系統科學大家談1（轉載）-於景元：從系統思想到系統實踐的創新——錢學森系統研究的成就和貢獻

系統科學丨於景元：從系統思想到系統實踐的創新——錢學森系統研究的成就和貢獻

原創 2017-07-07 於景元 科學出版社

《系統科學進展》作為《系統科學叢書》的首部著作，收集了包括錢學森、關肇直、周光召、John Holland等著名科學家的重要文獻。

本號前幾期為大家刊發了系統科學丨錢學森：我對系統學認識的歷程、系統科學丨周光召：複雜適應系統和社會發展、系統科學丨郭雷：系統學是什麼、系統科學丨John Holland：複雜自適應系統研究、系統科學丨許國志：諸侯分治，統一江山。

今天為大家選取的是於景元研究員的文章：從系統思想到系統實踐的創新——錢學森系統研究的成就和貢獻。原文發表於《系統工程理論與實踐》2016年第12期，作者在原文基礎上進行了補充。

於景元，中國航天系統科學與工程研究院研究員、博士生導師，曾任710所副所長、科技委主任，中國系統工程學會副理事長、中國社會經濟系統分析研究會副理事長，中國軟科學研究會副理事長，國家軟科學研究指導委員會委員，國家人口和計劃生育委員會人口專家委員會委員，第四屆國務院學位委員會委員、國務院學位委員會「系統科學」學科評審組成員，國家自然科學基金委員會管理科學部專家評審組成員等。

於景元的研究領域為控制論、系統工程、系統科學及其應用研究。他在系統工程方面都進行過大量研究工作。他在錢學森院士指導下創建系統學方面進行了許多創新工作。

於景元在國內外已出版著作13部，在中外期刊發表論文170餘篇。他的研究成果曾獲得國家自然科學獎二等獎一項、國家科技進步獎一等獎一項、二等獎兩項、三等獎兩項，部級科技進步獎一等獎、二等獎等多項。還獲得過第三屆「中華人口獎科學技術獎」、國際數學建模學會最高獎「艾伯特·愛因斯坦獎」、美國東西方中心「傑出貢獻獎」等獎項。

2016年4月24日是首個中國航天日。同時，也是中國航天60周年。人們很自然會想起中國航天事業的開創者和奠基人——錢學森。而2016年又恰好是錢老誕辰105周年，這些都引起我們對錢老的深切回憶和無限懷念。本文對錢老從系統思想到系統實踐整個創新過程所取得的成就和貢獻作些介紹，以此來紀念這位偉大的科學家和思想家。

錢學森的一生是科學的一生、創新的一生和輝煌的一生。在長達70多年豐富多彩的科學生涯中，錢老建樹了許多科學豐碑，對現代科學技術的發展和我國社會主義現代化建設，都做出了重大貢獻。

錢學森的科學精神與品德、科學思想與方法、科學成就與貢獻，是留給我們寶貴的知識財富、思想財富和精神財富。我們應該認真學習、研究和應用並發揚光大。

以導彈、衛星等航天科技為代表的大規模科學技術工程，既有科學層次上的理論問題要研究，又有技術層次上的高新技術要開發，同時還要把這些理論和技術應用到工程實踐中，生產出產品。如何把成千上萬人組織起來，以較少的投入在較短時間內，研製出高質量、高可靠的型號產品，這不僅需要科學和技術創新，還需要一套科學的組織管理方法與技術。

錢老回國前，已在應用力學、噴氣推進以及火箭與導彈研究方面取得了舉世矚目的成就，同時還創建了「物理力學」和「工程式控制制論」，成為國際上著名科學家。工程式控制制論已跨出了自然科學領域，而進入到系統科學領域。系統科學思想、理論方法與技術，使錢老具有更開闊的學術視野和更廣泛的學術優勢。正是以上這些科學技術成就和優勢，在開創我國航天事業過程中，錢老始終處在「科技主帥」的位置上。

錢老在開創我國航天事業中，同時也開創了一套既有普遍科學意義，又有中國特色的系統工程管理方法與技術。當時研製體制上是規劃、研究、設計、實驗、試製和生產一體化；在組織管理上是總體設計部和兩條指揮線的系統工程管理方式。實踐已證明了這套組織管理方法的科學性和有效性。從今天來看，就是在當時條件下，把科學技術創新、組織管理創新和體制機制創新有機結合起來，實現了綜合集成創新，從而走出了一條發展我國航天事業自主創新和協同創新的道路，使我國航天事業一直在持續發展。

航天系統工程的成功實踐，不僅開創了大規模科學技術工程實踐的系統工程管理範例，而且也為錢老後來發展系統工程、建立系統科學體系和系統論提供了雄厚和堅實的實踐基礎。

1978年，錢學森等發表了《組織管理的技術——系統工程》一文，明確提出了系統工程是組織管理系統的技術，是對所有系統都適用的技術和方法。這篇文章產生了廣泛而深遠的學術影響，具有里程碑的意義。當時國際上對系統工程的認識還很混亂，呈現出「人各一詞、莫衷一是」的局面。這篇文章卻使系統工程呈現出「分門別類、共居一體」的新局面。

20世紀80年代初錢老從科研一線領導崗位上退下來以後一直到晚年，就把全部精力投入到學術研究之中。這一時期，錢老學術思想之活躍、涉獵領域之廣泛，原始創新性之強，在學術界是十分罕見的。在這個時期中，錢老花費很大心血去大力推動系統工程在各個領域中的應用；同時又開始了創建系統學和建立系統科學體系與系統論的工作。在創建系統科學過程中，提出了開放的複雜巨系統及其方法論，由此又開創了複雜巨系統科學與技術這一新的科學領域。這些成就標誌著錢學森系統思想、系統理論、系統方法和系統技術與系統應用有了新的進展，達到了新的高度，進入了新的階段。

在這個階段中，從系統思想到系統實踐的整個創新鏈條上，在工程、技術、科學直到哲學的不同層次上，錢老都做出了開創性的系統貢獻。不僅建立了系統科學和複雜巨系統科學體系以及綜合集成方法體系，同時還把系統工程從工程系統工程發展到了複雜巨系統工程和社會系統工程，並將其應用到更廣泛和更複雜的社會實踐中。在取得這些成就的過程中，也就形成了錢學森系統科學思想和系統論，這又大大的豐富和發展了系統思想。

從現代科學技術發展趨勢和特點來看，以下幾個主要方面都與系統科學密切相關：

（1）現代科學技術發展呈現出既高度分化又高度綜合的兩種明顯趨勢。

一方面已有的學科和領域越分越細，新學科新領域不斷產生；另一方面是不同學科、不同領域相互交叉、結合與融合，向綜合集成的整體化方向發展，這兩者是相輔相成，相互促進的。系統科學和系統工程就是這後一發展趨勢上的科學技術。

（2）複雜性科學的興起引起國內外的高度重視。

20世紀80年代中期，國外出現了複雜性研究。複雜性研究和複雜性科學是處在高度綜合這個趨勢上，與系統科學有著密切的關係。複雜性研究和複雜科學的開創者之一GellMann，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、生物學、行為科學，甚至藝術與人類學，都可以用一種新的途徑把它們聯繫到一起，有些事實和想法初看起來彼此風馬牛不相及，但新的方法卻很容易使它們發生關聯。」

這裡，GellMann並沒有說明這個新途徑和新方法是什麼，但從他們後來關於複雜系統和複雜適應系統的研究中可以看出，這個新途徑就是系統途徑，這個新方法就是系統方法。

（3）科學方法論的發展。

從近代科學到現代科學的發展過程中，科學方法論經歷了從還原論方法到整體論方法再到系統論方法。系統論方法的產生與系統科學的出現和發展緊密相關。

（4）以計算機、網路和通信為核心的現代信息技術革命，改變了人類思維方式，出現了人、機結合以人為主的思維方式，這種思維方式比人腦思維具有更強的思維能力和創造性，使人類更加聰明了，有能力去認識和處理更加複雜的事物。這種思維方式也為系統論方法提供了理論基礎和技術基礎。

（5）創新方式的轉變。由以個體為主向以群體為主的創新方式轉變，出現了創新體系，特別是國家創新體系已成為創新驅動發展的強大動力。

（6）現代社會實踐越來越複雜，越複雜的社會實踐其綜合性和系統性就越強，因而也就更加需要系統科學和系統工程。

錢學森系統科學思想和系統科學體系集中地體現出以上這些特點。

1系統科學和系統論

現代科學技術的發展，已取得巨大成就。錢老指出，今天人類正探索著從渺觀、微觀、宏觀、宇觀直到脹觀五個層次時空範圍的客觀世界（見圖1）。其中宏觀層次就是我們所在的地球，在地球上又出現了生命和生物，產生了人類和人類社會。

圖1

客觀世界包括自然的和人工的，而人也是客觀世界的一部分。客觀世界是一個相互聯繫、相互作用、相互影響的整體，因而反映客觀世界不同領域、不同層次的科學知識也是相互聯繫、相互作用、相互影響的整體。

錢學森指出，系統科學的出現是一場科學革命。科學革命是人類認識客觀世界的飛躍，那麼，系統科學究竟是研究什麼的學問，又為什麼如此重要？

從辯證唯物主義觀點來看，客觀世界的事物是普遍聯繫的，正如馬克思所說「世界是普遍聯繫的整體，任何事物內部各要素之間及事物之間都存在著相互影響，相互作用和相互制約的關係。」既然客觀事物是普遍聯繫的整體，那就一定有其客觀規律，我們也就應該研究、認識和運用這些規律。

能夠反映和概括客觀事物普遍聯繫這個實際和本質特徵最基本和最重要的概念就是系統。所謂系統是指由一些相互聯繫、相互作用、相互影響的組成部分構成並具有某些功能的整體。這樣定義的系統在客觀世界是普遍存在的。客觀世界包括自然、社會和人自身。馬克思這裡所說的客觀世界是普遍聯繫的整體就是辯證唯物主義系統思想。

正是從系統思想出發並結合現代科學技術的發展，錢學森明確提出，系統科學是從事物的整體與部分、局部與全局以及層次關係的角度來研究客觀世界的，也就是從系統角度來研究客觀世界。系統是系統科學研究和應用的基本對象。

雖然系統科學和自然科學、社會科學等不同，但它們有深刻的內在聯繫。系統科學能把自然科學、社會科學等領域研究的問題聯繫起來作為系統進行綜合性、整體性研究。這就是為什麼系統科學具有交叉性、綜合性和整體性的原因。也正是這些特點，使系統科學處在現代科學技術發展綜合集成的整體化方向上,並已成為現代科學技術體系中一個新興的科學技術分支。

系統結構、系統環境和系統功能是系統的三個重要基本概念。系統結構是指系統內部，系統環境是指系統外部。系統的一個最重要特點，就是系統在整體上具有其組成部分所沒有的性質，這就是系統的整體性。系統整體性的外在表現就是系統功能。系統的這個性質意味著，對於系統應首先注重整體，如果僅著眼於部分，即使組成部分都認識了，並不等於認識了系統整體，系統整體性不是它組成部分性質的簡單「拼盤」，而是系統整體湧現的結果。

系統研究表明，系統結構和系統環境以及它們之間的關聯關係，決定了系統的整體性和功能，這是一條非常重要的系統規律。從理論上來看，研究系統結構與環境如何決定系統整體性和功能，揭示系統存在、演化、協同、控制與發展的一般規律，就成為系統學，特別是複雜巨系統學的基本任務。國外關於複雜性研究，實際上也屬於系統理論方面的探索。

另一方面，從應用角度來看，根據上述系統原理，為了使系統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整系統結構或系統環境以及它們之間關聯關係來實現。但系統環境並不是我們想改變就能改變的，在不能改變的情況下，只能主動去適應。而系統結構卻是我們能夠組織、調整、改變和設計的。這樣，我們便可以通過組織、改變、調整系統組成部分或組成部分之間、層次結構之間以及與系統環境之間的關聯關係，使它們相互協調與協同，也就是把整體和部分辯證統一起來，從而在系統整體上湧現出我們希望的和最好的功能，這就是系統組織管理、系統控制和系統干預（intervention）的基本內涵，是系統管理、系統控制等學科要研究的基本科學問題，也是系統工程、控制工程等所要實現的主要目標。

科學是認識世界的學問，技術是改造世界的學問，而工程是改造客觀世界的實踐。從這個角度來看，系統科學和自然科學等類似，也有三個層次的知識結構，即工程技術（應用技術）、技術科學（應用科學）和基礎科學。

在錢學森建立的系統科學體系中：

（1）處在工程技術或應用技術層次上的是系統工程,這是直接用來改造客觀世界的工程技術，但和其它工程技術不同，它是組織管理系統的技術；

（2）處在技術科學層次上直接為系統工程提供理論方法的有運籌學、控制論、資訊理論等；

（3）處在基礎科學層次上屬於基礎理論的便是系統學和複雜巨系統學。

目前國外還沒有這樣一個清晰和嚴謹的系統科學體系結構。

在建立系統科學體系的同時，錢老還提出和建立了系統論。系統論屬於哲學層次，是連接系統科學與辯證唯物主義哲學的橋樑。一方面，辯證唯物主義通過系統論去指導系統科學的研究；另一方面，系統科學的發展經系統論的提煉又豐富和發展了辯證唯物主義。

關於系統論，錢老曾明確指出，我們所提倡的系統論，既不是整體論，也非還原論，而是整體論與還原論的辯證統一。根據系統論這個思想，對於系統問題首先要著眼於系統整體，同時也要重視系統組成部分並把整體和部分辯證統一起來，最終是從整體上研究和解決問題，既超越了還原論又發展了整體論，這就是系統論的優勢所在。

運用系統論去研究和認識系統，揭示系統客觀規律和建立系統的知識體系，就是系統認識論。從這個角度來看，系統科學及其體系就是系統認識論的體現。

綜上所述，系統思想是辯證唯物主義哲學內容，系統科學體系和系統論的建立，就使系統思想從一種哲學思維發展成為系統的科學體系，系統科學體系是系統科學思想在工程、技術、科學直到哲學不同層次上的體現。這就使系統思想建立在科學基礎上，把哲學和科學統一起來，也把理論和實踐統一起來了，這就形成了錢學森系統科學思想。錢學森系統科學思想豐富和發展了辯證唯物主義系統思想。

2複雜巨系統和系統方法論

在系統科學體系中，系統學和複雜巨系統學是需要建立的新興學科，這也是錢老最先提出來的。

20世紀80年代中期，錢老以「系統學討論班」的方式開始了創建系統學的工作。從1986年到1992年的7年時間裡，錢老參加了討論班的全部學術活動。在討論班上，錢老根據系統結構的複雜性提出了系統新的分類，將系統分為簡單系統、簡單巨系統、複雜系統、複雜巨系統和特殊複雜巨系統。如生物體系統、人體系統、人腦系統、社會系統、地理系統、星系系統等都是複雜巨系統。其中社會系統是最複雜的系統了，又稱作特殊複雜巨系統。這些系統又都是開放的，與外部環境有物質、能量和信息的交換，所以又稱作開放複雜巨系統。

在討論班的基礎上，錢老明確界定系統學是研究系統結構與功能（系統演化、協同與控制）一般規律的科學。形成了以簡單系統、簡單巨系統、複雜系統、複雜巨系統和特殊複雜巨系統（社會系統）為主線的系統學基本框架，構成了系統學的主要內容，奠定了系統學的科學基礎，指明了系統學的研究方向。

對於簡單系統和簡單巨系統都已有了相應的方法論和方法，也有了相應的理論並在繼續發展之中。但對複雜系統、複雜巨系統和社會系統卻不是已有方法論和方法所能處理的，需要有新的方法論和方法。所以，關於複雜系統和複雜巨系統（包括社會系統）的理論研究，錢老又稱作複雜巨系統學。

從近代科學到現代科學的發展過程中，自然科學採用了從定性到定量的研究方法，所以自然科學被稱為「精密科學」。而社會科學、人文科學等由於研究的問題更加複雜，通常採用的是從定性到定性的思辨、描述方法，所以這些學問被稱為「描述科學」。當然，這種趨勢隨著科學技術的發展也在變化，有些學科逐漸向精密化方向發展，如經濟學、社會學等。

從方法論角度來看，在這個發展過程中，還原論方法發揮了重要作用，特別在自然科學領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，再繼續分解下去進行研究，直到弄清楚為止。按照這個方法論，物理學對物質結構的研究已經到了夸克層次，生物學對生命的研究也到了基因層次。毫無疑問，這是現代科學技術取得的巨大成就。但現實的情況卻使我們看到，認識了基本粒子還不能解釋大物質構造，知道了基因也回答不了生命是什麼。這些事實使科學家認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，這是它的優勢方面，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。所以僅靠還原論方法還不夠，還要解決由下往上的問題，也就是複雜性研究中的所謂湧現問題。著名物理學家李政道對於21世紀物理學的發展曾講過：「我猜想21世紀的方向要整體統一，微觀的基本粒子要和宏觀的真空構造、大型量子態結合起來，這些很可能是21世紀的研究目標」。這裡所說的把宏觀和微觀結合起來，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，把宏觀和微觀統一起來。

同樣道理，還原論方法也處理不了系統整體性問題，特別是複雜系統和複雜巨系統（包括社會系統）的整體性問題。從系統角度來看，把系統分解為部分，單獨研究一個部分，就把這個部分和其它部分的關係切斷了。這樣，就是把每個部分都研究清楚了，也回答不了系統整體性問題。意識到這一點更早的科學家是貝塔朗菲，他是一位分子生物學家，當生物學研究已經發展到分子生物學時，用他的話來說，對生物在分子層次上了解得越多，對生物整體反而認識得越模糊。在這種情況下，於20世紀40年代他提出了一般系統論，實際上是整體論，強調還是從生物體系統的整體上來研究問題。但限於當時的科學技術水平，支撐整體論的具體方法體系沒有發展起來，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「幾十年來一般系統論基本上處於概念的闡發階段，具體理論和定量結果還很少」。但整體論的提出，確是對現代科學技術發展的重要貢獻。

20世紀80年代中期，國外出現了複雜性研究。關於複雜性，錢老指出：「凡現在不能用還原論方法處理的，或不宜用還原論方法處理的問題，而要用或宜用新的科學方法處理的問題，都是複雜性問題，複雜巨系統就是這類問題」。系統整體性，特別是複雜系統和複雜巨系統（包括社會系統）的整體性問題就是複雜性問題。所以對複雜性研究，國外科學家後來也「採用了一個`複雜系統的詞，代表那些對組成部分的理解不能解釋其全部性質的系統。」國外關於複雜性和複雜系統的研究，在研究方法上確實有許多創新之處，如他們提出的遺傳演算法、演化演算法、開發的Swarm軟體平台、基於Agent的系統建模、用Agent描述的人工生命、人工社會等等。在方法論上，雖然也意識到了還原論方法的局限性，但並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。方法論是關於研究問題所應遵循的途徑和研究路線，在方法論指導下是具體方法問題，如果方法論不對，再好的方法也解決不了根本性問題。所以方法論更為基礎也更為重要。

如前所述，錢學森明確指出系統論是整體論與還原論的辯證統一。根據這個思想，錢老又提出將還原論方法與整體論方法辯證統一起來，形成了系統論方法。在應用系統論方法時，也要從系統整體出發將系統進行分解，在分解後研究的基礎上，再綜合集成到系統整體，實現系統的整體湧現，最終是從整體上研究和解決問題，由此可見，系統論方法吸收了還原論方法和整體論方法各自的長處，同時也彌補了各自的局限性，既超越了還原論方法，又發展了整體論方法，這就是把整體和部分辯證統一起來研究和解決系統問題的系統方法論，系統方法論反映了錢學森系統綜合集成思想。這是錢學森在科學方法論上具有里程碑意義的貢獻，它不僅大大促進了系統科學的發展，同時也必將對自然科學、社會科學等其它科學技術部門產生深刻的影響。

20世紀80年代末到90年代初，結合現代信息技術的發展，錢學森又先後提出「從定性到定量綜合集成方法」（Meta-synthesis)及其實踐形式「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），並將運用這套方法的集體稱為總體設計部。這就將系統方法論具體化了，形成了一套可以操作且行之有效的方法體系和實踐方式。從方法和技術層次上看，它是人·機結合、人·網結合以人為主的信息、知識和智慧的綜合集成技術。從應用和運用層次上看，是以總體設計部為實體進行的綜合集成工程。

綜合集成方法的實質是把專家體系，數據、信息與知識體系以及計算機體系有機結合起來，構成一個高度智能化的人..機結合與融合體系，這個體系具有綜合優勢、整體優勢、智能和智慧優勢。它能把人的思維、思維的成果、人的經驗、知識、智慧以及各種情報、資料和信息統統集成起來，從多方面的定性認識上升到定量認識。

錢老提出的人·機結合以人為主的思維方式是綜合集成方法的理論基礎。從思維科學角度來看，人腦和計算機都能有效處理信息，但兩者有很大差別。關於人腦思維，錢老指出「邏輯思維，微觀法；形象思維，宏觀法；創造思維，宏觀與微觀相結合。創造思維才是智慧的源泉，邏輯思維和形象思維都是手段」。

現在的計算機在邏輯思維方面確實能做很多事情，甚至比人腦做得還好還快，善於信息的精確處理，已有許多科學成就證明了這一點，如著名數學家吳文俊的機器證明定理。但在形象思維方面，今天的計算機還不能給我們以很大的幫助。至於創造思維就只能依靠人腦了。然而計算機在邏輯思維方面畢竟有其優勢。如果把人腦和計算機結合起來以人為主的思維方式，那就更有優勢，思維能力更強，人將變得更加聰明，它的智能和智慧與創造性比人要高，比機器就更高，這也是1+1>2的系統原理(見圖2）。

圖2 思維方式和研究方式與認知能力的關係

從圖2可以看出，人·機結合以人為主的思維方式，它的智能、智慧和認知能力處在最高端。這種聰明人的出現，預示著將出現一個「新人類」，不只是人，是人·機結合的新人類。

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。現在由於以計算機為主的現代信息技術的發展，我們可以通過人·機結合以人為主的方法來獲得信息、知識和智慧，而且比人腦還有優勢，這是人類發展史上具有重大意義的進步。

綜合集成方法就是這種人·機結合以人為主獲得信息、知識和智慧的方法，它是人·機結合的信息處理系統、也是人·機結合的知識創新系統、還是人·機結合的智慧集成系統。按照我國傳統文化有「集大成」的說法，即把一個非常複雜的事物的各個方面綜合集成起來，達到對整體的認識，集大成得智慧，所以錢老又把這套方法稱為「大成智慧工程」。將大成智慧工程進一步發展，在理論上提煉成一門學問，就是大成智慧學。

綜合集成方法既可用於理論研究，也可用於應用研究。

從實踐論和認識論角度來看，與所有科學研究一樣，無論是複雜系統和複雜巨系統（包括社會系統）的理論研究還是應用研究，通常是在已有的科學理論、經驗知識基礎上與專家判斷力（專家的知識、智慧和創造力）相結合，對所研究的問題提出和形成經驗性假設，如猜想、判斷、思路、對策、方案等等。這種經驗性假設一般是定性的，它所以是經驗性假設，是因為其正確與否，能否成立還沒有用嚴謹的科學方式加以證明。在自然科學和數學科學中，這類經驗性假設是用嚴密邏輯推理和各種實驗手段來證明的，這一過程體現了從定性到定量的研究特點。

但對複雜系統和複雜巨系統（包括社會系統）由於其跨學科、跨領域、跨層次的特點，對所研究的問題能提出經驗性假設，通常不是一個專家，甚至也不是一個領域的專家們所能提出來的，而是由不同領域、不同學科的專家構成的專家體系，依靠專家群體的知識和智慧，對所研究的複雜系統和複雜巨系統（包括社會系統）問題提出經驗性假設。這就是為什麼綜合集成方法需要有專家體系。但要證明其正確與否，僅靠自然科學和數學中所用的各種方法就顯得力所不及了。如社會系統、地理系統中的問題，既不是單純的邏輯推理，也不能進行實驗。但我們對經驗性假設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、人文科學中常用的方法。

系統科學是要走「精密科學」之路的，那麼出路在哪裡？這個出路就是人·機結合以人為主的思維方式和研究方式。採用「機幫人、人幫機」的合作方式，機器能做的盡量由機器去完成，極大擴展人腦邏輯思維處理信息的能力。通過人·機結合以人為主，實現信息、知識和智慧的綜合集成。這裡包括了不同學科、不同領域的科學理論和經驗知識、定性和定量知識、理性和感性知識，通過人·機交互、反覆比較、逐次逼近，實現從定性到定量的認識，從而對經驗性假設正確與否做出科學結論。無論是肯定還是否定了經驗性假設，都是認識上的進步，然後再提出新的經驗性假設，繼續進行定量研究，這是一個循環往複、不斷深化的研究過程。

綜合集成方法的運用是專家體系的合作以及專家體系與機器體系合作的研究方式與工作方式。具體來說是通過：（1）定性綜合集成；（2）定性、定量相結合綜合集成；（3）從定性到定量綜合集成這樣三個步驟來實現的。這個過程不是截然分開，而是循環往複、逐次逼近的。複雜系統與複雜巨系統（包括社會系統）問題，通常是非結構化問題，現在的計算機只能處理結構化問題。通過上述綜合集成過程可以看出，在逐次逼近過程中，綜合集成方法實際上是用結構化序列去逼近非結構化問題。

圖3 綜合集成方法用於對策支持問題研究示意圖

這套方法是目前處理複雜系統和複雜巨系統（包括社會系統）的有效方法，已有成功的案例證明了它的科學性和有效性。

綜合集成方法的理論基礎是思維科學，方法論和方法基礎是系統科學與數學科學，技術基礎是以計算機為主的現代信息技術和網路技術，哲學基礎是系統論和辯證唯物主義的實踐論與認識論。

從方法論和方法特點來看，綜合集成方法本質上是用來處理跨學科、跨領域和跨層次問題研究的方法論和方法，它必將對系統科學體系不同層次產生重要影響，從而推動了系統科學的整體發展。

20世紀90年代中期，錢老提出開創複雜巨系統的科學與技術。

一方面，由於有了綜合集成方法，可以在科學層次上建立複雜巨系統理論，也就是綜合集成的系統理論，它屬於複雜巨系統學的內容。雖然這個一般理論目前尚未完全形成，但有了研究這類系統的方法論與方法，就可以逐步建立起這個一般理論來，這是一個科學新領域。

另一方面，在技術層次上運用綜合集成方法可以發展複雜巨系統技術，也就是綜合集成的系統技術，特別是複雜巨系統的組織管理技術，大大地推動了系統工程的發展。

系統工程是組織管理系統的技術，是組織管理系統規劃、研究、設計、實現、試驗和使用的技術和方法。它的應用首先是從工程系統開始的，如航天系統工程。但當我們用工程系統工程來處理複雜巨系統和社會系統時，處理工程系統方法就暴露出了局限性，它難以用來處理複雜巨系統和社會系統的組織管理問題，在這種情況下，系統工程方法也要發展。由於有了綜合集成方法，系統工程可以用來組織管理複雜巨系統和社會系統了。這樣，系統工程也就從工程系統工程發展到了複雜巨系統工程和社會系統工程，是現在就可以應用的組織管理複雜巨系統和社會系統的系統工程技術。

由於實際系統不同，將系統工程用到哪類系統上，還要綜合集成與這個系統有關的科學理論、方法與技術。例如，用到社會系統上，就需要社會科學與人文科學等方面的知識。從這些特點來看，系統工程不同於其它技術，它是一種把整體和部分辯證統一起來的整體性技術、一類綜合集成的系統技術、一門整體優化的定量技術。它體現了從整體上研究和解決系統管理問題的技術方法。正如錢老指出的：「系統工程在組織管理技術和方法上的革命作用，也屬於技術革命。」

錢老開創複雜巨系統的科學與技術，實際上是由綜合集成思想、綜合集成方法、綜合集成理論、綜合集成技術和綜合集成工程所構成的綜合集成體系，也就是複雜巨系統科學體系，在哲學層次上就是大成智慧學。這就把系統科學體系大大向前發展了，發展到了複雜巨系統科學體系。

現代科學技術的發展一方面呈現出高度分化的趨勢；另一方面又呈現出高度綜合的趨勢。系統科學、複雜巨系統科學就是這後一發展趨勢中最具有基礎性和應用性的學問，它對現代科學技術發展，特別對現代科學技術向綜合集成的整體化方向發展，必將產生重大影響，將成為一門21世紀的科學。

3系統工程和系統實踐論

系統科學思想、系統科學和複雜巨系統科學體系，不僅有重要的科學價值，還有重要的實踐意義。

從實踐論觀點來看，任何社會實踐，特別是複雜的社會實踐，都有明確的目的性和組織性，並有高度的綜合性、系統性和動態性。社會實踐通常包括三個重要組成部分：一是實踐對象，就是幹什麼，它體現了實踐的目的性；二是實踐主體，是由誰來乾和怎麼干，它體現了實踐的組織性；三是決策主體，它最終要決定干不幹和如何乾的問題。

從系統觀點來看，任何一項社會實踐，都是一個具體的實踐系統，實踐對象是個系統，實踐主體也是系統且人在其中，把兩者結合起來還是個系統。因此，社會實踐是系統的實踐，也是系統的工程。正如錢老所說：「任何一種社會活動都會形成一個系統,這個系統的組織建立、有效運轉就成為一項系統工程。」

這樣一來，有關社會實踐或工程的組織管理與決策問題，也就成為系統的組織管理和決策問題。在這種情況下，系統科學思想、系統科學理論、方法與技術，應用到社會實踐或工程的組織管理與決策之中，不僅是自然的，也是必然的，它的實質就是系統實踐論。這就是為什麼系統科學和系統工程具有廣泛的應用性以及系統科學思想指導性的原因。

但在現實中，真正從系統角度去考慮和處理社會實踐和工程問題並用系統工程去解決問題，還遠沒有深入到各類實踐之中。人們在遇到涉及的因素多而又複雜且難於處理的社會實踐或工程問題時，往往脫口而出的一句話就是：這是系統工程問題。這句話是對的，其實它包含兩層含義：一層含義是從實踐或工程角度來看，如上所述，這是系統的實踐或系統的工程；另一層含義是從科學技術角度來看，既然是系統的工程或實踐，它的組織管理就應該用系統工程技術去處理，因為系統工程就是直接用來組織管理系統的技術。可惜的是，人們往往只注意到了前者，相對於沒有系統觀點的實踐來說，這也是個進步，但卻忽視或不了解要用系統工程技術去解決問題。結果就造成了什麼都是系統工程，但又沒有用系統工程去解決問題的局面。

要把系統工程技術應用到實踐中，必須有個運用它的實體部門。我國航天事業的發展就是成功的應用了系統工程技術。以導彈、衛星等航天科技為代表的大規模科學技術工程是一項複雜的社會實踐，用圖4說明：

圖4 大規模科學技術工程是一項複雜的社會實踐

應用系統工程到實踐對象系統（第一平面I），首先是從整體上研究和解決問題，即用哪些科學技術成果組成一個對象系統（工程系統），使其具有我們期望的功能。這就涉及系統結構、系統環境和系統功能。完成這項工作需要有個研究實體，這就是總體設計部。總體設計部是由熟悉這個對象系統的各方面專業人員組成，並由知識面較為寬廣的專家（稱為總設計師）負責領導。根據系統總體目標要求，總體設計部設計的是系統總體方案，是實現整個系統的技術途徑。

總體設計部把型號工程系統作為它所從屬更大系統的組成部分進行研製，對它所有技術要求都首先從實現這個更大系統的技術協調來考慮（型號系統的系統環境），總體設計部又把系統作為若干分系統有機結合的整體來設計，對每個分系統的技術要求都首先從實現整個系統技術協調的角度來考慮（型號系統的系統結構），總體設計部對研製中分系統之間的矛盾，分系統與系統之間的矛盾,都首先從總體目標（型號系統的系統功能）的要求來協調和解決。運用系統方法並綜合集成有關學科的理論與技術，對型號工程系統結構、系統環境與系統功能進行總體分析、總體論證、總體設計、總體協調、總體規劃，把整體和部分協調統一起來，其中包括使用計算機和數學為工具的系統建模、模擬、分析、優化、試驗與評估，以求得滿意的和最好的系統總體方案，並把這樣的總體方案提供給決策部門作為決策的科學依據。一旦為決策者所採納，再由相關部門付諸實施。航天型號總體設計部在實踐中已被證明是非常有效的，在我國航天事業發展中，發揮了重要作用。

再看第二平面II，根據已確定的總體方案，需要組織一個研製系統，要投入人力、財力、物力等資源。對這個研製系統的要求是合理和優化資源配置，以較低的成本，在較短的時間內研製出可靠的、高質量的對象系統（工程系統）。這也需要系統工程來組織管理這個系統。但和上述工程系統不同，這裡組織管理的是研製系統和資源配置。在計劃經濟體制下，這個系統是靠行政力量進行組織管理的，在市場經濟體制下，只靠行政系統已不完全行了，還需要市場這個無形的手。研製系統是由不同利益主體構成的，如何組織管理好這個系統，在今天來看，就顯得更為複雜，這也正是需要我們創新發展的地方。

第三平面III是把對象系統和研製系統結合起來進行研製，這是個動態過程，既有工程系統科學技術方面的組織管理與協調，又有研製系統資源配置的組織管理與協調，這就形成了兩條線，一條是總設計師負責的技術指揮線，另一條是總指揮負責的調度指揮線。這兩條線也是相互協調和協同的。

上述總體設計部所處理的對象還是個工程系統，也稱作工程系統工程。但在實踐中，研製系統如何合理和優化配置資源問題，也需要總體設計。這兩個系統是緊密相關的，把兩者結合起來又構成了一個新的系統。這個新系統還涉及體制機制、發展戰略、規劃計劃、政策措施以及決策與管理等問題。顯然，這個新系統要比對象系統複雜得多，屬於社會系統範疇。如果說工程系統主要綜合集成自然科學技術的話，那麼這個新的系統除了自然科學技術外，還需要社會科學與人文科學等。如何組織管理好這個系統，也需要系統工程，但工程系統工程是處理不了這類系統的組織管理問題，而需要的是社會系統工程。

應用社會系統工程也需要有個實體部門，這個部門就是前述運用綜合集成方法的總體設計部，這個總體設計部與航天型號的總體設計部比較起來已有很大的不同，有了實質性的發展，但從整體上研究與解決系統管理問題的系統科學思想還是一致的。總體設計部運用綜合集成方法、應用系統工程技術去研究和解決系統實踐的組織管理問題，也就是把系統整體和組成部分辯證統一起來的系統工程管理，它是系統實踐論的體現，沒有這樣的實體部門，應用系統工程也只能是句空話。

1991年10月，在國務院、中央軍委授予錢學森「國家傑出貢獻科學家」榮譽稱號儀式上，錢老在講話中說：「我認為今天的科學技術不僅僅是自然科學工程技術，而是人類認識客觀世界、改造客觀世界的整個知識體系，這個體系的最高概括是馬克思主義哲學。我們完全可以建立起一個科學體系，而且運用這個體系去解決我們中國社會主義建設中的問題。」這裡所說的科學體系，就是錢老建立的包括自然科學、社會科學、數學科學、系統科學、思維科學、人體科學、行為科學、軍事科學、地理科學、建築科學、文藝理論所構成的現代科學技術體系。見圖5：

圖5

現代科學技術體系為國家管理和建設提供了寶貴的知識資源和智慧源泉，我們應充分運用和挖掘這些知識和智慧，以集大成得智慧。而系統科學中的綜合集成方法和大成智慧工程又為我們提供了有效的科學方法和有力的技術手段，以實現綜合集成、大成智慧。這就是錢學森把系統科學特別是複雜巨系統科學和社會系統工程技術，運用到國家宏觀層次組織管理的科學技術基礎。為了把社會系統工程應用到國家層次上的組織管理，錢老曾多次提出建立國家總體設計部的建議，受到中央領導的高度重視和充分肯定。

目前國內還沒有這樣的研究實體，有的部門有點像，但研究方法還是傳統的方法。總體設計部也不同於目前存在的各種專家委員會，它不僅是個常設的研究實體，而且以綜合集成方法為其基本研究方法，並用其研究成果為決策機構服務，發揮決策支持作用。從現代決策體制來看，在決策機構下面不僅有決策執行體系，還有決策支持體系。前者以權力為基礎，力求決策和決策執行的高效率和低成本；後者則以科學為基礎，力求決策科學化、民主化和程序化。兩個體系無論在結構、功能和作用上，還是體制、機制和運作上都是不同的，但又是相互聯繫相互協調和協同且兩者優勢互補，共同為決策機構服務。決策機構則把權力和科學結合起來，形成改造客觀世界的力量和行動。

從我國實際情況來看，多數部門是把兩者合二而一了。一個部門既要做決策執行又要作決策支持，結果兩者都可能做不好，而且還助長了部門利益。如果有了總體設計部和總體設計部體系，建立起一套決策支持體系，那將是我們在決策與管理上的體制機制創新和組織管理創新，其意義和影響將是重大而深遠的。

一個項目、一個單位、一個部門甚至一個國家的管理，都是不同類型系統的織織管理，系統管理的首要問題是從整體上去研究和解決問題，這就是錢老一直大力倡導的「要從整體上考慮並解決問題」。只有這樣才能統攬全局，把所管理系統的整體優勢發揮出來，收到「1+1>2」的效果，這就是基於系統實踐論的系統工程管理方式,我國航天事業的發展就是成功的應用了系統工程管理方式。但在現實中，從微觀、中觀直到宏觀的不同層次上，都存在著部門分割條塊分立，各自為政自行其是，只追求局部最優而置整體於不顧。這裡有體制機制問題，也有部門利益問題，還有還原論思維方式的深刻影響。這種基於還原論的分散管理方式，使得系統整體優勢無法發揮出來，其最好的效果也就是1+1=2，弄不好還可能是「1+1<2」，而後一種情況可能是多數。

通過以上所述可以看出，錢學森所建立的系統論，不僅包括了系統認識論和系統方法論，還包括系統實踐論。它不同於貝塔郎菲的一般系統論，後者還是整體論，正如錢老所說:「我們說的系統論不是貝塔郎菲的`一般系統論，比一般系統論深刻多了。」

系統認識論反映了錢學森的系統科學思想；系統方法論反映了錢學森的系統綜合集成思想；系統實踐論反映了錢學森的系統實踐思想也就是系統工程思想。這樣，系統科學思想、系統綜合集成思想和系統工程思想，就構成了錢學森系統思想的主要內容，錢學森系統思想和錢學森系統論是對辯證唯物主義系統思想的重要發展和豐富。

從錢學森系統思想到系統實踐所取得的成就和貢獻可以看出，錢學森不僅是位科學家也是一位思想家，他的知識結構不僅有學科和領域的深度，又有跨學科、跨領域的廣度，還有跨層次的高度。如果把深度、廣度和高度看作三維結構的話，那麼錢學森就是一位三維科學家，是一位難得的科學帥才。

以上介紹的錢學森系統研究成就和貢獻，只是錢老科學技術成就和貢獻的一部分。從錢學森一生全部科學技術成就來看，錢學森是中國現代史上一位偉大的科學家和思想家、科學大師和科學泰斗，也是一位極富遠見的戰略科學家和科學領袖。

一代宗師，百年難遇，錢學森是中華民族的驕傲，也是中國人民的光榮。

本文摘編自郭雷主編，張紀峰、楊曉光副主編《系統科學進展》。

系統科學進展

郭雷 主編 張紀峰 楊曉光 副主編

責任編輯：王麗平 牛園園

北京：科學出版社，2017.04

ISBN 978-7-03-051914-6

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《系統科學進展》是在中國科學院系統科學研究所每年舉辦的一系列系統科學學術講座基礎上遴選的精品報告擴充而成的系列叢書。作為這套叢書的首部著作，《系統科學進展》收集了包括錢學森、關肇直、周光召、John Holland 等著名科學家的重要文獻。閱讀《系統科學進展》，有助於讀者學習系統科學的源頭思想，理解系統科學的核心內涵，把握系統科學的發展方向，提升系統思維素養。這是一本值得收藏的系統科學經典之作。

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（本期編輯：安 靜）