系统科学方法应用研究
作者：徐贵恒 来源：理论研究
目前我们正处于人类文明的一次新的大转型时期,农业、工业文明将走向尽头,信息、生态文明开始兴起,这种文明转型的突出表现就是全球经济一体化、社会信息化、人类世界系统化。要理解人类文明如何转型,国际政治和经济秩序如何变革,如何设计信息社会的方方面面,以及中国如何搞好改革开放,补上工业文明这一课,并与世界各民族共同建设信息、生态文明,都需要新的理念和方法,系统科学方法则是这一文明转型的不可或缺的智力工具。事实上今天的人类社会中,没有一个实际问题可以从简单的因果推理中得到解释和答案。工业时代,人们可以把数学公式作为描述客观规律的主要工具,但20世纪中叶以后,要处理的问题涉及的因素愈来愈多,相互制约的因果关系越来越复杂,只靠现实的简单推理已经无能为力。比如环境保护问题、国际经济问题、世界人口问题、土地荒漠化问题、全球温室效应问题、计算机网络安全问题、地域恐怖袭击等问题,严重地威胁着全人类的生存和发展,这些问题已经无法用简单的数学公式来描述。要解决这些问题,必须把人类作为一个整体,用系统观点和方法来重新审视。系统科学方法为这种多因素、关系错综复杂、包含许多不确定性的问题的理解和描述提供了一系列操作性很强的方法。系统科学方法是一种源于自然科学的方法,但由于它具有可操作性,强调实际做事的步骤和操作方法,不但能够给出定性的判断,而且给出定量的界限和标准。因此,系统科学方法对研究人们如何做才能有效地设计、管理和控制复杂的各种社会系统具有十分具体、十分现实的意义。本课题沿着时间的脉络,进入现代系统科学方法的殿堂,去了解整个系统科学方法的结构体系以及系统科学一般方法的主要内容,然后再去研究具体系统科学方法在中国改革发展中的应用。
系统科学方法的产生与发展
系统思想来源于古代人类的社会实践,古代人在同自然打交道的过程中,为系统方法积累了丰富的思想资料。在古代的农业、军事、工程、医药、天文等方面,自觉不自觉地应用了许多系统思想,已产生了系统科学方法的萌芽。但是,作为一种科学技术形态,它产生于20世纪上半叶。由于科学技术的发展,传统的科学方法不能适应对事物复杂性的研究,尤其是工程问题的地位日益突出,也要求运用现代科学方法加以组织和管理。在这种形势下,系统科学方法在古代系统思想的启迪下产生和发展起来。从时间的维度我们把系统科学方法发展过程划分三个阶段:
第一阶段20世纪40-50年代。这一时期产生了一系列以研究抽象结构、功能关系及其信息流动和控制为对象的科学。主要包括奥地利理论生物学家贝塔朗菲的“一般系统论”、美国数学家维纳的“控制论”和美国数学家申农的“信息论”。与此同时也诞生了系统方法、信息方法、控制论方法。这一时期出现的系统工程、系统分析、管理科学则是系统科学方法的具体应用。
第二阶段20世纪60-70年代。20世纪六七十年代开始,系统科学方法又获得了新的发展,涌现出一系列新的学科。包括比利时物理学家普利高津的“耗散结构论”、德国物理学家哈肯的“协同学”、法国数学家托姆的“突变论”、德国化学家艾根的“超循环论”。它们研究的对象尽管不同,但是都具有共同特征,那就是它们都是非线性的复杂系统,或非线性的复杂的自组织形成过程。这些学科比较集中地探讨了系统的演化问题,建立了系统的组织理论。在这类系统或过程中,颇为引人注目的是自组织系统或自组织过程。具体的方法有:耗散结构理论中的非平衡系统方法、协同学中的序参量方法、超循环理论中的超循环方法,统称为自组织方法。自组织方法对于宇宙的演化、天体系统的形成、地球的演变、矿产的形成以及社会的发展、社会团体的形成甚至国家体制和政策上都有深刻的说明、解释作用。就此而言,自组织方法不失为一种很好的理论认识方法和科学思维方法。
第三阶段20世纪80-90年代。从20世纪八九十年代到现在,“混沌理论”(ChaoticTheory)和“分形理论”(FractalTheory)这样的新兴学科的产生,带动了非线性科学和复杂性科学的兴起,对系统科学方法的发展起到了很大的推动作用,产生了复杂性科学方法。复杂性科学方法提供了一种发现秩序和结构的新方法,使系统科学方法进入了第三个阶段--复杂性科学方法阶段。
我国对系统科学的研究则始于这一时期。目前在我国,系统科学方法领域学术理论研究比较多,在系统科学方法应用方面研究还比较少,因此在系统方法应用研究方面还有很长的路要走。总的来讲,系统科学方法还在发展之中,由于时间等方面的原因,本课题主要侧重于研究第一阶段的主要方法,在以后的研究中再进一步把第二、第三阶段形成的学科方法作为系列课题进行研究。
系统科学方法的体系结构和主要内容
(一)系统科学方法的体系结构
系统科学对系统的研究,由于抽去了系统的具体形态及其特定的结构和功能,只着眼于一般形态的系统的类型、性质及其运动规律,因此它对各种具体系统的研究,具有方法论的意义,从而使系统科学成为现代的科学方法。系统科学包括多种学科,从其产生和发展过程来看,主要包括一般系统论、信息论、控制论、耗散结构理论、协同学、超循环理论、突变论、混沌理论、分形理论。来源于这些理论的系统科学方法按时间维度可划分为三个层次:
一是一般系统科学方法。包括系统方法、信息方法、控制论方法;二是自组织方法。包括耗散结构理论、协同学以及超循环理论中的一些方法;三是复杂性方法。包括自组织方法以及突变论、混沌理论和分形理论中的一些方法。本课题主要研究第一个层面方法的主要内容及其在中国社会改革发展中的应用。
(二)一般系统科学方法的主要内容
所谓系统科学方法是指把对象作为系统进行专门研究,对需要改进的现代系统或准备创建的新系统使用具体的科学方法和工具,对系统目标、功能、环境、投入、效益等进行调查研究,并收集、分析和处理有关资料和数据,据此建立若干备用的方案和必要的模型,进行模拟、仿真试验、分析、计算,对各种结果进行比较和评价,并对系统的环境和发展做出预测,在若干选定的目标和准则下,为选择对系统整体效益最佳的决策提供理论和试验的各项目标。一般系统方法包括对任何系统都具有普适性的系统方法、信息方法和直接为工程技术所使用的控制论方法这三部分内容。这三部分内容还包括具体的如系统分析法、系统模型法、系统决策法、功能模拟法、黑箱方法、反馈控制方法、系统动力学方法等等。
中国改革发展中的系统方法应用
系统科学方法是20世纪科学发展的理论成果,作为一种从整体上解决复杂问题的科学方法,它体现了当代科学的精神和辩证思维的最新发展。系统科学方法是一种关于自然科学与社会科学的研究方法与实践方法。特别是它提供了一整套从宏观战略眼光分析问题和解决问题的世界观和方法论,因此,适用于对社会改革与社会发展的战略观察和战略研究。本文就结构功能方法及控制论方法中的系统动力学方法在中国改革发展中的应用做一深入具体的研究。
(一)结构———功能方法及其在社会机制变革中的应用
结构———功能方法是根据结构决定功能的原理,通过分析系统的结构及其变化来研究系统功能的科学方法。系统中要素有多种组合方式,通过分析要素的不同组合方式,选择最佳系统结构,从而实现系统的最佳功能。总体来看,事物的内部结构可以分为两种基本类型,一类是由“单向作用”联系形成的简单系统,另一类是由“相互作用”联系形成的复杂系统。两类不同类型的结构也构成两类行为规律不同的系统。运用这两种结构形式来观察社会的经济系统和管理系统可以看出,改革开放以来,我国社会所实现的变革,其总体方向是沿着一条变单向作用的简单系统为相互作用的复杂、有机系统的发展过程。
(1)单向作用与集中化系统的结构与行为
所谓单项作用就是当子系统A的行为确定地影响和制约着子系统B的行为,而B的行为不能确定地影响和约束A的行为。由单向作用结成的系统是集中化系统,也是人类较早认识和不断运用着的一种有效控制系统。在社会管理系统中,人们建立的官吏制度、军事组织、早期的企业管理结构、图书馆的目录检索系统和计算机文件管理系统等等都是集中化系统。这种集中化系统存在着许多优点,20世纪30年代德国著名的管理学家麦克斯·韦伯曾经盛赞这种管理系统说:“从纯粹技术的观点来看,官僚制度是效率最高的组织形式。精确性、工作的速度、任务的明确、对文件的熟悉程度、活动的连续性、权限的划分、指挥的统一、严格的上下级关系、人员磨擦的控制,以及在物质和人员方面的成本减少,这一切在官僚机构中将达到最佳的状态。”
但是上个世纪40年代末,随着社会的改革和科学技术的进展,人们开始重新认识集中化系统。许多管理学家发现,集中化系统还存在着许多缺陷和不足。特别是在经济系统中,大部分人的智慧和能动性不能充分发挥,系统缺乏不断适应环境变化的自调节功能。这种结构在经济系统中的典型就是“计划经济”。而历史的事实表明,在几乎所有国家中,集中化的经济系统都是失败的。不仅在社会主义国家,而且在资本主义国家也是如此。计划经济系统可能在一定时期内表现出高增长、高效率的特征,但是,伴随着这种高速度,经济又表现出偏斜性和短缺性,缺乏持续性,以至这些经济系统后来都被迫进行了改革。而现代社会系统变革的主要方向就是变单向作用系统为相互作用系统,从一种机械式的管理转向更具活力的有机性管理系统。
(2)相互作用与扁平化系统的结构和行为
相互作用是指在子系统之间存在着相互制约的、互为因果的作用。市场经济的基本结构则是一种典型的相互作用的扁平化系统。市场经济在生产和消费者之间形成一种相互制约的互动机制。消费者必须依靠生产来获得所需产品,而生产者必须依靠消费者的购买来获得生存和持续发展的资本。由于市场中存在着不同厂家产品的不断竞争,使得消费者能够通过对产品的选择性购买,来决定生产者的行为。这种互动机制迫使生产必须朝着消费者需求的数量、质量、品种和服务的方向发展。于是产品的数量能动地与需求保持平衡,质量逐步提高,品种不断创新,服务走向优质、完善,使系统很快呈现出生产高涨、产品丰富、经济蓬勃发展的良好局面,整个社会系统表现出能动的、自行调节的“自组织化”行为。从这里可以看出,相互作用结构给系统行为带来了新的重要特征:有机性、能动性、灵活性和创新性。
运用这两种结构形式来观察我国当前的社会机制变革,可以看出,其总体方向是从单项作用结构向相互作用结构转变的过程。现在看来,经济系统是比较成功的,其它系统则存在着不足。但按着系统思维的理念,其它系统也必然按着这个方向改革,这是符合历史唯物主义的生产力、生产关系、经济基础、上层建筑矛盾运动规律,生产力、生产关系、经济基础发生变化,上层建筑是必须改变的,所以应该认清我国改革的一个重要的战略方向就是由单向作用结构向相互作用结构的转变,这恰恰是结构功能原理在中国社会机制变革中的体现。
(二)系统动力学方法及其在经济社会发展中的应用
系统动力学方法是上个世纪50年代麻省理工学院弗睿斯特教授创立的。这种方法以反馈控制理论为基础,计算机仿真技术为手段,把社会管理系统中的许多参量转换成计算机语言和模型,使社会领域中的种种现象都可以在计算机中模拟和仿真,这样大大提高了系统控制的精确性,也提高了社会科学的精确性。我们通过可持续发展系统动力学模型来分析这种方法对控制经济社会系统波动的意义。
可持续发展是现代人类所关注的长远建设问题,这个问题最初产生于生态环境领域,后来有种种企业持续发展和国家经济社会可持续发展问题也纳入这一范畴,而最终引出了一个系统的“直接生产”和“基础建设”的互动关系问题。如图所示。
这是一个较为复杂的系统动力学模型。直接生产循环是一个较为直观的、运行快速的循环,基础建设循环是一个潜在的、运行较慢的循环。这两个循环存在着相互作用。由于两者之间的一快一慢的不平衡,会引起系统发展的高涨、低落交替出现的波动性,严重的波动可能导致系统在高速发展过程中的突然崩溃。以经济系统的运行为例来分析这一模型的意义。如果有较好的基础品质建设会形成有利的综合影响力,这就为生产规模的扩大创造条件。随着生产的发展带来盈利,从而推动生产投入的增加,并导致生产规模会进一步扩大,形成一个越来越快速的直接生产增长的良性循环。但随着生产规模快速的扩张,会逐渐导致系统基础品质的不足。如企业发展中设备、技术的老化,创新能力的不足,市场环境相对缩小,人才数量的不足等等。在国家的整体经济建设中则会表现出基础设施、自然环境、经济环境、科技水平和社会文化基础建设方面的不足。这种基础品质会影响到系统的综合影响力,也就是企业的总体竞争力或国家的综合国力。但基础建设是一个运行周期长、影响滞后、不易察觉的循环系统。在发展的过程中常常会进入这样一个阶段:基础建设条件已经严重不足,但生产规模还在不断扩大,生产速度仍在增长,人们往往为这种假象所迷惑,甚至将基础建设投入转向直接生产投入。经过一段时间的发展,系统综合影响力不足开始表现出来,生产规模难以扩大,盈利逐渐下降,生产投入乏力,经济增长率减缓和降低。这时人们会清楚地看到原因在于基础建设条件不足,于是调动资金转向基础建设。但是环境、技术能力、国民素质和基础设施等基础建设绝不是一蹴而就的,从投入基础建设到综合品质的改善存在延滞,需要较长的恢复时间。而当经过努力使基础品质逐步改善到位时又会发现,从基础品质的提高到综合影响力的实现还有一段时间延滞。而在这两段延滞期中,直接生产过程在不断地下滑,往往等不到综合影响力的作用实现时,生产过程已经崩溃了。于是我们常常看到经济领域中一些奇怪现象,一些世界知名的大型企业在一段高速发展之后会突然消失,一些投资旺盛、发展极快的经济区域会突然爆发“金融危机”。
对这个模型分析提示我们,经济社会的可持续发展的深层的问题在于基础建设的持续投入和系统综合品质的提高。那些综合品质优良并得以持续投入的系统,才可能在较高速的增长中持续地发展,而那些只注意直接生产投入,基础建设薄弱、综合品质不足的系统,则会出现高速发展中突然低落,挽救行为也总是因为“慢了半拍”来不及实现而走向崩溃。这种分析方法用在中国社会的改革发展中给我们的启示是必须具有长远建设的战略眼光:一是保持稳步而全面的发展,避免无基础的超速增长;二是要充分重视基础建设,保持对基础建设的持续投入和充分投入,力争实现以充分的基础建设来推动直接生产发展的有利局面;三是对未来发展的规模速度,要有预见地提前采取行动。对即将实现的发展,首先提出战略性规划和预测,提前进行基础性准备;四是注意在发展的最好时期实施战略性调整的,切勿等到发展进入了停滞或衰落期才对基础建设实施调整,最终导致发展的崩溃。
根据以上分析我们可以看出,我国在新世纪开始时,经济进入了一个较快发展的有利时期,但我国却从发展战略的高度,有计划地放慢经济增长速度,把发展的战略重点转向国家的基础建设和科技教育发展方面,坚持科教兴国和可持续发展战略,不断地加强对科技、环境和基础设施建设的投入。事实上,十一届三中全会以来,三代中央领导集体站在我国社会主义建设的全局和长远的高度,做出的关于我国经济体制改革、对外开放、市场经济、科教兴国、可持续发展、构建社会主义和谐社会、建设社会主义新农村等一系列重大战略决策,都是系统科学理念和方法的具体应用。通过对系统理念和方法的应用,可以使我们更清楚地看到我国经济社会发展的现状和未来趋势,而这些对于我们研究和制定国家总体和区域经济社会发展规划具有重要的启示和战略意义。
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