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1、2023年系统科学的兴起“十九世纪给我们提供了非亚里士多德逻辑学和非欧几里德几何学。二十世纪上半叶提供了量子力学和相对论。二十世纪下半叶则提供了普通系统论和理论控制论，它们都彻底改变了世界的科学图景和当代科学家的思维方式。”这是人们对普通系统论的高度评价。奧地利生物学家LV贝塔朗菲积极创导的普通系统论，试图集各种系统理论之大成，具有理论学科的特色，各国学者都注意研究它。目前，在许多国家蓬勃发展的系统工程，是一种组织管理的科学方法，几乎在一切管理领域广泛运用，收到了良好的效益，成为一门重要的应用学科。普通系统论和系统工程，以及其他各种系统理论和系统方法，构成一门特殊的新兴学科一系统科学，这是二十
2、世纪科学发展史上的伟大创举，它对现代科学的发展正在产生深刻的影响。系统科学虽然是二十世纪的产物，可是它与整个科学技术发展史一样源远流长。系统科学的思想渊源，可以一直追溯到我国古代的科学技术。两个历史故事的启示我国古代有一些著名的工程技术，卓越地体现了系统思想，取得了很大的成功。北宋时代，皇城火灾，宫殿焚毁，宋真宗派大臣丁渭主持皇宫的修复工程。丁渭经过仔细分析研究，提出了一个施工方案。他计划在皇城前的大道上挖土烧砖备料，把大道挖成河道后，引进京城附近的汴水，用船舶把其他建筑材料直接运入工地;等到皇宫修复后，把碎砖杂土填人河道，修复原来皇城前的大道。施工结果，工效极佳，这是历史上建筑工程的最优方案
3、之一，贯彻了“最优化”原则，堪称系统思想的一次光辉实践。明朝永乐年间，铸造了四十多吨重的大铜钟。当时的炼炉炉高仅一丈二尺，炼炉容量为二千多斤矿砂。世界闻名的大铜钟是怎样铸成的呢？聪明的冶炼工匠们采用了“群炉汇流”的工艺，在铸件周围建立一系列炼炉，总容量与铸件重量相等，炉群位高，铸型位低，各炉橹道作辐射状通向铸型。准备就绪，各炉同时升火冶炼，炼成时铜水一齐流向铸型，“万钧铜钟”即成。此外，还有采用“连续浇铸”工艺的，就是由多个炼炉一齐鼓风冶炼，然后依次连续浇铸而成。这是我国古代冶炼史上的著名工艺，它体现了整体性原则，成功地反映了系统思想的要求。这两个历史故事启示我们，任何一项工程技术，都是一个整
4、体，全局的观点，即整体观点十分重要，这是其一。其二，每一项工程技术，都由几个施工步骤和工艺流程组成，必须注意每一步骤和流程之間的有机联系，进行合理安排，这就是联系的观点和运筹的观点。其三，这两项工程技术都包含了总体最优化的观点，这是评定工效的主要尺度，也是一项工程技术成败的关键。由此可见，我国古代成功的工程技术，早就蕴含着丰富的系统思想。随着社会的发展和变动，古代东方的文明传播到了西方。经过漫长而曲折的道路，近代科学技术又逐步发展成为现代科学技术。人们在宏观世界和微观世界两条战线胜利进军，客观事物的本质联系和内部规律进一步被揭示出来。现代社会的发展迫切需要我们从总体上去认识事物的特性，以便总体
5、最优地去改造客观世界。现代系统科学正是这样经过“十月怀胎，呱呱堕地”的。普通系统论的产生普通系统论来源于机体论，这是一种与机械论相对立的生物学理论。贝塔朗菲认为，机械论的错误观点有三点：（1）简单相加的观点，这就是把有机体分解为各要素，并简单地相加来说明有机体的属性;（2）“机器”观点，把生命现象简单地比作机器，认为“动物即机器”、“人即机器”。（3）被动反应的观点，认为有机体只有受到刺激时才作出反应，否则便静止不动。贝塔朗菲认为，这种理论完全不能正确地解释生命现象。他总括了机体论发展的成就，提出了下列基本观点：（1）系统观点，一切有机体都是一个整体系统;（2）动态观点，一切生命现象本身都处于
6、积极的活动状态;（3）等级观点，各种有机体都按严格的等级组织起来。贝塔朗菲主张建立一种机体论的正确模式来取代机械论的锴误模式，把有机体描绘成一个整体或系统，它具有专门的系统属性和遵循不能简化的规律。有机体是由能动的极共复杂的诸多部分构成的，它完全不是被动的机械的东西，相反，却是具有高度主动性的活动中心。贝塔朗菲指出，生物系统是分层次的，从活的分子到产细胞的个体，再到超个体的聚合体，层次分明，等级森严。整个自然界犹如一座巨大的建筑物，其中各层系统逐级地组合起来，成为越来越高级越来越庞大的系统。贝塔朗菲在本世纪二十年代提出的机体论，他自己认为，这就是普通系统论的萌芽。本世纪三十年代，贝塔朗菲在论述
7、普通系统论的原理时指出，把孤立的各组成部分的活动性质和活动方式简单地相加，不能说明高一级水平的活动性质和活动方式。不过，如果我们了解各组成部分之间存在的全部关系，那末高一级水平的活动就能从各组成部分推导出来。为了认识事物的完整性，既要了解其各组成部分，更要了鯤它们之间的关系。然而，传统科学很不适应研究系统的关系，它主要运用分解的方法，往往注重各组成部分，而忽视了各部分之间的联结。贝塔朗菲在论述这门学科的性质和任务时说：“我们提出一门称为普通系统论的新学科，这是逻辑和数学的领城，它的任务乃是确立适用于各种系统的一般原则。”他赋予普通系统论十分广泛的含义。他认为把它局限在“技术”的范围，当作一种数
8、学理论来看待，这是不适当的，因为有许多系统问题不能用现代数学概念去解答。普通系统论的研究领城十分广阔，尤其是广义的普通系统论，几乎囊括一切与系统有关的学科和理论，如控制论、信息论、自动化理论、管理理论以及运筹学的许多分支：博奕论、决策论、网论和图论等等。此外，还研究系统技术和系统哲学。本世纪六十年代以来，美苏等国的一些学者，大力开展对普通系统论的研究。美国学者E，拉兹洛在评论贝塔朗菲的普通系统论时，把他的基本观点归纳为四点：（1）整体观点;（2）科学知识的整体化;（3）自然界的统一性;（4）重视人的因素。这些观点构成了普通系统论的主要理论内容。目前，普通系统论已经广泛渗入生物学、物理学、心理学
9、、自然地理学、精神病学和社会学、行为科学、经济学、管理学、科学学、以及哲学等等学科，给各门学科带来新的动力和新的方法，使许多学科面目一新，生机蓬勃。加拿大学者A，拉波波特称“普通系统论是两种文化之间的桥梁”，它沟通了自然科学与社会科学、技术科学与人文科学之间的关系，伲进了现代化科学知识的整体化趋势。显然，普通系统论为系统工程的兴起，作了一定的理论准备。系统工程的成功本世纪三十年代末，英国面临德国的侵略，一批科学家研究雷达系统的运用问题，创造了“运筹学”一词，来命名这个应用科学的新分支。二次大战期间，运筹学逐步推广到军事决策和战争指挥，著名的大西洋潜艇战役和北非登陆战役，都借助于运筹学取得了胜利
10、。一般认为，这就是系统工程的萌芽。本世纪四十年代初，美国贝尔电话公司首先创造了“系统工程”这一学科名称，在发展微波通讯网络时，初步运用了系统工程的方法。尔后，贝尔公司和丹麦哥本哈根电话公司在电话自动交换机的工程设计中也运用了系统方法。四十年代，美国研制原子弹的曼哈顿计划，是系统工程方法成功的实践。1940年，爱因斯坦等科学家提出研制原子弹的建议，美国总统罗斯福采纳后，请理论物理学家奥本海默来组织领导这项军事科研生产计划。他动员了一万五千名科学家和工程师，组织各种专业的科技人员进行全面合作。奥本海默在执行计划的过程中，从整体出发，把研究课题逐级分解为大量小课题，组织相应的小组来负责各个课题的研究
11、工作。同时，他非常重视各项课题之间的联系，注意它们的等级和层次，随时进行协调，使全部课题组合起能够达到整个计划的最优结构。在生产原子弹材料的中心研究项目方面，奥本海默组织大家经过仔细研究，提出六、七个方案。为选择方案，进行了热烈讨论，争论了两个月，相持不下。他确立了一项原则：首先保证按时完成任务，其它皆属次要。于是决定六、七个方案同时试用，在实践中比较优劣。一年后生产了一公斤铀。1944年5月，第一颗原子弹爆炸成功。这是全世界第一次大规模地组织起来顺利地完成了一项军事科研一生产任务，这是系统工程方法的胜利。现代科学技术具有高度综合性，需要各种技术相互配合，才能解决一些重大的课题。系统工程是随着
12、解决这类综合性的復杂任务发展起来的。它通览全局，分清主次，掌握要点，建立模型，用数学方法和电子计算机，对各个环节和各种因素进行精确分析，采取科学决策，然后使用先进的技术工具进行适当的控制和管理，使整个系统运转起来具有良好的性能和最佳的效果。六十年代，美国阿波罗登月计划的实现，这是正式运用系统工程的极大成功。规模巨大的载人登月计划，参加的科学家和工程师等达四十二万人，投资三百亿美元，参加单位二万多个，历时十一年，完成全部任务，这真是科技史上的伟大壮举。阿波罗飞船和土星5型运载火箭，有七百多万个零部件，在总系统下面，有众多的分系统，如：飞船系统、火箭推进系统、燃料系统、飞行制导系统、轨道控制系统、
13、通讯系统和测试系统等等。每个分系统下面又包含无数小系统。这些分系统或小系统之间有着各种各样的相互联系和相互作用。在寻求总体最优化的过程中，系统工程的理论和方法得到了很大的发展。这个计划也充分体现了人的因素在系统工程中的主导作用。在整个计划的实施过程中，都是人指挥技术。阿波罗飞船最后登月成功，是依靠乘坐飞船的字航员取得的。在飞船即将着陆的最后一瞬间，飞船内电子计算机失灵，休斯敦地面控制中心的技术人员，及时发出了着陆指令，飞船才顺利完成登月任务。因此，阿波罗登月计划全面贯彻了系统工程的整体的原则、联系的原则、递阶的原则、动态原则和人的主导原则等，充分体现了总体最优化的精神。阿波罗计划的实现，这是系
14、统工程的胜利，它标志着人们在组织管理的技术方面正在走向一个新的时代系统时代。走向系统时代本世纪五十年代，普通系统论和系统工程尚处于初创阶段。当时，贝塔朗菲等人合办了普通系统论年鉴，开始面向社会，宣传系统思想。同时，美国国防部设立了系统分析部，在实际工作中运用系统方法。一九五七年美国学者H高德和R迈克尔写出了专著系统工程。各国学者相继发表了一些有关的论文。在这前后，宾夕法尼亚大学和麻省理工学院先后开设了系统工程的专业课题。这个学科的理论体系开始形成。六十年代，普通系统论在美苏等国得到比较广泛的传播。贝塔朗菲发表了普通系统论：基础、发展和运用一书。在一些国际学术会议上，普通系统论和系统方法，成为报
15、告和讨论的重要学科。美国从六十年代起，每年举行系统工程年会，出版专刊。美英等国的许多大学增设系统工程的系科或研究中心。各国都出版了大量的专著和论文。开始出现从事系统工程的专业队伍。形成一个新的产业部门“系统工程业”。由千电子计算机的广泛运用，系统工程开始进入以电子计算机为主要工具的最优控制阶段。从军事工业和宇航开发方面发展到民用工业部门，用于解决复杂系统的协调问题。七十年代以来，普通系统论则广泛渗入社会政治、文化教育、乃至国际关系等许多领域。拉兹洛发表了为未来制定的战略：用系统方法来对待世界秩序一书，他鉴于当前的许多全球性问题日趋严重，运用系统方法去分析今日之世界，提出重建世界秩序的方案。七十年代的系统工程，则进入解决各种复杂大系统的阶段，推广运用于涉及更多社会因素的部门，如：公共交通、城市规划、水源系统、保健事业、行政管理、社会经济、生态环境等等。系统理论几乎无处不往，系统工程几乎无往而不胜。人类正在走向系统时代，向管理领域的“自由王国”迈进。
