运筹学:问题与展望_运筹学论文

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关于运筹学,人们形成两点共识。其一,运筹学是一门较年轻的学科。它诞生于第二次世界大战前夕,人们通常认为,这与英国一个专家小组在雷达站从事的工作有关,其目的在于解决与寻找最佳行动方案有关的技术问题。该项工作具有综合的性质,因为小组内有不同专业的专家。这便预先决定了要用系统方法来解决问题。后来人们把这样的小组称为作战小组。这首先是因为,人们已经在战争时期使用类似的方法来达到军事目的:找到有效作战方法。

其二,必须对实际运用运筹学工具和方法的可能性持清醒态度。为此人们经常引用美国学者T·A·萨吉的一句名言:“运筹学是这样一门艺术,它给实际问题提的建议只比用其他方法提的更糟糕的建议稍好一点。”(注:引自洛帕特尼科夫(Л.И.Лοпатников):《经济学数学词典》,莫斯科,1987年,第149页。)

为了证明该研究领域的不拘一格和广泛性,只要指出下面一点便够了:高等学校五年制运筹学专业培养的是经济学家、数学家和工程师。标准教学计划涉及广泛的一系列学科,对学生的要求很高,他们必须成为知识渊博,能够处理各种相关问题的专家。

另一方面,说来令人难以置信,对于什么是运筹学,我国文献中竟然没有一个统一的定义。为了证明这一点,只须举出《数学百科全书》中沃罗比约夫(Н.Н.Воробьев)和《经济学数学词典》中拉帕特尼科夫撰写的条目即可。前者下的定义是“建立、完善和应用数学模型来作出最佳决策。运筹学的理论方面的内容是研究和解决这样的数学问题:在已知的众多可能的解决方案中选出符合最佳标准和可称之为最佳答案的要素……运筹学的应用方面在于提出最佳化问题并加以解决”。就是说,运筹学仅仅是以最佳方式提出问题,其重点在于解决问题的数学方面。

而洛帕特尼科夫的定义显然更广泛:“运筹学是控制论的一个应用分支,用来解决实际的组织问题(包括经济问题)。它是一门综合学科。有时运筹学被理解得极其广泛,包括一系列纯数学方法,有时正相反,被理解得非常狭窄:用经济学和数学模型解决严格界定范围的问题的一种实际操作方法。运筹学的主要方法是对有目的的行动进行系统分析,并对这些行动的各种可能的结果作比较评价,尤其是定量评价。”

还可以举出其他一些定义和观点,并对它们进行比较分析,这是一项有趣的专门科学研究课题。但这不属于本文的讨论范围。

我们以前曾讨论过以下两个问题。一方面,原则上可以建立广义系统论,并将其应用于经济分析。另一方面,已经确定,存在着形形色色、各种各样的经济系统,它们极其复杂,这就使得经济系统论的研究前途渺茫,更不用说建立在广义系统论的基础上了。但是不可否认,存在着共同的系统特性,必须对它们进行研究。这可以成为对运筹学进行广泛解释的方法论基础。

对文献的分析,使我们得出结论,运筹学是这样一个领域,至少有条件地来说,它由以下两个部分组成:

首先,对解决不同问题的不同知识领域里的各种专家小组的活动进行分析。这里应当指出的是,如果说关于运筹学的最初的出版物非常重视这个问题的话,那末现在,由于一系列客观上的原因,至少在我国,这样的出版物已经极为罕见了。

运筹学第二部分的资料最为全面。这要么是一些专家小组工作的最终成果,如相关系统的数学模型及其数学分析,要么是当时专家小组未能解决的数学问题的不同解决方案,如对具体数学问题的题法或早先提出的数学问题的分析。

这方面的成果在不断地积累,必须使之系统化,目前正在这样做。

同时,专家小组所解决的任何一个问题,都可以看作是对相关系统(技术系统、生物系统、社会系统、经济系统等等)的研究(分析)。这样,一方面,在不同性质的复杂系统的研究方面进行着知识积累,另一方面,由于上述原因,有可能使这些成果系统化,不仅使同一类小组的成果,而且使不同性质和用途的所有系统的成果系统化。

从这个角度来说,上述洛帕特尼科夫的定义中使用“控制论”一词,实质上考虑到维纳(N.Wiener)有关控制论的一个思想:需要知识的普遍性和多样性。所以,这样一种思想也会对运筹学起整合作用:一个知识领域里所获得的成果、观点和分析方法,在一定条件下应当也适用于其他知识领域。为此,正如文献中所指出的,必须在科学出版物中使用一种语言(术语!),相邻的和同一类的研究领域必须互相渗透,必须了解利用其他知识领域成果的可能性。

普遍性和多样性的另一个方面与不同研究领域中出现的各种数学模型,以及能形成相应模型的各种专门方法的一致性有关。不同研究领域中的数学模型之所以具有一致性,往往是由于被模拟的系统具有内在一致性。

从这个角度来说,首先应当指出线性规划模型的普遍性及其应用于不同的研究和知识领域的可能性。它在经济中的应用无疑具有革命性,并且与科学院院士康托罗维奇(注:康托罗维奇,苏联数学家、经济学家,苏联科学院院士(1964)。主要有函数分析和计算数学方面的著作。为线性规划奠定了基础。——译者注)(Л.В.Канторович)的名字联系在一起。康托罗维奇晚年曾说过,这是一种“理想化经济”模型,并指出这种理想化的种种事实。然而必须承认,恰恰是线性模型在经济分析中得到最广泛和最有效的运用。这是由一系列情况所决定的。首先,整个经济报表制度、大部分经济指标和评价制度以及其他许多因素都具有线性和加性。当然,实际情况有时可能有些出入。这便需要一种相当简便的工具来获得评估方案。于是线性模型应运而生,成为这样一种工具。在当时计算技术不太发达的情况下,线性模型是必不可少的。毫无疑问,线性模型今后也将得到广泛的应用。上述情况说明了历史上第一个也是最发达的运筹学领域——线性规划产生的来龙去脉。用现代的说法,这是康托罗维奇、美国数学家丹乔格等人提出的一种数学理论。其主要研究对象是线性规划问题(模型)。但是无论过去还是现在,线性模型不可能在所有实际研究中包办一切,解决所有问题。这就需要提出其他种类的模型,于是产生了运筹学的新领域:二次规划、凸性规划和离散规划。

这里必须指出两个问题,说明该研究领域的复杂性。一方面,新种类的模型的出现(正如线性规划的情况一样),有时呼唤着全新的数学工具。另一方面,在进行数学研究时,每一种模型都需要使用已有的数学工具,如数学分析、线性代数、凸性分析等等。这一点比方说对于培养在运筹学领域工作的经济学家兼数学家来说具有特殊的意义,因为他们应当是精通全部有关学科的通才。

正如我们以前曾经讨论过的,必须考虑到不确定性因素,这一点反过来又决定了必须研究相应的运筹学领域,如随机规划、数学对策论、决策论、日程安排法等等。

还可举出历来属于这一领域的运筹学其他领域,如排队论、动态规划、各种模拟法等等。其实其中每一个领域要么具有相应的模型,要么是研究某种(某些种)模型的工具,还可能是有效研究实际研究中产生的某种情势的特殊方法。例如,对策模拟法是研究不确定情势和考虑到“人的因素”的一种方法(手段)。

至于运筹学的发展前景,可概述如下:

1.在分析复杂的最佳化问题,寻找最佳或可接受的解决办法,以及研究各种模型时,看来大功率的计算设备的作用在增强。现在美国在设计象棋程序和研制实施象棋程序的计算机方面所取得的成就是一种保障,因为这方面的成就是艺术智力方面的成就。

2.进入现代国际信息网络,可以有效地获得所查询的问题的全部必需的信息,这将大大加快科学检索速度。

3.无论在模拟本身方面,还是在分析复杂的数学模型和数学问题方面,都必将产生新的方法。

但是最好的结束语还是重温一下上面引用的萨吉的那句名言。

摘自俄罗斯《圣彼得堡大学学报(经济学版)总第26期

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