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系统观:新时代的文明觉醒

来源:光明网2020-12-07 10:45

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  编者按: 随着人工智能、物联网、大数据等信息技术的快速发展,智能科技为复杂系统的理论研究和工程实践的发展注入了强大的活力,为进一步促进复杂系统与工程的发展,围绕智能时代复杂系统与工程领域迎来的机遇与挑战、复杂系统理论方法的新变化,探讨未来系统工程方法的发展方向与应用。12月6日,2020复杂系统与工程大会在京举行,国际宇航科学院院士、中国系统工程学会副理事长薛惠锋在大会做了题为《系统观:新时代的文明觉醒》的致辞。

系统观:新时代的文明觉醒

  以下为薛惠锋发言实录:

  党的十九届五中全会审议通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》,将“坚持系统观念”作为“十四五”时期我国经济社会发展必须遵循的五项原则之一,指明了提高社会主义现代化事业组织管理水平的方向。深入学习贯彻、切实用好这个原则,既是这次会议的中心议题,是我们系统工程学会的中心任务,也是我所在单位——中国航天系统工程研究院的中心工作。

  坚持系统观念,需要跳出中国、放眼世界,站在人类文明发展的坐标轴上,把握系统思想的发展脉络。欧洲的文艺复兴,引发了由“神”到“人”思想解放,使人类走出中世纪的蒙昧,迎来了现代文明的曙光,进而催生了一波又一波的科学革命、技术革命、产业革命、社会革命。这一系列的发展进步,都是以“还原论”为思想基础,就是将复杂对象不断分解为简单对象,将全局问题不断分解为局部问题去解决。无论是把物质细分到原子,还是把生物分割成细胞,基本上都围绕一个“分”字展开。然而,“还原论”遭遇复杂化的世界,显得越来越力不从心、捉襟见肘。物理学对物质结构的研究已经到了夸克层次,却无法窥探宇宙的全貌;生物学对生命的研究也到了基因层,但是仍然无法完全攻克癌症问题。20世纪40年代以来,以“还原论”方法创立的现代科学已经在一定程度上进入了停滞状态,可以与“相对论”和“量子物理”相比肩的重大科学发现少之又少。我们不断遇到材料的极限、动力的窘境、能源的危机、生命的无助、智能的瓶颈。应用科技看似发展迅速,实际上已经快要榨干基础科学这个河床的最后一滴水。正如诺奖获得者菲律普•安德森在《科学》杂志上的论文所说,过去数百年,取得辉煌成功的还原论思想,走到了尽头。因此,一种融合整体论、超越还原论的全新思潮应运而生。

系统观:新时代的文明觉醒

  20世纪中期以来,以一般系统论、控制论、信息论为代表的“老三论”和以结构论、协同论、突变论为代表的“新三论”,将科学研究从“拆分”观点转向“整体”观点。统计学为研究简单系统提供了切实有效的方法,特别是普利高津的耗散结构理论和哈肯的协同学,对于研究简单系统和简单巨系统提供了理论和方法。然而这些理论都只是整体论的“升级版”,虽然在一定程度上,解决了简单巨系统的开放性、自组织等问题,但仍然没有解决复杂系统的不确定性、涌现性等问题,特别是忽视了人的因素,无法应对有人参与的复杂系统。

  系统工程中国学派的创始人钱学森同志,首次创立了“开放的复杂巨系统理论”。这一理论,解决了“一般系统论”没有解决的问题,具有三个划时代的优越性:

  其一,实现了“还原论”与“系统论”的对立统一,能够解决复杂系统的涌现问题。既避免了“还原论”思想中“只见树木,不见森林”的矛盾,也避免了“整体论”思想中“只见森林,不见树木”的弊端。

  其二,开创了“人—机—环”系统工程,从而有效处理有人参与的复杂社会问题,通过人机合一、机环融合,实现了中国古代“人天观”的科学化。

  其三,提出了从定性到定量的综合集成法,为解决所有开放复杂的巨系统问题提供了有效管用的方法工具,真正实现了“集大成、得智慧”。

  开放的复杂巨系统理论,是人类认识客观世界、改造客观世界的一次伟大觉醒。曾有人评价,钱学森的系统论,是一次科学革命,其重要性不亚于相对论或量子力学。

  1991年,钱学森被授予国家杰出贡献科学家荣誉称号。这是共和国历史上授予中国科学家的最高荣誉,而钱学森是这一荣誉迄今为止唯一一位获得者。在颁奖仪式后,钱学森说过这样一句话:“‘两弹一星’工程所依据的都是成熟理论,这个没什么了不起,只要国家需要我就应该这样做,系统工程与总体部思想才是我一生追求的。”钱学森曾多次建议中央建立国民经济社会发展“总体设计部”,得到时任国家领导人的高度重视,但由于种种原因最终未能实现。总体设计部一直萦绕在钱老晚年的心中。甚至钱老临去世前几天还念念不忘,感叹国家总体设计部在20世纪未能实现,可能要到21世纪的某个时期才能实现了。成为了一个“世纪之憾”。

  当前,如何坚持系统思维、系统观念,用钱学森的系统论,为“十四五”时期发展提供理论支撑和方法论支持,更好地把五中全会的各项决策部署落到实处,我认为,有四个方面需要把握:

  第一,统一“偶然”与“必然”,实现前瞻性思考。

  五中全会强调,当今世界正处于百年未有之大变局,未来的“不稳定性和不确定性明显增加”,但只要“认识和把握发展规律”、“保持战略定力、办好自己的事”,就一定能“危机中育先机、变局开新局”。“不稳定”、“不确定”是偶然的,而发展规律是必然的,在偶然的世界中,通往必然胜利的未来,这就需要实现“偶然”与“必然”的对立统一。钱学森认为,复杂系统是由无数个局部的偶然事件组成。这些偶然事件本身具有随机性质,是难以预测的。然而,无数个偶然事件通过深度融合,使一些全新属性或规律,会突然在系统整体的层面诞生。这就是复杂系统的涌现现象。这些新的属性或规律,与外部环境相互作用,促使系统内在的主要矛盾逐渐发生变化,直至旧的矛盾消失,产生新的矛盾,这决定了系统演化的总体方向。这个演化方向,不以个体的意志为转移,不为局部的偶然事件所改变,是无数偶然事件所蕴含的必然规律。只要方法得当,是可以预见到的。例如,某项新兴技术的研发成功,是偶然事件。它在各领域的广泛运用,会涌现出新的生产力。旧的生产关系如不能适应生产力发展的需要,就必然会引发社会变革。这就是人类社会发展的偶然和必然。

  那么,如何做到科学预见、超前谋划?

  第二,统一“还原”与“整体”,实现全局性谋划。

  五中全会提出,“我国把发展不平衡不充分的问题仍然突出”,所以要“坚持全国一盘棋,更好发挥中央、地方和各方面积极性”。这就需要实现“还原论”和“整体论”的有机融合、对立统一。钱学森说,还原论的优势在于由整体向下分解,研究得越来越细,但其不足在于由局部到整体难以回溯,解决不了高层次和整体性问题。不还原到元素层次,不了解局部的精细结构。但是,如果没有整体观点,对事物的认识是零碎的,就不能从整体上把握和解决问题。科学的态度是把还原论与整体论融合起来,用系统论的方法研究解决问题,特别是解决由下往上的问题,即复杂系统的“涌现”问题,打通从微观到宏观的通路,把宏观和微观统一起来,谋取全局最优。通过组织、调整系统组成部分或组成部分之间、层次结构之间以及与系统环境之间的关联关系,使它们相互协调,在整体上涌现出我们期望的最好的功能,实现“用不是最优的局部来构造最优的全局。”

  那么,实现这一目标的正确方法是什么?

  第三,统一“定性”与“定量”,实现战略性布局。

  五中全会既总结了“十三五”时期我国发展成效的详实的定量数据,又从数据背后蕴含的特征和规律出发,定性总结了我国发展面临的形势和问题,以此为基础,科学提出了“十四五”时期我国发展的战略性布局。在这个总体布局下,设计某一领域、某一行业的工作时,如何处理好“定性”与“定量”的关系,做好科学布局?钱学森说:从定性到定量的综合集成法,就是在定性综合集成的基础上,通过人机结合、以人为主的方式,再进行定量的综合集成。这里面既有专家群体的智慧,也包括了不同学科、不同领域的科学理论和经验知识,通过人机交互、反复比较、逐次逼近,最终实现从定性到定量的综合集成,获得对系统的精确定量认识,从而对经验性假设正确与否作出科学结论。从定性到定量的综合集成法,能把人的感性思维、创造思维和机器的逻辑思维与计算能力融合在一起,其智能、智慧和创造能力处在最高端。从定性到定量的综合集成法,是唯一能有效处理开放的复杂巨系统,真正实现战略性布局的方法论。

  好的蓝图,需要依靠日常的决策与执行来实现,这也要避免零敲碎打,而要实现整体推进。

  第四,统一“决策”与“执行”,实现整体性推进。

  中央提出,推动国家治理体系和治理能力现代化,实现科学决策、民主决策、依法决策,基本建成法治国家、法治政府、法治社会。钱老对“决策”与“执行”有着深刻的解读。他说,决策机构之下,不仅有决策执行体系,还有决策支持体系。前者以权力为基础,力求决策和决策执行的高效率和低成本;后者则以科学为基础,力求促进决策科学化、民主化和程序化。两个体系无论在结构、功能和作用上,还是体制、机制和运作上都是不同的,但又是相互联系相互协同的。两者优势互补,共同为决策机构服务。决策机构则把权力和科学结合起来,形成改造客观世界的力量和行动。从我国实际情况看,多数部门把决策执行体系、决策支持体系合二为一了。一个部门既要做决策执行又要作决策支持,结果两者都可能做不好,而且还助长了部门利益。运用“总体设计部”思想,超越部门利益和短期行为,加快推进我国治理体系和治理能力现代化进程,显得尤为重要。

  伟大觉醒必将孕育伟大创造。开放的复杂巨系统理论,其理论体系、技术工具、实践真知,必将推动智慧的薪火代代相传、发展的动力源源不断、文明的光芒熠熠生辉!让我们站在大师肩膀上,用系统轮观察时代、解读时代、引领时代,不断推动系统工程中国学派迈向新高度、开辟新境界!

  作者:薛惠锋,系中国航天系统科学与工程研究院院长、国际宇航科学院院士

[ 责编:蔡琳 ]
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