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1990年錢學森:再談開放的複雜巨系統

1990年錢學森:再談開放的複雜巨系統

*本文是錢學森在1990年10月16日系統學討論班上的發言,原載於1990年第1期《模式識別與人工智慧》。

剛才戴汝為同志的報告講得很好。戴汝為同志多年從事人工智慧、知識系統的工作,去年他聽說我們在這裡討論開放的複雜巨系統問題,很感興趣。因此,他是從人工智慧、知識系統的角度來看開放的複雜巨系統問題。我正好相反,不懂人工智慧和知識系統。從去年開始向他學習這方面的知識,發現這個問題很重要。我們是從不同角度走到一起來了。我們認為,要解決開放的複雜巨系統問題,要建立從定性到定量的綜合整合方法或稱為綜合整合技術,需要這樣的結合,所以後來就和於景兒同志我們三個人合寫了一篇講這個觀點的文字【1】.但是我要提醒搞人工智慧研究的同志,你們考慮問題的層次還太低,包括國外的一些學者,考慮的還是一些簡單的問題。什麼人工智慧,說得很熱鬧,但具體處理的還是一些非常簡單的問題,說不卜什麼智慧。實際上,真正的人的智慧,是人大腦高層次的活動,比目前一些人工智慧專家考慮問題的層次要高得多。解決這個問題的途徑是1988年馬希文同志在一次討論會上提出的人與機器的結合,單用計算機之類的機器不行,但人需要機器來幫助。所以,外國人好的東西我們要學習,但我不相信他們能解決開放的複雜巨系統問題,這要靠我們自己的努力。

下面我講四個問題。

(一)什麼是開放的複雜巨系統

對開放的複雜巨系統,我們可以說:

(1)系統本身與系統周圍的環境有物質的交換、能量的交換和資訊的交換。由於有這些交換,所以是“開放的”。

(2)系統所包含的子系統很多,成千上萬,甚至上億萬,所以是“巨系統”。

(3)子系統的種類繁多,有幾十、上百,甚至幾百種,所以是“複雜的”。

過去我們講,開放的複雜巨系統有以上三個特徵。現在我想,由這三條又引伸出第四個特徵:開放的複雜巨系統有許多層次。這裡所謂的層次是指從我們已經認識得比較清楚的子系統到我們可以宏觀觀測的整個系統之間的系統結構的層次。如果只有一個層次,從整系統到子系統只有一步,那麼,就可以從子系統直接綜合到巨系統。我覺得,在這種情況下,還原論的方法還是適用的,現在有了電子計算機,從子系統一步綜合到巨系統,這個工作是可以實現的。從前我們搞核彈,就是這麼幹的。因為,核彈儘管很複雜,但理論上僅有一個層次—從原子核到核彈。國外對於這種一個層次的問題,如混沌,即便是混沌中比較複雜的問題,如無限維Navier-Stokes方程所決定的湍流【2】,還有我們在這個學習班上講過的自旋玻璃,都可以這麼處理,他們把這種問題叫複雜性間題。我認為這種所謂的“複雜性”並不複雜,還是屬於有路可循的簡單性問題。我把這種系統叫簡單巨系統。我們所說的開放複雜巨系統的一個特點是:從可觀測的整體系統到子系統,層次很多,中間的層次又不認識,甚至連有幾個層次也不清楚。對於這樣的系統,用還原論的方法去處理就不行了。怎麼辦?我們在這個討論班上找到了一個方法,即從定性到定量的綜合整合技術,英文譯名可以是:meta-synthetic engineering,這是外國沒有的,是我們的創造。

(二)建立開放的複雜巨系統的理論

要建立開放複雜巨系統的一般理論,必須從一個一個具體的開放複雜巨系統人手。哪些系統屬開放複雜巨系統呢?社會系統是一個開放複雜巨系統。除此以外,還有人腦系統、人體系統、地理系統、宇宙系統、歷史(即過去的社會)系統、常溫核聚變系統【3】等等,都是開放的複雜巨系統。研究問題要從具體資料人手。例如,社會系統中有區域問題,也有國家問題,還要注意國際問題。如新華社編的《世界經濟科技》今年第41期上刊登日本人的文章【4】,講的是日本隨著經濟的發展,將一些勞動密集型產業轉移到亞洲“四小龍”,現在“四小龍”又將這些產業向東南亞發展中國家轉移。文章說,最後要向中國大陸找出路,因為中國很大,人口眾多。所以說,中國的社會主義建設,必須考慮國際的影響。只有從一個一個具體的開放複雜巨系統人手進行研究,當這些具體的開放複雜巨系統的研究成果多了,才能從中提煉出一般的開放複雜巨系統理論,形成開放的複雜巨系統學,作為系統學的一部分。50年代形成工程控制論就是採用這個辦法,從一個一個自動控制技術中提煉出來的。這裡我們也要指出:在開放的複雜巨系統中,實踐經驗和資料累積最豐富的是社會系統和人體系統。前者是關係到國家事務的大問題,後者是涉及人民保健醫療的大問題。

然而,由於開放的複雜巨系統是多層次的,其功能狀態變化的可能性是非常廣泛的,有可能出現一些超出常規的現象,如人體系統出現的人體特異功能,這是意想不到的,使不少人不能接受,但又是客觀存在的。社會主義中國這個社會系統是不是也出現過“特異功能”?60年代我們搞成原子彈、導彈、人造衛星,世界上有許多人以為不可設想,我看這就是社會主義中國的特異功能。亞運會辦得這麼好,也是許多人想象不到的。全國第四次人口普查,只用了一年多時間準備和調查登記,這在11億多人口的大國也是超常的。所以,中國共產黨領導的這個社會系統,只要組織得好,是可以做出意想不到的成就的,這就是中國這個社會的“特異功能”。我們搞開放複雜巨系統研究的同志,千萬要有這個思想準備,不要被自己習慣了的老一套束縛住。

(三)要有正確的指導思想

研究開放的複雜巨系統要有止確的思想指導,那就是馬克思主義哲學思想的指導。因為研究開放的複雜巨系統,正如我在一開頭所講的,當然要靠計算機,靠知識系統,靠人工智慧等技術手段,但又不能完全依靠這些機器,最終還要靠人,靠人的智慧。如果完全靠機器能解決問題,那就不是開放複雜巨系統了。人的智慧是什麼?是馬克思主義哲學。哲學是人類知識的最高概括。

最近我讀了王東同志寫的講《列寧的哲學筆記》的書【5】。書中說,建立馬克思主義的哲學體系,馬克思、恩格斯作過第一次偉大的嘗試;狄茨根作過第二次嘗試;列寧的哲學筆記的第三次偉大嘗試,都未成功。斯大林搞得不好,從哲學上講,許多東西批錯了。而中國革命遠比蘇聯十月革命要複雜得多,中國革命形成的毛澤東思想,處理許多錯綜複雜問題確有獨到之處。陳志良、楊根、郭建寧三位同志合寫的文章【6】,也講從宏觀的、整體的角度處理非常複雜的問題,論述了小平同志思維上的整體性、系統性、宏觀性、戰略性等等,這是很正確的。毛澤東思想的核心部分就是這些內容,即抓問題的本質,矛盾的主要方面,注意情況的變化等等。這就教導我們怎樣看一個複雜問題,怎樣看一個複雜巨系統。其中特別要防止的是頭腦僵化,自己形成一個概念就一成不變。開放的複雜巨系統可是千變萬化的,我們要有這樣的認識。

革命戰爭年代,黨中央、毛主席在延安,沒有電子計算機,也沒有現在那麼多的資訊,那時作正確決策靠什麼?靠指導思想。所以當時特別強調,實踐—理論—再實踐。一項政策,一個理論,在實踐中發現有不對的地方,立即改正。這些指導思想,對於我們研究開放的複雜巨系統是非常重要的。也就是我們要用正確的哲學思想來指導,也要透過實踐,不斷修改我們的理論,因為我們處理的問題太複雜了。透過這樣的辦法提出的理論,即定量的模型,和過去相比,要能適用比較長的時間,即使出現失誤的話,損失也不要太大。這也是我們研究開放複雜巨系統的目的。

最後我要附帶說一句,吳學謀同志的泛系理論【7】不大好懂,實際上是一種哲學思想,如果其中有什麼有用的東西,我們要注意吸取。

(四)要用思維科學的成果

從定性到定量的綜合整合技術,實際上是思維科學的一項應用技術。研究開放的複雜巨系統,一定要靠這個技術,因為首先要處理那麼大量的資訊、知識。資訊量之大,難以想象,哪一個資訊也不能漏掉,因為也許那就是一個重要的資訊。情報資訊的綜合,這是首先遇到的問題。過去我在情報會議上講過一個詞,叫資料、資訊的“啟用”,即把大量庫存的資訊變成有針對性的“活情報”。汪成為同志告訴我,外國人也有一個詞,英文叫“data fusion",我看這個詞不好,用“information inspiritment”更恰當一些。我們在做定性的工作中,一開始就要綜合大量的資訊資料,這個工作就要用知識工程,而且一定要用知識工程,因為資訊量太大了,光靠手工是無法完成的。還有“人大”、“政協”會上有大量提案,這都是專家意見,都是有根據的,很重要,但也不見得全面,需要將這些意見進行綜合,這個也要用知識工程、人工智慧,這是我們從定性工作開始時要做的一部分。

所以,從定性到定量的綜合整合技術是思維科學的應用技術,是大有可為的。應用技術發展了,也會提煉、上升到思維學的理論,最後,卜升到思維科學的哲學—認識論。哲學界現在爭論的許多問題,如什麼是主體,什麼是客體,什麼是思維,什麼是意識等等,都會有一個正確的答案了。從唯物主義的觀點來看,這些問題是很清楚的。人認識客觀世界靠什麼?靠大腦,而大腦是物質的,是物質世界的一部分。人靠實踐來認識客觀世界。這不過是人腦這一部分物質,透過物質手段,與更大範圍的客觀物質相互作用的過程。什麼主體,什麼客體,什麼思維,什麼意識,都只不過是討論研究這一相互作用過程中使用的術語而已。每次所認識的,只是客觀世界的很小一部分,所以要再實踐,再認識,才能不斷擴大我們對客觀世界的認識,這個過程是無窮盡的。所以,哲學界爭論不休的問題,從開放的複雜巨系統的觀點和從思維科學觀點來看,都是很清楚的。因此這裡討論的關於開放的複雜巨系統的觀點,對於我們認識客觀世界哲學,也有重大意義。

註釋

【1】錢學森、於景元、戴汝為:《一個科學新領域-開放的複雜巨系統及其方法論》,《自然雜誌》,1990年第1期,第3-10頁。

【2】如果把分子作為子系統,那麼從微觀層次的分子運動綜合上升到宏觀層次的Navier-Stokes方程,是從微觀的混沌到宏觀的層流有序;然後Reynold數大了,這一層次又不穩定,發生湍流,但全流場,再上一個層次,還是保持一定流形分佈的,這是有序。這裡宏觀層次是可觀測的,全流場也是可觀測的。下一個層次到上一個層次都是可觀測的,每一次綜合只隔一個層次,所以這裡的問題不屬於複雜巨系統,而且下一個層次的混沌正是上一個層次有序的基礎。

【3】常溫核聚變是“特異功能”的觀點,首先由陳能寬同志提出。因為是“特異功能”,所以引起爭議。

【4】《西太平洋地區產業結構發生連鎖式變化》,《世界經濟科技》,1990年10月第41期,第118頁。

【5】王東:《辯證法科學體系的“列寧構想”》,中國社會科學出版社,1989年。

【6】陳志良、楊根、郭建寧:《論鄧小平的哲學恩維方式》,中央黨校:《黨校論壇》,1990年第10期,第1-6頁。

【7】吳學謀:《從泛系觀看世界》,中國人民大學出版社,1990年。

吳學謀:《泛系理論與數學方法》,江蘇教育出版社,1990年

分類: 軍事
時間: 2021-11-15

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