復(fù)雜系統(tǒng)及其方法論

復(fù)雜系統(tǒng)及其方法論第1頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四主要內(nèi)容現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展系統(tǒng)與系統(tǒng)科學(xué)綜合集成思想與綜合集成方法綜合集成理論與綜合集成技術(shù)綜合集成工程第2頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)出高度分化與高度綜合兩種趨勢

這兩者是相輔相成，相互促進(jìn)的.復(fù)雜性研究的興起

復(fù)雜性科學(xué)處于高度綜合這個趨勢中，在這個方向上還有系統(tǒng)科學(xué)、管理科學(xué)、軟科學(xué)、非線性科學(xué)等.第3頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展方法論的發(fā)展 還原論方法、整體論方法、系統(tǒng)論方法從人腦思維到人機(jī)結(jié)合思維

人類更加聰明了，有能力去認(rèn)識更加復(fù)雜的事物.創(chuàng)新方式的轉(zhuǎn)變，由個體為主向以群體為主的轉(zhuǎn)變，創(chuàng)新體系的出現(xiàn)。第4頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四主要內(nèi)容現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展系統(tǒng)與系統(tǒng)科學(xué)綜合集成思想與綜合集成方法綜合集成理論與綜合集成技術(shù)綜合集成工程第5頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四系統(tǒng)與系統(tǒng)科學(xué)

系統(tǒng)科學(xué)和已有的其它科學(xué)不同，它是從事物的整體與部分，全局與局部以及層次關(guān)系的角度來研究客觀世界的。客觀世界包括自然、社會和人自身。能反映事物這個特征最基本的重要概念就是系統(tǒng)，所以系統(tǒng)也就成為系統(tǒng)科學(xué)研究和應(yīng)用的主要對象。這與自然科學(xué)、社會科學(xué)、人文科學(xué)等不同，系統(tǒng)科學(xué)能把這些科學(xué)領(lǐng)域研究的問題聯(lián)系起來作為系統(tǒng)進(jìn)行綜合性整體研究。這就是為什么系統(tǒng)科學(xué)具有交叉性、綜合性、整體性和橫斷性的原因，也正是這些特點(diǎn)使系統(tǒng)科學(xué)處在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的綜合性整體化的方向上。

第6頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四系統(tǒng)與系統(tǒng)科學(xué) 所謂系統(tǒng)是指由一些互相關(guān)聯(lián)、互相作用、互相影響的組成部分所構(gòu)成的具有某些功能的整體，這是國內(nèi)外學(xué)術(shù)界普遍公認(rèn)的科學(xué)概念。這樣定義的系統(tǒng)在自然界、人類社會包括人自身是普遍存在的。根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，可將系統(tǒng)分為簡單系統(tǒng)、簡單巨系統(tǒng)、復(fù)雜系統(tǒng)和復(fù)雜巨系統(tǒng)以及特殊復(fù)雜巨系統(tǒng)——社會系統(tǒng)。

第7頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四系統(tǒng)與系統(tǒng)科學(xué)

系統(tǒng)的一個重要特點(diǎn)，就是系統(tǒng)在整體上具有其組成部分所沒有的性質(zhì)，這就是系統(tǒng)的整體性。系統(tǒng)整體性的外在表現(xiàn)就是系統(tǒng)功能。系統(tǒng)的這個性質(zhì)意味著，對系統(tǒng)組成部分都認(rèn)識了，并不等于認(rèn)識了系統(tǒng)整體，系統(tǒng)整體性不是它組成部分性質(zhì)的簡單“拼盤”。

第8頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四系統(tǒng)與系統(tǒng)科學(xué)

系統(tǒng)科學(xué)研究表明，系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)外部環(huán)境以及它們之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，決定了系統(tǒng)整體性和功能。從理論上來看，研究系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與環(huán)境如何決定系統(tǒng)整體性和功能，揭示系統(tǒng)存在、演化、協(xié)同、控制，管理與發(fā)展的一般規(guī)律，就成為系統(tǒng)學(xué)，特別是復(fù)雜巨系統(tǒng)學(xué)的基本任務(wù)。國外關(guān)于復(fù)雜性的研究，正如錢學(xué)森指出的是開放復(fù)雜巨系統(tǒng)的動力學(xué)問題，實(shí)際上也是屬于這方面的探索。第9頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四系統(tǒng)與系統(tǒng)科學(xué)

另一方面，從應(yīng)用角度來看，根據(jù)上述性質(zhì)，為了使系統(tǒng)具有我們期望的功能，特別是最好的功能，我們可以通過改變和調(diào)整系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)環(huán)境以及它們之間關(guān)聯(lián)關(guān)系來實(shí)現(xiàn)。但系統(tǒng)環(huán)境并不是我們想改變就能改變的，只能主動去適應(yīng)。而系統(tǒng)結(jié)構(gòu)卻是我們能夠改變、調(diào)整和設(shè)計(jì)的。這樣，我們便可以通過改變、調(diào)整系統(tǒng)組成部分或組成部分之間、層次結(jié)構(gòu)之間以及與系統(tǒng)環(huán)境之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，使它們相互協(xié)調(diào)與協(xié)同，從而在整體上涌現(xiàn)出我們滿意的和最好的功能，這就是系統(tǒng)控制、系統(tǒng)干預(yù)（Intervention）、系統(tǒng)組織管理的基本內(nèi)涵，也是控制工程、系統(tǒng)工程等所要實(shí)現(xiàn)的主要目標(biāo)。第10頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四系統(tǒng)與系統(tǒng)科學(xué)

對于系統(tǒng)科學(xué)來說，一個是要認(rèn)識系統(tǒng)，另一個是在認(rèn)識系統(tǒng)基礎(chǔ)上，去改造、設(shè)計(jì)和運(yùn)用系統(tǒng)，這就要有科學(xué)方法論的指導(dǎo)和科學(xué)方法的運(yùn)用。

第11頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四主要內(nèi)容現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展系統(tǒng)與系統(tǒng)科學(xué)綜合集成思想與綜合集成方法綜合集成理論與綜合集成技術(shù)綜合集成工程第12頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四綜合集成思想與綜合集成方法

對于簡單系統(tǒng)和簡單巨系統(tǒng)都已有了相應(yīng)的方法，也有了相應(yīng)的理論與技術(shù)并在繼續(xù)發(fā)展之中。但對復(fù)雜系統(tǒng)和復(fù)雜巨系統(tǒng)（包括社會系統(tǒng)）卻不是已有科學(xué)方法所能處理的，需要有新的方法論和方法，這是一個科學(xué)新領(lǐng)域。第13頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四綜合集成思想與綜合集成方法

從近代科學(xué)到現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展過程中，自然科學(xué)采用了從定性到定量的研究方法，所以自然科學(xué)被稱為“精密科學(xué)”。而社會科學(xué)、人文科學(xué)由于研究對象的復(fù)雜性，通常采用的是從定性到定性的思辨、描述方法，所以這些學(xué)問被稱為“描述科學(xué)”。當(dāng)然，這種趨勢隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也在變化，有些學(xué)科逐漸向精密化方向發(fā)展，如經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會學(xué)等。第14頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四綜合集成思想與綜合集成方法 從方法論角度來看，在這個發(fā)展過程中，還原論方法發(fā)揮了重要作用，特別在自然科學(xué)領(lǐng)域中取得了很大成功。還原論方法是把所研究的對象分解成部分，以為部分研究清楚了，整體也就清楚了。如果部分還研究不清楚，再繼續(xù)分解下去進(jìn)行研究，直到弄清楚為止。按照這個方法論，物理學(xué)對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究已經(jīng)到了夸克層次，生物學(xué)對生命的研究也到了基因?qū)哟巍：翢o疑問這是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)取得的巨大成就。但現(xiàn)實(shí)的情況卻使我們看到，認(rèn)識了基本粒子還不能解釋大物質(zhì)構(gòu)造，知道了基因也回答不了生命是什么。這些事實(shí)使科學(xué)家認(rèn)識到“還原論不足之處正日益明顯”。這就是說，還原論方法由整體往下分解，研究得越來越細(xì)，這是它的優(yōu)勢方面，但由下往上回不來，回答不了高層次和整體問題，又是它的不足一面。第15頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四綜合集成思想與綜合集成方法 所以僅靠還原論方法還不夠，還要解決由下往上的問題，也就是復(fù)雜性研究中的所謂涌現(xiàn)問題。著名物理學(xué)家李政道對于21世紀(jì)物理學(xué)的發(fā)展曾講過“我猜想21世紀(jì)的方向要整體統(tǒng)一，微觀的基本粒子要和宏觀的真空構(gòu)造、大型量子態(tài)結(jié)合起來，這些很可能是21世紀(jì)的研究目標(biāo)”。這里所說的把宏觀和微觀結(jié)合起來，就是要研究微觀如何決定宏觀，解決由下往上的問題，打通從微觀到宏觀的通路，把宏觀和微觀統(tǒng)一起來。

同樣的道理，還原論方法也處理不了系統(tǒng)整體性問題，特別是復(fù)雜系統(tǒng)和復(fù)雜巨系統(tǒng)（包括社會系統(tǒng)）的整體性問題。從系統(tǒng)角度來看，把系統(tǒng)分解為部分，單獨(dú)研究一個部分，就把這個部分和其他部分的關(guān)聯(lián)關(guān)系切斷了。這樣，就是把每個部分都研究清楚了，也回答不了系統(tǒng)整體性問題。

第16頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四綜合集成思想與綜合集成方法

意識到這一點(diǎn)更早的科學(xué)家是彼塔朗菲，他是一位分子生物學(xué)家，當(dāng)生物學(xué)研究已經(jīng)發(fā)展到分子生物學(xué)時，用他的話來說，對生物在分子層次上了解得越多，對生物整體反而認(rèn)識得越模糊。在這種情況下，于20世紀(jì)30年代他提出了整體論方法，強(qiáng)調(diào)還是從生物體系統(tǒng)的整體上來研究問題。但限于當(dāng)時的科學(xué)技術(shù)水平，支撐整體論方法的具體方法體系沒有發(fā)展起來，還是從整體論整體、從定性到定性，論來論去解決不了問題。正如錢老所指出的“幾十年來一般系統(tǒng)論基本上處于概念的闡發(fā)階段，具體理論和定量結(jié)果還很少”。但整體論方法的提出，確是對現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重大貢獻(xiàn)。第17頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四綜合集成思想與綜合集成方法

20世紀(jì)80年代中期，國外出現(xiàn)了復(fù)雜性研究。所謂復(fù)雜性其實(shí)都是系統(tǒng)復(fù)雜性，從這個角度來看，系統(tǒng)整體性，特別是復(fù)雜系統(tǒng)和復(fù)雜巨系統(tǒng)（包括社會系統(tǒng)）的整體性問題就是復(fù)雜性問題。所以對復(fù)雜性研究，他們后來也“采用了一個‘復(fù)雜系統(tǒng)’的詞，代表那些對組成部分的理解不能解釋其全部性質(zhì)的系統(tǒng)?！?/p>

第18頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四綜合集成思想與綜合集成方法

國外關(guān)于復(fù)雜性和復(fù)雜系統(tǒng)的研究，在研究方法上確實(shí)有許多創(chuàng)新處，如他們提出的遺傳算法、演化算法、開發(fā)的Swarm軟件平臺、以Agent為基礎(chǔ)的系統(tǒng)建模、用數(shù)字技術(shù)描述的人工生命等等。在方法論上，雖然也意識到了還原論方法的局限性，但并沒有提出新的方法論。方法論和方法是兩個不同層次的問題。方法論是關(guān)于研究問題所應(yīng)遵循的途徑和研究路線，在方法論指導(dǎo)下是具體方法問題，如果方法論不對，再好的方法也解決不了根本性問題。第19頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四綜合集成思想與綜合集成方法

20世紀(jì)70年代末，錢學(xué)森明確指出“我們所提倡的系統(tǒng)論，既不是整體論，也非還原論，而是整體論與還原論的辯證統(tǒng)一”。錢老的這個系統(tǒng)論思想后來發(fā)展成為他的綜合集成思想。根據(jù)這個思想，錢老又提出將還原論方法與整體論方法辯證統(tǒng)一起來，形成了系統(tǒng)論方法。在應(yīng)用系統(tǒng)論方法時，也要從系統(tǒng)整體出發(fā)將系統(tǒng)進(jìn)行分解，在分解后研究的基礎(chǔ)上，再綜合集成到系統(tǒng)整體，實(shí)現(xiàn)1+1〉2的整體涌現(xiàn)，最終是從整體上研究和解決問題。由此可見，系統(tǒng)論方法吸收了還原論方法和整體論方法各自的長處，同時也彌補(bǔ)了各自的局限性，既超越了還原論方法，又發(fā)展了整體論方法。這是錢學(xué)森在科學(xué)方法論上具有里程碑意義的貢獻(xiàn)，它不僅大大促進(jìn)了系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展，同時也必將對自然科學(xué)、社會科學(xué)等其它科學(xué)技術(shù)部門產(chǎn)生深刻的影響。第20頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四綜合集成思想與綜合集成方法

20世紀(jì)80年代末到90年代初，錢學(xué)森又先后提出“從定性到定量綜合集成方法”以及它的實(shí)踐形式“從定性到定量綜合集成研討廳體系”（以下將兩者合稱為綜合集成方法），并將運(yùn)用這套方法的集體稱為總體部。這就將系統(tǒng)論方法具體化了，形成了一套可以操作的行之有效的方法體系和實(shí)踐方式。從方法和技術(shù)層次上看，它是人·機(jī)結(jié)合、人·網(wǎng)結(jié)合以人為主的信息、知識和智慧的綜合集成技術(shù)。從應(yīng)用和運(yùn)用層次上看，是以總體部為實(shí)體進(jìn)行的綜合集成工程。第21頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四綜合集成思想與綜合集成方法

綜合集成方法的實(shí)質(zhì)是把專家體系、信息與知識體系以及計(jì)算機(jī)體系有機(jī)結(jié)合起來，構(gòu)成一個高度智能化的人·機(jī)結(jié)合與融合體系，這個體系具有綜合優(yōu)勢、整體優(yōu)勢和智能優(yōu)勢。它能把人的思維、思維的成果、人的經(jīng)驗(yàn)、知識、智慧以及各種情報(bào)、資料和信息統(tǒng)統(tǒng)集成起來，從多方面的定性認(rèn)識上升到定量認(rèn)識。第22頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四綜合集成思想與綜合集成方法

錢老提出的人·機(jī)結(jié)合思維體系是綜合集成方法的理論基礎(chǔ)。從思維科學(xué)角度來看，人腦和計(jì)算機(jī)都能有效處理信息，但兩者有極大差別。關(guān)于人腦思維，錢老指出“邏輯思維，微觀法；形象思維，宏觀法；創(chuàng)造思維，宏觀與微觀相結(jié)合。創(chuàng)造思維才是智慧的源泉，邏輯思維和形象思維都是手段”。今天的計(jì)算機(jī)在邏輯思維方面確實(shí)能做很多事情，甚至比人腦做得還好還快，善于信息的精確處理，已有許多科學(xué)成就證明了這一點(diǎn)，如著名數(shù)學(xué)家吳文俊的定理機(jī)器證明。但在形象思維方面，現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)還不能給我們以任何幫助。至于創(chuàng)造思維就只能依靠人腦了。然而計(jì)算機(jī)在邏輯思維方面畢竟有其優(yōu)勢。如果把人腦和計(jì)算機(jī)結(jié)合起來以人為主的思維方式，那就更有優(yōu)勢，思維能力更強(qiáng)，人將變得更加聰明，它的智慧和創(chuàng)造能力比人要高，比機(jī)器就更高，這也是1+1〉2的道理。第23頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四綜合集成思想與綜合集成方法

信息、知識和智慧是三個不同層次的問題。有了信息未必有知識，有了信息和知識也未必就有智慧。信息的綜合集成可以獲得知識，信息和知識的綜合集成可以獲得智慧。人類有史以來是通過人腦獲得知識和智慧的?，F(xiàn)在由于以計(jì)算機(jī)為主的現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，我們可以通過人·機(jī)結(jié)合以人為主的方法來獲得信息、知識和智慧，在人類發(fā)展史上，這是具有重大意義的進(jìn)步。綜合集成方法就是這種人·機(jī)結(jié)合獲得信息、知識和智慧的方法，它是人·機(jī)結(jié)合的信息處理系統(tǒng)、人·機(jī)結(jié)合的知識創(chuàng)新系統(tǒng)、人·機(jī)結(jié)合的智慧集成系統(tǒng)。按照我國傳統(tǒng)文化有“集大成”的說法，即把一個非常復(fù)雜的事物的各個方面綜合集成起來，達(dá)到對整體的認(rèn)識，集大成得智慧，所以又把這套方法稱為“大成智慧工程”。將大成智慧工程進(jìn)一步發(fā)展，在理論上提煉成一門學(xué)問，就是大成智慧學(xué)。第24頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四綜合集成思想與綜合集成方法 從實(shí)踐論和認(rèn)識論角度來看，與所有科學(xué)研究一樣，無論是復(fù)雜巨系統(tǒng)（包括社會系統(tǒng)）的理論研究還是應(yīng)用研究，通常是在已有的科學(xué)理論、經(jīng)驗(yàn)知識基礎(chǔ)上與專家判斷力（專家的知識、智慧和創(chuàng)造力）相結(jié)合，對所研究的問題提出和形成經(jīng)驗(yàn)性假設(shè)，如猜想、判斷、思路、對策、方案等等。這種經(jīng)驗(yàn)性假設(shè)一般是定性的，它所以是經(jīng)驗(yàn)性假設(shè)，是因?yàn)槠湔_與否，能否成立還沒有用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)方式加以證明。在自然科學(xué)和數(shù)學(xué)科學(xué)中，這類經(jīng)驗(yàn)性假設(shè)是用嚴(yán)密邏輯推理和各種實(shí)驗(yàn)手段來證明的，這一過程體現(xiàn)了從定性到定量的研究特點(diǎn)。但對復(fù)雜巨系統(tǒng)（包括社會系統(tǒng)）由于其跨學(xué)科、跨領(lǐng)域、跨層次的特點(diǎn)，對所研究的問題能提出經(jīng)驗(yàn)性假設(shè)，通常不是一個專家，甚至也不是一個領(lǐng)域的專家們所能提出來的，而是由不同領(lǐng)域、不同學(xué)科的專家構(gòu)成的專家體系，依靠專家群體的知識和智慧，對所研究的復(fù)雜巨系統(tǒng)（包括社會系統(tǒng)）問題提出經(jīng)驗(yàn)性假設(shè)。第25頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四綜合集成思想與綜合集成方法

但要證明其正確與否，僅靠自然科學(xué)和數(shù)學(xué)中所用的各種方法就顯得力所不及了。如社會系統(tǒng)、地理系統(tǒng)中的問題，既不是單純的邏輯推理，也不能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。但我們對經(jīng)驗(yàn)性假設(shè)又不能只停留在思辨和從定性到定性的描述上，這是社會科學(xué)、人文科學(xué)中常用的方法。系統(tǒng)科學(xué)是要走“精密科學(xué)”之路的，那么出路在哪里？這個出路就是人·機(jī)結(jié)合以人為主的思維方式和研究方式。采用“機(jī)幫人、人幫機(jī)”的合作方式，機(jī)器能做的盡量由機(jī)器去完成，極大擴(kuò)展人腦邏輯思維處理信息的能力。通過人·機(jī)結(jié)合以人為主，實(shí)現(xiàn)信息、知識和智慧的綜合集成。這里包括了不同學(xué)科、不同領(lǐng)域的科學(xué)理論和經(jīng)驗(yàn)知識、定性和定量知識、理性和感性知識，通過人·機(jī)交互、反復(fù)比較、逐次逼近，實(shí)現(xiàn)從定性到定量的認(rèn)識，從而對經(jīng)驗(yàn)性假設(shè)正確與否做出明確結(jié)論。無論是肯定還是否定了經(jīng)驗(yàn)性假設(shè)，都是認(rèn)識上的進(jìn)步，然后再提出新的經(jīng)驗(yàn)性假設(shè)，繼續(xù)進(jìn)行定量研究，這是一個循環(huán)往復(fù)、不斷深化的研究過程。第26頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四綜合集成思想與綜合集成方法 綜合集成方法的運(yùn)用是專家體系的合作以及專家體系與機(jī)器體系合作的研究方式與工作方式。具體地說，是通過從定性綜合集成到定性、定量相結(jié)合綜合集成再到從定性到定量綜合集成這樣三個步驟來實(shí)現(xiàn)的。這個過程不是截然分開，而是循環(huán)往復(fù)、逐次逼近的。復(fù)雜系統(tǒng)與復(fù)雜巨系統(tǒng)（包括社會系統(tǒng)）問題，通常是非結(jié)構(gòu)化問題。通過上述綜合集成過程可以看出，在逐次逼近過程中，綜合集成方法實(shí)際上是用結(jié)構(gòu)化序列去逼近非結(jié)構(gòu)化問題。圖一是綜合集成方法用于決策問題研究的示意圖。第27頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四第28頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四綜合集成思想與綜合集成方法

這套方法是目前處理開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)（包括社會系統(tǒng)）的有效方法，已有成功的案例證明了它的有效性。綜合集成方法的理論基礎(chǔ)是思維科學(xué)，方法基礎(chǔ)是系統(tǒng)科學(xué)與數(shù)學(xué)科學(xué)，技術(shù)基礎(chǔ)是以計(jì)算機(jī)為主的現(xiàn)代信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，哲學(xué)基礎(chǔ)是辯證唯物主義的實(shí)踐論和認(rèn)識論。

第29頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四主要內(nèi)容現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展系統(tǒng)與系統(tǒng)科學(xué)綜合集成思想與綜合集成方法綜合集成理論與綜合集成技術(shù)綜合集成工程第30頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四綜合集成理論與綜合集成技術(shù)

科學(xué)是認(rèn)識世界的學(xué)問，技術(shù)是改造世界的學(xué)問，工程是改造世界的實(shí)踐。從這樣三個層次來看，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)已有了巨大發(fā)展，人類對客觀世界的認(rèn)識越來越深刻，改造客觀世界的能力也越來越強(qiáng)。今天，科學(xué)技術(shù)對客觀世界的研究與探索，已從渺觀、微觀、宏觀、宇觀直到脹觀五個層次的時空范圍，可用下圖來表示：

第31頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四第32頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四綜合集成理論與綜合集成技術(shù)

其中宏觀層次就是我們所在的地球，在地球上出現(xiàn)了生命、生物，產(chǎn)生了人類和人類社會。相應(yīng)于這些不同部分和不同層次的研究，也就形成了今天眾多的科學(xué)領(lǐng)域和學(xué)科。 錢學(xué)森從系統(tǒng)科學(xué)思想出發(fā)，從整體上建立了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)體系結(jié)構(gòu)，在這個體系中，不同領(lǐng)域、不同學(xué)科、不同層次的知識，相互關(guān)聯(lián)、相互影響共居一體，而且這個體系是開放的，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這個體系也要發(fā)展。第33頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四綜合集成理論與綜合集成技術(shù) 客觀世界是相互聯(lián)系、相互影響、相互作用的整體，因而反映客觀世界不同部分不同層次規(guī)律的不同科學(xué)技術(shù)部門之間，如自然科學(xué)、社會科學(xué)和人文科學(xué)之間，也是相互聯(lián)系、相互影響、相互作用的，我們不應(yīng)把這些學(xué)問的內(nèi)在聯(lián)系人為地加以割裂，而應(yīng)把它們有機(jī)聯(lián)系起來去研究和解決問題。第34頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四綜合集成理論與綜合集成技術(shù) 正如前面所說，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)出既高度分化，又高度綜合的兩種明顯趨勢。在這后一發(fā)展趨勢中，不僅有同一領(lǐng)域內(nèi)不同學(xué)科的交叉、結(jié)合，特別是不同領(lǐng)域之間，如自然科學(xué)、社會科學(xué)、人文科學(xué)之間的相互結(jié)合以至融合，這已成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要特點(diǎn)。在這一趨勢中，先后涌現(xiàn)出系統(tǒng)科學(xué)、管理科學(xué)、軟科學(xué)、非線性科學(xué)、復(fù)雜性科學(xué)等。在這個方向上的理論和應(yīng)用研究，都應(yīng)引起我們高度重視，這里有很大的創(chuàng)新空間。特別是這方面人才的培養(yǎng)，顯得更加迫切。這類人才是具有跨學(xué)科、跨領(lǐng)域研究能力和創(chuàng)新能力的復(fù)合型人才。第35頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四綜合集成理論與綜合集成技術(shù)

對于這后一發(fā)展趨勢，我們始終面臨著如何把不同領(lǐng)域、不同學(xué)科以及不同層次的知識綜合集成起來的問題，這樣形成的知識，無論是科學(xué)理論還是應(yīng)用技術(shù)，都將使我們對客觀事物的認(rèn)識更加深刻，改造客觀世界的能力也就更強(qiáng)。復(fù)雜性研究和復(fù)雜科學(xué)的積極倡導(dǎo)者Gell-mann，在他所著的《夸克與美洲豹》一書中，曾寫道“研究已表明，物理學(xué)、生物學(xué)、行為科學(xué)，甚至藝術(shù)與人類學(xué)，都可以用一種新的途徑把它們聯(lián)系到一起，有些事實(shí)和想法初看起來彼此風(fēng)牛馬不相及，但新的方法卻很容易使它們發(fā)生關(guān)聯(lián)”。Gell-mann雖然沒有說明這里所說的新途徑、新方法是什么，但從他們后來關(guān)于復(fù)雜系統(tǒng)、復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)的研究來看，這個新途徑和新方法就是系統(tǒng)途徑和系統(tǒng)方法。第36頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四綜合集成理論與綜合集成技術(shù) 一般來說，復(fù)雜系統(tǒng)、復(fù)雜巨系統(tǒng)不僅有自然屬性，還有社會屬性和人文屬性，這些屬性寓于在同一個系統(tǒng)之中。研究這個系統(tǒng)不僅需要自然科學(xué)，也需要社會科學(xué)、人文科學(xué)，系統(tǒng)本身就把這些學(xué)問聯(lián)系起來了。這就需要把這些學(xué)問綜合集成起來，才有可能全面、深刻地去認(rèn)識系統(tǒng)。以管理科學(xué)為例，大家都認(rèn)為管理科學(xué)是自然科學(xué)、社會科學(xué)、人文科學(xué)相互交叉、結(jié)合以至融合的研究領(lǐng)域。實(shí)際上，管理科學(xué)所面臨的研究和應(yīng)用對象都是系統(tǒng)，這些系統(tǒng)通常都是復(fù)雜巨系統(tǒng)，特別是社會系統(tǒng)中的問題。既有自然屬性，又有社會屬性和人文屬性。在這種情況下，我們需要的是把自然科學(xué)、社會科學(xué)與人文科學(xué)綜合集成起來研究系統(tǒng)的管理問題，而不是把它們分割開來僅從自然科學(xué)角度或僅從社會科學(xué)、人文科學(xué)角度去研究，然后再拼起來。這是兩種不同的研究路線，也是兩種不同的研究方法。前者需要綜合集成方法，后者還是還原論方法，方法不同效果也就不會一樣，在實(shí)踐中已有大量事實(shí)說明了這一點(diǎn)。第37頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四綜合集成理論與綜合集成技術(shù) 在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)向綜合性整體化方向發(fā)展過程中，綜合集成方法可以發(fā)揮重要的基礎(chǔ)作用。從方法論與方法的特點(diǎn)上來看，綜合集成方法本質(zhì)上就是用來處理跨學(xué)科、跨領(lǐng)域和跨層次問題研究的方法論和方法。運(yùn)用綜合集成方法所形成的理論就是綜合集成的系統(tǒng)理論，錢學(xué)森提出的系統(tǒng)學(xué)，特別是復(fù)雜巨系統(tǒng)學(xué)，就是要建立這套理論。國外關(guān)于復(fù)雜性的研究，實(shí)際上也是屬于系統(tǒng)理論范疇。第38頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四綜合集成理論與綜合集成技術(shù)

綜合性整體化的方向，不僅有科學(xué)層次上的理論問題，也有技術(shù)層次上的應(yīng)用問題。在這方面，比較典型的是系統(tǒng)工程技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展。系統(tǒng)工程是組織管理系統(tǒng)的技術(shù).它根據(jù)系統(tǒng)總體目標(biāo)的要求，從系統(tǒng)整體出發(fā)，運(yùn)用綜合集成方法把與系統(tǒng)有關(guān)的學(xué)科理論方法與技術(shù)綜合集成起來，對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、環(huán)境與功能進(jìn)行總體分析、總體論證、總體設(shè)計(jì)和總體協(xié)調(diào)，其中包括系統(tǒng)建模、仿真、分析、優(yōu)化、設(shè)計(jì)與評估，以求得可行的、滿意的或最好的系統(tǒng)方案并付諸實(shí)施。第39頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四綜合集成理論與綜合集成技術(shù) 由于實(shí)際系統(tǒng)不同，將系統(tǒng)工程用到哪類系統(tǒng)上，還要用到與這個系統(tǒng)有關(guān)的科學(xué)理論方法與技術(shù)。例如，用到社會系統(tǒng)上，就需要社會科學(xué)與人文科學(xué)方面的知識。從這些特點(diǎn)來看，系統(tǒng)工程不同于其它技術(shù)，它是一類綜合性的整體技術(shù)、一種綜合集成的系統(tǒng)技術(shù)、一門整體優(yōu)化的定量技術(shù)。它體現(xiàn)了從整體上研究和解決問題的技術(shù)方法。第40頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四綜合集成理論與綜合集成技術(shù) 系統(tǒng)工程的應(yīng)用首先從工程系統(tǒng)開始的，用來組織管理工程系統(tǒng)的研究、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和使用。實(shí)踐已證明了它的有效性，如航天系統(tǒng)工程。直接為這類工程系統(tǒng)工程提供理論方法的有運(yùn)籌學(xué)、控制論、信息論等，當(dāng)然還要用到自然科學(xué)技術(shù)有關(guān)的理論方法與技術(shù)。所以，對工程系統(tǒng)工程來說，綜合集成也是其基本特點(diǎn)。第41頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四綜合集成理論與綜合集成技術(shù) 當(dāng)我們把系統(tǒng)工程用來組織管理復(fù)雜系統(tǒng)和復(fù)雜巨系統(tǒng)（包括社會系統(tǒng)）時，處理工程系統(tǒng)的方法已不夠用了，它難以用來處理復(fù)雜巨系統(tǒng)的組織管理問題。在這種情況下，系統(tǒng)工程也要發(fā)展。由于有了綜合集成方法，系統(tǒng)工程便可以用來組織管理復(fù)雜巨系統(tǒng)和社會系統(tǒng)了，這樣，系統(tǒng)工程也就發(fā)展了，現(xiàn)已發(fā)展到復(fù)雜巨系統(tǒng)工程和社會系統(tǒng)工程階段。第42頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四綜合集成理論與綜合集成技術(shù) 從綜合集成的系統(tǒng)理論到綜合集成的系統(tǒng)技術(shù)，中間也應(yīng)有個過渡橋梁，它屬于技術(shù)科學(xué)層次。有些學(xué)者曾提出把這門學(xué)問稱作“集成學(xué)”?？紤]到綜合集成的內(nèi)涵和外延比通常所說的集成要廣泛而深刻，因而稱作“綜合集成學(xué)”可能更貼切一些。從這個角度來看，工程控制論就是針對工程系統(tǒng)控制的綜合集成理論。第43頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四主要內(nèi)容現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展系統(tǒng)與系統(tǒng)科學(xué)綜合集成思想與綜合集成方法綜合集成理論與綜合集成技術(shù)綜合集成工程第44頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四綜合集成工程

把綜合集成理論與技術(shù)用于改造客觀世界的實(shí)踐中，就是綜合集成工程。 對任何一項(xiàng)具體實(shí)踐或工程，都是一個具體的實(shí)際系統(tǒng)，是有人參與的實(shí)際系統(tǒng)。因此，社會實(shí)踐是系統(tǒng)的實(shí)踐，也是系統(tǒng)的工程。這樣一來，有關(guān)實(shí)踐的決策與組織管理等問題，也就成為系統(tǒng)的決策與組織管理問題，在這種情況下，系統(tǒng)的理論方法和技術(shù)應(yīng)用到社會實(shí)踐或工程中去，不僅是自然的，也是必然的。由此看出系統(tǒng)科學(xué)對實(shí)踐的重要意義。第45頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四綜合集成工程 人們在遇到涉及的因素多而又難于處理的實(shí)踐問題時，往往脫口而出的一句話就是：這是系統(tǒng)工程問題。這句話是正確的。其實(shí)這句話包含兩層含義：一個含義是，在實(shí)踐層次上，這是系統(tǒng)的工程或系統(tǒng)的實(shí)踐，另一個含義是，在技術(shù)層次上，既然是系統(tǒng)的工程就應(yīng)該用系統(tǒng)工程技術(shù)去處理?？上У氖?，人們往往只注意到了前者，卻忘記了要用系統(tǒng)工程去解決問題。第46頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四綜合集成工程

要把系統(tǒng)工程技術(shù)應(yīng)用到實(shí)踐中，就必須有個運(yùn)用它的實(shí)體部門。以航天為例，航天系統(tǒng)中每種型號都是一個工程系統(tǒng)，對每種型號都有一個總體部，總體部就是運(yùn)用系統(tǒng)工程技術(shù)的實(shí)體部門。總體部由熟悉這個工程系統(tǒng)的各方面專業(yè)人員組織，并由知識面比較寬廣的專家（稱為總設(shè)計(jì)師）負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)。根據(jù)系統(tǒng)總體目標(biāo)要求，總體部設(shè)計(jì)的是系統(tǒng)總體方案，是實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的技術(shù)途徑。第47頁，共54頁，2023年，2月20日，星期四綜合集成工程

總體部把系統(tǒng)作為它所從屬的更大系統(tǒng)的組成部分進(jìn)行研制，對它所有技術(shù)要求都首先從實(shí)現(xiàn)這個更大系統(tǒng)的技術(shù)協(xié)調(diào)來考慮；總體部又把系統(tǒng)作為若干分系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合的整體來設(shè)計(jì)，對每個分系統(tǒng)的技術(shù)要求