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1、专家讲坛：宋健院士-信息时代的信息系统工程.txt 跌倒了，爬起来再哭低调！才是最牛 B 的炫耀！不吃饱哪有力气减肥啊？真不好意思，让您贱笑了。我能抵抗一切，除了诱惑老子不但有车，还是自行的专家讲坛：宋健院士-信息时代的信息系统工程2005 年 6 月 24 日机关党委召开退休党员大会 传达落实学校第十次党代会精神 中国文具生产基地国内考察团招聘及洽谈会通知 机关党委学生总支迎“七、一”新党员宣誓大会 关于遴选“青年骨干教师出国研修项目”出国留学人员的通知（急） 图书馆关于办理博硕士毕业生离校手续的通知 航天学院关于 2005 年毕业学生教育活动安排的通知 关于 2005 年毕业生离校暨新生入
2、学安排会时间变更的紧急通知 首页 公告 新闻 资料 专题 媒体 图片 下载 月刊 部门 地图 搜索 主站 English 当前位置：首页资料中心自然科学文章阅读专家讲坛：宋健院士-信息时代的信息系统工程 发布时间：2004-2-7 11:23:21中国科学院院士宋健：信息时代的信息系统工程在科技突飞猛进的当今，借助于微电子技术和信息科学的强大推动力，系统工程如虎添翼，变成了全息系统工程。全息系统工程向社会各领域扩散和渗透已经是一个不可逆转的过程，它将像电力网、自来水管线一样，成为社会生活不可中断的生命线工程。1.美国的曼哈顿计划、阿波罗计划、中国的“两弹一星”等伟大工程的实施，如果说也采用过系
3、统工程的理论和方法，那还是初步的，仍然是以“人管”为主。系统工程这门科学技术出现以来已过半个世纪。它产生于科学研究、工程技术和社会生活的实践，经过工程实践和理论研究抽象出来，又由一批大科学和技术工程的推动而发展和丰富起来。半个世纪以来各国工程实践都清楚地表明，这项科学技术在工程建设和社会各项领域中已经显示了巨大的威力，为生产力的提高和社会进步做出了重要贡献。中国的科学家和工程师们在理论研究和工程实践中对系统工程的丰富和发展也做出了自己的贡献。20 世纪下半叶出现的微电子技术和信息科学突飞猛进，为科学技术各领域提供了强有力的信息采集和储存、数据计算分析和逻辑运算工具和装备，对科技事业的发展注入了
4、新的强大推动力。系统工程也因此如虎添翼，迈入了蓬勃发展的新时期，变成了全息系统工程。今天，全息系统工程已深入到各个部门，广泛应用于各个领域，提高了传统产业的综合社会生产力，催生了新的产业，已成为很多大工程的设计、建设、制造和安装运行必不可少的组成部分。国家行政、军事建设和指挥、社会管理等各领域都开始大规模应用系统工程的概念和方法，这是它兴旺繁荣的重要标志。可以预见，信息技术越进步，社会越发达，生产力就越高，系统工程的概念、理论和方法将会愈益广阔地渗入到社会各部门而形成各种产业内的一门技术科学。像力学，上世纪初还属于物理学的一部分。后来由于实践的需要，逐步细分为天体力学、固体力学、结构力学、流体
5、力学、水力学、空气动力学、飞行力学、等离子体力学、弹性力学、塑性力学，等等。这是力学的发展兴旺，而不是力学的衰微。从近期的发展态势可以预见，系统工程的前途也必然如此。它将像人身上的血管那样，充满于社会肌体，伸入到社会每一个角落，逐渐成为社会须臾不能离开的基础结构。美国的曼哈顿计划、阿波罗计划、中国的“两弹一星”等伟大工程的实施，如果说也采用过系统工程的理论和方法，那还是初步的，仍然是以“人管”为主。上世纪 60年代初美国的阿波罗登月计划初期，由于缺乏系统考虑，曾付出过沉重代价，三位航天员在登月舱中被烧死。加强了系统工程建设以后，1970 年阿波罗 13 号飞船在距离地球 32 万公里处发生故障
6、，燃料箱发生爆炸。在失去能源和电力的情况下，完全靠地面系统工程的支持和指挥，三位航天员终于安全返回地面。后人称阿波罗 13 号飞船为“辉煌的失败” 。负责主持阿波罗计划的美国宇航局局长詹姆斯韦伯曾总结说：“在十年登月计划中，系统工程和系统管理都得到了高度发展，在这个复杂的系统中，创造了高效率、高可靠性的管理体系，新的系统试验方法，大规模的优化管理理论和限制条件分析等概念和方法。 ”“阿波罗计划的成功应首先归功于系统工程管理的胜利。 ”美国宇航局采用了当时最强大的计算中心来支持整个计划的实施。现在看来，与今天的计算机能力和工作方式相比，那时计算机的能力只能算是初等的。我们都知道，上个世纪 60
7、年代初的主机能力，无论是存储容量、计算速度、软件水平和通信能力都抵不上今天的一个工作站或服务器。当时的计算中心支持能力有限，所以，30 多万人参与、花费 255 亿美元、6 次 12 人登月的宏伟十年计划仍然是以“人管”为主。 2.在科学技术日新月异的今天，由于计算机和通信能力的进一步强大，软件的极大丰富，成本的大幅度降低，使各领域实施全息系统工程成为可能。今天，系统工程的面貌和实施方法与以往相比已截然不同。由于计算机和通信能力的强大，软件的极大丰富，成本的大幅度降低，使各领域实施全息系统工程成为可能。系统工程的特点有七条：系统庞大、海量信息、运行可靠、科学决策、在线监控、节约资源、效益优化。
8、按照这七条标准来衡量，今天已经运行的全息系统工程已数不胜数。例如，银行结算（含金卡工程） 、海关监管（含金关工程） 、税务（含金税工程） 、公用电力网、公用通信网、邮政、民航、铁路、物流、智能交通运输系统、计算机集成制造系统、电子商务、电子政务、网络办公等等，都已有成功运行十年以上的历史。让我们细想世界民用航空计票系统的成就。根据世界民航组织 2002 年统计，全世界数百家民航公司正在运营的民航飞机有 19470 架，年运送旅客 164 亿人，每天平均450 万人。20 世纪 70 年代由美国航空公司建立了订票系统，20 世纪 80 年代即实现了国际联网订票系统的成功运行。旅客在世界任何地方的
9、订票处可以订购去任何地方的联程机票。旅客说明目的地，这个系统能立即提供数个方案供你选择，包括旅行线路、转机地点、时间、航班、座位和机票价格。如果在某处需要等待过夜，它自动帮你订好旅馆，订车接送。现在世界有 4 个国际民航信息中心。中国于 1999 年花 12 亿元建立了自己的民航信息中心，已开始与世界联网。各国都在建自己的中心，各民航信息中心的发展方向是全球联网运行，共享资源，协调服务和自动结算。这与 20 世纪 80 年代初的情况形成鲜明对照：当时世界唯一的信息中心设在美国亚特兰大，即使在中国订去欧洲的机票，也要通过美国才成。另一个巨型系统是银行系统工程。银行是国家的经济命脉，各发达国家的银
10、行都已建立了有效、可靠的高度自动化的信息中心。从金融政策、利率变动、银行结算、货币流通统计和控制，到个人和企业的存贷柜台业务、每日资金流动结算等，都由信息中心统一管理。2002 年中国各银行存款余额达到 15 万亿，社会流动贷款每年 30 万亿，平均每天1000 亿。这么大的资金管理，要准确到人、公司，处理金额要精确到元，可以想像，这是一个多么大的巨型系统工程。产业革命以来，银行的使命就是集中民间财力，为工业建设和社会发展提供动力。全民存贷款总量是一个国家发展能力和国家实力的标志，其运行质量决定社会发展和进步的速度。所以，银行系统工程责任重大，一旦出现问题，影响范围是全国性的，是千家万户的灾难
11、。最近我看过中外的几个物流中心。它们的业务是按时安全地把货物送到用户。有的大型物流公司年营业额超过 100 亿美元。例如，日本佐川急便物流公司，有 30000 辆汽车，每天运送 35 万批货品。500 公里以内当天送到用户手中；1000 公里以内不超过两天；更远处与铁路、航空部门联运；贵重物品有专人专送。他们把汽车司机组织起来，实行系统工程管理，以最佳的组合、选择最短路线，以最快时间完成每项作业。他们的系统信息中心昼夜运行，跟踪监督和管理到每项货品，大大提高了运输工人的劳动生产率和物流的安全保障程度。据估算，中国全社会的物流总消耗每年约为 19000 亿元，占 GDP 的 20。可见，建立物流
12、系统工程对国民经济的发展具有重要意义。国际上现代企业的管理、产品设计、制造、分销、库存、订货都已经实现全系统计算机辅助管理。科技部在 863 计划中推广了 15 年的“计算机集成制造系统” （CIMS）就是一个典型代表。它包括：计算机辅助设计（CAD） ，计算机辅助工程（CAE） ，对强度、刚度、动力、热传导等力学、热力学参数进行设计计算；计算机辅助工艺设计（CAPP） ，是完成产品制造加工的系统软件；计算机辅助制造（CAM） ，按照前面产生的工艺工序路线规划刀具、刀位，从 CAD 数据产生工艺加工程序，送到自动加工机床或装配工位；产品数据管理系统负责管理制造过程中的文档、产品结构、性能、流程
13、、变更等的一切必要信息，存储于数据库中，以便随时调用。CADCAECAM 软件，使产品设计和工艺设计工作全盘机械化、智能化。此外还有专门的企业资源管理系统和商业采购和销售系统软件，管理原料采购、产品运销程序等有关信息。这样一来，一个企业的全部活动构成一个全息系统工程，全部在计算机的帮助下运行。这就是波音公司能实现无图纸生产 B747 飞机的原因。直到现在美国一些军工企业和高技术企业的企业管理系统软件仍然严加保密，以保障整个系统的安全运转。3.系统科学是系统工程的理论基础。人们普遍认为，近 20 年来系统科学的基础研究进展缓慢，不能满足系统工程和技术部门的需要。有许多基本性的理论几乎没有重大突破
14、。关于大系统有多大，复杂性有多么复杂，都还没有科学定义和定量评价指标。系统科学还没有研究出评价不同层次复杂性的定量理论和方法。现有的只是各式各样的、模糊的、形象的文字描述，这不能满足工程系统设计和运行的需要，更不能对其它学科，如生物学等有所帮助。生命的起源，即生命是如何发生的，已是百年科学难题，至今不知其然。近半个世纪，生物科学、生物化学等取得了伟大成就。50 年前生物物理学家 Francis Cric 和 James Watson 发现了 DNA 双螺旋结构。脱氧核糖核酸（DNA）是一切生命的遗传物质，由两个嘌呤分子（腺嘌呤 Adenine 和鸟嘌呤 Guanine）和两个嘧啶分子（胞嘧啶
15、Cytosine和胸腺嘧啶 Thymine）编成，称为 A、G、C、T 四个字母（硷基）拼成，中间由磷酸根和脱氧核糖连接起来形成长链，蕴藏着生命活动的一切信息。从单细胞微生物到人类的遗传、复制和生命活动的基础就是 DNA 和蛋白质。任何生命体都是一个复杂的系统，多细胞生命体还是大系统、巨系统。但是，人们从未合成过有生命活力的 DNA 片断，尽管已合成过不少有活性的蛋白质。生命是何处和如何发生的？如何在 30 亿年的历史上能进化到这么复杂？至今没有答案，成为千古之谜。现在很多人寄希望于系统科学能通过对 DNA 的信息复杂性结构的研究给出科学的答案或者线索。在系统科学领域最近还出现一项激烈的争论：
16、一个复杂的大系统是否可以逐级分解研究，然后确知总体性能？有一种意见认为，现代自然科学和技术学科最善于把系统拆成零件，越拆越细，从系统到子系统、部件、零件，一直到分子、原子、亚原子到夸克。而在系统级别上的整体研究工作进展甚微。然而，一个系统的性能和能力比零件性能和能力的总和要大得不知多少倍。有人把这种研究方法叫“还原论” 。英国自然杂志，近来每期都有挑战性提问：“你是否认为现在的科学教育是被还原论专了政？”诺贝尔化学奖得主普利高津有一本书就命名为确定性的终结 。另一种意见是，至今所广泛应用的系统分析方法无可指责，成千上万的工程系统都是这样建立起来的，都在成功地运行，成为社会各行各业的支柱。300 多年来以唯物论和还原论为基础的科学技术导致了现代科学的突飞猛进，摆脱了有神论的羁绊，这是不争的事实。在可见的未来，这种系统设计和分析方法可能发展进步，但不可能被废弃。至于对复杂系统的总体研究，特别是对生命这种复杂系统的研究是当代对系统科学的最大挑战。争论各
