泛系理论与计算机科学——一种自由探索性基础研究，本文主要内容关键词为：计算机科学论文,理论论文,基础论文,自由论文，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。
分类号：N941.6;TP3-05
文献标识码：A
文章编号：1008-4320(2004)04-0212-04
一、前言
20世纪30年代以后，科学探索的前沿面临自然、社会与思维的共同课题，传统的分析方法有待补充、扬弃与发展，一些新学科应运而生，担负了开拓人类新思维新方法的任务。这些新学科中特别显眼的是现代系统科学群，主要的有：运筹学、系统论与系统哲学、信息论、控制论、自组织理论（耗散结构论、协同学）、广义生命系统论、系统工程理论、突变论、超循环理论、泛系理论、抽象系统论、非线性系统论与动力系统论、分形与混沌系统、形式语言与抽象自动机理论（计算机科学）、大系统与复杂系统理论、灰色系统论、模糊系统论、广义进化论、神经网络，等等。这些理论具有交缘、横断、综合与网联性质，它们从不同角度研究林林总总的系统以及有关的性状和分析、综合与运筹的方法，探索复杂性的林林总总的机理以及有关的泛系八筹，发展了传统的科学方法，发展了辩证法与辩证物质观，改变了人们的思维方式，揭示了自然界发展演化的机制，促进了人类认识进一步的科学化。《系统科学大辞典》把计算机技术、信息缩微技术、通信技术统称信息技术而作为重要的辞典内容，同时又涵盖生物学、医学、智能等等关于系统、信息、控制、协同、耗散结构、突变、混沌、分形、超循环、泛系的条目展开。
中国泛系学者旨在：筹百科可络之络，悟动网悟道之道，感庶物之机，求万律之理，索浮沉之秘，究天人之际，扬百家主义，创一家之言。他们认为：
一个民族如果没有宏观性、战略性、跨域性且宏微结合的具体研究，没有交缘性、横断性、综合性的具体创新开拓，没有跨学科和一体化的规划、运动或实践，没有敏变应需、敏变应急地跻身于万国互网的高新技术大潮的进取，没有大善化的改革开放，没有数专多能的博才运筹，这个民族就不可能登上哲学、数学、科技、教育与文明的最高峰。这是时代对一个广义生命体生存和发展的要求。那么我们处于一个什么样的时代呢？
我们的时代是一个万国互网、辩证综合、跨域一体、百科整合的时代！也是一个大社会、大科学、大技术、大经济、大教育的时代！更是一个大系统的时代！综观世界历史，日本新的教育战略就是跨学科。德国文化的发展从总体上是一体化，小小国家，累出历史开拓性的大哲学家，大数学家，大科学家，大文学家，大艺术家，大音乐家。当代伟人几乎无一例外不是跨学科和一体化的，他们绝大多数都是数专多能的博才。我们国家更应该运筹跨学科和一体化的，数专多能的“博才工程”，培养许多具有历史开拓性的大哲学家，大数学家，大科学家，大文学家，大艺术家，大音乐家，大经济学家，大实业家与大政治家而竞雄国际。筹百科可络之络，悟动网悟道之道的泛系理论迎合了科学发展的辩证综合趋势，它不仅解决在科学研究中的困惑，还促进我们思维方式的转变，使认识进一步的科学化。泛系理论具有多元互网跨学科性质，哲理数理技理一体化，在教学改革、研究创新和应用实践中，她具体帮助我们摆脱“专门化”的困境的“强势知识”，显生了中西文化的结合。
基于上面的历史感悟，结合总结泛系理论与计算机的长期交缘性、横断性、综合性的具体创新研究工作成就，泛系理论对计算机发展过程以及计算机今后发展变化（任务）进行了总结和展望：
二、泛系理论对计算机发展过程的回顾
计算机发展经历了漫长历程，到目前，计算机的发展应用大体上也已形成了下面离不开模拟的格局：在PC上，平台上模拟人的智能，智能发育过程……；
在平台上模拟系统，如人工生命，机器人足球，蚁群算法……；
在网络上模拟社会，如email，电子商务，网格计算……；
在平台上，网络上模拟智能agent,agent是虚拟社会人，实质上是现实社会人的缩扩模型。
从这种发展变化趋势，可以看出在计算机的发展应用历史进程中，模拟是不变的，而变化的只不过是摸拟的对象。那么什么是模拟？
从泛系观来看，广义的模拟或模拟的泛系哲学实质是两事物或两泛系同一性的转化。模拟的要素是：原型，转化，模拟，泛系同一性。不同的转化或泛系同一性导致不同的模拟。
计算机的应用首先是程序编制。它本质上是把人对问题（事物）的处理在平台上，计算机上进行模拟，因而这里首先就有一个人对事物的看法的问题，就是人对事物的本体认识的问题。软件开发涉及人、事物、计算机，在计算机上要模拟人对事物的本体认识，那么，万事万物原始的存在是什么？
本体论研究世界的本原与本质。本体论是研究万事万物原始的存在，从泛系观来看，万事万物自成泛系又互成泛系。事物大都表现为泛系五互，泛系之间的泛导，泛导之间的泛系而动网蕴道，而人们应该在显生泛系五互，泛系之间的泛导，泛导之间的泛系而动网悟道。作为泛系，它的功能，它的本质与作用，这就是泛系本体论。人们也可以从泛系哲学空间来看万事万物，人们可以从变变关系，广义微积分的观点来看万事万物，这些也是泛系本体论。万事万物自成泛系又互成泛系：万事万物S(m)自成泛系S(m)=(A(m),B(m))，其中A(m)是硬件，B(m)是软件，万事万物S(m)又互成泛系：S(m+1)=(A(m+1),B(m+1))。其中S(m)∈A(m+1)。而粲泛系S=(A,B)，
，又是一种普遍的事物存在形式。
面向对象，是面向对象的各种性质，本质上是面向＜S，S→W＞，面向泛权W，面向各种影系统，这里已经涉及到本体观，从面向＜S，S→W＞，进而面向＜S，
，S→W＞，即面向R又面向W，再到面向
。
面向对象就潜在的面向了系统，有了系统的概念才谈得上模拟，继承，类的概念。
从面向对象，到面向对象间的关系：内部与外部关系，对象类与对象类的关系，关系间的关系。即面向系统，面向广义系统与广义系统间的关系，面向人和对象系统的关系，不是仅把对象当元素，而注重元素之间的关系，这就是说注重系统，进而还注重系统间的关系，就是泛系网络。
计算机在原理上仍旧是冯·诺伊曼当初的思想：由中央处理器串行式地逐条执行由人编制好的程序指令，计算机的行为严格受程序控制。要说“智能”，则是程序编制者智能的快速体现而已。以专家系统为代表的人工智能，本质上是一种“搜索”与“置换”的系统。
计算机模拟的原型是人，是社会，进而，现代与未来高新技术的战略性思路与新的哲理、数理与技理，极大一部分来源于对生物学或者生命的复杂超系统的研究与理解，是某种意义下的仿生学、仿智学。
对于社会系统、经济系统、军事系统等等复杂超系统或者大型系统工程的经营管理或开发运筹，更应该学习生物系统的机理来高效运作。系统科学与跨域多学科研究，计算机科学技术，生物学和生命科学技术与仿生学，大系统工程原理，复杂超系统运筹，高新技术，这6者是现代与未来历史性的大流，而且它们又是四互的：互联互转互导互显生的。
未来科学技术发展的主流之一是复杂超系统的生物学化思维的技术化，包括万国互网、辩证综合、跨域一体、百科整合、东西方文化互补的方法、方法论、大科学与高新技术。生物系统，包括人，体现了林林总总巧运憾息的机理，体现了憾息的许多表里泛导泛对称和泛系辩证——显生或者运筹、处理过多、过少、模糊、伤残、伪劣的信息、知识与理法。未来的高新技术的重要方面是复杂超系统的生物学化思维的技术——运筹、显生、应用、应酬憾息的能力、方法与技术。特别是要强化方法论与高新技术智慧，包括联四维的简化法、强化法，主体、客体、环境与观控中介、观控模式的相对互转的方法以及五转显生法（快鸟瞰、深显微、精缩影、优扩形、巧模拟的显生）、灵境技术以及运筹超繁生克动态对策大系统的强化简化显生法。
广义生命系统论研究，从细胞到超国家系统的功能子系统的共性建构，为计算机、C3I、大系统、系统工程、社会经济管理提供具体战略性的指导或者参考。突变论最初是对生物的形态发生学建立微分拓扑模型而推广到一般系统的。超循环理论本身的主题是生物的分子进化研究，它对一般系统的进化，包括计算机科学涉及的林林总总的进化仿真与循环悖憾以及病毒生成的机理研究提供了新的参考。模糊系统论因缘于人类思维的模糊性。广义进化论因缘于生物进化思想对其他系统的推广。泛系理论许多理法因缘于对复杂超系统，对大系统工程、对生物、生理、生命、心理、智能、方法与方法论等等的感悟、联想和概括，包括生物学化思维的某些显生，并且把有关理法用诸于对生物学与其它学科的理法的再理解和再显生。例如，对于复杂超系统与大型系统工程的泛系运筹，泛系理法中诸如十大系统的分工合作显生、泛系大善遗憾·现实显生四原则和泛系管理原则、泛系抓总法的五大侧重运筹、超繁生克动态对策大系统的泛系复合控制论的八大理法、泛系工程十方面、泛系相对性多环自为可观控性状态管理、泛系层次分析法等等，都因缘于生物·智能复杂系统机理的反思而转用于一般大系统工程运筹。
有了互联网之后，基于新一代互联网软件系统的研究与开发，人们认识到软件体系结构研究的重大意义和它对软件设计系统设计开发的重要性，为了建立普适计算环境，在基于对象的构件标准的基础上，有了面向系统构件的系统描述语言，主要解决构件的组装、描述构件、连接器、配置，从面向对象进而到了面向系统，面向商系统的软件系统开发方法。就是一种系统工程运筹。
所以，在计算机科学与技术领域，加强对复杂超系统与大型系统工程的泛系运筹的研究，加强对复杂超系统的生物学化思维的技术—运筹、显生、应用、应酬憾息的能力、方法与技术的研究。特别是要强化方法论。这些就显得十分必要而迫切。
三、泛系相对论与计算机科学
泛系相对论是泛系理论的一个重要内容，揭示计算机科学、计算机技术中的泛系相对性，是泛系、计算机科学、计算机技术交缘研究的一个重要课题。
泛系相对论：（相对，绝对）泛系辩证——（局，整）泛系辩证；泛系相对性；多层次、多环路、多因素四栏相对性与泛系辩证；泛系皕偶皕窗相对性与泛系辩证；爱因斯坦方法论的泛系相对论显生：理性与直觉（数理思维与诗化思维）的泛系辩证，四种思维实验的泛系相对性，哲学领悟、物理直觉和数学技巧的泛系结合；相对性思想方法与其它学科理法的结合。
相对：一是指性质上相互对立；二是指比较而言；三是指依一定条件而存在，随一定条件而变化。
为了理解泛系辩证，先讨论一个关于自由与约束辩证的例子：
自由是约束的否定，人们要获得自由，就要认识自由的否定—约束，约束就是不自由，人们要获得自由，就要认识不自由，在物理空间中要自由行动，就要知道空间的物体的位置，这些物体就是自由行动的障碍物，所以你要想自由行动，就要绕过障碍物，自由行动的空间是障碍物的补集，障碍物就是自由的否定。从这里可以看出，自由与约束是一对矛盾，同时，它们又是相互依存的，因为没有自由就没有约束，没有约束就没有自由。自由是相对约束而言的，约束也是相对自由而言的，这就是自由与约束的相对性；所以没有绝对的自由（即整个空间是自由），也没有绝对的约束。自由—约束又是相互泛导的，即约束变化了，自由也就变化了；自由变化了，约束也就变化了。研究清楚它们的变变关系，人们就获得了动态的自由。这就是辩证法的一个初级例子。人们作事情违反规律就是不自由，所以自由是对规律的认识。
科学是对规律的认识，人们从事科学研究，其目的之一，就是人们想要获得自由。
再进一步讲：什么是自由？自由就是对对称、非对称、泛对称或者广义的对称的辩证法的领悟、运筹与利用；自由是对规律—规律的规律的认识；自由是对变域及其边界的认识；自由是对必然的认识、观察控制和利用；自由是在优化界城内的观测、控制和优化。
自由与必然有一种典型模式关系——多层次的相对关系：在一些典型条件下，低层次的必然与自由的自在相对关系可以形成高层次的必然或者广义客体或者广义边界，对高层次的自由必然的关系显生，就会超越低级的自在的自由而升华到高级自为的自由。能够表里应变的就是自由！——能够集散观控生克而相对优化的就是自由！——能够供求因缘善交敏应需的就是自由！——能够简化强化大运筹的就是自由！——能够多源巧转巧剪辑的就是自由！——能够容悖容憾速次优的就是自由！——能够理正奇之变而胜无穷的就是自由！
人类的知识共享为人类提供了林林总总的自由。人类的所有林林总总的自由又都是基于知识的共享。
泛系把像自由与约束这样的关系称为辩证对偶，对辩证对偶的分析就是辩证思维。
泛系列举了常用的对偶是：
（广义硬件，广义软件）、（元素，系统）、（元素m，元素n）、（元素，泛权）、（表，里）、（观，控）、（集，散）、（生，克）、（因，果）、（异，同）、（形，影）、（大，小）、（正，负）、（运算，逆运算）、（结构，功能）、（主体，客体）、（主体，中介）、（供，求）、（已知，未知）、（理性，感性）、（理性，悟性）、（自由，约束）等等。泛系列出总数约200～300对偶，相对穷尽了一般性的百科千题的对偶分析。
在具体问题、具体学科中，找出对偶，进行对偶辩证分析，有时对潜在的对偶显化，就是所谓的分离，在计算机科学、计算机技术发展的漫长岁月中，人们就是这样作的。
计算机发展具体的作法是：操作（运算）与操作（运算）对象分离，带来了数据流计算机到控制流计算机的系统结构的转变。由资源与资源使用分离，引进进程，线程的概念以及与cpu,mem,printer作笛卡尔积，由此引出程序的串行、并行，带来了资源的共享，这是操作系统思想的核心。网络资源与网格计算是更高程度上资源的共享。类与类名（语法与语义）分离，对象类与对象的泛权分离，数据挖掘中规则的提取是以这一分离为前提的。结构与功能分离，是模块化的原因，有了模块能够形成大系统，从而产生大系统的功能。具体与抽象分离是神经网络的哲理：具体n—抽象—具体n+1。请求和服务分离产生了C/S思想。胖客户／瘦服务器，胖服务器／瘦客户，是客户和服务器对偶的变变关系。进一步到B/S(browser/Server)模式。变量与变量所指分离是网络远程控制的基本思想。语言与元语言分离，DTD与XML导致专家学者与程序编制人员工作的分离。在粗集理论中主体、客体分离，可以得到观察等价，解释一些悖论等等结果。
在分离过程中，形成不同的对偶或不同的表里。在分离过程中，产生了新的系统、新的对象，不同的分离又相互依赖，相互作用，显示出复杂的对内对外的相对性。科学发现的任务是把潜在的规律显化出来，科学方法发现的任务是把潜在的方法显化出来。这里，首先要显化相对性，特别是主、客关系的相对性。即主客环境中介(S,O,M,E)的五互。
计算机的低层辩证是建立在二进制0/1辩证上，0/1辩证是实现辩证的底层内核。指针是实现相对性的手段，本质上是泛系相对性的一种显化，指针的相对性加上0/1辩证就构造了泛系辩证相对性平台，又通过指针相对性实现更高层次的辩证。计算机从0/1辩证发微而为人类建立了高层辩证，辩证的辩证平台，集人类智慧的大成。计算机是相对性大成和辩证思维的大成的体现和技术显生：从0/1辩证到下面的对偶辩证（操作（运算），操作（运算）对象）、（资源，资源使用）、（类，类名）、（结构，功能）、（具体，抽象）、（请求，服务）、（客户端，服务器）、（过程，对象）、（变量，变量所指）、（语言，元语言）…。
近年来，人工智能的理论研究出现了两个发展趋势：机制理论(Mechanism Theories)和内容理论(Content Theories)，本体论属于内容理论的范畴，主要用来对某一知识领域内的对象、对象的属性以及对象间的关系的描述和运算。对象，对象的属性，对象的属性与对象间的关就是不同的对偶。主要研究它们之间的变变关系。这就是说一种具体的辩证。
泛系相对论的研究认为，人是动态的、多层次的、多角色的泛系辩证体。计算机辩证是人类辩证的一个缩影。
周易一书称为阴阳的易数作为人们表述与运筹事物的工具，可以看成是二进制，布尔代数，数理逻辑与人工形式语言的一种原始发微。当人们用阴阳分析来对事物进行分类处理的时候，或建立模型的时候，这种原理就在原则上指出诸分类可以产生出更细的分类，模型可综合成更逼真的模型，所谓的阴中有阳，阳中有阴，阴阳之中又有阴阳，就是要对事物求得更多、更细微、更逼真的模型。从这里，可以看出现代辩证与周易辩证的折射关系。
从辩证相对来认识计算机，来运筹人与计算机的关系，从某种意义上，至少在潜在的意义上，是中西文化结合的一种实现，它将对计算机的研究与发展带来一种全新的视野。
四、计算机科学与技术的基因
素数是整数的基因，通过研究素数基因系统，以及它们的转化来研究数论系统。形影关系，局整关系，它们的反复复合，表示了林林总总的数学结构。形影关系，局整关系，就是数学结构的基因。
泛系数学有七要（局整，形影，异同，泛序，泛导，泛转，泛对称）这七要就是泛系数学的基因。
人们为什么要研究基因？就是为了在宏观、中观、微观三个层面上把握基因的少变与事物的多变的关系：一种泛对称规律；就是为了在有限的时空，有限的思维情况下去对付复杂的事物。
泛系列出了基因关系：宏观与微观，控制与观测，局部与整体；因果（手段与目标），动静（多变与少变），模拟（相似）；辩异与类同，泛序（广义次序），形影；集中与分散，串行与并行，生克（显生显克，优化与劣化，协同与对立）它们的反复复合表示万事万物的关系。
我们发现计算机科学的若干领域的现实和演变也是这类关系的技术性显化。
其实，泛系论的泛七要·运八筹就是某种意义下的方法论、范畴论、智能、活力／生命力、辩证法相对哲理数理技理三兼顾的基因。事物化为基因的方案有多种，因而有相对性。泛系窗口200种（N维泛系哲学空间）和林林总总的泛系框架，从某种意义讲也是基因，是立场、观点、方法、窗口、侧重面的基因。