再論設(shè)計(jì)科學(xué)
——關(guān)于我國(guó)科技創(chuàng)新、人才和知識(shí)的思考

謝友柏

(1.上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，上海 200240；2.西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，西安 710049)

一、由一份報(bào)告引起的關(guān)于設(shè)計(jì)科學(xué)的思考

筆者在閱讀了范內(nèi)瓦·布什1945年寫(xiě)給美國(guó)總統(tǒng)題為《科學(xué)：無(wú)盡的前沿》的報(bào)告，以及此后很多人寫(xiě)的導(dǎo)讀、贊譽(yù)和拓展評(píng)論后，(1)范內(nèi)瓦·布什，拉什·D.霍爾特.科學(xué)：無(wú)盡的前沿[M].崔傳剛，譯.北京：中信出版集團(tuán)，2021.認(rèn)為有必要結(jié)合當(dāng)前國(guó)內(nèi)外情況作一些更深入的思考。

布什這個(gè)報(bào)告里最有價(jià)值的是三個(gè)論述：一是從美國(guó)在二戰(zhàn)中的勝利出發(fā)，論證科學(xué)研究的重要性，強(qiáng)調(diào)和平時(shí)期仍舊要重視和推進(jìn)科學(xué)研究，并談到科學(xué)研究與疾病斗爭(zhēng)、國(guó)家安全、農(nóng)業(yè)、就業(yè)、人們生活水平等的關(guān)系；二是認(rèn)為美國(guó)自19世紀(jì)以來(lái)主要以歐洲基礎(chǔ)研究的發(fā)現(xiàn)為依托推進(jìn)實(shí)用技術(shù)發(fā)展，強(qiáng)調(diào)一個(gè)依靠別人獲得基礎(chǔ)科學(xué)知識(shí)的國(guó)家，將面臨進(jìn)展緩慢和缺乏競(jìng)爭(zhēng)力的處境，提出基礎(chǔ)研究是技術(shù)進(jìn)步的引領(lǐng)者；三是解釋了基礎(chǔ)研究是一個(gè)長(zhǎng)期過(guò)程，如果寄希望以短期支持產(chǎn)生即時(shí)結(jié)果，那么它就不再是基礎(chǔ)研究。這三點(diǎn)對(duì)于理解中國(guó)今天的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)政策非常重要，尤其是促進(jìn)我們進(jìn)一步思考如何切實(shí)推進(jìn)科技創(chuàng)新。

報(bào)告中有一個(gè)值得注意的情況是：美國(guó)大學(xué)和私營(yíng)企業(yè)的大量研究經(jīng)費(fèi)是由政府以合同方式投入的，如航天、飛機(jī)、導(dǎo)彈、潛艇等方面的技術(shù)。如今，美國(guó)一些私營(yíng)大企業(yè)如SpaceX、谷歌、微軟等，研發(fā)投入非常大，基礎(chǔ)研究的經(jīng)費(fèi)卻一直在下降，這一點(diǎn)將在后面進(jìn)一步討論。

布什的報(bào)告雖然強(qiáng)調(diào)了基礎(chǔ)研究，但僅僅用“不考慮實(shí)際需求情況下對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的尋求”“最純粹的科學(xué)研究”來(lái)表述，并不能把基礎(chǔ)研究的概念說(shuō)清楚，不能把基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和其他開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)之間的界線說(shuō)明白，特別是沒(méi)有論及基礎(chǔ)研究是如何與應(yīng)用研究以及其他實(shí)用技術(shù)開(kāi)發(fā)承前啟后的，這是由于其所處時(shí)代和環(huán)境的局限性。布什的這一模型被稱為“線性模型”，后來(lái)經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)把技術(shù)產(chǎn)生的程序分為3個(gè)階段，加上生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)，組成了4個(gè)階段的順序關(guān)系：基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)——這一模型被稱為“科技創(chuàng)新的象限模型”，(2)Stokes D E.Pasteur’s Quadrant：Basic Science and Technological Innovation[M].Washington DC：Brookin Institution Press，1997.比布什籠統(tǒng)講基礎(chǔ)研究或者科學(xué)研究更加清楚。然而，不論是“線性模型”還是“象限模型”，都沒(méi)有涉及基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究與開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)之間的承前啟后關(guān)系，而且開(kāi)發(fā)也不應(yīng)該僅限于滿足物質(zhì)需求(即所謂的技術(shù)產(chǎn)生)，滿足精神需求和社會(huì)需求的開(kāi)發(fā)有時(shí)甚至更為重要。布什報(bào)告雖然提到這一點(diǎn)，不過(guò)沒(méi)有進(jìn)一步分析，這也是其與相關(guān)討論存在的共同不足。

設(shè)計(jì)科學(xué)研究認(rèn)為：將基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)承前啟后連接起來(lái)的是為達(dá)到某些目的而進(jìn)行的設(shè)計(jì)，而物質(zhì)需求、精神需求和社會(huì)需求的共同滿足，也是在設(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)集成來(lái)實(shí)現(xiàn)的。(3)謝友柏.設(shè)計(jì)科學(xué)的爭(zhēng)論和設(shè)計(jì)競(jìng)爭(zhēng)力[J].中國(guó)工程科學(xué)，2014，16(8)：4-13.(4)謝友柏.論設(shè)計(jì)科學(xué)[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2019，53(7)：873-880.被視為“圣經(jīng)”的布什報(bào)告，以及后續(xù)對(duì)這個(gè)報(bào)告的討論里，幾乎找不到“設(shè)計(jì)”這個(gè)詞，因此，他們思想里的科學(xué)研究，自然也不會(huì)包括設(shè)計(jì)科學(xué)研究。

開(kāi)發(fā)包括設(shè)計(jì)和實(shí)施，設(shè)計(jì)是為實(shí)施規(guī)劃要實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)和實(shí)施路徑。

基礎(chǔ)研究是對(duì)未知客觀規(guī)律的探索。(5)謝友柏.設(shè)計(jì)科學(xué)與設(shè)計(jì)競(jìng)爭(zhēng)力[M].北京：科學(xué)出版社，2018.不僅是自然界的規(guī)律，更涉及人的心理變化規(guī)律和社會(huì)發(fā)展規(guī)律，獲取的是關(guān)于規(guī)律的知識(shí)。例如探索太陽(yáng)系以外的太空，三星堆文化及其變遷，奧密克戎病毒的變異和傳播，物質(zhì)之間摩擦的行為及后果，人們過(guò)去、現(xiàn)在和未來(lái)對(duì)文學(xué)、藝術(shù)、音樂(lè)感受的異同，馬克思主義在中國(guó)特色社會(huì)主義中的發(fā)展，等等。不可思議的是，布什作為領(lǐng)導(dǎo)過(guò)許多重大工程項(xiàng)目的資深工程師，居然未在報(bào)告中提及“設(shè)計(jì)”，還不如同一時(shí)代的沃爾特·格羅佩斯(Walter Gropius)和理查德·福樂(lè)(Richard Fuller)——他們都是這個(gè)時(shí)期前后美國(guó)的設(shè)計(jì)科學(xué)倡導(dǎo)者。(6)謝友柏.設(shè)計(jì)科學(xué)與設(shè)計(jì)競(jìng)爭(zhēng)力[M].北京：科學(xué)出版社，2018.設(shè)計(jì)科學(xué)研究屬于基礎(chǔ)研究領(lǐng)域。布什報(bào)告等都強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)研究是由好奇心驅(qū)動(dòng)的——這是一種偏見(jiàn)，難道對(duì)社會(huì)的責(zé)任心和對(duì)科學(xué)的敬畏就不是更重要的驅(qū)動(dòng)力？探索尚且未知的客觀規(guī)律，遠(yuǎn)不止個(gè)人好奇心的驅(qū)動(dòng)。好奇心是會(huì)轉(zhuǎn)移的，基礎(chǔ)研究則需要長(zhǎng)期不畏艱險(xiǎn)、披荊斬棘、十年磨一劍的精神，甚至終生看不到成果的堅(jiān)持和對(duì)失敗壓力的承受力。失敗的探索也是對(duì)人類知識(shí)積累的貢獻(xiàn)，是對(duì)后人應(yīng)該怎么探索的啟示。另外，布什報(bào)告和后續(xù)的討論還談到了科技倫理問(wèn)題，籠統(tǒng)地討論科技倫理，(7)謝友柏.論設(shè)計(jì)科學(xué)[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2019，53(7)：873-880.缺乏對(duì)基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)間差異的認(rèn)知，特別是沒(méi)有真正理解科技產(chǎn)生的是知識(shí)，這些知識(shí)只有經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)這個(gè)過(guò)程才有可能付諸實(shí)施。真正值得被討論的應(yīng)該是設(shè)計(jì)的倫理，既然是設(shè)計(jì)，就有必須共同遵守的法則。對(duì)客觀規(guī)律的新認(rèn)識(shí)，既可以經(jīng)由設(shè)計(jì)造福人類，也可以經(jīng)由設(shè)計(jì)危害人類——這一點(diǎn)是不言而喻的。如果一個(gè)從事基礎(chǔ)研究的科學(xué)家選擇用研究獲取的知識(shí)危害社會(huì)，那他就不是在做基礎(chǔ)研究，而是在利用基礎(chǔ)研究的知識(shí)設(shè)計(jì)對(duì)社會(huì)不利的事物。另外，基礎(chǔ)研究探索的是未知的客觀規(guī)律，既然是未知，而且是客觀存在，布什報(bào)告里所謂的是否允許自由研究，實(shí)際上是一個(gè)偽命題。設(shè)計(jì)科學(xué)是一門(mén)基礎(chǔ)科學(xué)，是研究設(shè)計(jì)這個(gè)規(guī)劃人類一切有目的活動(dòng)的基本、共同的規(guī)律和要遵守的法則，是研究設(shè)計(jì)如何在人類社會(huì)產(chǎn)生，以及與哪些因素關(guān)聯(lián)，要受哪些要素約束的科學(xué)。設(shè)計(jì)科學(xué)獲取的是人類設(shè)計(jì)活動(dòng)的知識(shí)，包括一個(gè)人為了自?shī)首詷?lè)的設(shè)計(jì)，一個(gè)群體為了某集團(tuán)利益的設(shè)計(jì)，以及整個(gè)社會(huì)為了自身有序發(fā)展的設(shè)計(jì)，也包括設(shè)計(jì)在一個(gè)人的大腦里、一個(gè)群體中形成的過(guò)程以及各種因素，特別是社會(huì)因素對(duì)這個(gè)形成過(guò)程的推動(dòng)和約束作用。設(shè)計(jì)科學(xué)研究獲知，設(shè)計(jì)本質(zhì)上是一個(gè)知識(shí)流動(dòng)、集成、競(jìng)爭(zhēng)和進(jìn)化的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程服從設(shè)計(jì)以已有知識(shí)為基礎(chǔ)定律、設(shè)計(jì)知識(shí)競(jìng)爭(zhēng)性定律、設(shè)計(jì)以新知識(shí)獲取為中心定律和設(shè)計(jì)知識(shí)不完整性定律等。(8)謝友柏.設(shè)計(jì)科學(xué)與設(shè)計(jì)競(jìng)爭(zhēng)力[M].北京：科學(xué)出版社，2018.(9)謝友柏.讀《歐洲工業(yè)的未來(lái)——?dú)W洲制造業(yè)2030》看中國(guó)制造業(yè)[J].中國(guó)機(jī)械工程，2019，30(24)：3018-3023.由于設(shè)計(jì)的形式千變?nèi)f化，涉及的利益多種多樣，過(guò)去很多人并不認(rèn)為設(shè)計(jì)是有規(guī)律可循，有法則需遵守的，布什們也沒(méi)有討論這些問(wèn)題。

應(yīng)用研究是指借助從基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究過(guò)程中獲取的知識(shí)，產(chǎn)生某些應(yīng)用問(wèn)題的解，并得到關(guān)于求解過(guò)程的知識(shí)。應(yīng)用問(wèn)題總是與某種需求聯(lián)系在一起，這種需求可能涉及個(gè)人利益、群體利益，或是整個(gè)社會(huì)的利益，產(chǎn)生的結(jié)果是有利于社會(huì)還是不利于社會(huì)，完全取決于解的設(shè)計(jì)是否遵守由社會(huì)利益所決定的需共同遵守的法則。越是到創(chuàng)新過(guò)程的后端，這一點(diǎn)的重要性就越發(fā)突顯。原子裂變與聚變的知識(shí)可以用來(lái)設(shè)計(jì)核電站，也可以用來(lái)設(shè)計(jì)原子彈和氫彈，病毒研究獲取的知識(shí)可以用來(lái)設(shè)計(jì)免疫疫苗和治療病人的藥物，也可以用來(lái)設(shè)計(jì)殺害人類的生物武器。

開(kāi)發(fā)是指運(yùn)用基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究的知識(shí)生成供社會(huì)消費(fèi)的產(chǎn)品(廣義上包括滿足物質(zhì)需求、精神需求、社會(huì)需求的兼而有之的事與物)，生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)則是指將開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品推向社會(huì)。產(chǎn)品在這兩個(gè)過(guò)程及交付后的消費(fèi)過(guò)程中仍舊不斷會(huì)有新的知識(shí)可以獲取，如果將其反饋到設(shè)計(jì)中，即可豐富設(shè)計(jì)的知識(shí)集，這一點(diǎn)在后面的全生命周期設(shè)計(jì)中還會(huì)論及。應(yīng)用研究、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的結(jié)果對(duì)社會(huì)是有利還是有害，取決于其設(shè)計(jì)是滿足何種需求，取決于與何種利益相關(guān)，而不取決于基礎(chǔ)研究或者應(yīng)用研究獲取的是什么知識(shí)。而布什們的討論之所以沒(méi)有提到設(shè)計(jì)，沒(méi)能將問(wèn)題說(shuō)清楚，是因?yàn)樗麄內(nèi)狈υO(shè)計(jì)科學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)。

布什報(bào)告認(rèn)為科學(xué)研究很重要，但基礎(chǔ)研究獲取的知識(shí)一般出現(xiàn)在論文里，應(yīng)用研究獲取的知識(shí)往往會(huì)形成專利，那么是不是將論文或者專利證書(shū)剪下來(lái)貼到產(chǎn)品上，就能夠開(kāi)發(fā)出解決與疾病斗爭(zhēng)、國(guó)家安全、農(nóng)業(yè)、就業(yè)、生活水平提高等等問(wèn)題的新產(chǎn)品？不能。這就是設(shè)計(jì)科學(xué)所研究的課題——只有經(jīng)過(guò)復(fù)雜的知識(shí)流動(dòng)、集成、競(jìng)爭(zhēng)、進(jìn)化的設(shè)計(jì)過(guò)程，制定出這個(gè)事、物應(yīng)有的結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的實(shí)施路徑，最終經(jīng)過(guò)實(shí)施，才能夠成功開(kāi)發(fā)出創(chuàng)新產(chǎn)品。正如霍爾特所指出的，美國(guó)的科學(xué)專家們就新興疾病可能的破壞性以及作好公共衛(wèi)生準(zhǔn)備的必要性撰寫(xiě)了大量警示性文章，然而美國(guó)卻沒(méi)有為此作好準(zhǔn)備，科學(xué)進(jìn)步也不足以讓美國(guó)應(yīng)對(duì)2020年的新冠病毒大流行。(10)范內(nèi)瓦·布什，拉什·D.霍爾特.科學(xué)：無(wú)盡的前沿[M].崔傳剛，譯.北京：中信出版集團(tuán)，2021.因此，是布什報(bào)告及相關(guān)討論所未曾論及的在基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)之間承前啟后的設(shè)計(jì)而非文章或?qū)＠_(kāi)發(fā)出了解決種種問(wèn)題的新產(chǎn)品，沒(méi)有設(shè)計(jì)這個(gè)紐帶和橋梁，知識(shí)不可能形成任何有競(jìng)爭(zhēng)力的解。(11)謝友柏.設(shè)計(jì)科學(xué)的爭(zhēng)論和設(shè)計(jì)競(jìng)爭(zhēng)力[J].中國(guó)工程科學(xué)，2014，16(8)：4-13.(12)Xie Y B.Four Basic Laws in Design Science[J].Engineering Sciences，2014，12 (2)：2-9，28.

基于這樣的認(rèn)知，設(shè)計(jì)必然是競(jìng)爭(zhēng)性的，不僅在設(shè)計(jì)過(guò)程中存在知識(shí)集與知識(shí)集之間的競(jìng)爭(zhēng)，還有設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)之間的競(jìng)爭(zhēng)，甚至包括設(shè)計(jì)本身的優(yōu)劣競(jìng)爭(zhēng)和設(shè)計(jì)所牽涉的利益之爭(zhēng)。國(guó)際壟斷資本，憑借其壟斷的人才——實(shí)際上壟斷的是知識(shí)和運(yùn)用知識(shí)的能力——為攫取超額利潤(rùn)而進(jìn)行設(shè)計(jì)競(jìng)爭(zhēng)，這種競(jìng)爭(zhēng)往往十分殘酷，經(jīng)常訴諸政治和軍事訛詐，甚至不惜犧牲千萬(wàn)人的生命發(fā)動(dòng)戰(zhàn)爭(zhēng)。而這一點(diǎn)布什當(dāng)然也是不會(huì)談及的。

二、基于設(shè)計(jì)科學(xué)研究的認(rèn)知對(duì)科技創(chuàng)新與人才、知識(shí)關(guān)系的思考

當(dāng)今世界與布什報(bào)告的時(shí)代相比，至少在四個(gè)方面有了變化和發(fā)展：一是隨著科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步，設(shè)計(jì)所依賴的知識(shí)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是一個(gè)人、一個(gè)團(tuán)隊(duì)或者一個(gè)企業(yè)能夠(也沒(méi)有必要)完全掌握的；二是人類社會(huì)的需求已經(jīng)發(fā)展到難以想象的復(fù)雜和多樣，使得設(shè)計(jì)的知識(shí)供給和運(yùn)用知識(shí)的能力面臨更加困難的挑戰(zhàn)——如應(yīng)該滿足什么樣的需求和不能滿足什么樣的需求；三是信息技術(shù)和人工智能的高速發(fā)展，為知識(shí)的處理、傳遞和集成創(chuàng)造了前所未有的新環(huán)境和可能性，而這種環(huán)境和可能性由于種種原因并沒(méi)有被充分利用；四是全球經(jīng)濟(jì)一體化和人類命運(yùn)共同體思想的提出，雖然一波三折，但在技術(shù)進(jìn)步和生產(chǎn)力發(fā)展的推動(dòng)下，終將逐步向前，至少我國(guó)國(guó)內(nèi)已經(jīng)形成了舉國(guó)體制和正在加快建設(shè)的統(tǒng)一大市場(chǎng)。(13)關(guān)于加快建設(shè)全國(guó)統(tǒng)一大市場(chǎng)的意見(jiàn)[N].人民日?qǐng)?bào)，2022-04-11(1).分析布什報(bào)告在設(shè)計(jì)科學(xué)方面的缺失時(shí)，不能不考慮這四個(gè)方面的變化和發(fā)展。布什報(bào)告認(rèn)為：“未來(lái)的科學(xué)應(yīng)用將比以往任何時(shí)候都更依賴于基礎(chǔ)知識(shí)?！比欢?，他的基礎(chǔ)知識(shí)僅僅是指自然科學(xué)知識(shí)，并不包括心理科學(xué)知識(shí)和社會(huì)科學(xué)知識(shí)，當(dāng)然也沒(méi)有設(shè)計(jì)科學(xué)知識(shí)。

中國(guó)和美國(guó)的情況大有不同。除1861—1865年的南北戰(zhàn)爭(zhēng)，兩次世界大戰(zhàn)及此前此后的戰(zhàn)爭(zhēng)都沒(méi)有波及美國(guó)本土，都是美國(guó)用飛機(jī)大炮出國(guó)打別人。而中國(guó)自清末1840年鴉片戰(zhàn)爭(zhēng)起，1894年日本帝國(guó)侵華的甲午戰(zhàn)爭(zhēng)，1900年八國(guó)聯(lián)軍(包括美國(guó))的侵華戰(zhàn)爭(zhēng)，1911年推翻清政府的辛亥革命，民國(guó)初期的軍閥混戰(zhàn)、人民起義和鎮(zhèn)壓起義的戰(zhàn)爭(zhēng)，1931—1945年日本帝國(guó)主義長(zhǎng)達(dá)14年的侵華戰(zhàn)爭(zhēng)以及此后蔣介石發(fā)動(dòng)的內(nèi)戰(zhàn)，直至1949年中國(guó)大地幾乎不斷處在戰(zhàn)火之中，民不聊生，哪里還談得上發(fā)展科學(xué)研究。新中國(guó)成立初期，鋼的年產(chǎn)量只有15.8萬(wàn)噸，人均產(chǎn)量約為300克，不夠打一把菜刀，制造業(yè)近乎空白，科學(xué)技術(shù)極端落后。在這種情況下，中國(guó)又不得不為抗美援朝、保家衛(wèi)國(guó)付出沉重的生命和物質(zhì)犧牲。如何在這種條件下建設(shè)這個(gè)世界人口第一大國(guó)？認(rèn)識(shí)、思維方式、行為方式的轉(zhuǎn)變，和政策、體制的形成都需要時(shí)間。從取得政權(quán)到認(rèn)識(shí)和確立以經(jīng)濟(jì)建設(shè)為中心，中國(guó)大約花了30年時(shí)間。確立以經(jīng)濟(jì)建設(shè)為中心后，又實(shí)行了改革開(kāi)放政策，在技術(shù)上我們處于跟跑階段，工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家并不吝惜他們所謂的低技術(shù)，他們的企業(yè)為尋求廉價(jià)勞動(dòng)力和資源，所以把許多低技術(shù)制造轉(zhuǎn)移到中國(guó)，一時(shí)引進(jìn)技術(shù)或者合資制造的熱潮興起，一些更低層次的三來(lái)一補(bǔ)、兩頭在外的中小微企業(yè)更是遍地開(kāi)花。(14)謝友柏.讀《歐洲工業(yè)的未來(lái)——?dú)W洲制造業(yè)2030》看中國(guó)制造業(yè)[J].中國(guó)機(jī)械工程，2019，30(24)：3018-3023.中國(guó)因?yàn)楣I(yè)太落后了，缺這少那，舉國(guó)體制奮斗的目標(biāo)就是把缺少且原來(lái)做不了的東西做出來(lái)，不管是用哪來(lái)的技術(shù)。許多研究院所，要么與工廠合并，要么也改為生產(chǎn)產(chǎn)品，大學(xué)教授們都忙著研究做產(chǎn)品，哪一項(xiàng)研究如果不能同做出什么東西產(chǎn)生聯(lián)系，就拿不到資助。企業(yè)在這方面的思維更是受經(jīng)濟(jì)目標(biāo)所支配，信奉短期利潤(rùn)策略，滿足于把東西做出來(lái)就立馬賺錢(qián)，不愿意將資金投入需要十年磨一劍的研發(fā)，即不愿意投入不可或缺的設(shè)計(jì)競(jìng)爭(zhēng)。在14億人流血流汗的不懈努力下，中國(guó)的GDP一直處于高位，最后終于成為世界第二大經(jīng)濟(jì)體。但是，這也正好應(yīng)了布什報(bào)告所說(shuō)的“沒(méi)有認(rèn)識(shí)到基礎(chǔ)研究是技術(shù)進(jìn)步的引領(lǐng)者”，“依靠別人的基礎(chǔ)科學(xué)知識(shí)的國(guó)家將進(jìn)展緩慢和沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)力”。當(dāng)中國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定程度，有能力投入力量爭(zhēng)取并跑甚至領(lǐng)跑時(shí)，國(guó)外壟斷資本就會(huì)想方設(shè)法來(lái)卡我們的脖子，從技術(shù)封殺到經(jīng)濟(jì)制裁、從政治霸凌到軍事威脅。

當(dāng)然，中國(guó)人也逐步看到了問(wèn)題。21世紀(jì)初，中央就提出了“創(chuàng)新是國(guó)家的國(guó)策”。(15)胡錦濤.堅(jiān)持走中國(guó)特色自主創(chuàng)新道路 為建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家而努力奮斗：在全國(guó)科學(xué)大會(huì)上的報(bào)告[M]//中共中央文獻(xiàn)編輯委員會(huì).胡錦濤文選：第2卷.北京：人民出版社，2016.這是以創(chuàng)新為抓手，而不像布什報(bào)告中以科學(xué)研究為抓手，同時(shí)也強(qiáng)調(diào)了自主創(chuàng)新，后來(lái)又明確了科技創(chuàng)新在提高社會(huì)生產(chǎn)力和綜合國(guó)力中的戰(zhàn)略支撐地位，強(qiáng)調(diào)科技創(chuàng)新必須擺在國(guó)家發(fā)展全局的核心位置。這個(gè)過(guò)程中，中國(guó)越來(lái)越重視人才對(duì)創(chuàng)新的作用，不斷提高對(duì)人才的關(guān)注，確立了人才強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略，要求擇天下英才而用之，(16)習(xí)近平出席中央人才工作會(huì)議并發(fā)表重要講話[EB/OL].(2021-09-28)[2022-03-04].http：//www.gov.cn/xinwen/2021-09/28/content_5639868.htm.于是有了現(xiàn)在各地和各企業(yè)的人才大戰(zhàn)，通過(guò)各種福利把人才爭(zhēng)取到當(dāng)?shù)鼗蛘咂髽I(yè)中。從確立以經(jīng)濟(jì)建設(shè)為中心到人才大戰(zhàn)，中國(guó)大約又歷經(jīng)了40年。

以創(chuàng)新作為奮斗目標(biāo)的好處是鼓動(dòng)性強(qiáng)，對(duì)號(hào)召?gòu)V大群眾投入到創(chuàng)新活動(dòng)，形成創(chuàng)新熱潮有著巨大鼓動(dòng)力。然而，創(chuàng)新是結(jié)果，弄清楚這點(diǎn)并解決對(duì)創(chuàng)新前端的關(guān)注并不容易。這需要對(duì)前端每一個(gè)相關(guān)過(guò)程發(fā)展的客觀規(guī)律進(jìn)行深入、細(xì)致探索并設(shè)計(jì)出有效措施進(jìn)而付諸實(shí)施，包括出臺(tái)相關(guān)政策與確立必要制度。要弄清楚：什么樣的結(jié)果才能夠稱得上是創(chuàng)新？基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)是否已經(jīng)積累足夠支持創(chuàng)新的知識(shí)？已有知識(shí)在什么條件下能得到應(yīng)用且順利流入創(chuàng)新？什么樣的政策和制度能夠形成和保證這樣的條件？為什么在科技創(chuàng)新中需要人才？是不是搶到人才就能實(shí)現(xiàn)科技創(chuàng)新？科技創(chuàng)新在不同階段不同人才會(huì)起什么樣的作用？什么條件下才能更有效地發(fā)揮其不同作用？這些都需要對(duì)科技創(chuàng)新這個(gè)新事物發(fā)展的客觀規(guī)律進(jìn)行研究，都屬于設(shè)計(jì)科學(xué)的命題。

設(shè)計(jì)科學(xué)研究認(rèn)為，創(chuàng)新至少要具備三個(gè)特征：一是采用此前未曾用過(guò)的知識(shí)，二是滿足現(xiàn)在未能滿足的需求，三是在競(jìng)爭(zhēng)中取勝。(17)謝友柏.設(shè)計(jì)科學(xué)與設(shè)計(jì)競(jìng)爭(zhēng)力[M].北京：科學(xué)出版社，2018.如前所述，不論是基礎(chǔ)研究獲取的知識(shí)，應(yīng)用研究獲取的知識(shí)，開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)中獲取的知識(shí)和消費(fèi)直至報(bào)廢后處理過(guò)程中獲取的知識(shí)，還是滿足物質(zhì)需求的知識(shí)、滿足精神需求的知識(shí)、滿足社會(huì)需求的知識(shí)等等，都是通過(guò)設(shè)計(jì)這個(gè)紐帶和橋梁進(jìn)入創(chuàng)新的，設(shè)計(jì)的競(jìng)爭(zhēng)力對(duì)創(chuàng)新的成敗有決定性作用?？梢哉f(shuō)，缺乏設(shè)計(jì)的競(jìng)爭(zhēng)力，就沒(méi)有成功的創(chuàng)新。如同上面分析布什報(bào)告時(shí)討論的一樣，不是把科學(xué)論文或者專利證書(shū)剪下來(lái)貼到產(chǎn)品上，產(chǎn)品就創(chuàng)新了，也不是把人才搶到手，把科技創(chuàng)新任務(wù)交給搶到的人才，產(chǎn)品就創(chuàng)新了。對(duì)于創(chuàng)新，極其重要的是為競(jìng)爭(zhēng)中的關(guān)鍵難點(diǎn)求解產(chǎn)生創(chuàng)意。設(shè)計(jì)科學(xué)研究認(rèn)為：創(chuàng)意之產(chǎn)生，有其實(shí)踐性和隨機(jī)性特點(diǎn)，(18)謝友柏.論設(shè)計(jì)科學(xué)[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2019，53(7)：873-880.只有與問(wèn)題長(zhǎng)期、密切接觸的人，才有機(jī)會(huì)產(chǎn)生創(chuàng)意。為國(guó)家在解決方方面面問(wèn)題中產(chǎn)生創(chuàng)意的，是人民大眾，是廣大的中小微企業(yè)和投身鄉(xiāng)村振興的群體，他們?nèi)杖找挂古c這些問(wèn)題密切接觸，朝思暮想要改變自己的處境。這既是產(chǎn)生創(chuàng)意的條件，又是產(chǎn)生創(chuàng)意的動(dòng)力。但是他們的創(chuàng)意不易成為創(chuàng)新，創(chuàng)新的設(shè)計(jì)需要此前提到的各種各樣知識(shí)。他們不如學(xué)霸，所以增加對(duì)他們的設(shè)計(jì)知識(shí)供給、提高他們運(yùn)用設(shè)計(jì)知識(shí)的能力，就是大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新要解決的關(guān)鍵問(wèn)題，也是中國(guó)特色社會(huì)主義制度下科技創(chuàng)新要補(bǔ)足的供給側(cè)短板。

許多傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為設(shè)計(jì)競(jìng)爭(zhēng)所需要的知識(shí)主要依靠學(xué)校教育，(19)Pahl G，Beitz W.Konstruktionslehre：Methoden und Anwendung[M].Berlin：Springer-Verlag，1977.這個(gè)觀點(diǎn)隱含的前提是，學(xué)校教育包括所有所需要的知識(shí)，且有一種學(xué)校教育方法能把這些知識(shí)都塞到學(xué)生頭腦里，于是受到最好教育的學(xué)霸就成為了人才大戰(zhàn)爭(zhēng)奪熱點(diǎn)。然而，在這個(gè)知識(shí)爆炸的時(shí)代，這是不可能的，學(xué)校教育固然非常重要，但無(wú)法培養(yǎng)出萬(wàn)能的人才，即使是學(xué)霸也不行。對(duì)于我們這樣一個(gè)有著14億人口，960多萬(wàn)平方公里面積的國(guó)家，無(wú)論如何也提供不了那么多能去幫助人民大眾解決問(wèn)題的學(xué)霸。人民大眾是最有條件和最有動(dòng)力產(chǎn)生創(chuàng)意的群體，但是他們需要知識(shí)的供給。布什在報(bào)告中雖然說(shuō)“任何科學(xué)前沿進(jìn)步的快慢，取決于探索科學(xué)前沿的高素質(zhì)人才數(shù)量的多寡”，但他也承認(rèn)“這個(gè)國(guó)家(當(dāng)然是指美國(guó))的高等教育主要是為有錢(qián)人準(zhǔn)備的”。(20)范內(nèi)瓦·布什，拉什·D.霍爾特.科學(xué)：無(wú)盡的前沿[M].崔傳剛，譯.北京：中信出版集團(tuán)，2021.我們不能讓教育只為有錢(qián)人準(zhǔn)備，應(yīng)該探尋在當(dāng)今條件下更有效地培養(yǎng)能探索科學(xué)前沿、獲取和積累新知識(shí)的高素質(zhì)人才的道路，同時(shí)更要探尋一個(gè)讓人民大眾都能共享已有知識(shí)的環(huán)境，有利于他們把創(chuàng)意變成創(chuàng)新。

通過(guò)人才大戰(zhàn)來(lái)解決知識(shí)大戰(zhàn)問(wèn)題，仍舊是發(fā)達(dá)國(guó)家走的一條老路。前文提到，美國(guó)的一些壟斷企業(yè)如SpaceX、谷歌、微軟等投入的研發(fā)經(jīng)費(fèi)非常多，由政府以合同方式投入，委托他們解決如航天、飛機(jī)、導(dǎo)彈、潛艇等方面的技術(shù)。同時(shí)這些大公司又控制著政府，例如美國(guó)的槍支暴力泛濫而控槍法案通過(guò)無(wú)望，就是因?yàn)槊绹?guó)的步槍協(xié)會(huì)能夠影響總統(tǒng)選舉。壟斷資本把他們超額利潤(rùn)的一小部分拿來(lái)籠絡(luò)精英和學(xué)霸到自己旗下，壟斷這些精英和學(xué)霸的知識(shí)和運(yùn)用知識(shí)能力，通過(guò)運(yùn)用這些知識(shí)在設(shè)計(jì)競(jìng)爭(zhēng)中創(chuàng)新、壟斷市場(chǎng)以獲取更大利潤(rùn)，并作為對(duì)其他國(guó)家進(jìn)行政治和軍事訛詐的資本。

我們現(xiàn)在的人才大戰(zhàn)，雖然出于完全不同的目的，但或多或少也在形式上模仿著這條道路：致力于把人才搶到手里，但并不是考慮如何讓人才的知識(shí)能夠讓全國(guó)有需要的人都能共享，以投入到科技創(chuàng)新的競(jìng)爭(zhēng)中。我們需要認(rèn)識(shí)到壟斷資本通過(guò)壟斷人才來(lái)壟斷知識(shí)這條道路的本質(zhì)，人才大戰(zhàn)的背后實(shí)質(zhì)上是知識(shí)壟斷大戰(zhàn)，保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)并不是把知識(shí)放在保險(xiǎn)箱里不用，而是要讓知識(shí)得到更充分的運(yùn)用，知識(shí)只有被及時(shí)高效運(yùn)用才能凸顯出它的價(jià)值。盡管如此，設(shè)計(jì)、構(gòu)建出一條與壟斷知識(shí)不同的道路，來(lái)解決我國(guó)設(shè)計(jì)競(jìng)爭(zhēng)中的知識(shí)供給和知識(shí)運(yùn)用能力萬(wàn)眾化問(wèn)題，也需要時(shí)間。因?yàn)槟壳皩?duì)設(shè)計(jì)科學(xué)的研究不足，知識(shí)供給的不足和知識(shí)運(yùn)用能力的不足，是科技創(chuàng)新要補(bǔ)足的供給側(cè)短板——這一點(diǎn)還沒(méi)有被清晰地描述和提上議事日程。

三、基于設(shè)計(jì)科學(xué)的一項(xiàng)應(yīng)用研究——分布式資源環(huán)境的設(shè)計(jì)和構(gòu)建

分布式設(shè)計(jì)知識(shí)資源環(huán)境(簡(jiǎn)稱“分布式資源環(huán)境”，下同)是我們可以走的道路的一個(gè)解。(21)謝友柏.設(shè)計(jì)科學(xué)與設(shè)計(jì)競(jìng)爭(zhēng)力[M].北京：科學(xué)出版社，2018.對(duì)這個(gè)解的研究可以追溯到20世紀(jì)末，其核心思想是在共享中競(jìng)爭(zhēng)、在競(jìng)爭(zhēng)中共享。競(jìng)爭(zhēng)是為了超越自己，不是為了壟斷知識(shí)、搞垮對(duì)手，共享則是為了惠及全民，不是為少數(shù)人的超額利潤(rùn)。不過(guò)要使這個(gè)解構(gòu)建成功，需要很多理論、方法和工具上的研究。沒(méi)有理論上的發(fā)展，就沒(méi)有方法上的發(fā)展，也就沒(méi)有工具上的發(fā)展，同時(shí)，還需要政策和制度上的保證。

構(gòu)建這個(gè)環(huán)境，首先要有充分的基礎(chǔ)研究知識(shí)積累。對(duì)這一點(diǎn)布什報(bào)告的論述很到位。我們的政策要鼓勵(lì)個(gè)人、團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期堅(jiān)持專一方向上的研究，積累知識(shí)，特別是對(duì)未知客觀規(guī)律的探索，包括應(yīng)用研究，而不能滿足于解釋和應(yīng)用別人的已有知識(shí)——不論是大學(xué)還是研究院所，或者其他地方。我們現(xiàn)在還談不上有自己的基礎(chǔ)知識(shí)積累，只能在別人給的知識(shí)上跟跑。

構(gòu)建這個(gè)環(huán)境，其次要有方方面面的應(yīng)用研究知識(shí)積累。應(yīng)用研究要產(chǎn)生新的應(yīng)用問(wèn)題的解，那么這些解只能在設(shè)計(jì)和對(duì)設(shè)計(jì)的實(shí)施過(guò)程中形成。沒(méi)有自己的基礎(chǔ)和應(yīng)用知識(shí)積累，設(shè)計(jì)競(jìng)爭(zhēng)就是一句空話。問(wèn)題更在于，現(xiàn)在這些很不夠的基礎(chǔ)和應(yīng)用知識(shí)積累，并不能夠讓有需要的人充分共享，缺乏對(duì)于知識(shí)處理、傳遞方式和渠道的研究和有效措施。人才大戰(zhàn)顯示，人們還未從傳統(tǒng)的知識(shí)擁有和運(yùn)用觀念中走出來(lái)。布什報(bào)告說(shuō)得對(duì)，科學(xué)要想更快速地進(jìn)步，更需要知識(shí)的傳播。

構(gòu)建這個(gè)環(huán)境，還需要形成對(duì)于設(shè)計(jì)的系統(tǒng)觀。在現(xiàn)代，任何設(shè)計(jì)要有競(jìng)爭(zhēng)力，都要從系統(tǒng)的視角看設(shè)計(jì)，都要按系統(tǒng)的層次進(jìn)行設(shè)計(jì)。即使是一個(gè)零件如螺絲釘，它的材料和從原料開(kāi)始的每一個(gè)加工工序都可獨(dú)立構(gòu)成一個(gè)經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)競(jìng)爭(zhēng)的層次。在知識(shí)爆炸時(shí)代的設(shè)計(jì)競(jìng)爭(zhēng)，采用此前未曾用過(guò)的知識(shí)，滿足現(xiàn)在未能滿足的需求，往往需要依賴跨領(lǐng)域知識(shí)。父系統(tǒng)的設(shè)計(jì)師并不需要也不可能知道實(shí)現(xiàn)每一個(gè)子系統(tǒng)的全部知識(shí)，父系統(tǒng)設(shè)計(jì)師需具備的能力是：深刻理解需求和快速精準(zhǔn)找到最合適的子系統(tǒng)群，并將它們最優(yōu)化地集成起來(lái)以滿足設(shè)計(jì)競(jìng)爭(zhēng)需要。這種系統(tǒng)觀的形成并不困難，只要在中等教育階段適當(dāng)增加一些內(nèi)容就能夠讓學(xué)生掌握。那種一切都靠設(shè)計(jì)師自己或者合伙人腦子里的知識(shí)競(jìng)爭(zhēng)的時(shí)代已經(jīng)過(guò)去。構(gòu)建這個(gè)環(huán)境，需要知識(shí)積累的擁有者在競(jìng)爭(zhēng)中把自己的積累，通過(guò)知識(shí)服務(wù)與需要的人共享，要有必要的政策和制度推動(dòng)。當(dāng)然，服務(wù)本身也有競(jìng)爭(zhēng)，這也是只有對(duì)社會(huì)的責(zé)任心和對(duì)科學(xué)的敬畏而不是好奇心能夠驅(qū)動(dòng)研究的理由。構(gòu)建這個(gè)環(huán)境，要有一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)、充分保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)、保證有償和承擔(dān)責(zé)任的服務(wù)的知識(shí)共享環(huán)境。就像現(xiàn)在買(mǎi)一雙襪子，在手機(jī)上選好，點(diǎn)一下就能付款和讓想要的襪子快遞到家。當(dāng)然知識(shí)不用通過(guò)快遞，因?yàn)橹R(shí)不是基于物質(zhì)而是基于信息，完全能由互聯(lián)網(wǎng)送到設(shè)計(jì)師的電腦上。從基礎(chǔ)或者應(yīng)用研究上延伸的知識(shí)服務(wù)，不僅要有獲取知識(shí)的資源，還要有知識(shí)庫(kù)和在互聯(lián)網(wǎng)上服務(wù)的界面。

從這樣的系統(tǒng)觀出發(fā)，設(shè)計(jì)過(guò)程其實(shí)并不神秘和復(fù)雜。如果將捕捉、整理和確認(rèn)需求作為設(shè)計(jì)前的階段：需求工程，因?yàn)檫@涉及管理和經(jīng)營(yíng)方面的知識(shí)而不是設(shè)計(jì)師的專長(zhǎng)，那么，設(shè)計(jì)主要只有三個(gè)任務(wù)，稱為設(shè)計(jì)三步：一是需求解讀，二是功能知識(shí)集成(功能架構(gòu))，三是結(jié)構(gòu)知識(shí)集成。功能知識(shí)集成是核心，如果一個(gè)系統(tǒng)不具備所需要的功能，人們就不會(huì)去設(shè)計(jì)這個(gè)系統(tǒng)。(22)謝友柏.設(shè)計(jì)科學(xué)與設(shè)計(jì)競(jìng)爭(zhēng)力[M].北京：科學(xué)出版社，2018.設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)時(shí)最先想要得到的知識(shí)是：集成哪些子系統(tǒng)的功能能夠使設(shè)計(jì)對(duì)象具有所需要的功能？這樣理解的設(shè)計(jì)過(guò)程與傳統(tǒng)的從概念設(shè)計(jì)到詳細(xì)設(shè)計(jì)的過(guò)程不同，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)是以設(shè)計(jì)師自己或者合伙人頭腦里的知識(shí)為基礎(chǔ)的。

理論上的發(fā)展要先引導(dǎo)方法上的發(fā)展，然后才能有工具上的發(fā)展，新的設(shè)計(jì)過(guò)程需要開(kāi)發(fā)出新的工具。從方法論上看，既然設(shè)計(jì)師最先想要知道的是集成哪些子系統(tǒng)的功能，使設(shè)計(jì)的父系統(tǒng)能滿足功能需求，那么子系統(tǒng)供應(yīng)商必須要用產(chǎn)品的功能而不是名稱發(fā)布自己產(chǎn)品的信息，這是與傳統(tǒng)完全不同的方法。若設(shè)計(jì)師通過(guò)搜索產(chǎn)品名稱得到產(chǎn)品功能知識(shí)，則需要具備額外的知識(shí)，這并不利于跨領(lǐng)域知識(shí)的應(yīng)用。

在集成得到若干子功能集后，集成商可向這些子系統(tǒng)供應(yīng)商要求提供子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)知識(shí)，以進(jìn)行父系統(tǒng)結(jié)構(gòu)知識(shí)集成。從系統(tǒng)觀和搜索與集成效率出發(fā)，知識(shí)不能用一般的文檔表達(dá)，需要用模型來(lái)表達(dá)，以實(shí)現(xiàn)基于模型的設(shè)計(jì)。分布式資源環(huán)境下的功能知識(shí)模型并不復(fù)雜，下面介紹所建議的功能知識(shí)建模規(guī)則概要：

功能知識(shí)的模型表達(dá)首先區(qū)分要滿足的是物質(zhì)需求、精神需求還是社會(huì)需求。針對(duì)這些需求，系統(tǒng)功能又分為轉(zhuǎn)變功能、存儲(chǔ)功能、支承功能和激勵(lì)功能以表達(dá)輸入向量、輸出向量之間不同的關(guān)系。一個(gè)在功能上不必或者不能再分的最小系統(tǒng)，其功能稱為功能單元(Function Unit，F(xiàn)U)，可用功能單元方塊圖(Function Unit Block Diagram，F(xiàn)UBD)表達(dá)。四種功能的定義見(jiàn)于表1。

表1 4種功能的定義 (表中的輸入、輸出均指目的輸入和目的輸出)

功能單元方塊圖表達(dá)見(jiàn)于圖1。方塊頂端的箭頭為控制輸入，控制輸入具有轉(zhuǎn)變功能的控制單元產(chǎn)生(輸出)。四種功能中，支承功能、存儲(chǔ)功能和激勵(lì)功能都可僅由結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)而不必有行為。

圖1 4種功能單元方塊圖(圖中的輸入、輸出均為目的輸入和目的輸出)

在功能知識(shí)集成時(shí)，集成商也可以要求子系統(tǒng)供應(yīng)商提供若干重要的非功能知識(shí)和約束條件，如成本、交貨期、可靠性、環(huán)境友好性等等，以便在若干可選方案中競(jìng)爭(zhēng)選擇。當(dāng)供應(yīng)商提供一個(gè)不必再分的系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)的功能可能是由若干子系統(tǒng)的功能集成，于是就有了集成功能方塊圖(Function Integrated Block Diagram，F(xiàn)IBD)。圖2和圖3是兩個(gè)集成功能方塊圖舉例。

圖2 一個(gè)洗滌功能的集成功能方塊圖

圖3 一個(gè)教育功能的集成功能方塊圖

圖3的教育功能方塊圖包含著一種教育思想。學(xué)校的所有設(shè)施，對(duì)于受教育學(xué)生起的都是激勵(lì)作用。教授們的作用不是簡(jiǎn)單地將知識(shí)灌輸給學(xué)生，而是通過(guò)言傳身教，用自己的行為舉止激勵(lì)學(xué)生自己去獲取知識(shí)，傳授一些知識(shí)是為了啟發(fā)學(xué)生的自主性和為學(xué)生準(zhǔn)備獲取知識(shí)的能力，新生在受到激勵(lì)后通過(guò)自身的轉(zhuǎn)變功能，從教授們的傳授、圖書(shū)館里的資料和實(shí)驗(yàn)結(jié)果中吸取知識(shí)，從而成為具有成績(jī)R的具備自己獲取知識(shí)能力的畢業(yè)生。

功能知識(shí)集成后，集成商將向各被接受子功能的子系統(tǒng)供應(yīng)商要求提供圖4所示的結(jié)構(gòu)知識(shí)模型，進(jìn)行父系統(tǒng)結(jié)構(gòu)知識(shí)集成。結(jié)構(gòu)知識(shí)模型分A、B兩種，B模型包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)全部知識(shí)，A模型只包括集成商做父系統(tǒng)結(jié)構(gòu)知識(shí)集成時(shí)需要的知識(shí)。模型的E是系統(tǒng)中元素的集合，P是各元素性質(zhì)知識(shí)的集合，包括幾何性質(zhì)、物理性質(zhì)、心理性質(zhì)、社會(huì)性質(zhì)，H是各元素和系統(tǒng)的歷史知識(shí)，這對(duì)確認(rèn)和驗(yàn)證供應(yīng)商根據(jù)設(shè)計(jì)要求提供的子系統(tǒng)在全生命周期中的表現(xiàn)有密切關(guān)系。

圖4 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)知識(shí)模型

圖5是這種關(guān)系的示意圖，用于產(chǎn)品的全生命周期設(shè)計(jì)。圖中的全生命周期數(shù)字樣機(jī)比現(xiàn)在流行的數(shù)字孿生概念更為清晰和全面。

圖5 全生命周期設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)和知識(shí)流

圖6是設(shè)計(jì)三步的示意圖，包括每一步的確認(rèn)和驗(yàn)證。圖7是分布式資源環(huán)境組成示意圖。這個(gè)環(huán)境也可以稱為知聯(lián)網(wǎng)，知聯(lián)網(wǎng)不是智聯(lián)網(wǎng)，人工智能的應(yīng)用是在各個(gè)知識(shí)服務(wù)單元里，知聯(lián)網(wǎng)也不同于物聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)系的不是物，而是物的信息，物還是要由快遞送達(dá)，而知識(shí)則完全可以在互聯(lián)網(wǎng)上流動(dòng)。

圖6 設(shè)計(jì)三步及設(shè)計(jì)確認(rèn)和實(shí)施驗(yàn)證示意圖

圖7 分布式設(shè)計(jì)知識(shí)資源環(huán)境示意圖

四、結(jié) 語(yǔ)

1945年范內(nèi)瓦·布什寫(xiě)給美國(guó)總統(tǒng)羅斯福的報(bào)告以及2020年拉什·霍爾特為報(bào)告撰寫(xiě)的導(dǎo)讀，談到美國(guó)曾經(jīng)“是以歐洲基礎(chǔ)研究的發(fā)現(xiàn)為主要依托推進(jìn)實(shí)用技術(shù)發(fā)展”，強(qiáng)調(diào)了“一個(gè)依靠別人來(lái)獲得基礎(chǔ)科學(xué)知識(shí)的國(guó)家將進(jìn)展緩慢和沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)力”，提出“基礎(chǔ)研究是技術(shù)進(jìn)步的引領(lǐng)者……是一個(gè)長(zhǎng)期過(guò)程，如果寄希望以短期支持產(chǎn)生即時(shí)結(jié)果，那么它就不再是基礎(chǔ)研究”。這些論述，對(duì)于中國(guó)如何理解和推進(jìn)科技創(chuàng)新戰(zhàn)略有著重要意義。

但是，不論是布什的科技發(fā)展的線性模型或是后來(lái)的象限模型，都說(shuō)明科技不是一個(gè)籠統(tǒng)的概念，從科學(xué)研究到技術(shù)開(kāi)發(fā)要經(jīng)過(guò)幾個(gè)性質(zhì)不同的階段，各有不同的特點(diǎn)，需要不同的措施對(duì)待。不研究和認(rèn)識(shí)這些不同及其相互之間的關(guān)系，雖然奮斗，只能事倍功半。這些不同階段：第一階段是基礎(chǔ)研究，一個(gè)不夠準(zhǔn)確的對(duì)應(yīng)就是通常所說(shuō)的科學(xué)；第二階段是應(yīng)用研究，同樣一個(gè)不夠準(zhǔn)確的對(duì)應(yīng)就是通常所說(shuō)的技術(shù)；第三階段是開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)包括設(shè)計(jì)和實(shí)施；最后一個(gè)階段，對(duì)于物質(zhì)產(chǎn)品還要有生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)，對(duì)于非物質(zhì)產(chǎn)品也要有出版、發(fā)行、傳播、組織、推廣等這些階段，才能夠成為現(xiàn)實(shí)的創(chuàng)新。

布什報(bào)告和此后許多討論的重要缺陷，是它們都沒(méi)有看到從一個(gè)階段發(fā)展到另一個(gè)階段本質(zhì)上是知識(shí)流動(dòng)和變化的過(guò)程，特別是所有人都沒(méi)有提出控制這些流動(dòng)和變化的是人的設(shè)計(jì)這個(gè)環(huán)節(jié)?；A(chǔ)研究是探索未知的客觀規(guī)律，得到的是與利益不相關(guān)聯(lián)的知識(shí)；應(yīng)用研究是求得應(yīng)用問(wèn)題的解，或者被對(duì)應(yīng)為技術(shù)，也是知識(shí)，應(yīng)用問(wèn)題與需求有關(guān)，需求與利益相關(guān)聯(lián)，而尋求滿足對(duì)社會(huì)有利需求的解或者尋求滿足對(duì)社會(huì)不利需求的解，取決于設(shè)計(jì)，而不取決于知識(shí)本身。應(yīng)用問(wèn)題求解和開(kāi)發(fā)階段中的設(shè)計(jì)，是控制運(yùn)用知識(shí)去滿足何種需求的具有決定意義的環(huán)節(jié)，所以基礎(chǔ)研究是否可以自由探索和熱議中的科技倫理問(wèn)題，應(yīng)該由關(guān)注設(shè)計(jì)是否遵守必須共同遵守的法則的問(wèn)題代替，看不到這些，是設(shè)計(jì)科學(xué)研究缺失的表現(xiàn)。設(shè)計(jì)科學(xué)屬于基礎(chǔ)研究領(lǐng)域。

由于不能從設(shè)計(jì)科學(xué)的視角來(lái)分析時(shí)代不同和國(guó)情不同對(duì)于科學(xué)、人才和知識(shí)之間關(guān)系認(rèn)知上的不同的作用，布什建議的是受壟斷資本控制的科技發(fā)展道路，掩蓋了壟斷資本通過(guò)壟斷人才來(lái)壟斷知識(shí)和知識(shí)運(yùn)用能力，取得創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)，用技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、政治、軍事上的優(yōu)勢(shì)搞垮競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手以獲取超額利潤(rùn)的本質(zhì)。這條道路并不適合當(dāng)前由技術(shù)高速進(jìn)步推動(dòng)的全球經(jīng)濟(jì)一體化趨勢(shì)和以實(shí)現(xiàn)人類命運(yùn)共同體理想為己任的中國(guó)的國(guó)情，所以要設(shè)計(jì)和構(gòu)建一條對(duì)待科學(xué)、人才和知識(shí)之間關(guān)系的不同道路。構(gòu)建這條道路，需要在設(shè)計(jì)科學(xué)研究基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)已有知識(shí)積累的高效供給和高效運(yùn)用以支持萬(wàn)眾創(chuàng)新，同時(shí)也需要制定有力政策措施以推進(jìn)依靠自己獲取和積累新的基礎(chǔ)知識(shí)和應(yīng)用知識(shí)，補(bǔ)上科技創(chuàng)新中知識(shí)供給和運(yùn)用知識(shí)能力不足的供給側(cè)短板，以提高設(shè)計(jì)的競(jìng)爭(zhēng)力，加快從跟跑、并跑向領(lǐng)跑的發(fā)展，更切實(shí)地推進(jìn)科技創(chuàng)新。而對(duì)這條道路正在研究中的解決方案，便是分布式設(shè)計(jì)知識(shí)資源環(huán)境。