科学与技术的关系是什么概念(科学概念是什么意思)一篇读懂
钱学森等老一辈系统工程科学家们在总结了国内外已有经验的基础上, 提出了具有普遍意义的从定性到定量的综合集成方法。
系统工程的技术方法加快构建中国特色哲学社会科学,归根结底是建构中国自主的知识体系——习近平巩固提高一体化国家战略体系和能力是复杂系统工程,要统筹全局,突出重点,以重点突破带动整体推进——习近平在人类全部的社会实践活动中,没有比指导战争更强调全局观念、整体观念,更强调从全局出发、合理地使用局部力量,最终求得全局最佳效果的了。
这正是系统工程的精华所在——钱学森 王寿云 柴本良外国的东西要虚心地学习,要吸取他们好的东西,但是,千万不要盲目地跟着走——钱学森从钱学森等给出的系统工程定义【1】中可以看出,系统工程是组织管理的技术,它的应用对象是各种各样的系统。
既然是技术,就应该有一套科学的技术方法;既然适用于各种各样的系统,这套技术方法就必须具备应用的普遍性和广泛性,是能够对一切系统工程都适用的技术方法这里也就印证了为什么从国外引进的Systems Engineering(系统工程)的理念与方法,在应用范围上存在一定的局限性。
这类Systems Engineering(系统工程),还是指设计新系统的科学方法【2】比如,其中“V”字模型的使用,更多还是适用于工程类系统工程,对于其他类的“系统工程”则会出现水土不服的情况彼“Systems Engineering”非我“系统工程”之本意。
钱学森等老一辈系统工程科学家们在总结了国内外已有经验的基础上, 提出了具有普遍意义的从定性到定量的综合集成方法其中包括了系统工程的六种主要方法:系统建模、系统仿真、系统分析、系统优化、系统运行和系统评价,其应用在决策支持领域的方法与过程如图1所示。
图1 系统工程的应用1 系统建模系统建模是指将一个实际系统的结构、输入/输出关系、系统功能用概念模型、数学模型、逻辑模型等描述出来通过对模型研究来反映对实际系统的研究而模型是对相应的真实对象和真实关系中那些有用的和令人感兴趣的特性的抽象,是对系统某些本质方面的描述,它以各种可用的形式提供被研究系统的描述信息。
【3】系统模型只是被研究系统某一方面本质的、原理的、逻辑的、业务的描述与性能表征,其模型结构、参数表征以及不同模型之间的交互与影响关系则完全取决于研究的目的对于同一个系统,由于研究目的、范围、维度的不同,可以建立不同的模型,并不能一概而论。
所以,系统建模开始于概念模型的经验总结和理性抽象,清晰于逻辑模型的机理分析、结构梳理和交流确认,精细于数学模型的算法研究、参数确认与程序实现国外的、其他领域的模型无法直接使用,对于内部建模机理一头雾水的“黑盒”模型,切记不能照搬、照抄。
2 系统仿真现代仿真技术是以相似原理、信息技术、系统技术及其应用领域有关的专业技术为基础,以计算机和各种物理效应设备为工具,利用系统模型对实际的或设想的系统进行试验研究的一种综合性技术有了系统模型后,就可以用数学方程式来表达其物理的、行为的以及逻辑的特征,然后编制计算机程序,模拟系统行为和功能,并通过计算机运算,考察系统主要研究参数的变化情况,从而达到全面了解和掌握考察系统运行特性的目的。
它相当于在实验室内,对实际的具体系统作实验,是一种可控制的、无破坏性的、耗费小的、并允许多次重复的实验手段3 系统分析通过系统仿真,就可以研究在不同输入条件下系统的反应、系统的动态特性以及对系统未来行为的预测等等,这就是系统分析。
基于系统实验结果的分析,其目的是为了缩小“实验事实”与“客观事实”之间的出入,尽可能的发现“客观事实”的真实运行规律与趋势系统仿真的结果通常被表征为一系列的数据,对这些实验数据的分析处理方法的选择与运用非常重要,例如蒙特卡洛统计分析、过程可视化分析、事件序列因果追溯分析等等。
同时,来源于真实系统的客观的、历史的统计数据对于系统分析也至关重要这里的系统分析必须是结合实际系统数据的分析,是定性与定量相结合的分析,是综合应用多种数学方法和工具的分析,也是分析与综合的辨证过程4 系统优化
系统优化的目的是在找出使系统具有研究者/决策者所希望的功能/性能目标的前提下,应采取的最优、次优或满意的策略、政策及方案华罗庚教授在数学理论的基础上曾经对优选法加以完整的论述,并且提出一些效率更高的多因素优选法,形成了“优选学”。
从60年代初期起,这种“统筹方法”在大庆油田、黑龙江省林业战线、山西省大同市口泉车站、太原铁路局、太钢,以及一些省市公社和大队的农业生产中,推广应用,取得了良好效果运筹数学中有最优化方法,控制论中有最优控制策略,同时科学家们也创造了很多适用于计算机程序算法的优化技术,用于解决最优控制的工程实现问题。
这些优化理论和优化技术的发展也大大促进了系统工程的发展与落地5 系统运行系统运行是指决策的实施过程,也就是系统的实际运行过程在这个过程中,同样有组织管理问题,同时,也是对决策的实践检验过程“实践是检验真理的唯一标准”,无论系统模型的构建如何完备,系统仿真的结果数据如何详实,系统分析的逻辑如何缜密,系统优化的策略如何科学,真正的决策还是要放到真实存在的系统中,通过有效的运行组织与管理去探究系统的真相。
这样一个过程同样是一个组织管理的过程,同样是一个系统工程要想完全地解决系统工程遇到的问题,只有把经过多轮理性分析、建模计算、仿真实验的认识结果,再次回到系统的运行实践中去,应用理性认识的结果于系统实践,才能真实考察系统运行的结果是否能够达到预想的目的。
6 系统评价系统评价是对系统决策和决策的实施进行全面评价,以便发现问题,找出答案,并提出新的目标并开始下一个循环系统评价的优劣并不是一个单一指标是否达标,也不是综合的评价量纲是否超过了预期值这种评价一定是定性与定量相结合,以定量评价为主的综合评价,尤其不能忽视领域专家在综合评价过程中的作用。
只有坚持将“定性服从定量、非专业服从专业、少数服从多数”的科学的民主集中制,创新性的应用于系统综合评价中,这样的评价的结果才可信、可靠,才能够成为领导机关辅助决策的依据总之,钱学森等老一辈科学家提出的系统工程技术方法具有普遍适用性与广泛性,是各类系统工程的解决之道。
随着西方Systems Engineering(系统工程)的快速发展与进步,其先进的方法理念和软件工具在国内也是大行其道纵观目前市面上用于解决领域系统工程(Systems Engineering)软件或工具,解决问题好的都是本土化改造成功的,不能有效解决问题的只能束之高阁。
究其原因,多数是由于对其中的模型机理与建模机制没有搞清楚,无法有效结合本领域的应用实践进行了相应的修改、完善与迭代“工欲善其事,必先利其器”,从系统工程软件工具的核心结构和功能模块来看,与无外乎是以上六个步骤的部分组合与针对性应用。
例如:系统工程中常用的Rhapsody软件,其核心结构与功能同样包括系统建模(SysML就是系统建模语言)和系统仿真(模型之间的运行、计算、交互其实就是广义上的“仿真”),而系统分析与系统优化本身就始终贯穿于软件的各个环节。
又如军事系统工程中使用的各种作战模拟系统、装备仿真系统、计算机兵棋推演系统等等,在不深究相关学术用词严谨性的前提下,同样涵盖与系统建模、系统仿真、系统分析与系统优化结构与功能类似的模块这样的例子举不胜举,但无论哪一种系统工程,现有的工程支撑软件或工具都只能解决某一特定领域具体系统工程问题的,都需要不同行业的人员去研究、去实践、去迭代与完善,尤其是对国外引进的“系统工程”软件工具,水土不服的事常有,引进的人从理论上没讲清楚,技术人员无法进行针对性改造,所以,使用的人就是感觉不能解决实际问题。
中国的系统工程实践还是要充分考虑其组成系统的本土属性,这并不是一个单纯的技术性问题例如复杂的系统工程(包括社会系统工程、地理生态系统工程、人体系统工程、军事系统工程等)的研究,离不开中国的社会制度、地理环境、文化属性、军事思想等相关因素与整个系统的关系。
比如,美军的能力要素模型框架(DOTMLPF-P),其联合能力集成开发也是围绕着这八个方面展开的但是我们军队一直坚持的人民战争思想、政治工作的重要性在此模型框架中是无法体现的,或者说是被大大的弱化了如果照搬其相关软件工具或者模型功能,自然会导致系统整体的不协调性,无法实现我们理想状态的系统最优目标。
这一点是我们在借鉴西方系统工程方法论或者工具,或者模型中必须考虑的单纯从技术的角度来讲,国外的系统工程成果值得我们学习与借鉴,但是脱离了中国这个特定的“系统”的实际环境和相关运行机制,单一的照搬、照抄国外的技术理念和方法工具,只会误导、限制中国系统工程的发展进程。
正如钱学森先生讲的:“我们搞科学技术应该用马克思主义哲学为指导,因此考虑问题一定要从马克思列宁主义、毛泽东思想的立场、观点和我国的实际出发,不能一味跟外国人走;他们搞不清的,我们应该努力搞清楚,他们不明确的,我们要讲明确,而且要力求符合大道理。
”【4】“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”【5】系统工程的技术方法,钱学森等科学家们已经给出了明确的方法理论和基本框架,中国改革开放的经验也是可以总结成模型的,这个基础性的工作只能靠结合中国实践经验的总结,盲目的照搬、照抄是典型的急功近利思维,切不可取。
2022年,著名的民族企业家任正非在与系统工程科学家交流后的总裁办文件中就曾明确提出:“我们公司的每个人都要学会建模,复盘-建模、再复盘-建模,做完一件事,要总结哪些做得好,哪些做得不好,建立一个初步的模型;然后用这个模型去做第二件事,有偏差再回来复盘修正,反复复盘,就建成一个小小的模型;我们几个团队打通,几个模型在一起再次碰撞,用理论来指导实践。
模型变大、变系统,减少不必要的能耗就提升了竞争力以前我们实践不总结、理论没有实践,两个脱节,效率低、成本高”看来,中国的系统工程需要依靠钱学森等老一辈科学家创建的科学理论指导,但更要靠中国的实践,而不能完全抄袭国外的经验与做法。
参考文献:【1】钱学森、许国志、王寿云:《组织管理的技术--系统工程》,《论系统工程》,湖南科学技术出版社,1982年,第7~27页【2】钱学森:《系统思想与系统工程》,《论系统工程(新世纪版)》,上海交通大学出版社,2007年,第40页。
【3】彭鹏菲、任雄伟、龚立:《军事系统建模与仿真》,国防工业出版社,2016年,第2页【4】钱学森:《大力发展系统工程尽早建立系统科学的体系》,《论系统工程(新世纪版)》,上海交通大学出版社,2007年,第92~100页。
【5】钱学森:《再谈开放的复杂巨系统》,《模式识别与人工智能》4(1)(1991)第1~4页。
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