系统科学 治国之方 作者 于景元 中国航天系统科学与工程研究院

发布时间: 2016-01-08

钱学森是一位伟大的科学家和思想家。在70多年丰富多彩的科学生涯中，钱学森建树了许多科学丰碑，对现代科学技术发展和我国社会主义现代化建设作出了巨大贡献。
钱老对我国火箭、导弹和航天事业的开创性贡献，是众所周知的，人们称他为“中国航天之父”。若从钱学森的全部科学成就和贡献来看，这只是其中一部分。钱老的研究领域非常广泛，从工程、技术、科学直到哲学的不同层次上，在跨学科、跨领域和跨层次的研究中，特别是不同学科、不同领域、不同层次的相互交叉、结合与融合的综合集成研究方面，都作出了许多开创性贡献。
从现代科学技术发展来看，这些方面的科学成就与贡献，其意义和影响可能更大，也更深远。钱学森的系统科学成就与贡献就是其中的重要方面。钱学森是大家公认的我国系统科学与系统工程的开拓者和奠基人，钱老创建的系统科学体系和开创复杂巨系统的科学与技术，具有重大的科学价值和实践意义，也有极为重要的现实意义。下面作些简要介绍。
一、系统科学是研究客观事物普遍联系的科学
  从现代科学技术发展趋势来看，以下几个特点都与系统科学和系统工程密切相联。
（1）现代科学技术发展呈现出既高度分化又高度综合的两种明显趋势。一方面已有的学科和领域越分越细，新学科新领域不断产生；另一方面不同学科不同领域相互交叉、结合与融合，向综合性整体化方向发展，这两者是相辅相成、相互促进的。从这个趋势来看，系统科学和系统工程就是这后一发展趋势上具有基础性的科学与技术。
（2）复杂性科学的兴起引起国内外高度的重视。复杂性研究和复杂性科学实际上是处在高度综合这个趋势上，与系统科学有着密切的关系。
复杂性科学的开创者之一Gell-mann在他所著的《夸克与美洲豹》一书中，曾写道“研究已表明，物理学、生物学、行为科学，甚至艺术与人类学，都可以用一种新的途径把它们联系到一起，有些事实和想法初看起来彼此风牛马不相及，但新的方法却很容易使它们发生关联”。虽然这里Gell-mann并没有说明这个新途径和新方法是什么，但从他们后来关于复杂系统和复杂适应系统的研究中可以看出，这个新途径就是系统途径，这个新方法就是系统方法。
（3）科学方法论的发展。从近代科学到现代科学的发展过程中，科学方法论经历了从还原论方法到整体论方法再到系统论方法。系统论方法是还原论方法与整体论方法的辩证统一，这是钱学森首先提出来的。
（4）由以计算机、网络和通信为核心的现代信息技术革命，使人类思维方式从人脑思维到人——机结合以人为主的思维方式，人类更加聪明了，具有更强的创造性，有能力去认识和处理更加复杂的事物。
（5）创新方式的转变.由以个体为主向以群体为主的创新方式转变，出现了创新体系特别是国家创新体系。
现代科学技术发展已经取得了巨大成就。今天人类正探索着从渺观、微观、宏观、宇观直到胀观五个层次时空范围的客观世界（见下图）。














  其中宏观层次就是我们所在的地球，地球上又出现了生命和生物，产生了人类和人类社会。
客观世界包括自然、社会和人自身。从不同角度来研究客观世界也就产生了不同的科学技术部门，如自然科学，社会科学、数学科学等等，现已形成了现代科学技术体系和人类知识体系。自然科学是从物质、物质结构和物质运动角度来研究客观世界的。社会科学（包含人文科学）是从意识，人类社会和社会发展角度来研究客观世界的。数学科学是从数量和质量的角度来研究客观世界的等等。
从辩证唯物主义观点来看，客观世界的事物是普遍联系的，正如马克思所说“世界是普遍联系的整体，任何事物内部各要素之间及事物之间都存在着相互影响，相互作用和相互制约的关系”。这已为大量的客观事实所证明。既然客观事物是普遍联系的整体，那就一定有其客观规律，我们也就应该研究认识和运用这些规律。能反映客观事物普遍联系这个特征最基本和最重要的概念就是系统。所谓系统是指由一些相互联系、相互作用、相互影响的组成部分构成并具有某些功能的整体。这样定义的系统在客观世界是普遍存在的。马克思这里所说的客观世界是普遍联系的整体就是辩证唯物主义的系统思想。
正是从系统思想出发并结合现代科学技术的发展，钱学森提出，系统科学是从事物的整体与部分、局部与全局以及层次关系的角度来研究客观世界的，也就是从系统角度来研究客观世界。
因此，系统是系统科学研究和应用的基本对像。系统科学和自然科学、社会科学等不同，但有深刻的内在联系。系统科学能把自然科学、社会科学等领域研究的问题联系起来作为系统进行综合性、整体性研究。这就是为什么系统科学具有交叉性、综合性和整体性的原因。也正是这些特点，使系统科学处在现代科学技术发展的综合性整体化方向上。
系统结构、系统环境和系统功能是系统三个最重要的基本概念。系统的一个最重要特点，就是系统在整体上具有其组成部分所没有的性质，这就是系统的整体性。系统整体性的外在表现就是系统功能。系统的这个性质表明，对系统组成部分都认识了，并不等于认识了系统整体，系统整体性不是它组成部分性质的简单“拼盘”，而是系统整体涌现的结果。
系统研究表明，系统结构和系统环境以及它们之间的关联关系，决定了系统的整体性和功能，这是一条非常重要的系统规律。
从理论上来看，研究系统结构与环境如何决定系统整体性和功能，揭示系统存在、演化、协同、控制与发展的一般规律，就成为系统学，特别是复杂巨系统学的基本任务。国外关于复杂性的研究，正如钱老指出的,是开放的复杂巨系统动力学问题，实际上也属于系统理论方面的探索。
另一方面，从应用角度来看，根据上述系统原理，为了使系统具有我们期望的功能，特别是最好的功能，我们可以通过改变和调整系统结构或系统环境以及它们之间关联关系来实现。但系统环境并不是我们想改变就能改变的，在不能改变的情况下，只能主动去适应。而系统结构却是我们能够改变、调整、设计和组织的。
这样，我们便可以通过改变、调整系统组成部分或组成部分之间、层次结构之间以及与系统环境之间的关联关系，使它们相互协调与协同，从而在整体上涌现出我们满意的和最好的功能，这就是系统控制、系统干预（Intervention）、系统组织管理的基本内涵，也是控制工程、系统工程等所要实现的主要目标。
系统科学和自然科学等类似，也有三个层次的知识结构。即工程技术（或应用技术）、技术科学和基础科学。
科学是认识世界的学问，技术是改造世界的学问，而工程是改造世界的实践。钱老建立的系统科学体系完整的体现了这些特点，它包括：
（1）处在工程技术或应用技术层次上的是系统工程,这是用来改造客观世界的工程技术，但和其他工程技术不同，它是组织管理系统的技术，并直接用于改造世界的实践中；
（2）处在技术科学层次上直接为系统工程提供理论方法的有运筹学、控制论、信息论等;
（3）处在基础科学层次上属于基础理论的便是系统学和复杂巨系统学，这两个学科也都是钱老提出来的。
这个体系集中的反映出钱学森系统科学思想。国外还没有这样一个完整和清晰的系统研究和应用体系框架。
这样三个层次结构的系统科学体系经过系统论通向辩证唯物主义。系统论属于哲学层次，是连接系统科学与辩证唯物主义哲学的桥梁。一方面，辩证唯物主义通过系统论去指导系统科学的研究，另一方面，系统科学的发展经系统论的提炼又丰富和发展了辩证唯物主义。
关于系统论，钱老曾明确指出，我们所提倡的系统论，既不是整体论，也非还原论，而是整体论与还原论的辩证统一。钱老关于系统论的这个思想后来发展成为他的综合集成思想。根据这个思想，钱老又提出了将还原论方法与整体论方法辩证统一起来的系统论方法。
综合起来看，客观事物普遍联系及其整体性思想就是系统思想，系统科学体系的建立就使系统思想从一种哲学思维发展成为系统的科学体系,系统科学体系是系统科学思想在工程、技术、科学直到哲学不同层次上的体现。这就使系统思想建立在科学基础上，也就把哲学和科学统一起来了。系统科学思想是钱老对辩证唯物主义系统思想的重要发展和丰富。
二、社会实践是系统的实践也是系统的工程
钱学森系统科学思想和系统科学体系，不仅有重要的科学价值，还有重要的实践意义。
从实践论观点来看，任何社会实践，特别是复杂的社会实践，都有明确的目的性和组织性，并有高度的综合性、系统性和动态性。社会实践通常包括三个重要组成部分：
一是实践对象，就是干什么，它体现了实践的目的性;
二是实践主体，谁来干和怎么干，它体现了实践的组织性；
三是决策主体，它最终要决定干不干和如何干的问题。
从系统科学观点来看，任何一项社会实践，都是一个具体的实际系统，正如钱老所说“任何一种社会活动都会形成一个系统”。实践对象是个系统，实践主体也是系统且人在其中，把两者结合起来还是个系统。因此，社会实践是系统的实践，也是系统的工程。这样一来，有关实践或工程的组织管理与决策问题，也就成为系统的组织管理和决策问题。在这种情况下，系统科学思想、理论方法与技术应用到社会实践或工程的组织管理与决策之中，不仅是自然的，也是必然的。这就是为什么系统工程和系统科学具有广泛的应用性以及系统科学思想指导性的原因。
人们在遇到涉及的因素多而又复杂且难于处理的社会实践或工程问题时，往往脱口而出的一句话就是：这是系统工程问题。 这句话是对的，其实它包含两层含义：一层含义是从实践或工程角度来看，如上所述，这是系统的实践或系统的工程；另一层含义是从技术角度来看，既然是系统的实践或工程，它的组织管理就应该用系统工程技术去处理，因为系统工程就是直接用来组织管理系统的技术。
可惜的是，人们往往只注意到了前者，相对于没有系统观点的实践来说，这也是个进步，但却忽视和忘记了要用系统工程技术去解决问题。结果就造成了什么都是系统工程，但又没有用系统工程去解决问题的局面。
要把系统工程技术应用到实践中，必须有个运用它的实体部门。我国航天事业的发展就是成功的应用了系统工程技术。航天系统中每种型号都是一个工程系统，对每种型号都有一个总体设计部，总体设计部由熟悉这个工程系统的各方面专业人员组成，并由知识面比较宽广的专家（称为总设计师）负责领导。根据系统总体目标要求，总体设计部设计的是系统总体方案，是实现整个系统的技术途径。
总体设计部把系统作为它所从属的更大系统的组成部分进行研制，对它所有技术要求都首先从实现这个更大系统的技术协调来考虑（系统环境）；总体设计部又把系统作为若干分系统有机结合的整体来设计,对每个分系统的技术要求都首先从实现整个系统技术协调的角度来考虑（系统结构），总体设计部对研制中分系统之间的矛盾，分系统与系统之间的矛盾,都首先从总体目标的要求来考虑和解决（系统功能）。
运用系统方法并综合集成有关学科的理论与技术，对型号工程系统结构、环境与功能进行总体分析、总体论证、总体设计和总体协调，包括使用计算机和数学为工具的系统建模、仿真、分析、优化、试验与评估，以求得满意的和最好的系统方案，并把这样的总体方案提供给决策部门作为决策的科学依据。一旦为决策者所采纳，再由相关部门付诸实施。航天型号总体设计部在实践中已被证明是非常有效的，在我国航天事业发展中，发挥了重要作用。
这个总体设计部所处理的对象还是个工程系统。但在实践中，研制这些工程系统所要投入的人、财、物、信息等也构成一个系统，即研制系统。对这个系统的要求是以较低的成本、在较短的时间内研制出可靠的、高质量的型号系统。对这个研制系统不仅有如何合理和优化配置资源问题，还涉及到体制机制、政策措施、划规划计、发展战略以及决策与管理等问题。这两个系统是紧密相关的，把两者结合起来又构成了一个新的系统。
显然，这个新系统要比工程系统复杂的多，属于社会系统范畴。如果说工程系统主要综合集成自然科学技术的话，那么这个新的系统除了自然科学技术外，还需要社会科学与人文科学等。
如何组织管理好这个系统，也需要系统工程，但工程系统工程是处理不了这类系统的组织管理问题，而需要的是社会系统工程。 
应用社会系统工程也需要有个实体部门，这个部门就是钱学森提出的运用综合集成方法的总体设计部，这个总体设计部与航天型号的总体设计部比较起来已有很大的不同，有了实质性的发展，但从整体上研究与解决问题的系统科学思想还是一致的。
总体设计部是运用综合集成方法，应用系统工程技术的实体部门，是实现综合集成工程的关键所在。没有这样的实体部门，应用系统工程技术也只能是一句空话。
目前国内还没有这样的研究实体，有的部门有点像，但研究方法还是传统的方法。总体设计部也不同于目前存在的各种专家委员会，它不仅是个常设的研究实体，而且以综合集成方法为其基本研究方法，并用其研究成果为决策机构服务，发挥决策支持作用。
从现代决策体制来看，在决策机构下面不仅有决策执行体系，还有决策支持体系。前者以权力为基础，力求决策和决策执行的高效率和低成本；后者则以科学为基础，力求决策科学化、民主化和程序化。这两个体系无论在结构、功能和作用上，还是体制、机制和运作上都是不同的，但又是相互联系相互协调的，两者优势互补，共同为决策机构服务。决策机构则把权力和科学结合起来，变成改造客观世界的力量和行动。
从我国实际情况来看，多数部门是把两者合二而一了。一个部门既要做决策执行又要作决策支持，结果两者都可能做不好，而且还助长了部门利益。如果有了总体设计部和总体设计部体系，建立起一套决策支持体系，那将是我们在决策与管理上的体制机制创新和组织管理创新，其意义和影响将是重大而深远的。
一个单位、一个部门甚至一个国家的管理，首要的问题是从整体上去研究和解决问题，这就是钱老一直大力倡导的“要从整体上考虑并解决问题”。只有这样才能统揽全局，把所管理的系统整体优势发挥出来，收到1+1>2的效果，这就是基于系统论的系统管理方式。
但在现实中，从微观、中观直到宏观的不同层次上，都存在着部门分割条块分立，各自为政自行其是，只追求局部最优而置整体于不顾。这里有体制机制问题，也有部门利益问题，还有还原论思维方式的深刻影响。这种基于还原论的分散管理方式，使得系统的整体优势无法发挥出来，其最好的效果也就是1+1=2，弄不好还会1+1<2，而后一种情况可能是多数。
三、 系统科学 治国之方
系统科学理论包括技术科学层次的运筹学、控制论、信息论等以及基础科学层次上的系统学和复杂巨系统学。
运筹学、控制论和信息论均已有了各自理论方法并处于发展之中。但系统学、复杂巨系统学却是需要建立的新兴学科。
从系统分类角度来看，对于简单系统和简单巨系统也都已有了相应的理论和方法，并处于发展之中。但对复杂系统、复杂巨系统（包括社会系统）却不是已有方法所能处理的，需要有新的方法论和方法。
在这方面，一个重大进展就是钱学森提出的系统论方法。应用系统论方法时，也要从系统整体出发，将系统进行分解，在分解后研究的基础上，再综合集成到系统整体，实现系统的整体涌现，最终是从整体上研究和解决问题。
由此可见，系统论方法吸收了还原论方法和整体论方法各自的长处，同时也弥补了各自的局限性，既超越了还原论方法又发展了整体论方法，这是科学方法论上的重大发展，也是钱老在科学方法论上具有里程碑意义的贡献。它不仅大大促进了系统科学的发展，同时也必将对自然科学、社会科学等其它科学技术领域产生深刻的影响。
20世纪80年代末到90年代初，结合现代信息技术的发展，钱学森又先后提出“从定性到定量综合集成方法”（meta-synthesis)及其实践形式“从定性到定量综合集成研讨厅体系”（将两者合称为综合集成方法），并将运用这套方法的集体称为总体设计部。这就将系统论方法具体化了，形成了一套可以操作且行之有效的方法体系和实践方式。
从方法和技术层次上看，它是人·机结合、人·网结合以人为主的信息、知识和智慧的综合集成技术。从应用和运用层次上看，是以总体设计部为实体进行的综合集成工程。
信息、知识和智慧是三个不同层次的问题。有了信息未必有知识，有了信息和知识也未必就有智慧。信息的综合集成可以获得知识，信息和知识的综合集成可以获得智慧。人类有史以来是通过人脑获得知识和智慧的。现在由于以计算机为主的现代信息技术的发展，我们可以通过人、机结合以人为主的方法来获得信息、知识和智慧，而且比人脑还有优势，在人类发展史上，这是具有重大意义的进步。
综合集成方法就是这种人、机结合获得信息、知识和智慧的方法，它是人、机结合的信息处理系统、也是人、机结合的知识创新系统、还是人、机结合的智慧集成系统。按照我国传统文化有集大成的说法，即把一个非常复杂的事物的各个方面综合集成起来，达到对整体的认识，集大成，得智慧，所以钱老又把这套方法称为大成智慧工程。
综合集成方法的实质是把专家体系、信息与知识体系以及计算机体系有机结合起来，构成一个高度智能化的人、机结合与融合体系，这个体系具有综合优势、整体优势和智能优势。它能把人的思维、思维的成果、人的经验、知识、智慧以及各种情报、资料和信息统统集成起来，从多方面的定性认识上升到定量认识。
从方法论和方法特点来看，综合集成方法本质上是用来处理跨学科、跨领域和跨层次问题研究的方法论和方法，它必将对系统科学体系不同层次产生重要影响，从而推动了系统科学的整体发展。 
20世纪90年代中，钱老提出开创复杂巨系统的科学与技术。由于有了综合集成方法，可以在科学层次上建立复杂巨系统理论，这就是综合集成的系统理论，它属于复杂巨系统学的内容。虽然这个理论目前尚未完全形成，但有了研究这类系统的方法论与方法，就可以逐步建立起这个理论来，这是一个科学新领域。
另一方面，运用综合集成方法在应用层次上可以发展复杂巨系统技术，也就是综合集成的系统技术，特别是复杂巨系统（包括社会系统）的组织管理技术，大大地推动了系统工程的发展。
系统工程是组织管理系统规划、研究、设计、实现、试验和使用的技术和方法，以使系统在整体上具有我们期望的和最好的功能。它的应用首先是从工程系统开始的，如航天系统工程。但当我们用工程系统工程来处理复杂巨系统和社会系统时，处理工程系统的方法已经不够用了，它难以用来处理复杂巨系统和社会系统的组织管理问题，在这种情况下，系统工程也要发展。由于有了综合集成方法，系统工程可以用来组织管理复杂巨系统和社会系统了。这样，系统工程也就从工程系统工程发展到了复杂巨系统工程和社会系统工程阶段。
由于实际系统不同，将系统工程用到哪类系统上，还要用到与这个系统有关的科学理论、方法与技术。例如，用到社会系统上，就需要社会科学与人文科学方面的知识。
从这些特点来看，复杂巨系统工程和社会系统工程技术不同于其它技术，它是一类综合性的整体技术、一种综合集成的系统管理技术、一门整体优化的定量技术。它体现了从整体上研究和解决系统管理问题的技术方法。
钱老开创复杂巨系统的科学与技术，实际上是由综合集成思想、综合集成方法、综合集成理论、综合集成技术和综合集成工程所构成的综合集成体系，也就是复杂巨系统科学体系，这就把系统科学体系大大向前发展了，发展到了复杂巨系统科学体系。
从以上所述可以看出，系统科学理论的发展和系统工程的应用具有强大的生命力，有着极其广阔的发展前景。
我国正在进行国家创新体系建设，以实现创新型国家的宏伟目标。从现代科学技术体系角度来看，国家创新体系不仅包括自然科学技术创新，也包括社会科学技术等其它科学技术部门的科学技术创新。既有科学层次上的理论创新，也有应用层次上的技术创新，还有实践层次上的工程创新，特别是跨学科、跨领域和跨层次的综合集成创新，更能提高我们认识世界的水平和改造世界的能力。
进行这类创新的创新主体就是运用综合集成方法的总体设计部。总体设计部对现代科学技术体系不同科学技术部门、不同层次知识的综合集成，便可以进行综合集成的科学创新、技术创新和工程创新。
我国正在实施的国家973计划、863计划、科技支撑计划以及重大科技专项等需要的就是综合集成创新。但从实际情况来看，还原论的思维方式、研究方式和管理方式对这些计划的实施也产生了不同程度的影响。由此也可以看出钱老系统科学理论方法的重要现实意义。
无论哪类创新，归根到底都是人创造性劳动的结果，所以人才是关键。系统科学的发展和系统工程的应用既需要专业型人才，更需要复合型人才，这类人才不仅具有专业能力，还要有跨学科、跨领域和跨层次的研究能力和创新能力。
1978年，钱学森、许国志、王寿云发表了“组织管理的技术—系统工程”一文，并大力推动系统工程在各个领域的应用，特别是致力于把社会系统工程应用到国家宏观层次上的组织管理，以促进决策科学化、民主化和组织管理现代化。
1991年10月，在国务院、中央军委授予钱学森“国家杰出贡献科学家”荣誉称号仪式上，钱老在讲话中说“我认为今天的科学技术不仅仅是自然科学工程技术，而是人类认识客观世界、改造客观世界的整个知识体系，这个体系的最高概括是马克思主义哲学。我们完全可以建立起一个科学体系，而且运用这个体系去解决我们中国社会主义建设中的问题。”钱老这里所说的科学体系，就是现代科学技术体系和人类知识体系。
现代科学技术体系和人类知识体系，为国家管理和社会主义建设提供了宝贵的知识资源和智慧源泉，我们应充分运用和挖掘这些知识和智慧，以达到集大成，得智慧。而系统科学中的综合集成方法和大成智慧工程又为我们提供了有效的科学方法和有力的技术手段，以实现综合集成，大成智慧。这就是钱学森把系统科学和社会系统工程运用到国家宏观层次组织管理的科学技术基础。
为了把社会系统工程应用到国家层次上的组织管理，钱老曾多次提出建立国家总体设计部的建议。1991年3月8日，钱老向当时的中央政治局常委集体，汇报了关于建立国家总体设计部的建议，受到中央领导的高度重视和充分肯定。
2008年1月19日，胡锦涛同志看望钱老时说：上个世纪80年代初，我在中央党校学习时就读过您讲系统工程的报告，给我留下非常深的印象，我到现在还记得，您这个理论强调，在处理复杂问题时，一定要注意从整体上加以把握，统筹考虑各方面因素，理顺它们之间的关系，这很有创见。现在我们强调科学发展，就是注意统筹兼顾，注意全面协调发展。
钱学森系统科学思想、系统科学体系特别是复杂巨系统科学体系为国家管理和社会主义建设提供了一套科学思想、理论方法和实践方式。朱镕基同志曾说，管理科学，兴国之道。那么从以上所述也可以说，系统科学，治国之方。
法国科学家安培在1845年发表了一篇长文《论科学的哲学》，给关于国务管理的科学取了一个名字——控制论，试图建立一门政治科学，但并没有实现。
钱老说：“20世纪50年代，我还没有回到祖国的时候，发现了这篇东西，我和我在学校工作的同事笑话他。他说，政府管理的学问，恐怕不能建立像自然科学那样严密的科学。我那时想，像你们美国政府，那些政客们、官僚们，都是不说真话的，讲的是一套，干的又是一套。你们那些政客都是骗人的。骗人的东西，怎能建立科学呢？科学是老老实实的学问，骗人的科学是没有的。所以，当时我笑他。安培的设想是很高尚的，可惜是空的。但安培的理想在社会主义国家，尤其是在我们社会主义的中国是可以实现的。这是因为我们是讲科学的，是不搞鬼的。”
钱老关于国家管理的系统科学思想、理论方法与技术以及实践方式，要比安培的理想深刻得多也丰富得多，对我国社会主义建设具有重要的现实意义。
钱学森的系统科学成就与贡献，不仅充分反映出他的科学创新精神，同时也深刻体现出他的科学思想和科学方法。从科学视野来看，钱学森是一位名副其实的科学大师、科学帅才、科学泰斗和科学领袖，也是一位极富远见的战略科学家。
一代宗师，百年难遇。钱学森是中华民族的骄傲，也是中国人民的光荣。