开放复杂巨系统剖析

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1、开放复杂巨系统,开放复杂巨系统,什么是开放复杂巨系统,系统本身和周围环境有物质、能量、信息 的交换，所以是开放的。,系统所包含的子系统很多，成千上万， 甚至上亿，所以是巨系统。,子系统的种类繁多，有几十，几百，并 且变量也多，所以是复杂的。,什么是开放复杂巨系统,多层次性：子系统或者组件的组成模型多种多样， 有的甚至不清楚具体模式，或是一些基本模式的组 合，或是变异体。,涌现性：系统是由时空交叠或分布的组件构成的，按照一定规则交互继而发生种种改变，一定时间后在整体上演化出独特的新性质、新模式。,什么是开放复杂巨系统,社会系统 人体系统 地理系统,从以上三个复杂巨系统研究实践中总结、 提炼、概括

2、、抽象出内涵，从而处理开 放复杂巨系统。,什么时候谁提出并研究,文字记载：1979年钱学森组织管理社会主义建 设的技术社会工程中提出“巨系统”概念。 非文字：80年代左右钱学森一次讲话中提到“巨系 统概念由马宾同志提出” 。,1986年1月7日，“系统学讨论班”开始。成员包括 钱学森、于景元、汪成为、戴汝为、王寿云等等。 之后时间发展了巨系统概念并提出开放复杂巨系 统及其研究方法，并提出了软科学是定性方法与 定量方法相结合的。,什么时候谁提出并研究,1990年，钱学森、于景元、戴汝为在第1期自然 杂志发表论文一个科学新领域开放的复杂 巨系统及其方法论,1991年，钱学森和戴汝为在模式识别与人工

3、智 能杂志发表从定性到定量的综合集成技术 再谈开放复杂巨系统。,综合集成法=专家经验+客观数据+综合建模,什么时候谁提出并研究,1992年钱学森提出综合集成研讨厅的构思：把专家们的知识库、信息系统、各AI系统、几十亿次/秒的计算机，像作战指挥演示厅那样组织起来，成为巨型人-机结合的智能系统。,综合集成研讨厅= （专家+信息系统+AI系统 +计算机）组织,提出了什么方法和理论,综合集成研讨厅= （专家+信息系统+AI系统 +计算机）组织,综合集成研讨厅= 专家体系+知识体系+机器体系,Seminar，CI及作战模拟 从定性到定量的综合集成法 情报信息技术，第五次产业革命 人工智能，虚拟现实 人-

4、机结合智能系统,从“厅”到”信息空间”,HWME：Hall for Workshop of Metasynthetic Engineering,CWME：Cyberspace for Workshop Metasynthetic Engineering,CWME：Cyberspace-based Workshop Metasynthetic Engineering,从“厅”到”信息空间”,工作空间,知识空间,智慧空间,交互空间,信 息 空 间,10/20/2019,美国宇航局提出的概率风险评估（Probabilistic Risk Assessment） 航天系统的风险与安全领域的研究因为涉及

5、的部件和分系统以止元件的个数是巨大，引起故障的因素是众多，相互间的关系又极为复杂。但是分析总系统的数据直接可用的又是很少的几个。因此综合应用各种可用的分系统数据，定量的和定性的，客观的和主观判断分析都十分必要。PRA方法提出的方法论实质上是一种从定性到定量的综合集成的过程。它基于实验数据，多种信息，数学模型和专家知识合成一体来对空间系统的安全性加以评估。在NASA和ESA、核工业部门都在应用PRA方法。,美国 Comprehensive Research Synthesis或者Qualitative Metasynthesis 开始使用定性方法，后来使用定量方法，包括meta-analysis

6、方法后来又走向综合集成的方法，但是他们在前面加上了定性综合集成。 Sandelowski和Barroso从2000年起开始从事由美国国家护理研究所资助项目 “定性综合集成的解析方法” （Analytic techniques for qualitative metasynthesis ）,10/20/2019,俄罗斯综合集成公司( Metasynthesis Corporation) 在俄罗斯上世纪90年代中成立一个综合集成公司。这个公司在使用一套称为组织控制系统的概念与设计方法论。 该方法论可以从不同观点来分析复杂对象，并综合出导致新的问题解决策略的制订解的步骤。提出可以有灵活性的概念模型，

7、并能容易改造和适应组织外部条件变化的新方案。利用该方法论公司曾用于大型技术的概念设计、石油过程的再造工程、企业的组织管理和数据库与自动化系统的集成等。,澳大利亚张与张提出的分布式专家系统的综合 张与张从1992年起就对分布式专家系统如何综合应用其结果进行了研究。他们对可能的综合情况、方法论和解的综合策略都作了系统的研究。认为在分布式专家系统中可能综合情况有4种：冲突综合；包含综合；重叠综合和不相交综合。而且针对4种不同类型的专家系统：同质专家系统，部分同质专家系统，异质专家系统和部分异质专家系统，在4种不同的综合情况给出了综合策略的必要条件和度量，并提出了设计综合策略的2种方法：分析方法和归纳

8、方法。,10/20/2019,日本科技振兴会在1997-2002资助了一个“综合科学” 的大项目由日本大阪大学等几个大学承担研究。其研究涉及知识的获取、知识的系统化、知识的集成（设计集成的平台）、知识的利用。在综合过程中以本体工程为基础，研究了以模型为基础的问题解决、智能教育系统和本体论的基本理论与工具。将有关工业设计的要素先进行分解，然后利用平台合成，并在某些小型工业产品上加以实现。这个项目的主要思想类似我国的重大基金项目，但经费则远远超出我们。,SFI（圣菲研究所）是美国从事复杂性科学的代表机构，早期工作以研究复杂适应性系统为代表，除此之外延伸到其他领域，如物理、生物、社会等等。,计算机支

9、持的协同工作（CSCW）。1987年Charles Findley博士提出协作学习工作概念，此后不断发展。,群决策支持系统（GDSS）。（DeSanctis G,Gallupe R B，1987；Pervan G P,Atkison D J，1995；Wikipedia 2010）可视为计算机支持的协同工作的子领域。,以人为中心的计算（HCC）。1997年美国自然基金资助了一个关于以人为中心的系统的研讨会。,该理论有什么实例应用,背景：20世纪80年代以前对宏观经济的 预测主要靠专家采用定性和经验的办法，或者是社会科学思辨的办法，之后从过外引进了一些计量模型应用。80年代以后我国学者用系统理论

10、和系统工程的办法逐步研究发展，从定性到定量的方法到后来计算机的引入结合，尝试过多种方法和系统，都不大理想。1999年国家自然科学基金委员会启动了重大研究项目：支持宏观经济决策的人-机结合综合集成研讨体系研究。10余个高校和科研单位参与。,宏观经济决策CWME,准备,查看信息,发言,投票,查看投票结果,反复研讨,确定问题 初始结构,知识推理,数据分析,调用模型,调用方法,现场建模,模型测算,结果公布,获得问题 结构,结束,图2:简略的研讨流程图,10/20/2019,消息流程控制,Agent服务器 Web site,宏观经济决 策支持系统,DBMS,方法支 持系统,知识支 持系统,模型支 持系统

11、,系统 支持工具,系统管理,研讨终端,方法库,知识库,模型库,DB,图3：系统逻辑结构,客户端,服 务 器 端,1,10,2,9,7,8,4,5,3,6,10/20/2019,可视化表达,意见 综合,研讨 流程 控制,知识 管理,信息 模型 支持,专家 协作,在线 感知,电子 白板,通信基础设施 安全性 目录服务 Internet标准,图4：研讨厅功能模块结构图,10/20/2019,10/20/2019,【题目】2003年宏观经济形势与政策分析 【研讨人】1名主持人与12名专家 【研讨内容】 （1）2003年我国的基本经济环境； （2）2003年经济发展的预测和评价； （3）2003年应采取

12、的宏观经济政策。 【研讨程序】 （1）专家自由发言； 专家主要讨论了当时的热点问题非典对经济的可能影响，最后得到的结论是非典对中国经济的影响有限，中国经济目前正处在一个比较理想的时期。 （2）经济形势与经济问题的深入分析； 专家根据2002年度和2003年1季度的经济形势，依次讨论了投资、物价、能源供应、工业生产、房地产、货币供应量、财政政策、农业等与经济形势和发展前景直接相关的各个重要领域，并激发了大量的争论和辩论，该阶段使用了“景气分析”“金融危机案例推理工具等模型”。,2003年宏观经济形势与政策实例应用,10/20/2019,2003年宏观经济形势与政策实例应用,（3）初步总结； 三种

13、观点：高速，中速，低速。 各类经济有关方面支出收入情况及部分预测汇总表格，有相同观点和差别观点，例如一致认为公共卫生开支受非典影响严重，但是“高速增长”认为经济增长率约9%10%，“中速增长”认为经济增长率约9%10%但实际转化程度未知，“低速增长”认为经济增长率只是潜在东西，与现实有很大差距，等等。 （4）深入探讨相关问题并得到调控方案； 对于固定资产投资、利率和财政政策等主要调控变量，设置了多种取值方案，例如财政政策给出了两种方案。 （5）模型选择、定量分析与测算； 专家对现有模型评价逐一讨论分析，最终产生了6组取值方案和6组预测结果。 （6）问题综合与反馈、重新讨论； 使用了大量投票和调

14、查问卷统计意见，对争论的核心问题固定资产投资再次进行了量化分析，调用了“数据挖掘”和“在线建模”工具。 （7）发布结论，研讨结束。 分析后，预测2003年GDP最可能增速为8.5%左右，并对具体的调控政策提出了建议。,10/20/2019,2003年9月在维也纳国际应用系统分析研究所（IIASA）的复杂系统建模研讨会上展示介绍中国原创的特色的综合集成研讨厅系统在国际上引起强烈关注。,20032005年国家领导人视察，充分认可，建议推广至国家有关部门使用。,2005年1月该项目验收会上评审认定基本达到可操作程度，获得基金委特优奖。,10/20/2019,2006年开始中国科学自动化研究所，中国人民解放军军事科学院下属机关单位，戴汝为院士等经一年多的联合攻关实现了“战略决策综合集成研讨系统”并在有关部门展开了应用和实践。,2008年亚洲巨灾防御与应急决策综合集成处理框架（模拟系统）。,2002年基于综合集成的黄河中下游水库智能调度决策系统。,一句充满哲理的话,德国物理学家普朗克说：科学是内在的整体，它被分解为单独的整体并不是取决于事物本身，而是取决于人类认识能力的局限性。,