錢學(xué)森對中國系統(tǒng)科學(xué)的貢獻

顧基發(fā)

(中國科學(xué)院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院,北京100190)

錢學(xué)森在導(dǎo)彈、兩彈一星方面做的工作幾乎盡人皆知,以致對他后30年(1978—2008年)做的事情有所掩蓋。美國科學(xué)雜志記者馬拉在一篇文章中這樣評價到:“如果說錢學(xué)森前30年主要做的是導(dǎo)彈的控制,那么后30年主要是社會的控制。”[1]在后30年,錢學(xué)森感興趣的是人,是社會,他希望我們的國家和社會走向幸福、走向有序,希望我們的人民越變越聰明,達到大成智慧,而這一切都要求系統(tǒng)科學(xué)作出貢獻。從這個意義上說,錢學(xué)森又為系統(tǒng)科學(xué)貢獻了后30年。

一、1978—1986年:從系統(tǒng)工程到系統(tǒng)科學(xué)

(一)中國系統(tǒng)工程的理論之一——提出《事理學(xué)》

1978年,錢學(xué)森等在文匯報上發(fā)表了《組織管理的技術(shù)——系統(tǒng)工程》一文[2],國內(nèi)同行盡人皆知。文中提到“物有物理,事有事理”的觀點,后來錢老給美國工程院院士、系統(tǒng)工程專家李耀滋去信,談起“事理”這個略具中國式的觀點時,李耀滋院士很快進行了回復(fù),不但同意了“事理”觀點,還建議再加上一個理,即“人理”(motivation)。錢學(xué)森當即將此信轉(zhuǎn)給許國志先生,許先生也將此信息轉(zhuǎn)告筆者,從此,筆者形成搞系統(tǒng)工程要具有“物理-事理-人理”概念,進而在1994年形成“物理-事理-人理系統(tǒng)方法論”[3]。此信內(nèi)容[4]如下,原件如圖1所示。

圖1 李耀滋先生給錢學(xué)森先生的信

錢學(xué)森先生轉(zhuǎn)李耀滋先生的信:

請國志同志閱。這是李耀滋先生的意見,你意何如?請示知。錢學(xué)森1978.11.19

李耀滋先生給錢學(xué)森先生的信:

學(xué)森兄:收到你主稿的那篇“組織管理的技術(shù)——系統(tǒng)工程”一文已經(jīng)仔細讀完,內(nèi)容豐富。把近三十年歐美在這方面的研究全盤收盡一目了然。

對於你們的提案要設(shè)立很多大學(xué)專攻這門“事理”,我的初步反應(yīng)則以為這類研究在歐美已經(jīng)有點強弩之末的現(xiàn)象,為什么要在國內(nèi)大搞?多想一會兒到又覺得在國外搞不通的事理未必不能在國內(nèi)搞通,環(huán)境究竟完全不同,正可出奇制勝。我的初想是以為在組織管理的技術(shù)方面的各種問題中除了“事理”之外必須要“人理”。譬如各級人員的“Motivation”(主觀能動性)如何發(fā)揮是樣很重要的條件,而這問題卻似乎不包括在目前的系統(tǒng)工程范圍之內(nèi)。

繼續(xù)想下則覺得每門學(xué)問的實用范圍都有一定限制,卻也隨著進步而改變。目前國內(nèi)為提高各種事業(yè)的效率所需要的系統(tǒng)工程,學(xué)理大約要不太多,到是可以應(yīng)用電腦的地方卻是不少。此外可以發(fā)展各級人員的“Motivation”的制度,則事業(yè)效率必可突飛猛進。在這種過度的環(huán)境之下,Motivation該算作“人理”?？墒堑鹊健笆吕怼毖芯康煤芫ㄖ?則“人理”也該可以和“事理”一總籌劃,變成科學(xué)之一枝。為此,讓我遙祝你們各種事業(yè)都能有大大的進度。

(二)為建立系統(tǒng)學(xué)而努力

從1979年起,錢學(xué)森開始從國外引進系統(tǒng)科學(xué)理論的一些新領(lǐng)域。在中國系統(tǒng)工程學(xué)會的會議和其他一些學(xué)術(shù)活動中,他陸續(xù)引入了以生物學(xué)為基礎(chǔ)的貝塔朗菲的“一般系統(tǒng)論”(general system theory),從化學(xué)平衡態(tài)熱力學(xué)出發(fā)的普里高津的“耗散結(jié)構(gòu)”(dissipative structure),以物理統(tǒng)計熱力學(xué)為基礎(chǔ)的哈肯的“協(xié)同學(xué)”(synergetics),還有以生命現(xiàn)象為基礎(chǔ)的艾根的“超循環(huán)理論”(hypercycle)。之后又添加了“奇異吸引子”(strange attractor)、“混沌”(chaos)和“分維”(fractal)等新學(xué)說。對于這些理論的引進,錢學(xué)森形象地說道,“開始是研究自組織和有序,后來又注意到系統(tǒng)也可以是無組織或無序的”[5]。通過引進這些國外新學(xué)說和中國廖山濤先生的“微分動力體系”等,錢學(xué)森開始計劃建立系統(tǒng)科學(xué)的基礎(chǔ)理論——系統(tǒng)學(xué)(錢學(xué)森命名為systematology)以及隨之而來的系統(tǒng)科學(xué)體系。

(三)提出思維科學(xué)與人體科學(xué)

20世紀80年代初,錢學(xué)森從以物為主的系統(tǒng)轉(zhuǎn)為人的系統(tǒng),特別是與腦、思維有關(guān)的思維科學(xué)(1)錢學(xué)森將思維科學(xué)命名為noetic science,并認為其有別于西方的認知科學(xué)(cognitive science)。,認為人們不僅應(yīng)關(guān)注邏輯思維,還要關(guān)注形象思維以及直覺思維和靈感,后來又加上了社會集體思維學(xué)[6]。在錢學(xué)森與搞模糊數(shù)學(xué)的汪培莊教授的18封來往信件中,他不但提到非單調(diào)邏輯,而且認為將之結(jié)成網(wǎng),形成一個邏輯的巨系統(tǒng),就會出現(xiàn)“協(xié)同作用”,這就是人工智能?！拔业南敕ㄊ前褏f(xié)同學(xué)中的一階微分方程體系換成多元邏輯運算,就會出現(xiàn)推理中的協(xié)同作用,也就是形象(直感)思維。”[7]為了促進思維科學(xué)的研究,錢學(xué)森參加了一些思維科學(xué)領(lǐng)域的會議,頻繁地和他們書信來往,并親自領(lǐng)導(dǎo)編寫思維科學(xué)相關(guān)的書籍;1984年在北京創(chuàng)立了思維科學(xué)學(xué)會,許多省份也相繼創(chuàng)立了省級學(xué)會;1985年主編了《關(guān)于思維科學(xué)》一書[8]。這些與他后來提出的綜合集成都有一些直接聯(lián)系,在1990年10月15日的系統(tǒng)學(xué)討論班上,錢學(xué)森說,“從定性到定量的綜合集成技術(shù),實際上是思維科學(xué)的一項應(yīng)用技術(shù)”。1996年,中國思維科學(xué)被納入“863”攻關(guān)課題。

人體本身是一個大系統(tǒng),從系統(tǒng)科學(xué)角度看人體所具有的物理功能也引起了錢學(xué)森的研究興趣,以致提出人體科學(xué)、中醫(yī)學(xué)、人-機工程以及人體特異功能的研究[9-11]。關(guān)于中醫(yī)研究,筆者曾參加過一項關(guān)于“名老中醫(yī)經(jīng)驗的挖掘”的國家課題,并且拜讀了錢老有關(guān)中醫(yī)方面的一些文章,聆教了他將系統(tǒng)科學(xué)與中醫(yī)密切相聯(lián)的許多精彩思想。比如,西醫(yī)強調(diào)還原論,中醫(yī)強調(diào)整體論,而錢老認為應(yīng)該更確切強調(diào)的是系統(tǒng)論,即把還原論和整體論結(jié)合起來的系統(tǒng)論。由于篇幅所限,本文不再更多介紹錢老對中醫(yī)的一系列獨到見解了。

二、1986—1992年:系統(tǒng)科學(xué)成熟期

(一)創(chuàng)建和組織系統(tǒng)學(xué)大討論班

1986年1月,錢學(xué)森從獨立研究系統(tǒng)學(xué)轉(zhuǎn)向發(fā)動一個科學(xué)群體,采用討論班的形式,利用中國科學(xué)院、有關(guān)部委科研機構(gòu)以及北京大學(xué)等來自各界的專家群體一起來研究系統(tǒng)學(xué),他不但親自講話,還平易近人地與大家一起參加討論學(xué)習(xí)。從錢學(xué)森1986—1994年在全國系統(tǒng)學(xué)討論班上的部分講話以及與一些專家朋友的來往通信和談話內(nèi)容可以看出,錢學(xué)森對系統(tǒng)科學(xué)基本概念、基礎(chǔ)理論、研究方法等的論述,反映了他在系統(tǒng)科學(xué)研究方面不斷深入的過程[11]。討論班介紹國內(nèi)外各種與系統(tǒng)科學(xué)有關(guān)的學(xué)術(shù)動向,如圣塔菲研究所的有關(guān)系統(tǒng)復(fù)雜性研究工作,國外文獻匯總部門提出的meta-analysis(國內(nèi)有人也釋作薈萃分析)等;也介紹國內(nèi)自己的經(jīng)驗,如總體設(shè)計部以及中醫(yī)研究等;還會介紹一些研究機構(gòu)正在研究的實際問題,如物價補貼問題和人口問題等。此外,討論班還關(guān)注很多與社會、科技系統(tǒng)有關(guān)的問題,如第五次產(chǎn)業(yè)革命、社會主義精神文明等。

(二)提出系統(tǒng)的新概念及其新方法

20世紀80年代中后期,錢學(xué)森的弟子們承接了多項與系統(tǒng)科學(xué)實際應(yīng)用有關(guān)的課題,從而積累了許多系統(tǒng)科學(xué)的實際經(jīng)驗。如人口控制問題、物價補貼問題和一些軍事戰(zhàn)略問題等。錢學(xué)森一方面將系統(tǒng)科學(xué)緊密聯(lián)系實際,一方面從中提煉出系統(tǒng)科學(xué)新的方法論[12]。

1990年初,錢學(xué)森、于景元、戴汝為三人的另一篇劃時代的文章中提出“開放復(fù)雜巨系統(tǒng)”這一系統(tǒng)的新概念及其新方法,即“定性定量相結(jié)合的綜合集成方法(meta-synthesis)”[13]。在1990年5月16日致于景元的信中,錢學(xué)森建議改成“從定性到定量的綜合集成方法”。并于1992年提出這個方法的實現(xiàn)工具,即“從定性到定量綜合集成研討廳(Hall for workshop of meta-synthetic engineering,HWMSE)”,有時也稱“大成智慧工程(meta-synthetic engineering)”[14]。

三、1992—2008年:系統(tǒng)科學(xué)在各方面理論和應(yīng)用的新探索

(一)組建系統(tǒng)學(xué)小討論班

1992年左右,系統(tǒng)學(xué)大討論班由于錢老身體不便,無法參加,改成由他和王壽云、于景元、戴汝為、汪成為、錢學(xué)敏和涂元季6人組成的小討論班以及通信談話的方式繼續(xù)下去,期間他們討論過很多與國家社會民生相關(guān)的重大問題,如總體設(shè)計部如何在經(jīng)濟中應(yīng)用、第五次產(chǎn)業(yè)革命、信息網(wǎng)絡(luò)、人工智能、人機結(jié)合等等。

(二)探討綜合集成理論和研討廳在各方面的應(yīng)用

在錢學(xué)森的支持下,航天工業(yè)部710所、中國科學(xué)院自動化所以及國防科工委下屬研究所開展了多項與綜合集成有關(guān)的科研項目。需要特別指出的是,在錢老的關(guān)心下,國家自然科學(xué)基金重大項目“支持宏觀經(jīng)濟決策的人機結(jié)合綜合集成體系研究”(1999—2003年)集中了國內(nèi)一批著名科研機構(gòu),如中科院自動化所、系統(tǒng)科學(xué)所、心理所和航天部710所,以及清華大學(xué)、上海交通大學(xué)、西安交通大學(xué)、北京師范大學(xué)、華中科技大學(xué)和中國人民大學(xué)等高校,項目組的主持人是戴汝為、于景元和顧基發(fā)。筆者與項目組第三課題組成員還出版了《綜合集成方法體系與系統(tǒng)學(xué)研究》一書[15]。2003年,項目組在國際著名的國際應(yīng)用系統(tǒng)分析所(IIASA)用該項目組聯(lián)合開發(fā)的綜合集成方法軟件及研討廳雛形以“SARS對我國GDP增長影響”為案例進行演示,首次向國外全面地展示了錢老的綜合集成思想和方法以及研討廳的工作過程,從外國專家的反應(yīng)來看,效果是良好的[15]。2005年初,基金委組織專家評審,對這個項目給予了很高的評價。

在錢老的關(guān)心下,一批軍事部門,如國防科工委、國防大學(xué)、軍事科學(xué)院以及部分軍兵種等投入研討廳的建設(shè)和綜合集成方法的應(yīng)用。后來在國家電網(wǎng)、地震救災(zāi)、青藏鐵路、南通大橋和港珠澳大橋等許多重大社會和工程項目中都有成功的應(yīng)用經(jīng)驗。

錢老曾指出,可以應(yīng)用人體系統(tǒng)科學(xué)來提升運動員的競技成績。在備戰(zhàn)2008年北京奧運會的科技奧運期間,北京大學(xué)佘振蘇教授及其學(xué)生就運用人體系統(tǒng)科學(xué)的原理指導(dǎo)激流皮劃艇運動員訓(xùn)練和參賽,取得了奧運科技攻關(guān)的重大突破,短短兩年時間獲得10塊金牌和3塊銀牌[16]。

2013年9月成立的北京大學(xué)工學(xué)院健康系統(tǒng)工程研究所,由中國工程院院士俞夢孫任研究所所長,北京大學(xué)佘振蘇教授任常務(wù)副所長。該研究所以錢學(xué)森的復(fù)雜系統(tǒng)思想為指導(dǎo),開發(fā)適用于大規(guī)模人群的健康醫(yī)療技術(shù),其工作目標是從健康系統(tǒng)科學(xué)的角度,挑戰(zhàn)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)模式的慢性病和亞健康問題,提出新思想、新方法、新模式。俞夢孫是航空醫(yī)學(xué)和生物醫(yī)學(xué)工程專家,長期關(guān)注國民健康問題,他將錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)思想與健康醫(yī)學(xué)相結(jié)合,提出并發(fā)展了通過恢復(fù)人體自組織能力來增進人體整體健康水平的思想,稱為“健康系統(tǒng)工程”,并倡議用系統(tǒng)科學(xué)理論和實踐深入發(fā)展健康醫(yī)學(xué)模式,用健康物聯(lián)網(wǎng)方式在全社會范圍內(nèi)推進健康醫(yī)學(xué)模式。

(三)《創(chuàng)建系統(tǒng)學(xué)》等一批新書出版

《創(chuàng)建系統(tǒng)學(xué)》一書是錢學(xué)森親自領(lǐng)導(dǎo)和組織編寫的[17],核心是書中的第一篇文章《我對系統(tǒng)學(xué)認識的過程》,以及那篇提出開放復(fù)雜巨系統(tǒng)(1990年)和關(guān)于大成智慧的談話(1992年)。同時,《創(chuàng)建系統(tǒng)學(xué)》對形成開放復(fù)雜巨系統(tǒng)中社會系統(tǒng)、軍事系統(tǒng)、地理系統(tǒng)和人體系統(tǒng)都有所涉獵,且涉及了第五次產(chǎn)業(yè)革命、中國特色的社會主義、如何迎接21世紀、社會主義建設(shè)等社會系統(tǒng)方面的大問題。此外,對于綜合集成方法本身也有進一步的探索,特別是在人-機結(jié)合方面充滿期望,但是在下面與專家們的談話中又屢屢提到人-機結(jié)合應(yīng)以人為主,這對那些過分迷戀人工智能的人來說,無疑是一份極好的清醒劑。對此,筆者很同意人工智能學(xué)會副理事長譚鐵牛教授提出的看法,“人工智能有智能無智慧,有智商無情商,會計算不會算計”[18],后面這三個本領(lǐng)只有有智慧的人才具有,接著人們就會理解,錢老晚年為什么那么注重“大成智慧”。

上海交通大學(xué)錢學(xué)森研究中心曾將《錢學(xué)森論系統(tǒng)科學(xué)》和《錢學(xué)森論教育》兩書分別改為《智慧的鑰匙——錢學(xué)森論系統(tǒng)科學(xué)(第二版)》[19]以及《集大成得智慧——錢學(xué)森論教育(第二版)》[20],由上海交通大學(xué)出版社出版。第一本書由徐匡迪院士作序,他在序中提到,1991年由于采用了錢老所說的綜合集成方法,建模預(yù)測上海市綜合經(jīng)濟取得了滿意的結(jié)果。錢老將綜合集成工程提煉成大成智慧工程,進而上升到大成智慧學(xué),指出信息、知識、智慧是三個不同層次的問題,有了信息未必有知識,有了信息和知識未必有智慧,通過人-機結(jié)合以人為主,實現(xiàn)信息、知識和智慧的綜合集成。

(四)落實于大成智慧

錢老十分注重教育,在他1993年10月7日給錢學(xué)敏的信中提到如何培養(yǎng)大成智慧的碩士。具體來講有三個方面:一是熟悉科學(xué)技術(shù)的體系,熟悉馬列主義哲學(xué);二是理、工、文、藝結(jié)合,有智慧;三是熟悉信息網(wǎng)絡(luò),善于用電子計算機處理知識[21]。

2005年,溫家寶總理在看望錢學(xué)森時,錢老曾向溫總理發(fā)出這樣的感慨:“為什么我們的學(xué)校總是培養(yǎng)不出杰出人才?”這就是著名的“錢學(xué)森之問”。筆者認為,從本文介紹的錢老的教育思想來看,是因為現(xiàn)在的一些學(xué)校重知識教育,而不重視智慧教育;重理輕文輕馬列主義哲學(xué);重分解、分析不重視系統(tǒng)和綜合集成;重技術(shù)思考不重視戰(zhàn)略思考等導(dǎo)致的,以致培養(yǎng)不出戰(zhàn)略型的杰出人才。