“系统科学是大有所为的”——重谈钱学森系统科学思想的几个基本问题
系统科学是大有所为的。科学技术要进步,要靠引用系统科学的方法。我看今天可以这样讲,我觉得我们系统工程学会的同志眼界要打开一点,要看到我们系统工程学会也是系统科学学会,对我们社会主义中国科学技术的发展是大有可为的。
——钱学森 1991年12月11日“钱学森系统科学与系统工程学术思想讨论会”
系统科学是本世纪中叶兴起的一场科学革命,而系统工程的实践又将引起一场技术革命,这场科学和技术革命在21世纪必将促发组织管理的革命。
——钱学森 1995年1月11日《我们应该研究如何迎接21世纪》
系统科学、系统工程和总体设计部,综合集成和研讨厅体系紧密结合,形成了从科学、技术、实践三个层次相互联系的研究和解决社会系统复杂性问题的方法论,它为管理现代化社会和国家,提供了科学的组织管理方法和技术,其结果将使决策科学化、民主化、程序化以及管理现代化进入一个新阶段。
——钱学森 1995年1月11日《我们应该研究如何迎接21世纪》
总书记曾经指出:“科学的世界观和方法论是我们研究问题、解决问题的‘总钥匙’”,而“系统观念是具有基础性的思想和工作方法”。从“系统科学”的观点来看,面对复杂多变的国际大环境、中美大国之间全方位的竞争与博弈,以及中国式现代化建设全新征程的顶层设计,必须坚持科学的世界观和方法论,必须从系统观念出发加以谋划和解决。中国社会主义现代化各领域实践建设的伟大成就已经证明,“坚持系统观念”不仅是治国理念,也是新质生产力创新与发展的基本方法,其本质上是马克思主义哲学世界观和辩证唯物主义方法论在不同领域的全方位运用。
这种必须以正确的世界观和方法论为“总钥匙”,从加强“顶层设计、整体谋划”出发,更加注重解决“复杂”问题的系统性、整体性和协同性的新理念,实际上是源于“两弹一星”工程实践的经验总结和理论凝练,是以钱学森晚年所创建的以“开放的复杂巨系统及其方法论”为核心内容的系统科学系列思想所引发的一场“科学革命”,即人类认识客观世界的一次总的飞跃。与此同时,由于信息技术的渗透性和联通性特性,使得人类社会各类系统要素之间的“普遍联系”和“永恒的相互作用”以更加明显的表现形式和更加频繁的交互作用呈现出来。各种各样“系统”的开放性和复杂性正在飞速增长,人类也因此进入到一个全新的“系统科学”时代。正如钱学森于1991年12月11日,在由中国系统工程学会、北京系统工程学会、中国科学院系统科学研究所组织的“钱学森系统科学与系统工程学术思想讨论会”上的精辟总结:“系统科学是大有所为的。科学技术要进步,要靠引用系统科学的方法”。【1】
一、钱学森系统科学思想的核心要义概述
钱学森系统科学方法论体系的创建,源于“两弹一星”等中国式系统工程实践,尤其是在“财政补贴、价格、工资综合研究以及国民经济发展预测”课题实践应用成果以及“系统学讨论班”学术交流基础上发展起来的“开放的复杂巨系统及其方法论”,这正是以钱学森为代表的中国科学家对系统科学理论的重大创新和系统工程方法的全新创建。其核心要义包括以下几个方面:
1.“科学”是人类认识世界的学问,“技术”是人类改造世界的学问,“哲学”是人类认识客观世界和主观世界的科学。通过“认识世界”和“改造世界”这两个永恒命题,钱学森将科学、技术与马克思主义哲学,从实践与认识的辩证逻辑上联系成为一个整体,使得马克思主义哲学理论体系的建设、完善与发展与中国式现代化的实践进程紧密联系在一起,并找到了其坚实的实践根基。即:必须运用马克思主义哲学基本原理指导社会主义国家建设以及科学技术体系的发展,中国式现代化的实践成果必将丰富发展现代科学技术体系,丰富发展马克思主义哲学理论体系。
2.“科学革命是人认识客观世界的飞跃,技术革命是人改造客观世界技术的飞跃,而科学革命、技术革命又会引起全社会整个物质资料生产体系的变革,即产业革命。”【2】产业革命(经济的社会形态的飞跃)所引起的上层建筑和思想意识、文化领域的飞跃,便是政治革命(政治的社会形态的飞跃)和文化革命(意识的社会形态的飞跃)。所以,产业革命、文化革命、政治革命都是社会革命。由此可知,“系统科学是本世纪中叶兴起的一场科学革命,而系统工程的实践又将引起一场技术革命,这场科学和技术革命在21世纪必将促发组织管理的革命。”【3】随着时代的发展进步,21世纪会相继出现“三次”新的产业革命必将引发现代中国的第三次社会革命(即以新的产业革命为先导,创造生产力的社会革命)。我们必须提前“在理论上进行探索和研究,为迎接21世纪的到来做好思想准备”【4】。
3.从第一次产业革命到第四次产业革命,都是基于人类对于劳动资料机械的、物理的和化学的属性之认识飞跃而引发。电子信息和计算机技术的发展,使得劳动资料信息属性在生产中已经占据主导地位,这正是第五次产业革命(信息革命)带有根本性的历史特征。由于信息技术的渗透性与联通性,使得劳动资料“信息属性”之趋同性和可交互性特征日益明显,由信息资源、信息通路和信息用户组成的新型“万物互联”的“系统”也将无处不在,不同系统之间边界和范围的界定已经变得越来越模糊和广阔,基于信息技术而形成的万物互联的“系统时代”已经成为现实,随之而来的“开放的复杂巨系统”问题也将层出不穷。
4.“开放的复杂巨系统及其方法论”是钱学森系统科学思想的重大理论创新,也是指导我们解决“复杂性”系统问题的唯一科学的方法论。据此理论,根据组成系统的子系统和子系统种类多少以及它们之间层次关联关系的复杂程度,系统可主要分为简单系统和巨系统两大类。巨系统中,如果子系统的种类繁多并有层次结构,它们之间关联关系又很复杂,这就是复杂巨系统;如果这些系统和环境之间有物质、能量和信息的交换,就是“开放的复杂巨系统”。例如:生物体系统、人脑系统、人体系统、地理系统(包括生态系统)、社会系统、互联网系统、军事战争系统、星系系统等等。认识开放的复杂巨系统理论必须理解“复杂性”的真正来源,而且理解“复杂性”必须将其置于具体的系统之中,与系统的结构、层次和功能紧密关联起来。因此,“复杂性”一定是系统的复杂性,解决开放的复杂巨系统问题必须采用系统科学发展的最新成果,即“从定性到定量的综合集成法”。而且,“必须从一个一个具体的开放的复杂巨系统入手”,“在开放的复杂巨系统中,实践经验和资料累积最丰富的是社会系统和人体系统;前者是关系到国家事务的大问题,后者是涉及人民保健医疗的大问题。”【5】
5.钱学森学术思想的核心重点在于运用系统科学的方法论和综合集成最新理论、技术成果,尤其是运用“从定性到定量的综合集成法”来解决人类所面临的各种“开放的复杂巨系统”问题。从组织管理的角度来讲,可以理解为“五位一体”的大成智慧工程应用体系,即在各领域“总体设计部”及相关专家体系的统筹组织运行下,以“开放的复杂巨系统”理论为指导,采用“从定性到定量的综合集成法”为根本方法,运用集成现代最新科技成果的“综合集成研讨厅体系”为工具手段,基于“现代科学技术体系”理念及其知识库体系,建设“全视角”(11个科学部门的角度)、“多层次”(包括前科学、工程技术、技术科学、基础科学、哲学桥梁和马克思主义哲学)的大数据知识库,并结合群体专家经验智慧(人的主观能动性,并非主观唯心主义),通过综合集成的方法来解决未来社会主义建设中所面临的各种开放的复杂巨系统问题。
6.“客观世界”是一个有机整体(最“大”的系统),当人从不同角度去研究客观世界时,就产生了不同的科学技术部门。源于近代自然科学发展起来的“天、地、生、数、理、化”等分科之学,或者现代以“边缘科学”、“交叉科学”等概念命名的新兴学科体系,实质上还都是基于还原论思想的“分类细化”或“局部综合”。钱学森所创建的现代科学技术体系思想是站在研究整个客观世界的角度,按照人类实践与认识的基本过程,纵向上将其分为前科学、工程技术、技术科学、基础科学、哲学桥梁、马克思主义哲学六个层次,将实践与理论、技术与科学、科学与哲学有机结合成一个层次清晰且逻辑递进的整体;按照研究客观世界角度和方法的不同从横向上分为自然科学、社会科学、数学科学、系统科学、思维科学、人体科学、地理科学、军事科学、行为科学、建筑科学和文艺理论等11个部门;以“客观世界的整体论”打破并打通了束缚着人们固有“分科之学”思维中的分割与分隔,极大地促进了人们“大跨度”的思维创新和科技创新,是一种全新的“认识世界”和“改造世界”的更大的“系统观念”。随着人类对“客观世界”(即钱学森所提出的渺观、微观、宏观、宇观和胀观之“五观”世界学说)基本组成和内在规律之认识的深入,基于“系统观念”研究客观世界的角度和方法一定会适时产生新的变化与“飞跃”,必然会有旧的科学部门消亡和新的科学部门产生。
二、为什么说还原论基础上发展起来的西式“系统科学”理论和系统工程方法无法解决“开放的复杂巨系统”问题
“开放的复杂巨系统及其方法论”是钱学森系统科学思想发展的新阶段和最新理论成果。与其相比,西方以“复杂性科学”为代表的系统科学相关理论以及配套的方法、工具,无论在哲学世界观、基础科学理论、认识世界的方法论和具体社会实践应用等方面都有着许多本质上的区别。“钱学森系统科学思想与西方主流科技思想要点对比辨析一览表”如下表所示。
钱学森系统科学思想与西方主流科技思想要点对比辨析一览表
| 序号 | 对比项 |
钱学森系统科学思想 |
西方主流科技思想 |
简要辨析 |
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1 |
世界观/宇宙观及其哲学基础 |
整个客观世界分为“渺观、微观、宏观、宇观和胀观”五个层次(未来将继续发展)。中间“三观”基础物理理论分别为:广义相对论、牛顿力学理论、量子理论。其他层次基础科学理论的研究突破思路在于:“某一个层次上的混沌可以是更高一个层次上的有序的推动力量。” |
“宇宙大爆炸理论”、“大统一场论”等各种不同理论同时存在,以西方哲学“本体论”为近代科学技术研究的主要哲学理论基础。 |
随着人类对于“五观”世界的基础物理理论及其相关科学规律的认识和掌握,由不同尺度的物质所组成、普遍联系和永恒相互作用且结构和功能各异的各类“开放的复杂巨系统”也将逐渐被人类所认识。哲学意义上的“本体论”就不必要了。 |
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2 |
哲学方法论的核心思想 |
核心指导思想是辩证唯物主义。必须坚持“实践是检验真理的唯一标准”;坚持物质第一性,意识、精神第二性;“信息”只是物质客观属性的一种反映。强调实践与认识的辩证关系,强调从感性认识到理性认识再到实践验证的循环认识与螺旋上升的过程,强调矛盾的统一性、特殊性,以及不同矛盾之间动态转化的规律。 |
以机械唯物论、主(客)观唯心主义为指导,以近代“还原论”思想为主的分类细化的科学实验验证方法。 |
“纯理性”、“唯理论”等思想是机械唯物主义的表现,它忽视或弱化了有人参与的实践认识过程和人的主观能动性的发挥。试图一定要把本质上“复杂”的实际问题简单化,认为可以通过“数理逻辑”及其相关格式化、标准化工具得以实现,这种“主观愿望”仍然是唯心主义的一种表现。 |
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3 |
认识世界的方法论 |
坚持《实践论》和《矛盾论》。从实践中的“感性认识”总结形成阶段性的“理性认识”,直至经过最大、更广范围内的社会实践验证后形成相对真理,多次迭代逐渐逼近绝对真理。同时,坚持矛盾的普遍性、特殊性原理以及矛盾诸方面的同一性和斗争性规律。 |
认为能够通过“纯科学”的客观、理性的方法、可测量数据体系或科学家个体或群体的所谓可独立存在的“智能”的理性运用,可以直接找到世界的“本体”运行规律。 |
现代“人工智能(AI)”的核心指导思想是机械唯物主义的“唯理论”或“本体论”的数理化过程。试图通过所谓的机器“学习”过程或者对世界运行的“本体性”规律的突然发现和被掌握,代替人类社会实践的无限认识过程,其实间接否定了人的主观能动性作用。 |
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4 |
实践基础 |
中国解放战争大兵团作战经验、“两弹一星”工程、国防武器装备体系建设、“财政补贴、价格、工资综合研究以及国民经济发展预测”课题、国家重点地理环境工程建设、载人航天工程以及人体科学相关研究成果等。 |
二次世界大战英美等国的反空袭等军事行动、美国研制原子弹的“曼哈顿计划”、美国“阿波罗”登月计划、美军C4ISR体系建设等。 |
二者都是源于军事战争对于复杂系统的组织管理需求,基于各自的社会实践环境,进而总结形成的不同成功经验和科学理论。西方更注重结构化、量化的系统分析方法,中国更注重不可量化因素背后的哲学思想与管理“艺术”的结合。深层次的原因在于东西方哲学世界观和方法论的不同。 |
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5 |
组织管理的核心内容 |
系统的“人、物资、设备、财、任务和信息”六要素,要满足一定的经济规律和技术条件制约。管理者要认识这种制约,能动地求得在制约下的“系统”之最优化运转。基于这种制约,构建系统网络关系结构,从而抓住主要矛盾线,基于主要矛盾线求得总体最优。例如,中国系统工程的实践常常以“时间线”作为系统的主要矛盾线。 |
“扎克曼框架”是西方信息化系统工程的核心理论基础之一。该框架从六个角色的角度(规划者、拥有者、设计者、构造者、转包商、运营企业),对系统六个焦点问题(数据、功能、网络、人员、时间、动机)进行系统性的关系梳理和配套模型描述。 |
从结构化、定量化的角度来讲,西方的系统思想及其配套方案更便于操作层面的规范化、流程化、标准化的任务落实与执行。而中国式系统工程的组织管理模式更强调因人而异、因地制宜、因时而变,重视不同系统的差异性和应用环境的区别,重视实践效果。目前,尚未形成相对统一的可定量、可推广的统一结构化形式和标准化方案。 |
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6 |
系统科学核心思想观点 |
核心指导理论是系统科学发展的最新成果:“开放的复杂巨系统理论及其方法论”。 |
以一般系统论、系统动力学、耗散结构理论、协同论、突变论以及“复杂适应系统(CAS)”、“复杂性科学”理论等思想为代表的西方系统科学思想。 |
西方系统科学关于“复杂”与“系统”之间的关系的涵义并没有从人类认识客观世界的本质上去理解。钱学森认为关于系统“复杂”的核心重点在于系统层次结构的复杂性与系统整体性的关系规律尚未被人类所认识,人们对于不同层次结构的基本理论、层次结构组成、层次间相互作用关系等科学规律的掌握都十分有限。同时,“复杂巨系统”同一层次、不同层次之间的量变会引发新的质变,造成系统层次功能结构的新的变化,不能采用简单巨系统的理论和方法去简化处理。 |
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7 |
系统工程理论 |
由军事航天等“工程系统工程”经验总结,逐步拓展到社会领域的各类系统工程建设,注重不同系统工程应用环境的特殊性,强调“开放的复杂巨系统理论及其方法论”的理论指导,以及更高层次唯物辩证法的哲学指导。承认真正能够指导各领域系统工程实践的一般理论规律的“系统学”、“系统论”尚未完全建立起来。各种行业领域的系统工程需要继续大力实践,及时总结经验,进行理论凝练来丰富“系统学”。 |
基于西方不同领域系统工程实践建立起来,以“工程系统工程”的方法论为主。近年来,发展成为以“基于模型的系统工程(MBSE)”理念为指导,包括体系架构方法、数理逻辑推理的大数据工程、基于模型的虚拟仿真与数字孪生等配套方法及工具体系。 |
中国式系统工程实践多数涉及保密性较强的军事航天、武器装备、国家经济政策改革等领域。在具体操作层面上尚未形成一般意义上可拓展的具体解决方案、操作措施、算法模型和软件工具。从落实层面的便利性、流程化、可复制性上存在一定问题。而西方在系统工程的可操作性层面积累了丰富的经验和大量通用性工程性措施方法的积累,也形成了相对配套的方法论和具体的软硬件工具。但其成功的案例绝大多数局限于“简单巨系统”领域。 |
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8 |
系统工程实践及配套解决方案 |
钱学森系统工程成功案例包括国防武器装备体系建设、航天科技领域发展建设、国家经济系统改革、农业产业革命等,并逐步形成了以总体设计部为运行实体,运用综合集成法及其配套研讨厅工具体系的一揽子解决方案及其方法论体系。 |
民用企业级的系统工程实践以国际开放标准组织(The Open Group)的TOGAF架构为指导进行相关企业系统工程实践。军事领域的系统工程实践以美军的DoDAF、英国的MoDAF、北约的NAF,以及对象管理组织(OMG)在UPDM 基础上开发的统一体系结构框架(UAF)等为指导进行。人工智能、大数据、数字孪生、元宇宙都是系统工程的相关配套技术或相关思想理念的拓展。 |
系统建模是系统工程的核心。钱学森系统科学思想主动承认人类认识的局限性,在应对“复杂巨系统”问题时,回归复杂性“系统建模”的本质环节,采用半经验半理论的方法,组织人-机结合、以人为主的综合集成式方法构建“复杂巨系统模型”。西方MBSE思想,试图借助其成熟的体系架构、数理仿真、模拟推演、大数据分析等工具,基于已有的模型算法库指导其完成相关的系统建模过程,其实质上是对“复杂巨系统”的问题的一种简化。运用这种“二次开发”的方法论是典型的“跟跑”主义,无法实现真正的自主创新,更无助于多种类型、条件各异的“开放的复杂巨系统”问题解决。 |
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9 |
关于人工智能(AI)与智能系统 |
“智能系统”的核心是人-机结合,以人为主。人工智能(AI)是一项系统工程,必须要运用现代科学技术体系的整体性视角和多层次知识来指导其发展,才能高效服务于人类的社会实践。进入人工智能时代的人类也将随之跟着改造,出现人-机结合的“新人类”!因此,未来人工智能的发展方向必将是人-机结合的“大成智慧”工程。 |
“人工智能”技术是信息化、数字化发展的“高级阶段”。当下,所谓的具身智能、生成式人工智能、通用人工智能、自主式人工智能、超级人工智能等理念方法和相关产品,在其基础科学理论未有实质性突破的前提下还只是一种学术概念炒作和一定范围内的有限试验或局部运用。 |
“人工智能”是信息化、数字化技术的重大进步,实质上是对于物理实体的“映射”数据的大规模自动化处理、活动控制、信息反馈等技术的综合运用,并非人类智能/智慧的所谓“硅基化”。其哲学指导思想是典型的机械唯物主义,其能够应对的领域也不可能超出简单巨系统范围。因此,人工智能的发展同样离不开正确的世界观和科学方法论的指导。 |
多年来,正反两方面的事实已经证明,西方系统科学的理论和配套技术产品所能够成功应用的领域,正是钱学森所界定的“简单巨系统”领域,而其应用效果较差的领域,恰恰是我们当下和未来必须直面的各种“开放的复杂巨系统”问题。当这些西式系统工程的基本方法和配套工具,在离开实验室的理想环境下,脱离其相关概念、定义限定的边界条件,与真正的中国式现代化社会实践环境相结合应用时,其水土不服的程度会随着系统层次、结构“复杂”程度的增加而愈发明显。其针对西方哲学思想、体制机制、制度规则、实践经验所创建的基础理论、建模方法、算法模型和数据产品等,并不能真正反映中国式现代化之系统复杂性的内在逻辑和真实情况,其数学模型和工程方法中未曾考虑,或予以简化,或忽略不计的部分却恰恰是“开放的复杂巨系统”所必须要重点考虑的核心因素和实际问题所在。由于系统“复杂性”的巨变所引发新的问题,不可能通过对现有物理理论的简单适配选用或已有的数理统计算法的参数调整就能够得以有效解决,其中所涉及的基础物理理论的层次应用选择、量变到质变的动态变化规律、不同事物因素之间矛盾主次关系的动态转化过程等等问题是不可能通过个别工程技术人员的算法选择、参数微调、加权赋值就能够搞定。例如:其简单将《实践论》中人的实践与认识、感性认识与理性认识的辩证关系,理论成果的实践再检验等一并归结为“数据质量问题”,企图通过所谓的有监督学习、监督训练微调、人类反馈强化等所谓的“学术”概念和方法创新弱化人在社会实践中的认识主体地位和主观能动性作用就是其对“复杂巨系统”科学理论认识的不足,其过分依赖于所谓“大数据”的“唯理”性作用的做法无法有效解决问题的同时,必将造成新型信息“繁杂”、数据“过载”问题的出现。另外,其更是忽略了事物在发展演化的过程中,主要矛盾和次要矛盾、矛盾的主要方面和次要方面都会随着系统和环境的变化,在动态的转化之中。企图通过售卖“千篇一律”的一种“数字化”模型产品或软件工具的资本获利方式,终究不能解决社会实际问题。究其原因,除了其基础哲学指导思想的先天不足之外(未以马克思主义的系统观和唯物辩证法为指导),其看似基于“系统论”构建并积累起来的大量数理逻辑背后,本质上还是近代科学之“还原论”思想的产物,其所谓的系统论仍然是一种基于“还原论”思想的“系统论”,并非钱学森所提出的“还原论与整体论相统一”的系统论,并非基于《实践论》和《矛盾论》哲学认知的系统性的综合集成。
总之,中国式现代化建设进程中遇到的各种复杂巨系统问题之解决方案,不可能通过外国人的经验总结得以解决。中国式现代化进程已经不允许我们继续“跟跑”源于西方近代自然科学发展起来的相关理论和技术成果。依靠“拾人牙慧”的二次创新方法是不可能实现中华民族伟大复兴的历史使命。面对当下和未来更多的“开放的复杂巨系统”问题,我们必须依靠中国科技工作者自身的努力,从中国式现代化的各项实践中进行再总结,这也正是毛主席在《实践论》中所明确的人类认识客观世界的正确方法,即从实践→感性认识→理性认识→实践验证→正确的认识飞跃。这样的一种科学方法论,也正是钱学森所创建的“开放的复杂巨系统及其方法论”的科学性之具体体现,它必将为新一代的科技工作者提供了强有力的科学理论指导,也终将成为社会主义复杂系统工程实践之唯一解决方案。
▶参考文献◀
【1】钱学森:《用马克思主义哲学来指导系统科学的工作--记钱学森系统科学与系统工程学术思想讨论会》,《系统工程理论与实践》,1992年9月第5期,第3页。
【2】钱学森:《我们要用现代科学技术建设有中国特色的社会主义》,《钱学森文集(卷六)》,国防工业出版社,2012年,第215~216页。
【3】钱学森、于景元、涂元季、戴汝为、钱学敏、汪成为、王寿云:《我们应该研究如何迎接21世纪》,《钱学森文集(卷六)》,国防工业出版社,2012年,第348页。
【4】钱学森、于景元、涂元季、戴汝为、钱学敏、汪成为、王寿云:《我们应该研究如何迎接21世纪》,《钱学森文集(卷六)》,国防工业出版社,2012年,第344页。
【5】钱学森:《再谈开放的复杂巨系统》,《钱学森文集(卷六)》,国防工业出版社,2012年,第167页。

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