再谈开放的复杂巨系统

再谈开放的复杂巨系统

转自:钱学森 人机与认知实验室 2018-11-19

*本文是钱学森在1990年10月16日系统学讨论班上的发言,原载于1990年第1期

《模式识别与人工智能》。

刚才戴汝为同志的报告讲得很好。戴汝为同志多年从事人工智能、知识系统的工作,去年他听说我们在这里讨论开放的复杂巨系统问题,很感兴趣。因此,他是从人工智能、知识系统的角度来看开放的复杂巨系统问题。我正好相反,不懂人工智能和知识系统。从去年开始向他学习这方面的知识,发现这个问题很重要。我们是从不同角度走到一起来了。

我们认为,要解决开放的复杂巨系统问题,要建立从定性到定量的综合集成方法或称为综合集成技术,需要这样的结合,所以后来就和于景儿同志我们三个人合写了一篇讲这个观点的文字【1】。但是我要提醒搞人工智能研究的同志,你们考虑问题的层次还太低,包括国外的一些学者,考虑的还是一些简单的问题。

什么人工智能,说得很热闹,但具体处理的还是一些非常简单的问题,说不上什么智能。实际上,真正的人的智能,是人大脑高层次的活动,比目前一些人工智能专家考虑问题的层次要高得多。解决这个问题的途径是1988年马希文同志在一次讨论会上提出的人与机器的结合,单用计算机之类的机器不行,但人需要机器来帮助。所以,外国人好的东西我们要学习,但我不相信他们能解决开放的复杂巨系统问题,这要靠我们自己的努力。

下面我讲四个问题。

(一)什么是开放的复杂巨系统

对开放的复杂巨系统,我们可以说:

(1)系统本身与系统周围的环境有物质的交换、能量的交换和信息的交换。由于有这些交换,所以是“开放的”。

(2)系统所包含的子系统很多,成千上万,甚至上亿万,所以是“巨系统”。

(3)子系统的种类繁多,有几十、上百,甚至几百种,所以是“复杂的”。

过去我们讲,开放的复杂巨系统有以上三个特征。现在我想,由这三条又引伸出第四个特征:开放的复杂巨系统有许多层次。这里所谓的层次是指从我们已经认识得比较清楚的子系统到我们可以宏观观测的整个系统之间的系统结构的层次。如果只有一个层次,从整系统到子系统只有一步,那么,就可以从子系统直接综合到巨系统。

我觉得,在这种情况下,还原论的方法还是适用的,现在有了电子计算机,从子系统一步综合到巨系统,这个工作是可以实现的。从前我们搞核弹,就是这么干的。因为,核弹尽管很复杂,但理论上仅有一个层次—从原子核到核弹。国外对于这种一个层次的问题,如混沌,即便是混沌中比较复杂的问题,如无限维Navier-Stokes方程所决定的湍流【2】,还有我们在这个学习班上讲过的自旋玻璃,都可以这么处理,他们把这种问题叫复杂性间题。

我认为这种所谓的“复杂性”并不复杂,还是属于有路可循的简单性问题。我把这种系统叫简单巨系统。我们所说的开放复杂巨系统的一个特点是:从可观测的整体系统到子系统,层次很多,中间的层次又不认识,甚至连有几个层次也不清楚。对于这样的系统,用还原论的方法去处理就不行了。怎么办?我们在这个讨论班上找到了一个方法,即从定性到定量的综合集成技术,英文译名可以是:meta-synthetic engineering,这是外国没有的,是我们的创造。

(二)建立开放的复杂巨系统的理论

要建立开放复杂巨系统的一般理论,必须从一个一个具体的开放复杂巨系统人手。哪些系统属开放复杂巨系统呢?社会系统是一个开放复杂巨系统。除此以外,还有人脑系统、人体系统、地理系统、宇宙系统、历史(即过去的社会)系统、常温核聚变系统【3】等等,都是开放的复杂巨系统。研究问题要从具体资料人手。例如,社会系统中有区域问题,也有国家问题,还要注意国际问题。如新华社编的《世界经济科技》今年第41期上刊登日本人的文章【4】,讲的是日本随着经济的发展,将一些劳动密集型产业转移到亚洲“四小龙”,现在“四小龙”又将这些产业向东南亚发展中国家转移。文章说,最后要向中国大陆找出路,因为中国很大,人口众多。所以说,中国的社会主义建设,必须考虑国际的影响。只有从一个一个具体的开放复杂巨系统人手进行研究,当这些具体的开放复杂巨系统的研究成果多了,才能从中提炼出一般的开放复杂巨系统理论,形成开放的复杂巨系统学,作为系统学的一部分。50年代形成工程控制论就是采用这个办法,从一个一个自动控制技术中提炼出来的。这里我们也要指出:在开放的复杂巨系统中,实践经验和资料累积最丰富的是社会系统和人体系统。前者是关系到国家事务的大问题,后者是涉及人民保健医疗的大问题。

然而,由于开放的复杂巨系统是多层次的,其功能状态变化的可能性是非常广泛的,有可能出现一些超出常规的现象,如人体系统出现的人体特异功能,这是意想不到的,使不少人不能接受,但又是客观存在的。社会主义中国这个社会系统是不是也出现过“特异功能”?60年代我们搞成原子弹、导弹、人造卫星,世界上有许多人以为不可设想,我看这就是社会主义中国的特异功能。亚运会办得这么好,也是许多人想象不到的。全国第四次人口普查,只用了一年多时间准备和调查登记,这在11亿多人口的大国也是超常的。所以,中国共产党领导的这个社会系统,只要组织得好,是可以做出意想不到的成就的,这就是中国这个社会的“特异功能”。我们搞开放复杂巨系统研究的同志,千万要有这个思想准备,不要被自己习惯了的老一套束缚住。

(三)要有正确的指导思想

研究开放的复杂巨系统要有止确的思想指导,那就是马克思主义哲学思想的指导。因为研究开放的复杂巨系统,正如我在一开头所讲的,当然要靠计算机,靠知识系统,靠人工智能等技术手段,但又不能完全依靠这些机器,最终还要靠人,靠人的智慧。如果完全靠机器能解决问题,那就不是开放复杂巨系统了。人的智慧是什么?是马克思主义哲学。哲学是人类知识的最高概括。

最近我读了王东同志写的讲《列宁的哲学笔记》的书【5】。书中说,建立马克思主义的哲学体系,马克思、恩格斯作过第一次伟大的尝试;狄茨根作过第二次尝试;列宁的哲学笔记的第三次伟大尝试,都未成功。斯大林搞得不好,从哲学上讲,许多东西批错了。而中国革命远比苏联十月革命要复杂得多,中国革命形成的毛泽东思想,处理许多错综复杂问题确有独到之处。陈志良、杨根、郭建宁三位同志合写的文章【6】,也讲从宏观的、整体的角度处理非常复杂的问题,论述了小平同志思维上的整体性、系统性、宏观性、战略性等等,这是很正确的。毛泽东思想的核心部分就是这些内容,即抓问题的本质,矛盾的主要方面,注意情况的变化等等。这就教导我们怎样看一个复杂问题,怎样看一个复杂巨系统。其中特别要防止的是头脑僵化,自己形成一个概念就一成不变。开放的复杂巨系统可是千变万化的,我们要有这样的认识。

革命战争年代,党中央、毛主席在延安,没有电子计算机,也没有现在那么多的信息,那时作正确决策靠什么?靠指导思想。所以当时特别强调,实践—理论—再实践。一项政策,一个理论,在实践中发现有不对的地方,立即改正。这些指导思想,对于我们研究开放的复杂巨系统是非常重要的。也就是我们要用正确的哲学思想来指导,也要通过实践,不断修改我们的理论,因为我们处理的问题太复杂了。通过这样的办法提出的理论,即定量的模型,和过去相比,要能适用比较长的时间,即使出现失误的话,损失也不要太大。这也是我们研究开放复杂巨系统的目的。

最后我要附带说一句,吴学谋同志的泛系理论【7】不大好懂,实际上是一种哲学思想,如果其中有什么有用的东西,我们要注意吸取。

(四)要用思维科学的成果

从定性到定量的综合集成技术,实际上是思维科学的一项应用技术。研究开放的复杂巨系统,一定要靠这个技术,因为首先要处理那么大量的信息、知识。信息量之大,难以想象,哪一个信息也不能漏掉,因为也许那就是一个重要的信息。情报信息的综合,这是首先遇到的问题。过去我在情报会议上讲过一个词,叫资料、信息的“激活”,即把大量库存的信息变成有针对性的“活情报”。汪成为同志告诉我,外国人也有一个词,英文叫“data fusion",我看这个词不好,用“information inspiritment”更恰当一些。我们在做定性的工作中,一开始就要综合大量的信息资料,这个工作就要用知识工程,而且一定要用知识工程,因为信息量太大了,光靠手工是无法完成的。还有“人大”、“政协”会上有大量提案,这都是专家意见,都是有根据的,很重要,但也不见得全面,需要将这些意见进行综合,这个也要用知识工程、人工智能,这是我们从定性工作开始时要做的一部分。

所以,从定性到定量的综合集成技术是思维科学的应用技术,是大有可为的。应用技术发展了,也会提炼、上升到思维学的理论,最后,卜升到思维科学的哲学—认识论。哲学界现在争论的许多问题,如什么是主体,什么是客体,什么是思维,什么是意识等等,都会有一个正确的答案了。从唯物主义的观点来看,这些问题是很清楚的。人认识客观世界靠什么?靠大脑,而大脑是物质的,是物质世界的一部分。人靠实践来认识客观世界。这不过是人脑这一部分物质,通过物质手段,与更大范围的客观物质相互作用的过程。什么主体,什么客体,什么思维,什么意识,都只不过是讨论研究这一相互作用过程中使用的术语而已。每次所认识的,只是客观世界的很小一部分,所以要再实践,再认识,才能不断扩大我们对客观世界的认识,这个过程是无穷尽的。所以,哲学界争论不休的问题,从开放的复杂巨系统的观点和从思维科学观点来看,都是很清楚的。因此这里讨论的关于开放的复杂巨系统的观点,对于我们认识客观世界哲学,也有重大意义。

注释:

【1】钱学森、于景元、戴汝为:《一个科学新领域-开放的复杂巨系统及其方法论》,《自然杂志》,1990年第1期,第3-10页。

【2】如果把分子作为子系统,那么从微观层次的分子运动综合上升到宏观层次的Navier-Stokes方程,是从微观的混沌到宏观的层流有序;然后Reynold数大了,这一层次又不稳定,发生湍流,但全流场,再上一个层次,还是保持一定流形分布的,这是有序。这里宏观层次是可观测的,全流场也是可观测的。下一个层次到上一个层次都是可观测的,每一次综合只隔一个层次,所以这里的问题不属于复杂巨系统,而且下一个层次的混沌正是上一个层次有序的基础。

【3】常温核聚变是“特异功能”的观点,首先由陈能宽同志提出。因为是“特异功能”,所以引起争议。

【4】《西太平洋地区产业结构发生连锁式变化》,《世界经济科技》,1990年10月第41期,第118页。

【5】王东:《辩证法科学体系的“列宁构想”》,中国社会科学出版社,1989年。

【6】陈志良、杨根、郭建宁:《论邓小平的哲学恩维方式》,中央党校:《党校论坛》,1990年第10期,第1-6页。

【7】吴学谋:《从泛系观看世界》,中国人民大学出版社,1990年。

吴学谋:《泛系理论与数学方法》,江苏教育出版社,1990年。

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