第五节 综合集成方法论

上文提到的一项值得重点关注的科学研究进展就是综合集成方法论。综合集成方法论最早由钱学森提出，他主张把专家体系、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，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，使多方面的定性认识和必要的定量认识充分、有机地结合起来（于景元，2006年）。20世纪80年代中期开展的“财政补贴、价格、工资综合研究”是经济社会领域采用综合集成方法的一个典型案例。在经济学家马宾的具体指导下，原航天部710所于景元等同志将系统工程方法应用到国民经济预测与政策模拟工作中，该研究有效实现了定性与定量相结合、系统工程专家与经济领域专家相结合，并依靠计算机技术进行宏观经济政策模拟，为解决当时宏观经济决策提供支持。项目的实施全面体现了人机结合、以人为主的特点，成为钱学森综合集成方法在中国经济社会领域研究的最早应用，受到时任中央领导的高度评价。20世纪90年代中期的“宏观经济智能决策支持系统（MEIDSS）”以及后续的“支持宏观经济决策的人机结合综合集成体系研究”是综合集成方法研究和应用的重要探索。该类研究由戴汝为、于景元、顾基发主持，以宏观经济系统为研究对象，集中探讨了综合集成的理论与方法、综合集成方法的实现过程，提出了支持宏观经济决策的系统研究框架，开发了 “基于agent的金融与经济共同演化的模型”，探索了利用群体决策研讨平台解决宏观经济决策问题的途径。另外，国际学术领域中，桑迪亚国家实验室（Sandia National Laboratories，SNL）及其ASPEN模型系统、圣塔菲研究所（Santa Fe Institute，SFI）及其Swarm建模系统、国际应用系统分析研究所（IIASA）及其应用研究都是经济系统综合集成化模拟研究的中坚科研机构和主要研究成果。

一 方法论的发展

在研究科学和社会问题时，为了更加深入有效地对问题进行研究，研究者不断地对认识问题的方法论进行创新，方法论大致经历了从还原论到整体论再到系统论的过程。

（一）还原论

还原论是把所研究的对象分解成为部分，由整体向下分解、研究得越来越细的过程。还原论相信整体的性质可由部分的性质来说明，高层次的事物可由低层次的事物解释。还原论是自然科学中最基本的方法，强调为了认识整体必须认识部分。比如，为了对人体功能进行研究，研究者会相应地对人的运动系统、消化系统、神经系统、免疫系统等进行研究，进而对人体的功能特征进行解释。但是还原论解决不了高层次和整体问题。

（二）整体论

研究复杂系统和复杂巨系统（包括社会系统）的整体性问题时，还原论已经无法解决。比如，运用还原论可以将一个巨型的生态系统分成生产者、消费者和分解者等部分进行研究，还原论在这个过程中可以回答生产者、消费者和分解者在生态系统中所起的作用，但回答不了生态系统整体表现出来的区别各个部分所没有的强大特性。最早意识到这一点的是生物学家贝塔郎菲，他认为在进行生物学研究时，采用单纯的还原论方法对生物在分子层次上的了解越多，对生物整体的认识会越模糊，即还原论很难回答复杂系统的整体性问题。整体论倡导一个系统中的各个部分应该为一个有机整体，不能简单地割裂或分开理解。整体论的观点概括来说就是“整体大于部分之和”，组合性特征是不能用孤立部分的特征来解释的。整体论是对还原论的突破，能更加有效地为整体研究提供科学的研究方式和方法。

（三）系统论

整体论只是从整体论整体、从定性到定性的研究过程，还不能真正地解决复杂系统的问题。系统论在这种背景下诞生，国内最早系统地提出系统论的就是钱学森。钱学森指出“我们所倡导的系统论，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”，钱老先生将还原论和整体论辩证统一形成了系统论，这种系统论思想为后来的综合集成思想打下了坚实的基础（钱学敏，2004）。

二 钱学森—综合集成方法形成过程

钱学森提出的综合集成方法论是对系统论的具体化，是一套在实际操作上行之有效的方法体系，综合集成方法的形成经历了一个不断改进和优化的过程，其形成过程主要分为以下几个阶段（安小米等，2018）。

（一）定性与定量相结合的方法

定性与定量相结合的方法是钱学森等人在研究如何处理复杂巨系统和如何建立复杂巨系统的系统学时逐渐形成的，他们认为在研究这些问题时要将人的主观认识引入进来，与系统工程的定量认识配合使用，采用定性与定量相结合的方法。1986年7月27日，钱学森在全国软科学工作座谈会上的讲话中提出：“软科学的研究离不开三个要素：第一是信息、情报资料，情况要搞清楚；第二，为了定性定量相结合，专家的意见非常重要，一定要有渠道收集专家的经验和判断；第三，要定量，建立模型，在搜索资料以后，请专家讨论、提出意见；然后，根据专家的意见建立模型”。1987年，钱学森在中国人民大学举办的吴玉章学术讲座上也同样强调了定性与定量相结合的观点：“如何把系统工程定量的科学方法、模型用到国家复杂的经济问题上？怎么才能算是建立了正确代表客观实际的模型？电子计算机里建立的模型怎么才能反映事物之间深深固有的关系？这要靠经验和学问，光靠电子计算机专家、系统工程理论专家是不行的，必须有真正有经验的经济学家、管理专家来参加，按专家的意思设计出模型，算出结果，然后再请专家看看行不行，专家还有意见，还可以改，改得专家提不出意见来了，那就是我们中国最高智慧的结晶”。“定性与定量相结合的方法”是探索初期形成的方式方法，其主要限于系统工程范围内的运用（卢明森，2005年）。

（二）定性与定量相结合的综合集成方法

定性定量相结合的综合集成方法是为了更好地处理复杂巨系统提出的，定性和定量相结合的综合集成方法把信息技术、计算机、人工智能和知识工程都运用到定性和定量相结合的过程中，体现出了极大的集成功能，加大了信息收集和信息处理能力，不再是简单的“定性与定量相结合”（戴汝为，1997年）。1990年钱学森在《自然杂志》第1期以“一个科学新领域——开放的复杂巨系统及其方法论”为题正式提出了“综合集成方法”这一概念，指出定性定量相结合的综合集成方法实质就是将专家群体（各种有关的专家）、数据和各种信息与计算机技术有机结合起来，把各种学科的科学理论和人的经验知识结合起来，并形成联系紧密的结构体系，进而发挥该体系的整体优势和综合优势。定性和定量相结合的综合集成方法已经超出系统工程范围，上升到了方法论的高度。

（三）从定性到定量的综合集成方法

从定性到定量的综合集成方法强调的是将人的思维、思维的成果，人的经验、知识、智慧以及各种情报、资料和信息等定性认识统统集合起来，通过现代计算机体系上升为定量认识的方法。20世纪90年代初，钱学森等人首次把处理开放的复杂巨系统的方法定义为从定性到定量的综合集成方法，这是一种从整体上考虑问题并解决问题的方法。从定性到定量的综合集成方法采用人机结合、人机交互的方式，进行从定性到定量的循环上升的认识，最终得到问题的最优解。

（四）从定性到定量的综合集成研讨厅

从定性到定量的综合集成研讨厅相较于“从定性到定量的综合集成方法”更加突出人机结合、人机交互下人的思维能力的提升。人们可以通过综合集成研讨厅的方式在反复的人机对话中感知新的环境、开拓新的视野，进而提升自身的思维能力，最终达到高效准确处理事情的能力（崔霞、戴汝为，2006）。1993年4月10日钱学森在给戴汝为的信中指出：“在定性到定量的综合集成研讨厅体系中，核心是人，即专家们，整个体系的成效有赖于专家们”。1995年1月由钱学森参与撰写的《我们应该研究如何迎接21世纪》中指出“这个研讨厅体系的构思是把人集成于系统之中，采用人机结合、以人为主的技术路线，充分发挥人的作用，使研讨的集体在讨论问题时互相启发、互相激活，使集体创见远远胜过一个人的智慧。通过研讨厅体系还可以把世界上千百万人的聪明智慧和古人的智慧统统综合集成起来，以得到完备的思想和结论。这个研讨厅体系不仅具有知识采集、存储、传递、共享、调用、分析好综合等功能，更重要的是具有产生新知识的功能，是知识的生产体系，也是人—机结合精神生产力的一种形式”。可以看出，采用综合集成研讨厅方法强调通过增强人的思维能力的方式进行对复杂巨系统的处理，是实践当中切实可行的有效方法（崔霞、戴汝为，2006）。

三 综合集成方法的运行机理

钱学森创建的处理复杂巨系统的方法论就是以人为主、人机结合，从定性到定量的综合集成方法，并在工程中逐步实现综合集成研讨厅体系。钱学森综合集成方法论包含“从定性到定量的综合集成方法”和“从定性到定量的综合集成研讨厅”，其中“从定性到定量的综合集成研讨厅”是“从定性到定量的综合集成方法”的实践形式。

从定性到定量的综合集成方法的实质就是把专家体系、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、以人为主的融合体系，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、资料和信息集成起来，通过人机互动的方式，反复比较、逐次逼近，不断进行定性认识到定量认识的升华，最终取得研究结果的过程。

专家集体针对具体的问题分别提出经验性假设和判断，同借助相应的现代机器处理技术，基于各种信息、资料、感性认识和定性认识进行相应的系统描述、建模、仿真、实验，通过人机互动来反复比较和逐步逼近，不断地进行从定性到定量的循环上升的认识过程。最终将定性认识转化成定量认识，得出相应的结论供决策部门参考。

“从定性到定量的综合集成研讨厅”是“从定性到定量的综合集成方法”的实践形式，综合集成研讨厅非常强调人的重要性。注重运用现代先进信息技术进行人机交互，在人机交互中不断增强人们的思维能力，最终以人为主来处理相应复杂巨系统问题。

综合集成研讨厅主要由专家体系、机器体系、知识体系构成，其强调把人脑的智慧与系统数据库、模型库和知识库等信息相结合，通过人机结合与人机互动的方式创造出新的知识与智慧。专家集体在这个过程中不断扩展自己的视野，提升自己的思维能力，最终形成科学的认识和结论。

四 钱学森综合集成方法的主要内容

（一）高度强调人机结合

人机结合思维体系是综合集成方法的理论基础，通过人机结合扩展人脑信息收集与处理的能力。从思维科学角度来看，人脑和计算机都能有效地处理信息，但是二者有着极大的差异。关于人脑思维，钱学森指出“逻辑思维，微观法；形象思维，宏观法；创新思维，宏观与微观相结合。其中创造思维才是慧的源泉，逻辑思维和形象思维都是手段”。计算机善于处理逻辑性的东西，具有较强的逻辑思维，人脑具有较强的形象思维和创造思维。在进行复杂巨系统的研究过程中，一定要通过人机结合的方式，将计算机高效的逻辑处理能力和人的综合思维能力相结合，进而对大量的信息和知识进行处理，得到相应的研究结论。钱学森在强调人机结合时指出：“从定性到定量的综合集成技术，实际上是思维科学的一项应用技术。研究开放的复杂巨系统，一定要靠这个技术，因为首先要处理那么多大量的信息、知识。信息量之大，难以想象，哪一个信息也不能漏掉，因为也许那就是一个重要的信息。情报信息的综合，这是首要遇到的问题。过去我在情报会议上讲过一个词，叫资料、信息的“激活”，即把大量库存的信息变成有针对性的“活情报”。我们在做定性工作中，一开始就要综合大量的信息资料，这个工作就要用知识工程，而且一定要用知识工程，因为信息量太大了，光靠手工是无法完成的”。人机结合思维体系充分运用了计算机的信息处理能力，极大地提高了处理问题的能力。

（二）高度强调人机互动

钱学森综合集成方法强调专家要通过人机互动的方式，在一次次与机器互动的过程中刷新自己的认知水平，不断提高处理问题的和能力。大脑的认知能力相对有限，在进行信息的处理时会出现思想狭隘的情况。机器能创造一些现实生活中所没有的场景和环境，这些都会给人以新的感受和想法。因此通过人机互动的方式，将人脑的知识和思维与机器的功能相结合，通过交换和互动，可以不断地拓展人们的视野，了解广泛的知识、经验，进而比较准确地把握各种复杂事物的现象与本质、微观与宏观、部分与整体、稳定与发展的辩证关系。在研究复杂巨系统的过程中，专家一般不能立即根据自己具备的知识得出问题的准确结论，而是需要将专家群体的经验性判断与机器的仿真和信息处理等技术进行互动，反复地进行定性和定量方面的处理，专家在循环往复的交互过程中不断提升研究问题的能力，不断调整和优化问题的答案，最终得出最优的决策（王丹力、戴汝为，2001年）。

（三）强调人机结合和互动过程中要以人为主

人脑才是思维产生的物质基础，必须注重问题研究中各领域专家意见的作用。在人机结合中机器只是擅长逻辑性问题上的处理，真正的形象思维和创造思维还只能依靠大脑，因此必须坚持以人（专家群体）为主的原则。专家群体可以充分地运用理性知识和经验知识对问题进行现状分析和趋势发展研究，结合机器不断地深化研究，得到解决问题的最优路径和方法。在进行复杂巨系统研究时，由于复杂巨系统具有跨学科、跨领域、跨层次的特点，也同样需要不同领域、不同学科的专家构成的专家体系，依靠专家群体的知识和智慧对复杂巨系统进行相应的研究。

1987年，钱学森在中国人民大学举办的吴玉章学术讲座上强调了定性与定量相结合的观点。钱学森在给汪成为的信中提到：“我不以为能造出没有人实时参与的智能计算机，所以目标不是中国智能计算机，而是人—机结合的智能计算体系”。钱学森在给戴汝为的信中强调：“在从定性到定量综合集成研讨厅体系中，核心的是人，即专家们；整个体系的成效有赖于专家们”。这些都足以体现钱学森系统集成方法论以人为主的特点。

（四）强调现代信息技术的运用

现代信息技术由于其强大的信息处理能力，在处理繁杂的信息和资料时具有其独特的优势，同时现代信息技术能创造出现实中所不具有的场景，能给予人们新的视野和知识冲击，迫使人们进行思维上的提升与创新。运用综合集成方法对复杂巨系统进行研究分析时，必须充分利用信息技术，提高处理问题的效率和质量。钱学森认为具有较高文化素养、拥有广博科学知识的人群，如果经常人机结合进行工作，将使人的智能发展到一个新的阶段，大大提高人的创造思维能力，甚至可能出现智能革命。随着科学技术的发展，信息技术在不断地革新，大数据、人工智能、云计算、AI技术等现代信息技术可以高效地辅佐专家进行相应的决策。专家在与这些先进机器的交流过程中，能不断地提升专家的视野，不断地增强自身的创造思维，进而提高解决问题的能力。

（1）成熟推进阶段：2005—2010年

综合集成新概念提出及新工具研发标志着综合集成方法论逐步走向成熟。综合集成研讨厅人工社会等概念的提出，进一步突出了对人的社会性的关注。CorMap和iView两项定性综合集成工具的研发推出，为海量信息的综合集成提供了新方法。

在开放复杂巨系统研究方面，以戴汝为、崔霞为代表的作者提出了一些综合集成新概念，一是数字城市成为新的实例，综合集成方法应用场景随即拓展到数字城市建设和城市管理领域；二是综合集成研讨厅人工社会被定义为开放复杂巨系统的并行系统，是以人为中心、人机结合的人工设计智能系统。同时提出基于Agent的人机结合综合集成研讨厅人工社会的设计重点，包括以人为主的社会基元、知识生产和智慧的涌现、以人为中心的数据制成体系有效交互和组织以及面向组织的多元智慧体系逻辑设计。这些都极大地突出了对人的社会性的关注。

以顾基发、唐锡晋为代表的作者对综合集成新工具进行了研究开发。Web2.0理念和技术的兴起，为综合集成研究提供了新的方法和工具支持，Web2.0不同于传统由网站雇员主导生成内容的Web1.0。Web2.0采用由用户主导而产生的内容互联网产品模式，其信息是由每个人贡献而产生，个人共同组成互联网信息源。Web2.0是以人为本的创新2.0模式在互联网领域的典型体现。Web2.0主要以人为主（特别是专家集体），首先表现在GAE得以在社会性问题求解中运用，其中尤其突出对意见生成和知识创造过程的关注。其次，综合集成方法通过会议挖掘及在线会议、专家知识挖掘、词汇联想等方式实现群体意见综合及思考过程展示。在此基础上，基于GAE形成CorMap和iView两项定性综合集成工具，通过作者、文本、关键词间的关系细化对群体思考过程的展示，并且实现了综合集成方法从自然科学、工程系统中应用向社会性问题中应用的转变。

总的来说，在综合集成方法成熟推进阶段，以综合集成研讨厅人工社会为代表的理论研究，进一步突显对人的社会性的关注，以CorMap和iView为代表的工具研发，主要聚焦于定性综合集成技术。

（2）创新升华阶段：2010年后至今

在数字城市、数字地球等发展十多年后，人们逐渐将重点放在智慧城市、智慧地球的建设上来，并提出了创新2.0思想。综合集成方法也因此得到较大的发展，在实际应用领域得到了相应的拓展，在理论创新方面形成了新的表现形式。以顾基发为代表的学者，在智慧城市、智慧地球的热点研究中，引发了学者对“智慧”一词的新思考，使钱学森在理论奠基阶段提出的“大成智慧”得到重新关注。钱学森大成智慧学是量智和性智的结合（含理工文艺、人机网路、理论实践）、科学和哲学的结合、科学和艺术的结合、逻辑思维和形象思维的结合、微观认识和宏观认识的结合。大成智慧主要用于求解开放巨系统问题，是获得群体性智慧的一种方法。在此阶段，因为智慧城市、智慧地球与政治、经济、文化、技术等要素密切相关，所以综合集成、大成智慧成为此类开放巨系统求解的方法指导，基于大成智慧推进智慧城市、智慧地球的探索与实践不断地取得进展和成效（苗东升，2005年）。

与此同时，此阶段还特别突出了对创新的关注，尤其是创新2.0的提出。创新2.0模式相较于Web2.0模式有着非常大的理念创新，更加强调将各种知识和智慧进行集成，形成真正的“大成智慧”。创新2.0模式将传统的以技术发展为导向、科研人员为主体、实验室为载体的科技创新活动转向以用户为中心，是一种以社会实践为舞台、以共同创新、开放创新为特点的技术模式。创新2.0的大成智慧工程突出通过以人的联网、物的联网、思想的联网实现专家、计算机、数据体系的综合集成，这在管理要素层面表现为业务、文件、知识的综合集成，在系统层面则形成业务、文件、知识的集成管理系统。

总的来说，综合集成方法在这个过程中不断地得到创新和升华，以综合集成、大成智慧在智慧地球、智慧城市等场景中新的应用为代表，并以协同创新为其新的理论表现形式，综合集成的范围、对象、层次、技术均在扩展和深化。