讨论和判断，这里包括了理性的、感性的，科学知识和经验知识的相互补充，通过修正模型和调整参数重复上述工作，最后得出结论，从而从定性认识上升到了定量认识。
由此可见，研讨厅体系不仅具有知识的采集、存储、传递、共享、调用、分析和综合等功能，更重要的是具有产生新知识的功能，是知识的生产系统，既可研究理论问题，又可用来解决实际问题。
综上所述，从综合集成技术直至研讨厅体系是从整体上研究和解决开放复杂巨系统的方法论，是认识方法论的一次飞跃，它使人类认识世界的能力登上了一个新台阶。
三、机遇与挑战
目前，开放复杂巨系统的分析研究主要还处于方法论阶段，其具体的实施方式系统科学界尽管也有不少见解，但还很不成熟，也不完善。这对于我们中青年系统工程学者来说，既是一种机遇，又是一种挑战，它要求我们不断进取，在上述方法论的基础上，吸取前辈的研究成果，逐步建立开放复杂巨系统的理论。这一理论一旦建立起来，其应用领域将会扩展到人类的一切活动，特别是新技术和国内外人们关心的热门话题，例如计算机集成制造系统(CIMS)、机器人、空间站、信息高速公路、遥作技术、临境技术等技术领域，以及诸如全球变化、环境问题、人口问题、产业结构等热门题目。
可以预料，伴随着科技进步、经济发展、社会繁荣的信息时代的到来，开放复杂巨系统的理论将会很快建立起来，并得到不断完善，这对人类进步与社会繁荣必将产生深远的影响。