区域可持续发展综合集成研讨厅体系研究，本文主要内容关键词为：可持续发展论文,区域论文,体系论文，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。
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系统科学的近今发展成果表明区域“自然—社会—经济”复合系统是一个开放的复杂巨系统[1]。针对解决开放的复杂巨系统问题， 钱学森等一批系统科学家开辟了一个新的工程领域，即“从定性到定量的综合集成法”[2]。综合集成法把人的思维、思维的成果、 人的知识、智慧以及各种资料、信息统统集成起来，达到集大成，这是认识上的飞跃，因此，也称为“大成智慧工程”（Metasynthetic Engineering）。1992年钱学森进一步提出“从定性到定量的综合集成研讨厅体系”（Hall for Workshop of Metasynthetic Engineering，简记为HWME）[3]。 钱学森的研讨厅体系构想在系统科学的各种方法体系中其构思最为宏大、系统、完整、深刻，是解决开放的复杂巨系统问题的可行的研究方法，为区域“自然—社会—经济”复合系统的综合研究指明了方法论的方向。本文将研讨厅体系的构想应用于区域可持续发展研究，探讨区域可持续发展研讨厅体系（HWME of Regional SustainableDevelopment，简记为HWME-RSD）的基本框架。
1 区域可持续发展综合集成研讨厅的定义
区域可持续发展综合集成研讨厅是辅助专家群体求解区域可持续发展这一复杂巨系统问题的工作环境。“研讨厅”概念中的“厅”是一个计算机技术支撑网络体系，是一个逻辑意义上的“厅”或虚拟的“厅”，而不能简单地理解为建筑学意义上的一种建筑形式；“从定性到定量”、“综合集成”及“研讨”是“研讨厅”的基本功能机制；“区域可持续发展”是“研讨厅”的研讨对象（图1）。
戴汝为等[4 ]对当前国内外已经形成或即将形成的巨型智能系统进行探讨，把从定性到定量的综合集成研讨厅体系归为开放的巨型智能系统。王寿云[5]提出了一个国防系统研讨厅的初步模型。 综合当前对研讨厅体系的研究，本文认为区域可持续发展研讨厅体系可进一步从以下两方面去理解：
一是作为一个开放的巨型智能系统。钱学森提出的从定性到定量的综合集成法开辟了一个新的工程领域，研讨厅体系是这一工程领域中集中人类智慧的技术支撑环境或“工作体”[6]。 研讨厅体系可以物化为物理意义上的系统，即由数据库、模型库、知识库、信息融合技术、综合集成技术、多媒体技术、网络技术等构成的巨型智能系统。研讨厅网络体系作为现实社会中的一种客观物理存在可以嵌入到区域系统之中。
图1 区域可持续发展研讨厅的概念
Fig.1 The conception of HWME-RSD
二是作为研究方法论框架。研讨厅体系不是一朝一夕能建成的，最初的原型系统只能具备综合集成研讨厅的初步功能，涉及问题的范围较窄，规模较小。与原型系统相比，研讨厅体系的构想更象是一个方法论框架，这个框架把研究的问题（区域可持续发展）与研究者可用的技术（决策技术、系统工程技术、计算机技术等）联系起来，求得问题的解决。换句话说，区域可持续发展研讨厅体系是解决区域可持续发展这一复杂巨系统问题的辩证程序的总体的集合，是“从定性到定量的综合集成法”思想的具体体现。
2 建立区域可持续发展研讨厅体系的主要依据
2.1 必要性——传统系统方法在区域研究中存在局限
区域研究的传统系统方法可分为两大部分，即：硬系统工程方法（简称硬系统方法）和软系统工程方法（简称软系统方法）。由于区域系统是一个开放的复杂巨系统，传统的系统方法在解决区域发展问题时存在很大的局限性。福洛德（R.L.Flood）和杰克逊（M.C.Jackson）[7]把系统按参加者的价值取向分为三类，即一元系统、多元系统和强制系统。一元系统的参加者追求的目标是一致的，利益可以共享，价值观和信念一致；多元系统的参与者有不同的追求目标，利益和信念不完全一致，但可以经过磋商达到一定的妥协；而强制性系统在参与者之间只有很少的共同利益，基本上处于冲突状态，要得出共同的结论往往是靠权力或一部分人对另一部分人的强迫。区域系统是一个多元系统，有时甚至是强制系统，为达到区域可持续发展这一总目标，需要在多种价值取向间磋商甚至强制。硬系统方法（包括运筹学、系统分析、Hall三维结构、定量系统动力学方法等），其适用范围多限于简单的一元系统类型[8]。软系统方法论（Soft System Methodology ） 主要解决一些结构不良的问题，但应用于区域研究的软系统方法也多只限于简单的多元系统，如基于专家评分的综合评判法。对于复杂的多元系统或复杂的强制性系统，还缺乏有效的方法体系。事实上，区域系统不仅仅是复杂的多元系统或复杂的强制性系统，而且是开放的复杂巨系统。一方面，系统与子系统分别与外界有各种各样的能量、信息或物质的交换，而且通过学习互相取得知识；另一方面，系统内部结构复杂，不仅要用定量模型，而且要用定性模型，各个子系统的知识表达不同，获取知识方式也各有不同，系统中的结构随着情况变化会不断演变；同时，区域系统的子系统数量巨大。对于区域系统这样一个开放的复杂巨系统，传统的系统方法就暴露出很大的局限性。
2.2
迫切性——综合集成法在区域研究中的应用迫切需要计算机技术支撑
为了克服传统系统方法的不足，应用“从定性到定量的综合集成法”解决区域可持续发展这一复杂巨系统问题已成为地理科学界的共识[1]。但“从定性到定量的综合集成法”不是一门具体的技术。 “综合集成法”是指导分析复杂巨系统问题的总体规划、分步实施的思想方法和策略。这种思想方法和策略的实现要通过多种技术的综合运用，包括定性定量相结合、专家研讨、多媒体及虚拟现实技术、信息融合技术、模糊决策及定性推理技术和分布式交互网络技术等。这几种技术中的每一种只能从某个侧面解决复杂巨系统问题。区域可持续发展综合集成研讨厅体系建立的目的就是构筑一个框架，这个框架把上述若干技术组织成一个完整的技术支撑环境。
2.3 可能性——计算机网络技术与人工智能等领域的发展
区域可持续发展的研究与决策行为在地理空间上和功能上具有很强的分布化特征。一方面，区域可持续发展决策所依据的数据资料源在地理空间上是分散的。另一方面，由于研究部门与决策部门也由类型不同、层次不同的多部门组成，这些部门往往被分解为若干具有某种特定功能的个体，执行特定的任务。计算机网络为区域综合研究中解决涉及分布化的问题提供了有力的技术支持。同时，人工智能技术的发展也为研讨厅体系的实施奠定了一定的基础。与综合集成研讨厅体系关系最为密切的是分布式人工智能。分布式人工智能（DAI ）主要探讨由多个智能体构成的系统（Multi-Agent System或MAS）的行为特征与构造方式。 目前国内外对多智能体系的研究已取得了长足的进展，一些基于智能体（Agent）技术开发的智能系统已应用于许多领域[9，10]。
3 区域可持续发展研讨厅体系的功能机制与网络结构
3.1 研讨厅的三大关键功能机制
研讨厅体系是集多项计算机技术于一体，以实现多项功能机制的耦合。除具备一般决策支持系统通常应具备的数据库管理、模型库管理、人机对话等功能外，研讨厅体系还具备以下三大关键功能机制，即“从定性到定量的耦合机制”、“综合集成机制”和“人在回路中的研讨机制”。
（1）从定性到定量的耦合机制。 区域可持续发展决策问题具有很强的非结构化特征，必须要把专家的定性知识同模型的定量描述有机结合起来，实现定性变量和定量变量之间的相互转化。从模型应用的角度来看，实现从定性到定量的耦合必须将定性模型与定量模型结合起来综合运用，即既要建立定性模型，又要建立定量模型，同时还要根据求解问题的性质，对定性模型和定量模型进行重组以构造复合模型。
（2）综合集成机制。综合集成主要包括两大方面的内容， 即系统综合和资源集成。系统综合是相对于系统分析而言，在系统分析的基础上对各子系统分析的结果进行综合，以求全面反映整个复杂巨系统的特征或行为。资源集成的核心思想是尽可能运用人类拥有的全部知识与工具去解决客观问题。一般而言，资源集成的对象包括两大部分，即知识和工具。前者可称为知识集成，后者可称为系统集成。从系统和软件设计的角度看，研讨厅体系实质上就是一个系统集成问题、即设计一种优化的软硬件系统结构，使信息、模型、资源和专家群体有机地联结在一起。
（3）人在回路中的研讨机制。 区域可持续发展研究是一个智能水平很高的活动，从科学技术目前发展水平来看，任何计算机应用系统不能完全代替经验丰富的专家群体。因此，许多学者提出“人在回路中”（man in the loop）的思想。 研讨机制正是研究如何为专家群体提供一种结构化、规范化和灵活的论坛，并为其提供信息和工具支持（即模型或方法），使其把各种经验知识和观点结合起来处理实际问题，使知识和经验获得最大限度的发挥，进而提高集成系统的智能水平。
3.2 研讨厅体系的基本功能单元
研讨厅体系与传统系统工程技术的重要区别就是强调人的智慧的参与，在研讨厅中具体体现为多种思想的碰撞、学习、协商、甚至强制并收敛于一致，以达到集大成。多种思想的碰撞、学习、协商只能在多个“智能体”之间才能进行。换句话说，多个“智能体”的合作，在研讨厅体系中充当着重要的角色[11]。因此，研讨厅体系最基本的功能单元是“智能体”（Intelligent Agent 简记为IA），或称为智能服务器。智能体的组织形式可以概括为三类：一是具有一定专业知识的研究人员或研究小组。二是“人—机”结合体。即将部分数据处理、推理、判断交给计算机进行处理，而人承担计算机不能胜任的复杂工作。三是人工智能技术。指具有智能的计算机程序，如专家系统，智能化的决策支持系统。
在研讨厅体系中，“人—机”结合体是智能体的主要形式。构成一个IA要满足以下条件：（1）自主性。即具有自我控制求解的能力， 能独立完成自身的目标。（2）合作性。即与社会交往的通信能力， 能利用某种机制实现与外界的交往。（3）理解社会的能力。 能有效的识别与评价社会成员与社会事务，即能够知道有关IA的能力，理解其它相关IA的信息、意图和规划等。（4）对外的反映能力。 对来自社会的信息具有一定的反映能力。（5）有效利用外界资源的能力。 为了实现上述功能，“人—机”智能体结构中，计算机系统部分通常包含如下功能的模块：一是个体事务处理模块，二是社会事务处理模块，三是通信模块。
3.3 研讨厅的网络结构
将网络技术引入区域发展问题研讨，比传统的基于单台计算机的决策支持系统前进了一大步。在分布的环境下，网络为一组工作在各自计算机前的专家提供实时的信息交流，同时，系统使各地的专家能共享系统及其他专家提供的查询、仿真、运算等资源，使研讨过程得到充分的信息支持[12]。研讨厅网络体系不同于一般的计算机网络或多处理器计算机操作系统，它不仅具有数据通信功能，而且还能通过智能体的社会事务处理模块实现研讨人员之间的合作。
根据网络的连接模式，将研讨厅体系划分为三种研讨模式和网络结构：
（1）集中式研讨模式与局域网结构。 对区域发展问题的传统研讨模式一般以集中研讨的方式活动为主，即将参与研讨的专家集中在某一地点展开研讨。针对这种集中研讨方式，研讨厅可建立在局域网上。由于局域网建设成本较低，可以采用先进的高速网络技术，因此在性能方面能满足研讨厅的应用需求。因连接结构简单，所以网络管理也易于实施。
（2）分布式研讨模式与广域网结构。 分布式网络技术的发展使在地区、国家、甚至国际范围内组织对区域发展问题的研讨活动成为可能，即参与研讨的专家们处于分散的地理位置，利用广域网把这些专家和可共享的资源联系起来。这种研讨模式即为分布式研讨模式。支持分布式研讨模式的研讨厅网络结构即为广域网结构。
（3）多研讨厅协同研讨模式与网际网。 当一个区域发展问题涉及到多个领域的专家决策时，需要多个领域内的研讨厅协同工作，针对研究问题展开群组研讨活动之间的合作。这时的网络呈现出网络与网络的连接，即网际网结构。
4 研讨厅体系的支撑技术、相互关系及实施
研讨厅体系是多项计算机技术的综合应用，主要的支撑技术包括分布式网络技术、数据库及数据库管理技术、模型库及模型库管理技术、知识库及知识处理技术、信息融合技术、多媒体技术、综合集成技术、模糊决策技术及定性推理技术以及人在回路中的研讨技术等[13]。图2表示了研讨厅体系的主要支撑技术及其相互关系。在图2中，中心处是人，即研讨者。人在研讨活动中始终充当着核心角色。最外圈的分布式网络环境是研讨厅的支撑环境，各种系统都建立在它的基础上。与分布式网络连接的数据库、模型库及知识库是系统各种资源的载体，它们集成了已有的信息、各种分析和解决问题的方法或算法，以及各种相关的规则、知识等。它们通过模型管理系统、数据库管理系统和知识处理系统进行访问、利用、综合和处理。在知识处理中用到模糊决策技术及定性推理技术、专家系统及AHP等系统工程方法。 回路中的研讨者通过综合集成模块对各种资源进行处理、加工，然后把综合集成得出的信息送入信息融合模块，得出有用的、互相支持的信息，并通过多媒体及虚拟现实技术展现给回路中的人，回路中的人再利用研讨系统进行研讨。
区域可持续发展研讨厅体系的建设，无疑对区域可持续发展研究具有积极的影响。但研讨厅体系的建设非一朝一夕能建成。一方面，研讨厅体系建设需要多学科、多部门协同作战，特别是地理学、系统科学与计算机科学研究者的协同工作。另一方面，研讨厅体系仍有许多关键技术问题需要进一步研究，如研讨厅网络管理、网络安全、网络标准等。为了验证研讨厅体系是否可行，同时也为今后更大规模的研讨厅体系的建设积累经验，可以首先建立研讨厅的“原型系统”[13]。原型系统可以在集中地域建立网络结构，并且只具备研讨厅的部分功能，规模与涉及问题的范围都可以小一些。随着技术的成熟与经验的丰富，再在原型系统的基础上进行扩充和完善，逐步建立功能更强、规模更大、涉及范围更广，同时地域分布的研讨厅系统。
图2 研讨厅体系支撑技术
Fig.2 The supporting technologies of HWME-RSD
收稿日期：1997-07-04，收到修改稿日期：1998-06-22