钱学森最后一次系统谈话

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钱学森最后一次系统谈话

钱学森最后一次系统谈话:大学要有创

新精神

https://www.360docs.net/doc/a710095609.html, 2009年11月05日04:31 人民网-人民日报

整理者注:钱老去世以后,许多人问我们:钱老有什么遗言?并希望我们这些身边工作人员写一篇“钱学森在最后的日子”的文稿。我们已告诉大家,钱老去世时很平静安详,他没有什么最后的遗言。因为在钱老去世前的一段日子,他说话已经很困难了。我们可以向大家提供的,是钱老最后一次向我们作的系统谈话的一份整理稿:钱老谈科技创新人才的培养问题。那是于2005年3月29日下午在301医院谈的。后来钱老又多次谈到这个问题,包括在一些中央领导同志看望他时的谈话。那都是断断续续的,没有这一次系统而又全面。今天,我们把这份在保险柜里存放了好几年的谈话整理稿发表出来,也算是对广大读者,对所有敬仰、爱戴钱老的人的一个交代。

今天找你们来,想和你们说说我近来思考的一个问题,即人才培养问题。我想说的不是一般人才的培养问题,而是科技创新人才的培养问题。我认为这是我们国家长远发展的一个大问题。

今天,党和国家都很重视科技创新问题,投了不少钱搞什么“创新工程”、“创新计划”等等,这是必要的。但我觉得更重要的是要具有创新思想的人才。问题在于,中国还没有一所大学能够按照培养科学技术发明创造人才的模式去办学,都是些人云亦云、一般化的,没有自己独特的创新东西,受封建思想的影响,一直是这个样子。我看,这是中国当前的一个很大问题。

最近我读《参考消息》,看到上面讲美国加州理工学院的情况,使我想起我在美国加州理工学院所受的教育。

我是在上个世纪30年代去美国的,开始在麻省理工学院学习。麻省理工学院在当时也算是鼎鼎大名了,但我觉得没什么,一年就把硕士学位拿下了,成绩还拔尖。其实这一年并没学到什么创新的东西,很一般化。后来我转到加州理工学院,一下子就感觉到它和麻省理工学院很不一样,创新的学风弥漫在整个校园,可以说,整个学校的一个精神就是创新。在这里,你必须想别人没有想到的东西,说别人没有说过的话。拔尖的人才很多,我得和他们竞赛,才能跑在前沿。这里的创新还不能是一般的,迈小步可不行,你很快就会被别人超过。你所想的、做的,要比别人高出一大截才行。那里的学术气氛非常浓厚,学术讨论会十分活跃,互相启发,互相促进。我们现在倒好,一些技术和学术讨论会还互相保密,互相封锁,这不是发展科学的学风。你真的有本事,就不怕别人赶上来。我记得在一次学术讨论会上,我的老师冯·卡门讲了一个非常好的学术思想,美国人叫“good idea”,这在科学工作中是很重要的。有没有创新,首先就取决于你有没有一个“good idea”。所以马上就有人说:“卡门教授,你把这么好的思想都讲出来了,就不怕别人超过你?”卡门说:“我不怕,等他赶上我这个想法,我又跑到前面老远去了。”所以我到加州理工学院,一下子脑子就开了

窍,以前从来没想到的事,这里全讲到了,讲的内容都是科学发展最前沿的东西,让我大开眼界。

我本来是航空系的研究生,我的老师鼓励我学习各种有用的知识。我到物理系去听课,讲的是物理学的前沿,原子、原子核理论、核技术,连原子弹都提到了。生物系有摩根这个大权威,讲遗传学,我们中国的遗传学家谈家桢就是摩根的学生。化学系的课我也去听,化学系主任L·鲍林讲结构化学,也是化学的前沿。他在结构化学上的工作还获得诺贝尔化学奖。以前我们科学院的院长卢嘉锡就在加州理工学院化学系进修过。L·鲍林对于我这个航空系的研究生去听他的课、参加化学系的学术讨论会,一点也不排斥。他比我大十几岁,我们后来成为好朋友。他晚年主张服用大剂量维生素的思想遭到生物医学界的普遍反对,但他仍坚持自己的观点,甚至和整个医学界辩论不止。他自己就每天服用大剂量维生素,活到93岁。加州理工学院就有许多这样的大师、这样的怪人,决不随大流,敢于想别人不敢想的,做别人不敢做的。大家都说好的东西,在他看来很一般,没什么。没有这种精神,怎么会有创新!

加州理工学院给这些学者、教授们,也给年轻的学生、研究生们提供了充分的学术权力和民主氛围。不同的学派、不同的学术观点都可以充分发表。学生们也可以充分发表自己的不同学术见解,可以向权威们挑战。过去我曾讲过我在加州理工学院当研究生时和一些权威辩论的情况,其实这在加州理工学院是很平常的事。那时,我们这些搞应用力学的,就是用数学计算来解决工程上的复杂问题。所以人家又管我们叫应用数学家。可是数学系的那些搞纯粹数学的人偏偏瞧不起我们这些搞工程数学的。两个学派常常在一起辩论。有一次,数学系的权威在学校布告栏里贴出了一个海报,说他在什么时间什么地点讲理论数学,欢迎大家去听讲。我的老师冯·卡门一看,也马上贴出一个海报,说在同一时间他在什么地方讲工程数学,也欢迎大家去听。结果两个讲座都大受欢迎。这就是加州理工学院的学术风气,民主而又活跃。我们这些年轻人在这里学习真是大受教益,大开眼界。今天我们有哪一所大学能做到这样?大家见面都是客客气气,学术讨论活跃不起来。这怎么能够培养创新人才?更不用说大师级人才了。

有趣的是,加州理工学院还鼓励那些理工科学生提高艺术素养。我们火箭小组的头头马林纳就是一边研究火箭,一边学习绘画,他后来还成为西方一位抽象派画家。我的老师冯·卡门听说我懂得绘画、音乐、摄影这些方面的学问,还被美国艺术和科学学会吸收为会员,他很高兴,说你有这些才华很重要,这方面你比我强。因为他小时候没有我那样的良好条件。我父亲钱均夫很懂得现代教育,他一方面让我学理工,走技术强国的路;另一方面又送我去学音乐、绘画这些艺术课。我从小不仅对科学感兴趣,也对艺术有兴趣,读过许多艺术理论方面的书,像普列汉诺夫的《艺术论》,我在上海交通大学念书时就读过了。这些艺术上的修养不仅加深了我对艺术作品中那些诗情画意和人生哲理的深刻理解,也学会了艺术上大跨度的宏观形象思维。我认为,这些东西对启迪一个人在科学上的创新是很重要的。科学上的创新光靠严密的逻辑思维不行,创新的思想往往开始于形象思维,从大跨度的联想中得到启迪,然后再用严密的逻辑加以验证。

像加州理工学院这样的学校,光是为中国就培养出许多著名科学家。钱伟长、谈家桢、郭永怀等等,都是加州理工学院出来的。郭永怀是很了不起的,但他去世得早,很多人不了解他。在加州理工学院,他也是冯·卡门的学生,很优秀。我们在一个办公室工作,常常在一起讨论问题。我发现他聪明极了。你若跟他谈些一般性的问题,他不满意,总要追问一些深刻的概念。他毕业以后到康奈尔大学当教授。因为卡门的另一位高才生西尔斯在康奈尔大学组建航空研究院,他了解郭永怀,邀请他去那里工作。郭永怀回国后开始在力学所担任副所长,我们一起开创中国的力学事业。后来搞核武器的钱三强找我,说搞原子弹、氢弹需要一位搞力学的人参加,解决复杂的力学计算问题,开始他想请我去。我说现在中央已委托我搞导弹,事情很多,我没精力参加核武器的事了。但我可以推荐一个人,郭永怀。郭永怀后来担任九院副院长,专门负责爆炸力学等方面的计算问题。在我国原子弹、氢弹问题上他是立了大功的,可惜在一次出差中因飞机失事牺牲了。那个时候,就是这样一批有创新精神的人把中国的原子弹、氢弹、导弹、卫星搞起来的。

今天我们办学,一定要有加州理工学院的那种科技创新精神,培养会动脑筋、具有非凡创造能力的人才。我回国这么多年,感到中国还没有一所这样的学校,都是些一般的,别人说过的才说,没说过的就不敢说,这样是培养不出顶尖帅才的。我们国家应该解决这个问题。你是不是真正的创新,就看是不是敢于研究别人没有研究过的科学前沿问题,而不是别人已经说过的东西我们知道,没有说过的东西,我们就不知道。所谓优秀学生就是要有创新。没有创新,死记硬背,考试成绩再好也不是优秀学生。

我在加州理工学院接受的就是这样的教育,这是我感受最深的。回国以后,我觉得国家对我很重视,但是社会主义建设需要更多的钱学森,国家才会有大的发展。

我说了这么多,就是想告诉大家,我们要向加州理工学院学习,学习它的科学创新精神。我们中国学生到加州理工学院学习的,回国以后都发挥了很好的作用。所有在那学习过的人都受它创新精神的熏陶,知道不创新不行。我们不能人云亦云,这不是科学精神,科学精神最重要的就是创新。

我今年已90多岁了,想到中国长远发展的事情,忧虑的就是这一点。

(涂元季顾吉环李明整理)

钱学森关于培养科技创新人才的教育构想

“为什么我们的学校总是培养不出杰出人才?”这就是著名的“钱学森之问”。

让“钱学森之问”成为舆论焦点的,是2009年11月11日,钱老逝世11天后,安徽高校的11位教授联合《新安晚报》给新任教育部部长袁贵仁及全国教育界发出的一封公开信:让我们直面“钱学森之问”!

其实,“钱学森之问”早在2005年温家宝总理看望我国著名科学家、中国航天事业奠基人钱学森时,就已经开始引起社会的关注,并逐渐引起越来越多的教育界专家和有关教育部门的思考。

2005年3月29日,已经94岁高龄的钱学森,在解放军总医院的病房里和身边的工作人员作了一次长谈,重点就是培养创新人才。他说:“回国以后,我觉得国家对我很重视,但是社会主义建设需要更多的钱学森,国家才会有大发展。我今年已90多岁了,想到中国长远发展的事情,忧虑的就是这一点。”

我们当然不会误解为,钱老希望整个教育都要培养拔尖人才,毕竟,教育还承担着大众化教育的使命。只是,在提大众化教育的同时,不应该忘记英才教育;在改革高等教育人才培养模式的时候,不要忘记科技创新人才的培养。

“钱学森之问”到底揭示了一个怎样的教育问题?钱老自己是怎样回答的呢?

钱学森之答

一般来说,钱学森一旦提出一个问题,心里就已经有自己的见解了。他的一位学生曾说:“无论多么难的问题,钱老总能想出解决问题的方法来。”

现在,回答“钱问”的切入点,是对传统的培养模式进行反思。钱学森在讲话中曾经说,现存的传统教育模式成了制约如何培养杰出人才的瓶颈或关节点。

大约从上世纪80年代开始,钱学森关于教育的构想逐渐形成了,这就是“大成智慧教育构想”,它是一种前所未有的通才教育模式,回答了在当前条件下科技创新人才培养的问题。

这一构想,是钱学森晚年教育思想的概括,也可以看作钱学森对“钱学森之问”的回答,它为社会各界共同应对“钱学森之问”增添了丰富的营养。

钱学森的这些思想散落在他的讲话、文章和书信中。综观这些史料,可以比较清楚地看

出以下四个方面的内容。

构想之一:用现代科学技术体系结构培养和教育学生

钱学森曾对身边的工作人员说:“我想说的不是一般人才的培养问题,而是科技创新人才的培养问题。”

20世纪80年代初,钱学森指出,现代科学技术已经发展成为一个严密的综合体系,这是他提出的全新的科学技术观。他把这个体系称作“现代科学技术体系”。这个体系的对象只有一个,那就是整个客观世界,学科的不同只是人们观察问题、解决问题的着眼点不同而已。

钱学森大成智慧教育的第一个构想,也是最核心的问题,就是用现代科学技术体系结构来培养和教育学生。今天,中国大学生当然要有专业,否则毕不了业,但是首先他们要对整个的科学知识体系有一个完整的了解,知道他所学的专业在知识体系中的位置和相互联系。

钱学森把人类社会发展中所产生的所有知识分为4个层次、11大门类,这一体系从横向上看有自然科学、社会科学、数学科学、系统科学、思维科学、人体科学、军事科学、行为科学、地理科学、建筑科学、文艺理论等11个科学技术部门。从纵向上看有4个层次,最高层次是马克思主义哲学,也就是辩证唯物主义,通过11架“桥梁”与11大科学技术部门连在一起。其中每一个科学技术部门分为基础科学、技术科学、工程技术3个层次(文艺理论的层次略有不同)。与11大科学技术部门相对应,过渡到马克思主义哲学的“桥梁”是自然辩证法、唯物史观、数学哲学、系统论、认识论、人天观、军事哲学、人学、地理哲学、建筑哲学、美学等。钱学森曾说:“我想我们宣传的…大成智慧?……既不只谈哲学,也不只谈科学,而是把哲学和科学技术统一结合起来。”

按照大成智慧教育的构想,教育是没有专业的,社会发展到今天,已经不可能用一门或几门知识去迎接挑战,而是要用整个知识体系去应对。这是一种睿智的发现和大胆的教育想象。

西安交通大学实践钱学森的大成智慧学已经3年了,“钱学森实验班”(以下简称“钱班”)目前已招生3年,共招收了180多名学生。教务处副处长邱捷说:“…钱班?的所有学生都是工科学生,基本都是本、硕连读,前3年不分专业集中授课。”“钱班”所依据的理念是,科学素养和艺术修养是开拓创新思维不可缺少的因素,这个班的学生不但要上工科的基础课,还要上一组人文社会科学课程,包括哲学、社会学、音乐、美术、文学、建筑学和经济管理等。

“钱班”伦理与人生课教师卢黎歌教授说:“…钱班?学生对未来充满期待,以钱老的做人、做事为榜样,对自己要求严,把对问题的思考当作一种享受。杨叔子院士和大连理工大学校长欧进萍都来听过课,对这种模式给予肯定。”目前,第一届“钱班”已分流31人,第二届“钱班”已分流10多人。

构想之二:让大学生懂得系统科学

钱学森说,从现代科学技术发展来看,一方面已有学科不断分化,越分越细,新学科、新领域不断产生,呈现出高度分化的特点;另一方面不同学科、不同领域之间相互交叉、结合与融合,向综合性、整体化的方向发展,呈现出高度综合的趋势。系统科学就是这后一发展趋势中最具有基础性的学问。

二战后,科学技术得到了突飞猛进的发展,系统科学也随着得到了发展,目前,人们已经能够把客观世界分为三类不同的系统:简单系统、简单巨系统和复杂巨系统。要认识不同的系统,就要用不同的方法论。

简单系统对应的方法论是还原论,就是它抛开研究对象与周围世界的联系,把研究对象不断进行分解,直到可以认识它为止。这是文艺复兴的最主要成果之一。到了20世纪,科学家发现了一种新的系统——简单巨系统,还原论已不适于这个系统,外国学者在20世纪下半叶提出了自组织理论,对于解决简单巨系统非常有效。随着科学技术的发展,人们又发现了一类新的系统,还原论和自组织理论已经失效。钱学森的贡献是,在前人基础上提出开放的复杂巨系统的理论,并提出,对应着这类系统的是从定性到定量综合集成的方法论。这是全新的发现,标志着系统科学进入新的发展阶段。

钱学森的学生戴汝为曾著文指出,钱学森对“从定性到定量综合集成法”作了这样的解释:其实质是把各方面有关专家的知识及才能、各种类型的信息及数据与计算机的软、硬件三者有机地结合起来,构成一个系统。这个方法的成功之处就在于发挥这个系统的整体优势和综合优势,为综合使用信息提供了有效的手段。

钱学森是公认的系统科学和系统工程的开创者和奠基者,他号召学者们一起参与系统科学的研究,他说:“我们若是把这件事做成了,将会是震动世界的,在科学史上的意义将不亚于相对论和量子力学。”

钱学森大成智慧教育的第二个构想便是,用系统科学的知识培养和教育学生。一定要让学生上系统科学的课程,把系统科学的最新成果教给学生。让学生对客观世界有一个整体的认识,对于不同类别的系统,知道用哪一类方法论去面对。

构想之三:让科学和艺术“联姻”

1991年,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,他是唯一获此殊荣的科学家。在人民大会堂举办的授奖仪式的即兴演讲中,钱学森专门提到他的夫人、女高音歌唱家蒋英,他说:“44年来,蒋英给我介绍了音乐艺术……正因为我受到这些艺术方面的熏陶,所以我才能够避免死心眼,避免机械唯物论,想问题能够更宽一点、活一点。”

他还曾说:“难道搞科学的人只需要数据和公式吗?搞科学的人同样需要有灵感,而我的灵感,许多就是从艺术中悟出来的。”

钱学森大成教育智慧的第三个构想是,大力加强学生的形象思维的训练。

形象思维是钱学森创立的思维科学研究的重要内容。1980年他在《中国社会科学》第6期发表的《现代科学技术的发展》一文提出,思维科学包括逻辑思维、形象思维和其他各种思维过程。他在1984年举行的全国思维科学会议上提出,思维科学研究的突破口在于形象思维的研究。

大学怎样进行形象行思维训练,形象思维到底能对科学创新产生怎样的影响,他也没有展开论述。但钱学森通过自己对思维的研究,以及从自己的科研实践中,切实感受到了形象思维对于科学创新的力量。

钱学森晚年曾说:“艺术上的修养,不仅加深了我对艺术作品中那些诗情画意和人生哲理的深刻理解,也让我学会了艺术上大跨度的宏观形象思维。我认为这些东西对启迪一个人在科学上的创新是很重要的。科学上的创新光靠严密的逻辑思维不行,创新的思想往往开始于形象思维,从大跨度的联系中得到启迪,然后再用严密的逻辑加以验证。我已90多岁了,想到中国长远发展的事情,其中包括如何使我们一些一般性的大学接近或达到世界一流大学的水平,达到科学和艺术的结合的标准。”

钱学森就读的加州理工学院鼓励理工科学生提高艺术素养。钱学森当年所在的火箭小组的头头马林纳就是一边研究火箭,一边学习绘画,他后来还成为一位抽象派画家。钱学森的导师冯.卡门教授周末经常与好莱坞明星聚会。通过和艺术界的交往,冯.卡门得到了一种形象思维的再训练。冯.卡门、钱学森到了高龄,还保持着旺盛的创作力,与他们有意识地锻炼自己的思维有关。

西安交大“钱班”72班班长魏笠被文学欣赏、陶艺制作、建筑等课深深吸引,他说:“我们体验到艺术的美和社科类学科的吸引力。许多同学都觉得在艺术类课程和实践活动中,自己的兴趣、想象力和形象思维能力都像被唤醒了一般。”

可见,注重培养学生的形象思维能力,把握住了人类思维的特点,符合思维规律。对于科学研究来说,思维非常重要。钱学森曾说:“连思维都不科学,哪还有什么科学?

构想之四:改革数学课程

钱学森大成教育智慧的第四个构想是,改革数学课程。

钱学森明确提出,对数学课的课时数作一定的调整,将数学课教授的重点转移到利用计算机求解和理解计算机给出的答案。数学课的改革要面对人机结合这种科研方式。但是,部

分高校依然沿用着传统的模式,教人怎么去算,这样一来,浪费了很多时间。

从大成智慧教育构想的几个方面看,它切近科学技术发展的前沿,把握住了科技发展的规律和拔尖人才培养的规律。从国内来看,在高校培养科技创新人才的模式中,钱学森的大成智慧教育构想可以说是最新的一种,是最靠近21世纪中国先进教育理念的一种教育构想和教育模式。

教育模式是随着社会的发展、科学的发展、社会的需求变化的。农业经济时代的人才培养模式是“通才模式”。19世纪工业革命之后,社会分工越来越细,专才教育模式应运而生。到了20世纪中叶,随着社会的发展,一个人一生中会多次转行,专才教育已经不能为他的转行提供一种很好的保障。教育又开始向通才教育转化。当然,这个时候的教育,已经和以前的通才教育不同了。进入21世纪,通才教育成为高等教育改革的趋势之一。

同样是通才教育,大成智慧教育构想与美国大学的教育构想有所不同。根据美国史密斯学院行政管理研究室研究员王竞的观点,美国大学把人类知识划分为人文科学、社会科学和自然科学,课程基本上分为三类:通才教育、专业课程和自由选修。美国的通才教育是和专业教育相对的,而钱学森所讲的“通才教育”是一种综合整个客观世界知识的教育,适应了科学技术的最新发展,尊重思维规律和教育规律,其着眼点更高,融通性更强,因此是一种全新的通才教育模式。

钱学森以他的学识提出了一个改变目前教育现状的尝试,当然,到底对不对,还需要通过实践检验,还需要教育界的专家去进一步总结。

大成智慧

钱学森一生都在和教育发生紧密联系,他的大成教育构想是深深根植于自己的实践的。

钱学森的父亲钱均夫,早年留学日本,回国后一直从事教育事业,并曾在教育部任普通教育司第三科科长,浙江省教育厅任督学。钱均夫兴趣广泛,给了钱学森很多影响,他说:“我父亲钱均夫很懂得现代教育,他一方面让我学理工,走技术强国的路;另一方面又送我去学音乐、绘画等艺术课。”

钱均夫很重视独子钱学森的教育,《走近钱学森》一书作者、著名作家叶永烈说:“钱学森可以说是走过了一条最正规的循序渐进的学习途径:蒙学院—小学—中学—大学—留学—硕士—博士—副教授—教授。尤其值得提到的是,钱学森每一阶段进入的学校,全是第一流的名牌学校。”钱学森曾写下一份珍贵文件,回忆他一生中给予他深刻影响的人,总共17位,其中有7位是中学教师,4位是大学教师。

现在很多听过钱学森课的学生都说,“钱老讲课,本身就是一种艺术……整个一堂课,说话漂亮,板书漂亮,时间掌握得非常严格。”当时,很多外校的年轻教师想听一听钱学森

这位美国的火箭“元老”是怎么讲火箭的,想听听大科学家怎么讲课的,于是想尽一切办法去“搞”听课证。当时,钱学森上的是大课,听课要有听课证,班长把门,不能随便进来。

后来,钱学森调到国防部第五研究院等单位,也一直在带研究生。

可以说,钱学森一生都没有脱离教育界,并且一直与外国的、中国的教育发生着非常密切的关系。

现在,我们所讲的钱学森的教育思想,主要是指他在上世纪80年代之后的教育思想。上世纪50年代,钱学森先生回国后,看到高校经过“院系调整”,专业分得过细,理工分家,认为此种教育模式不可取。1958年,钱学森先生参与筹划中国科技大学的创建,他内心里想把这所学校建成中国的加州理工学院,因为他觉得,加州理工学院的人才培养模式比现行模式更利于创新人才的培养。

到了晚年,特别是上世纪80年代以后,他对教育的认识在上世纪50年代的基础上,又往前发展了。

钱学森关于教育的看法,很多是在谈其他问题时,顺便就带出来了。

比如,1978年,钱学森正式提出系统工程的时候,他就想到,只有理解系统工程的人,才能够发展并利用系统工程,便自然而然地提出,教育要培养懂系统工程的人。

这些思想不断累积起来,便形成了今天的大成教育智慧教育构想。

钱学森就是这样一个人,他不是教育家,但是他的教育思想为教育改革提出了一种思路。除西安交通大学的“钱学森实验班”外,清华大学也正在尝试着按照钱老的思想举办“钱学森力学班”。

也许有人会这样问:他为什么能够取得这样的成就?他的思维有别于常人的是什么?从上面的介绍,人们或许可以初步获得这样的认识:综合集成思想贯穿于钱学森科学研究的始终。“集大成,得智慧”,综合集成思想使他的知识结构不仅有深度、有广度,还有高度。这高度指的是对科学发展的远见卓识,指的是创新、是智慧。如果我们把深度、广度、高度看作三维结构,那么钱学森就是一位三维科学家,也就是我们通常所说的科学大师或科学帅才。

探究钱学森本人非凡成就的成因,或许对理解钱学森大成智慧教育理念会有帮助吧。

(为写成此文,我们荣幸地得到了钱学森之子钱永刚先生的悉心指导和热情鼓励,对此我们深表感谢。钱永刚退休前是某研究所高级工程师,现为清华大学、上海交通大学、西安交通大学等校兼职教授)

钱学森与控制论

钱学森与控制论 郑应平 同济大学CIMS研究中心 文章首先介绍了控制论的内容、方法和意义,以及历史回 顾,并特别强调其在人类文明和科技发展中的重要地位,进而 介绍了钱学森《工程控制论》的内容、观点及其在整个控制论 发展过程中的承前启后作用,特别强调了它定位于面向工程 应用的理论及其技术科学的特点,即把工程实际中行之有效的 原理和方法整理总结成为理论,又将此理论在解决工程问题中 不断充实、提高和发展。随着他结合系统工程和大系统、复杂 系统乃至复杂巨系统的控制问题逐步形成的综合集成方法论体 系,进一步明确了他对控制论在系统科学体系中的地位、作用 和现代发展方向的观点,对现代控制论的发展起到了重要的推 动作用。文中具体介绍了系统工程、系统科学体系和复杂系统 控制理论的发展和融汇,指出它们已成为当前科技迅猛发展的 重要方面。最后简要介绍了当前信息科学全面发展的趋势,以 及系统和控制理论在现代社会发展中的重要历史使命。 [关键词] 控制论;工程控制论;技术科学;复杂系统控 制;复杂巨系统综合集成方法论 1、控制论的基本内容、发展过程及其对社会发展和 科技进步的重要作用 人类在社会实践中很早就希望构造一些精巧的机器能够代 替人类自动完成一些复杂的操作。最早实现的这类功能包括自 动计时,自动定向,利用水力、风力的自动装置等等。科学技 术发展的推动力归根结底来自于社会生产的需求。瓦特蒸汽机 首先解决了动力问题,但为了能够正常工作,瓦特还发明了一 种离心调速器,它能自动调节进汽阀门以保持一定的转速。这 里他实际上已采用了反馈原理,即根据转速变化引起离心球高

度变化反过来调整蒸汽输入以调整转速。这里有个“度”的问题,即不能矫枉过正,否则会恶性循环,自激振荡。为此物理学家麦克斯韦研究了这种反馈系统的稳定性问题,并于1868 年发表论文“论调速器”,当属最早的理论工作。 当时控制的对象主要是机械和电子系统。20世纪20年代以来,在电路和无线电方面运用频谱分析方法得到了关于系统稳定性和其他品质分析的大量成果。这套理论恰好可用于控制系统分析,形成今天所谓的古典调节理论,至今仍广泛用于许多简单的实际问题。较复杂的问题则涉及非线性和随机输入下的系统品质和控制问题。前者导入了李雅普诺夫和庞加莱关于动态系统稳定性和动态行为的定性分析方法;后者则由维纳发展了统计滤波和预测理论,据说曾用于二战中的防空火炮控制。上世纪30、40年代,系统和控制思想空前活跃,有贝塔朗菲的一般系统论,维纳的控制论,香农除了信息论以外,还发表了关于继电开关逻辑综合的理论,至今仍是计算机等离散状态系统控制综合的理论基础。冯·诺依曼除了决策和博弈理论以外,还提出了现代计算机体系结构和自组织、自修复、自繁殖系统的初步想法;阿什贝的控制论则比较强调从生物医学的角度提出新的思想,例如体温的自行镇定(homeostat)和适应环境(ultrastable)的系统。所谓“老三论” 就是那时开始形成的,它们今天仍然是信息科学技术发展的部分理论基础。 2、控制论发展面临的问题与钱学森《工程控制论》的发表 维纳把控制论界定为“在动物和机器中控制和通讯的科学”,他选用的术语“Cybernetics” 既来自希腊文中“掌舵人”的概念,又与麦克斯韦1868年的论文中“调速器”一词有关。但其内容主要涉及统计力学在通信、滤波和控制中的应用。反馈原理和稳定机制,控制论原理在生物医学和社会管理中的应用等等。这也不难从其各章标题看出:牛顿时间和柏格森时间,群和统计力学,时间序列、信息和通讯,反馈和振荡,计算机和神经系统,完形和普遍概念,控制论和精神病理学,信息、语言和社会等等。此外在第二版还加入了自繁殖机一章。阿什贝的书也类似。他们较多地谈论思想和方法论,而如何将它们用于解决工程实际问题已成为人们关注的焦点。 钱学森的《工程控制论》(英文版)[1] 在1954年应运而生。它包括18章,其篇幅按1958年的中译本[2]计为33万字,其内容特点可概括如下。 1) 面向工程应用的理论。书中指出,控制论(Cybernetics)一词,安培曾于1845 年用于描述一种关于国务管理的科学;工程中广泛应用的古典(伺服)控制系统理论(1930-1940年)是关于机械系统与电器系统的控制与操纵的科学;维纳控制论(1948年)则是一种较为普遍的关于动物体和机器的控制与通讯的科学;钱学森进而将控制论的主要问题概括为“一个系统的不同部分之间相互作用的定性性质,以及由此决定的整个系统总体的运动状态”的研究;而工程控制论则被界定为研究控制论这门科学中能够直接用在控制系统工程设计的那些部分,它除了应当包括伺服系统工程实际的内容之外,更深刻更重要的在于作为技术科学,应把工程实际中各种原理方法整理总结成为理论,以显示其在不同领域应用中的共性,以及许多基本概念的重要作用,它的重点在于理论分析,而不是系统部件的详细构造和设计问题。作为技术科学,工程控制论使我们可能以更广阔的眼界、更系统的方法来观察有关的问题,从而得到解决老问题更有效的新方法,并揭示新的前景。

《钱学森思维科学思想》读书笔记

《钱学森思维科学思想》读书笔记,卢明森,科学出版社,2012年4月 P19, 一般系统论这一学科来源于生物学研究,是一个重要发展,王兴成同志在介绍它时,把其基本原则归纳为一是整体性原则,二是相互联系的原则,三是有序性原则,四是动态性原则。既然一般系统论是研究系统,一二两天基本原则是容易理解的。三、四两个基本原则有些新鲜:它们来源于观察生物和生命现象。生物有一个有条不紊的构造,而且能有目的地生长和演化。这看来是生命所特有的。生物一死,构造立即开始破坏,生长和演化也理解停止,转入分解。所以一般系统论的核心是这后两条基本原则。贝塔朗费等人,首先认识到这个生命所特有的现象与物理学中热力学第二定律说的不同:热力学第二定律说一个封闭系统(同周围环境没有能量和物质交换的有限大的系统)的熵只能增加,看来越变越无序,而不是走向有序。抓住这一点,一般系统论强调系统的开放性,即系统要同周围环境有能量和物质的交换。 心得: 传统网管是相对的封闭系统,缺乏信息交换,所以系统只能在功能层面有限扩大,而在整个层面来看变得越来越无序,支撑越来越困难。智能网管强调系统的开放性,即智能网管要同周围环境有信息交换,包括与人的交换,与系统的交换,这种交换会让系统功能、数据、逐渐从量的积累走向质的转变,包括识别核心能力、感知数据价值、学习专家能力。 如下图,对外的开放,会暴露网络的不足,发现支撑的短板,继而提升支撑能力,提高运营质量和客户感知; 开放性1:能力开放让日益支撑扁平化;同时扁平化会让网络可能存在的问题尽量暴露,继而我们也可以最快的完善;所以开放是对传统模式的一种升华。 开放性2:与人的交换,规则能力可以让业务专家参与到运营中,让网管变为一种动态完善的过程,不断把抽象、总结出来的业务规则贯入系统,达到人机的合一支撑,这种开放手段会让网管逐渐具备抽象能力;把专家价值逐步沉淀到系统,即使某个专家离职以后,其知识也可以变为系统的一部分,降低人的负面影响。 标准化1的思考: 标准化是稳定的点或体系,是盘活原有网管投资的有效途径,系统的自组织能力,标准化是从局部到整体的过度,可以让我们逐步把握网管的重点,让网管支撑从整体上逐渐走向一种有序的结构。 P19 第三段

钱学森主要学术贡献

钱学森主要学术贡献 钱学森长期担任中国火箭和航天计划的技术领导人,对航天技术、系统科学和系统工程做出了巨大的和开拓性的贡献。钱学森共发表专著7部,论文300余篇。 主要贡献表现在以下几方面: ①应用力学 钱学森在应用力学的空气动力学方面和固体力学方面都做过开拓性的工作。与冯·卡门合作进行的可压缩边界层的研究,揭示了这一领域的一些温度变化情况,创立了卡门——钱学森方法。与郭永怀合作最早在跨声速流动问题中引入上下临界马赫数的概念。 ②喷气推进与航天技术 从40年代到60年代初期,钱学森在火箭与航天领域提出了若干重要的概念:在40年代提出并实现了火箭助推起飞装置(JATO),使飞机跑道距离缩短;在1949年提出了火箭旅客飞机概念和关于核火箭的设想;在1953年研究了行星际飞行理论的可能性;在1962年出版的《星际航行概论》中,提出了用一架装有喷气发动机的大飞机作为第一级运载工具,用一架装有火箭发动机的飞机作为第二级运载工具的天地往返运输系统概念。 ③工程控制论 工程控制论在其形成过程中,把设计稳定与制导系统这类工程技术实践作为主要研究对象。钱学森本人就是这类研究工作的先驱者。 ④物理力学 钱学森在1946年将稀薄气体的物理、化学和力学特性结合起来的研究,是先驱性的工作。 1953年,他正式提出物理力学概念,主张从物质的微观规律确定其宏观力学特性,改变过去只靠实验测定力学性质的方法,大大节约了人力物力,并开拓了高温高压的新领域。1961年他编著的《物理力学讲义》正式出版。现在这门科学的带头人是苟清泉教授,1984年钱学森向苟清泉建议,把物理力学扩展到原子分子设计的工程技术上。 ⑤系统工程 钱学森不仅将中国航天系统工程的实践提炼成航天系统工程理论,并且在80年代初期提出国民经济建设总体设计部的概念,还坚持致力于将航天系统工程概念推广应用到整个国家和国民经济建设,并从社会形态和开放复杂巨系统的高度,论述了社会系统。任何一个社会的社会形态都有三个侧面:经济的社会形态,政治的社会形态和意识的社会形态。钱学森从而提出把社会系统划分为社会经济系统、社会政治系统和社会意识系统三个组成部分。相应于三种社会形态应有三种文明建设,即物质文明建设(经济形态)、政治文明建设(政治形态)和精神

系统工程

系统工程 实现系统最优化的科学。1957年前后正式定名。1960年左右形成体系。是一门高度综合性的管理工程技术,涉及应用数学(如最优化方法、概率论、网络理论等)、基础理论(如信息论、控制论、可靠性理论等)、系统技术(如系统模拟、通信系统等)以及经济学、管理学、社会学、心理学等各种学科。系统工程的主要任务是根据总体协调的需要,把自然科学和社会科学中的基础思想、理论、策略、方法等从横的方面联系起来,应用现代数学和电子计算机等工具,对系统的构成要素、组织结构、信息交换和自动控制等功能进行分析研究,借以达到最优化设计,最优控制和最优管理的目标。系统工程大致可分为系统开发、系统制造和系统运用等3个阶段,而每一个阶段又可分为若干小的阶段或步骤。系统工程的基本方法是:系统分析、系统设计与系统的综合评价(性能、费用和时间等)。系统工程的应用日趋广泛,至20世纪70年代已发展成许多分支,如经营管理系统工程、后勤系统工程、行政系统工程、科研系统工程、环境系统工程、军事系统工程等。 用定量和定性相结合的系统思想和方法处理大型复杂系统的问题,无论是系统的设计或组织建立,还是系统的经营管理,都可以统一的看成是一类工程实践,统称为系统工程。 第二次世界大战以后。为适应社会化大生产和复杂的科学技术体系的需要.逐步把自然科学与社会科学中的某些理论和策略、方法联系起来.应用现代数学和电子计算机等工具.解决复杂系统的组织、管理相控制问题,以达到最优设计、最优控制和最优管理的目标。系统工程是一门高度综合性的管理工程技术,涉及自然科学棚社会科学的多门学科。构成系统工程的基本要素是:人、物、财、目标、机器设备、信息等六大因素。各个因素之间是互相联系、互相制约的关系。系统工程大体上可分为系统开发、系统制造和系统运用三个阶段,每个阶段又可划分为若干小阶段或步骤。系统工程的基本方法是:系统分析、系统设计相系统的综合评价。具体地说,就是用数学模型和逻辑模型来描述系统,通过模拟反映系统的运行、求得系统的最优组合方案和最优的运行方案。70年代以来,系统工程已广泛地应用于交通运输、通讯、企业生产经营等部门,在体育领域亦有应用价值和广阔的前景。它的基本特点是:把研究对象作为整体看待,要求对任一对象的研究都必须从它的组成、结构、功能、相互联系方式、历史的发展和外部环境等方面进行综合的考察.做到分析与综合的统一。最常用的系统工程方法,是系统工程创始人之一霍尔创立的,称为三维结构图:①时间维。对一个具体工程,从规划起一直到更新为止.全部程序可分为规划、拟定方案、研制、生产、安装、运转和更新七个阶段。②逻辑维。对一个大型项目可分为明确目的、指标设计、系统方案组合、系统分析、最优化、作出决定和制定方案七个步骤。②知识维。系统工程需使用各种专业知识,霍尔把这些知识分成工程、医药、建筑、商业、法津、管理、社会科学和艺术等,把这些专业知识称为知识维 系统工程(Systems Engineering)是系统科学的一个分支,实际是系统科学的实际应用。可以用于一切有大系统的方面,包括人类社会、生态环境、自然现象、组织管理等,如环境污染、人口增长、交通事故、军备竞赛、化工过程、信息网络等。系统工程是以大型复杂系统为研究对象,按一定目的进行设计、开发、管理与控制,以期达到总体效果最优的理论与方法。系统工程是一门工程技术,但是,系统工程又是一类包括了许多类工程技术的一大工程技术门类,涉及范围很广,不仅要用到数、理、化、生物等自然科学,还要用到社会学、心理学、经济学、医学等与人的思想、行为、能力等有关的学科。系统工程所需要的基础理论包括,运筹学、控制论、信息论、管理科学等。 系统工程的定义 1.[美]切斯纳(1967)

钱学森的成就

二、科学成就 钱学森长期担任中国火箭和航天计划的技术领导人,对航天技术、系统科学和系统工程做出了巨大的和开拓性的贡献。钱学森共发表专著7部,论文300余篇。主要贡献表现在以下几方面: ①应用力学 钱学森在应用力学的空气动力学方面和固体力学方面都做过开拓性的工作。与冯·卡门合作进行的可压缩边界层的研究,揭示了这一领域的一些温度变化情况,创立了卡门——钱学森方法。与郭永怀合作最早在跨声速流动问题中引入上下临界马赫数的概念。 ②喷气推进与航天技术 从40年代到60年代初期,钱学森在火箭与航天领域提出了若干重要的概念:在40年代提出并实现了火箭助推起飞装置(JATO),使飞机跑道距离缩短;在1949年提出了火箭旅客飞机概念和关于核火箭的设想;在1953年研究了行星际飞行理论的可能性;在1962年出版的《星际航行概论》中,提出了用一架装有喷气发动机的大飞机作为第一级运载工具,用一架装有火箭发动机的飞机作为第二级运载工具的天地往返运输系统概念。 ③工程控制论 工程控制论在其形成过程中,把设计稳定与制导系统这类工程技术实践作为主要研究对象。钱学森本人就是这类研究工作的先驱者。 ④物理力学 钱学森在1946年将稀薄气体的物理、化学和力学特性结合起来的研究,是先驱性的工作。1953年,他正式提出物理力学概念,主张从物质的微观规律确定其宏观力学特性,改变过去只靠实验测定力学性质的方法,大大节约了人力物力,并开拓了高温高压的新领域。1961年他编著的《物理力学讲义》正式出版。现在这门科学的带头人是苟清泉教授,1984年钱学森向苟清泉建议,把物理力学扩展到原子分子设计的工程技术上。 ⑤系统工程 钱学森不仅将我国航天系统工程的实践提炼成航天系统工程理论,并且在80年代初期提出国民经济建设总体设计部的概念,还坚持致力于将航天系统工程概念推广应用到整个国家和国民经济建设,并从社会形态和开放复杂巨系统的高度,论述了社会系统。任何一个社会的社会形态都有三个侧面:经济的社会形态,政治的社会形态和意识的社会形态。钱学森从而提出把社会系统划分为社会经济系统、社会政治系统和社会意识系统三个组成部分。相应于三种社会形态应有三种文明建设,即物质文明建设(经济形态)、政治文明建设(政治形态)和精神文明建设(意识形态)。社会主义文明建设应是这三种文明建设的协调发展。从实践角度来看,保证这三种文明建设协调发展的就是社会系统工程。从改革和开放的现实来看,不仅需要经济系统工程,更需要社会系统工程。 ⑥系统科学 钱学森对系统科学最重要的贡献,是他发展了系统学和开放的复杂巨系统的方法论。 ⑦思维科学

(完整版)系统工程的发展与应用研究

系统工程的发展与应用研究作为人类知识总体系的一部分,系统工程直接用于改造客观世界的实践活动,应用于解决实际问题。国内外系统工程的思想方法和实际应用源远流长,最早可以追溯到远古时代,在我国系统工程发展的历史长河中更是形成了例如孙子兵法、万里长城和都江堰等一系列伟大成就。近代以来,随着工业、国防和科学技术的发展,各类工程、生产等复杂的大系统以及巨系统不断增多,系统工程这门综合性交叉学科更是得到全面、迅速的发展。本文首先对国内外系统工程的发展历程进行了简单介绍。其次,从社会领域、经济领域、科学技术领域、军事领域和环保领域等方面对当前系统工程的应用进行了总结。本文最后结合当前时代发展,大胆设想与展望了系统工程在未来的发展与应用。 1系统工程的发展 系统工程就是一门研究如何建立系统、进行系统分析和系统设计,以及为了实现系统的目的功能所必需的各种思想、技术方法和理论的方法性学科。由于近代工业、国防和科学技术的迅速发展, 出现了许多规模庞大、构造复杂、影响因素众多的大系统(如钢铁、石油、化工、机械制造等生产系统以及电力系统、交通运输系统、通讯情报系统和军事指挥系统等),这类大系统往往是一个多级分层决策的多输入输出系统, 系统输入的信息几乎都是随机的,并且这类系统往往需要同时具有控制功能和管理功能, 即是一类能够完成多种功能的人机系统、科研试制系统、社会经济系统和环境生态系统等。因此,系统工程作为一门综合性的交叉学科,在国内外都有了较大的发展。 1.1国内发展 在古代中国,老子阐明了自然界的统一性,西周出现了世界构成的“五行说”,东汉时期张衡提出了“浑天说”,当时虽然没有明确的系统概念,没有设立一套完善的系统方法论体系,但是却对客观世界的系统性及整体性有了一定程度的认识。系统工程发展过程中,最显著的代表就是都江堰这一大型水利工程的建设,整个工程由鱼嘴(岷江分流),飞沙堰(分洪排沙)和宝瓶口(引水)等三大主要部分组成,相互之间协同促进和影响,两千多年来一直发挥着防洪灌溉的重要作用。 新中国成立后,在钱学森的领导下,科技人员在工程实践中形成了中国航天系统工程方法的雏形,并将这套方法推广到电子、船舶等其它军工行业。从20世纪70年代后期开始,钱学森、许国志等专家们开始探索建立系统工程理论方法,组织开展“系统学科讨论班”活动,提出了“开放的复杂巨系统”和“从定性的到定量的综合集成法”等,在中国掀起了研究和应用系统工程的高潮,继而迅速推广到军事、经济、社会等各个领域。 从1979年开始,钱学森提出了建立系统学科体系的目标,逐步发展完善系统的科学体系。钱学森教授等人先是提出从定性到定量综合集成的方法论,于1992年又提出从定性到定量的综合集成研讨厅体系,进而把处理开放复杂巨系统的方法与使用这种方法的组织形式有机结合起来。 20世纪90年代中期,顾基发教授等提出的物理一事理一人理(WSR)方法论。

钱学森系统科学思想和系统科学成就

中国航天报/2011年/12月/8日/第003版 航天论坛 钱学森系统科学思想和系统科学成就 中国航天科技集团公司原710所副所长科技委主任于景元 钱学森在开创我国航天事业过程中,同时也开创了一套既有普遍科学意义、又有中国特色的系统工程管理方法与技术。实践已证明了这套组织管理方法的科学性和有效性。从今天来看,就是在当时条件下,把科学技术创新、组织管理创新与体制机制创新有机结合起来,实现了综合集成创新,从而走出了一条发展我国航天事业的自主创新和协同创新道路。我国航天事业一直在持续发展,其根本原因就在于自主创新和协同创新。 系统科学思想的形成与发展 航天系统工程的成功实践,不仅是钱老对管理科学与工程的重大贡献,同时也为建立系统科学体系奠定了实践基础。 系统科学是有三个层次结构的学科体系。在钱老建立的系统科学体系中,处在工程技术或应用技术层次上的是系统工程;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;而处在基础科学层次上属于系统理论的便是系统学。这样三个层次结构的系统科学经过系统论通向辩证唯物主义。 在系统科学体系中,系统学是需要建立的新兴学科。20世纪80年代中期,钱老以系统学讨论班的方式开始了创建系统学的工作。在讨论班上,钱老首先提出了系统新的分类,将系统分为简单系统、简单巨系统、复杂巨系统和特殊复杂巨系统。生物体系统、人体系统、人脑系统、地理系统、社会系统、星系系统等都是复杂巨系统。其中社会系统是最复杂的系统了,又称作特殊复杂巨系统。这些系统又都是开放的,与外部环境有物质、能量和信息的交换,所以又称作开放的复杂巨系统。 20世纪90年代中期,钱老提出开创复杂巨系统的科学与技术,实际上就是由综合集成方法、综合集成理论、综合集成技术和综合集成工程所构成的复杂巨系统科学技术体系,这就把复杂科学体系大大向前发展了,发展到了复杂巨系统科学体系。 系统科学、复杂巨系统科学对现代科学技术发展,特别对现代科学技术向综合性整体化方向发展必将产生重大影响。这是钱学森对现代科学技术发展的巨大贡献,也是中华民族乃至全人类的宝贵知识财富和思想财富。 认识和改造世界的知识体系 钱老从系统科学思想出发,从整体上去认识和把握人类认识世界和改造世界的知识结构,提出了现代科学技术体系和人类知识体系,这是钱老对现代科学技术发展的系统性和整体性贡献。 钱学森提出的现代科学技术体系结构,从纵向上看有11个科学技术部门。这11个科学技术部门是自然科学、社会科学、数学科学、系统科学、思维科学、人体科学、地理科学、军事科学、行为科学、建筑科学、文艺理论。这是根据现代科学技术发展到目前水平所做的划分。随着科学技术发展,今后还会产生新的科学技术部门,所以这个体系是动态发展系统。 我国正在实施科技兴国战略,我们不仅要充分发挥自然科学技术的重要作用,更要发挥现代科学技术体系的综合优势和整体力量。 从钱老建立现代科学技术体系和人类知识体系可以看出,钱老作为一位伟大的科学家,他不仅有学科和领域的深度,又有跨学科、跨领域的广度,还有跨层次的高度。如果把深度、广度和高度看做三维结构的话,那么钱学森就是一位三维科学家。 系统科学的实践意义

系统工程导论课后习题答案

2.1什么是孤立系统、封闭系统和开放系统?试分别举例说明。 答:a.如果系统与其环境之间既没有物质的交换,也没有能量的交换,就称其为孤立系统。在孤立系统中,系统与环境之间是相互隔绝的,系统内部的能量和物质不能传至系统外,系统环境的能量也不能传至系统内,显然,客观世界是不存在这种孤立系统的;b.如果系统与其环境可以交换能量但不可以交换物质,称其为封闭系统。例如一个密闭的容器,可以与外界交换能量,但不能交换物质,可看作为封闭系统;c.如果系统与环境之间既有换,又有物质交换,就称其为开放系统。小至细胞、分子、大至生物、城市、国家等任何系统每时每刻都与环境进行着物质、能量及信息的交换,都是开放系统。 2.2什么是系统自组织现象?试描述一个具体的系统自组织现象。 答:系统中的元素在环境作用下,不依靠外力,发展形成有序结构的过程,称为系统自组织。19世纪末化学家利色根发现,将碘化钾溶液加入到含有硝酸银的胶体介质中,在一定的条件下,所形成的碘化银沉淀物会构成一圈圈有规律间隔的环状分布,这种有序的环称为利色根环。如激光的产生就是一个典型的自组织过程。 2.3中国科学家对系统科学与技术有过哪些贡献? 答:中国科学院于1956年在力学研究所成立“运用组”,即后来“运筹组”的前身。到1980年成立“系统科学研究所”,1980年成立“中国系统工程学会”,这些都标志着我国对系统工程研究发展的重视。1986年钱学森发表“为什么创立和研究系统学”,又把我国系统工程研究提高到系统工程基础理论,从系统科学体系的高度进行研究。我国学者钱学森于1989年提出“综合集成法”,是对系统工程方法论研究方面作出的新贡献。 2.4如何全面正确理解系统的整体性和“1+1>2”表达式? 答:系统的首要特征就是其整体性,系统不是各孤立部分属性的简单叠加,它还具有各孤立部分所没有的新的性质和行为。系统的整体性质有时通俗地表达为“1+1>2”,但实际情况是复杂的,也有可能等于2或小于2,这取决于系统的结构、各部分的属性及系统内协同作用的强弱。这主要是从系统的交通角度来理解的。 2.5耗散结构理论、协同学和混沌理论的主要观点是什么?有什么共同点与不同点? 答:a.散结构理论认为一个系统总是朝着均匀和无序的平衡态发展,系统的熵不断增大,直至达到平衡态,此时系统的熵最大,但对于一个开放系统,系统的熵却可能增长、维持或减小。b.协同学研究系统的各个部分如何进行协作,并通过协作导致系统出现空间上、时间上或功能上的有序结构。c.混沌是由确定性的发展过程中产生出来的一种随机运动。它不是简单的无序状态,在“杂乱无章”运动中又包含普适常数,包含自相似性。 共同点:三者讲的都是一个系统如何自发地形成有序结构的。不同点:混沌理论是从随机表象角度来讲的,耗散结构是从熵的角度来讲的,协同学是从各个部分如何进行协作。 3.0详细说明动态规划的中心思想。 动态规划是研究多段决策而提出来的一种数学方法,它的中心思想是所谓的“最优性原理”,这个原理归结为用一个基本地推关系式,从整个过程的终点出发,由后向前,使过程连续地转移,一步一步地推到始点,找到最优解。动态规划算法通常用于求解具有某种最优性质的问题。在这类问题中,可能会有许多可行解。每一个解都对应于一个值,我们希望找到具有最优值的解。动态规划算法与分治法类似,其基本思想也是将待求解问题分解成若干个子问题,先求解子问题,然后从这些子问题的解得到原问题的解。与分治法不同的是,适合于用动态规划求解的问题,经分解得到子问题往往不是互相独立的。若用分治法来解这类问题,则分解得到的子问题数目太多,有些子问题被重复计算了很多次。如果我们能够保存已解决的子问题的答案,而在需要时再找出已求得的答案,这样就可以避免大量的重复计算,节省时间。我们可以用一个表来记录所有已解

2011.2.25论钱学森的马克思主义哲学观——以现代科学技术体系为例

浅论钱学森的马克思主义哲学观 ——以钱学森的现代科学技术体系思想为例 内容摘要:钱学森以马克思主义哲学为指导,以系统思想为方法论基础,提出了现代科学技术体系的伟大构想,这个体系包括“三层次一核心十一个桥梁十一大部门”,体现了其对马克思主义哲学的精神实质、研究对象、体系及基本方法等方面的独到见解。本文拟就现代科学技术体系中体现的钱学森的马克思主义哲学观予以分析阐述。 关键词:钱学森;现代科学技术体系;马克思主义哲学 随着近代科学从宗教神学的束缚中走向独立,各门自然科学在长期的演变过程中从最初的分化状态逐渐趋向于整体化和结构化,科学与技术逐渐走向联姻,科学的部门结构和层次结构日益分化,其的整体化特征也日益明显。至现代,科学和技术发展一体化,形成了自身的体系,即现代科学技术体系。20世纪70年代末以来,钱学森以马克思主义哲学为指导,运用系统论观点对现代科学和技术进行了新的分类,提出了现代科学技术体系的伟大构想。这个体系体现了钱学森关于马克思主义哲学的观点。 一、钱学森现代科学技术体系思想的形成 (一)理论基础 钱学森提出现代科学技术体系的构想,有其深厚的理论基础。主要表现在两方面,一是钱学森研究过程中始终坚持的系统思想,二是其较深厚的马克思主义哲学功底。 第一,钱学森深刻的系统思想始终贯穿于现代科学技术体系中。其系统思想源于1950年对工程控制论的研究。受美国数学科学家维纳控制论思想的启发,钱学森结合其赴美留学期间对火箭、导弹的研究,运用控制论的原理解决了远程火箭的自动导航、火箭发动机燃烧的伺服稳定等问题。后来他意识到,不只在火箭技术领域,整个工程技术范围内几乎处处存在着被控制的系统。于是,他用更系统的方法将当时工程技术领域的实践经验概括成一般理论,并于1954年出版了《工程控制论》。该书首次提出了关于受控工程系统的理论和方法,这些理论和方法可直接应用于工程设计的实践中。其实,《工程控制论》一书已经触及到了系统思想。“《工程控制论》第十八章中,钱学森同志就讲到用重复不那么可靠

钱学森主要科学成就

钱学森主要科学成就 新华网北京10月31日电钱学森是我国航天科技事业的先驱和杰出代表,在空气 动力学、航空工程、喷气推进、工程控制论、物理力学等技术科学领域作出了开创性贡献,是中国近代力学和系统工程理论与应用研究的奠基人和倡导人。1956年初,钱学森 向中共中央、国务院提出《建立我国国防航空工业的意见书》。同年,国务院、中央军委 根据他的建议,成立了导弹、航空科学研究的领导机构——航空工业委员会,并任命他为 委员。1956年,钱学森受命组建中国第一个火箭、导弹研究所——国防部第五研究院 并担任首任院长。他主持完成了“喷气和火箭技术的建立”规划,参与了近程导弹、中近 程导弹和中国第一颗人造地球卫星的研制,直接领导了用中近程导弹运载原子弹“两弹结合”试验,参与制定了中国近程导弹运载原子弹“两弹结合”试验,参与制定了中国第一 个星际航空的发展规划,发展建立了工程控制论和系统学等。 在控制科学领域,1954年,钱学森发表《工程控制论》的学术著作,引起了控制 领域的轰动,并形成了控制科学在上世纪50年代和60年代的研究高潮。1957年,《工程控制论》获得中国科学院自然科学奖一等奖。同年9月,国际自动控制联合会(I FAC)成立大会推举钱学森为第一届IFAC理事会常务理事。他也成为该组织第一届 理事会中唯一的中国人。 在应用力学领域,钱学森在空气动力学及固体力学方面做了开拓性研究,揭示了可压 缩边界层的一些温度变化情况,并最早在跨声速流动问题中引入上下临界马赫数的概念。 1953年,钱学森正式提出物理力学概念,主张从物质的微观规律确定其宏观力学特性,开拓了高温高压的新领域。 在系统工程和系统科学领域,钱学森在80年代初期提出国民经济建设总体设计部的 概念,坚持致力于将航天系统工程概念推广应用到整个国家和国民经济 建设,并从社会形态和开放复杂巨系统的高度,论述了社会系统。他发展了系统学和 开放的复杂巨系统的方法论。 在喷气推进与航天技术领域,钱学森在40年代提出并实现了火箭助推起飞装置,使 飞机跑道距离缩短;1949年,他提出火箭旅客飞机概念和关于核火箭的设想;196 2年,他提出了用一架装有喷气发动机的大飞机作为第一级运载工具,用一架装有火箭发 动机的飞机作为第二级运载工具的天地往返运输系统概念。 在思维科学领域,钱学森在80年代初提出创建思维科学技术部门,认为思维科学是 处理意识与大脑、精神与物质、主观与客观的科学,推动思维科学研究是计算机技术革命 的需要。他主张发展思维科学要同人工智能、智能计算机的工作结合起来,并将系统科学 方法应用到思维科学的研究中,提出思维的系统观。在人体科学、科学技术体系等方面,钱学森也作出了重要贡献。

基础科学与工程技术之间的桥梁——钱学森的技术科学思想

2012年第22期 科技管理研究 Science and Technology Management Research 2012No.22 收稿日期:2011-09-29,修回日期:2012-04-19 基金项目:国家自然科学基金项目“基于技术科学的前沿技术知识图谱及强国战略研究”(70773015);河南省教育厅人文社会科学研究项 目“河南省产业经济发展与技术创新的关系研究”(2011-QN -090) doi :10.3969/j.issn.1000-7695.2012.22.055 基础科学与工程技术之间的桥梁 ———钱学森的技术科学思想 陈立新 (商丘师范学院计算机与信息技术学院,河南商丘476000) 摘要:技术科学思想的源头可以追溯到19世纪末德国哥廷根大学的克莱恩。受此影响,钱学森提出技术科学 是科学基础理论转化为实际应用的中间环节,是基础科学与工程技术之间的桥梁。在钱学森的基础上,许多学者对技术科学作了深入的研究,进一步阐发了钱学森的技术科学思想。钱学森的技术科学思想就是技术科学的强国之道,对我国的科技强国战略具有重要的现实意义。关键词:技术科学思想;钱学森;自然科学;工程科学中图分类号:G301文献标识码:A 文章编号:1000-7695(2012)22-0255-04 The Bridge berween Natural Sciences and Engineering Sciences — Hsue -Shen Tsien ’s Thought on Technological Sciences CHEN Lixin (Shangqiu Normal University ,College of Computer Science and Information Technology ,Shangqiu 476000,China ) Abstract :Source of thought on technological sciences can be traced back to mathematician Klein of Goettingen Universi-ty in the late 19th century.Affected by this ,Qian Xuesen (Hsue -Shen Tsien )presents that technological sciences are the vital intermediate parts of modern sciences ,which is helpful to transform scientific basis theory into the practical ap-plications.It is the bridge betwee natural sciences and engineering sciences.Based on the Tsien ’s thought ,many scholars studied and developed thought on technological sciences.Tsien ’s thought on technological sciences is the road to scientific and technological power country ;it has an important practical significance for the strategy of strengthening China through science and technology. Key words :thought on technological sciences ;Hsue -Shen Tsien ;natural sciences ;engineering sciences 1钱学森技术科学思想的产生背景 技术科学思想是钱学森科学思想的重要组成部分[1] 。其源头可以追溯到19世纪末德国哥廷根大学的克莱恩(F.Klein )。克莱恩的观点是数学要和实 际工程结合起来,要运用数学去解决实际问题[2] 。1904年,普朗特(Ludwig Prandtl )提出了著名的边界层理论,引起克莱恩的注意,并将其聘请到哥廷 根大学[3] 。普朗特在哥廷根大学建立了应用数学与应用力学研究所,开创了应用力学学派,成为近代航空流体力学的奠基人。普朗特培养了大批的人才,如冯·卡门(Theodore von Karman )、铁木辛柯(Stephen P.Timoshenko )、普拉格(Willia Prager )、邓哈托(J.DenHartog )、纳戴(Arpad Nadai )等。 1906年,冯·卡门进入哥廷根大学,在普朗特的指导下攻读博士学位,毕业后留校任教。冯·卡门是犹太人,1930年被迫从德国的哥廷根大学来到美国加州理工学院。冯·卡门和铁木辛柯等人把哥廷根大学的应用力学引入美国,是美国近代应用力学的奠基人。冯·卡门在加州理工学院培养了大批优秀学子,是我国学者钱学森、钱伟长、郭永怀、林家翘的导师。 1935年,钱学森通过庚子赔款奖学金从清华大学来到美国麻省理工学院学习航空工程。1936年,钱学森转学到加州理工学院,在冯·卡门的指导下学习与航空工程有关的基础理论。1939年,钱学森获得博士学位,毕业后留校,成为冯·卡门的得力助手和合作者。冯·卡门把克莱恩的基础理论与工

系统工程试卷及答案2006B

国防科技大学二〇〇六年春季课程期末考试 科目:系统工程原理试题(B卷) (可不抄题) 考生注意:1.答案必须写在统一配发的答题纸上,可不抄题! 2.考试时间为19:30—22:00,共150分钟。 3.试卷满分为100分。 一、判断(10分) 1、现实世界中没有完全意义上的封闭系统。 ( ) 2、系统工程属于系统科学体系的技术科学层次。( ) 3、切克兰德的“调查学习”模式主要适用于研究良结构的硬系统。( ) 4、系统建模时应该把研究问题的一切细节、一切因素都包罗进去。( ) 5、在系统解析结构模型中,总是假定所涉及的关系具有传递性。 ( ) 6、正规马尔可夫链通过若干步转移,最终会达到某种稳定状态。 ( ) 7、评价指标综合的“理想系数法”实际上是加权平均法加法规则的应用。( ) 8、在风险决策中,只要能获得更多的情报,就应该进行调查、试验等工作。( ) 9、结构化决策是指问题的影响变量之间的相互关系可以用数学形式表达。( ) 10、网络图的关键路线就是路长最长的线路。( ) 二、填空(20分) 1、钱学森主张将一般系统论、耗散结构、协同学等广泛学科成就进行全面总结后,建立系 统科学的基础理论,叫作( )。 2、霍尔的系统工程三维结构由( )、( )、( )组成。 3、指数平滑预测法中,平滑系数越( ),表明越重视新信息的影响。 4、层次分析法把影响问题的因素,一般分为三个层次,即( )、( )和( )。 5、若系统组成元素为N{n j,j=1,2,…,n},且其可达矩阵M=[m ij](i,j=1,…,n),则元素n i 的可达集定义为R(n i)=( ),先行集定义为A(n i)=( ),底层单元集定义为B=( )。 6、如果在经济系统中,最终产量Y=(y1,y2,…,y n)T已经确定,且已知直接消耗系数矩阵为A, 则总产量X=(x1,x2,…,x n)T=( )。 7、回归预测是一种统计方法,其预测结果有一定波动范围,这个波动范围叫做( )。 8、在柯布-道格拉斯生产函数模型Y=ALαKβ中,若α+β=1,称扩大再生产方式为( )型; 若α+β〉1,称扩大再生产方式为( )型。 9、在决策树中,由决策结点引出的分支称为( ),由自然状态结点引出的分支称为( )。 10、网络图中,某作业(i,j)的总时差R(i,j)=( )时,称该作业为“关键作业”。 三、简答(10分) 1、系统评价工作主要存在哪些方面的困难?解决的办法是什么? 2、构成决策问题的条件有哪些?根据人们对自然状态规律的认识和掌握程度,决策问题通 常可分为哪几种? 四、(20分)设某学校对学生思想品德的考核因素集U={u1,u2,u3,u4}={思想修养,集体观念,劳动观念,遵守纪律},评语集V={v1,v2,v3,v4}={很好,较好,一般,不好}。设各考核因素

我理解的钱学森地理科学思想

我理解的钱学森地理科学思想 地科一班余滢2012013228 摘要:钱学森是我国著名的科学家,也是世界力学大师。他不仅在“两弹一星”方面功勋卓著,而且在地理科学方面也建树颇深,我们从他的地理科学思想中可窥见一斑,在这里我想就钱学森老前辈的地理科学思想写一些个人理解。 关键词:地理科学思想大科学沟通桥梁三个层次研究对象基本方法建设思想 地理学是一门古老而传统的科学,它是研究人类生活,生产环境的形成,发展与区域分布的科学,具有很强的实践性,与国民经济建设的各个部门有着密切关系。长期以来,由于人们对“环境”的认识众说纷纭,从而对人与地理环境关系也莫衷一是,这样制约了地理学的发展,特别受苏联的影响,地理学被人为地分割成自然地理和人文地理,在社会科学和自然科学之间游离,难以全面研究人类的生活环境问题和发挥地理学的整体优势。在国家提出经济建设为中心的新形势下,为了更好地体现地理科学的学科优势,发挥其在国民经济建设中的服务功能,我国著名科学家钱学森院士利用系统科学的思想,从整个现代科学技术体系出发,在充分肯定地理学发展成就的基础上,对地理学进行了重新建构和认识。 一.地理科学是一门大科学 由课本可知,钱学森思想中,地理科学不同于传统意义上的地理学,他不是一门单一的学科,而是一个学科体系。它不同于传统的地理学和地球科学,而是把中世纪以来从地理科学中分化出来的测绘学,天文学,地质学等与地理学结合起来重新团结在大的地理科学系统之中,即钱老所提倡的大地理科学概念是以地理学为主体,横跨地质学,气象学,技术经济学,国土经济学等多门科学,是沟通自然科学和社会科学的桥梁科学。将其纳入他创建的现代科学技术体系之中,并把它提高到与自然科学和社会科学并驾齐驱的科学门类。 二.地理科学的三个层次 地理科学的三个层次依次是:基础科学层次,地理科学的基础科学就是地球表层学,就是对人在地球上进行活动的这个区域进行系统研究。技术科学层次,这是把基础地理科学理论应用到工程技术层次做准备的中间层次,如数量地理学,生态经济学,环境科学,国土经济学等。工程技术层次,这是地理科学在直接改造宏观世界方面的学问,带有工程技术性质,如城市规划,环境保护,水资源,气象预报,地震预报等。 三.地理科学的研究对象 过去,人们对自然的理解只局限在生物圈,所以人与自然的关系被阐述成人与生物圈的关系。钱学森在综合世界科学发展潮流的基础上,创造性地提出:“人与生物圈(MAB)的概念是不够确切的,它不能把今天人活动的范围全部包括进去,倒是如同中国科学院地理研究所浦汉昕同志指出的,苏联科学家的地球表层或地理壳更准确,地球表层包括上至对流顶层(在极地上空约8公里,赤道下平均约17公里,平均10公里),下至岩石圈的上部(陆地上约深5~6公里海洋下平均深4公里) 这才是今天我们人在开发利用,并有很大影响的范围。因此,环境的含义,现在应该是地球表层,而不是什么MAB”。 它是一个复杂的开放巨系统,除了地球表层内部在不断的发展和演化外,它还与外界之间有物质和能量的交换,但进来的东西不等于出去的东西。钱老指出,地球表层巨系统是一个具有功能性的层次结构,从保护环境的角度来说,最基层的一级

系统科学、思维科学与人体科学---钱学森

系统科学、思维科学与人体科学---钱学森 研究现代科学技术的发展,也自然会提出科学技术体系的结构问题[1]。在自然科学、数学科学和社会科学这三大部门之外,现在似乎应该考虑三个新的、正在形成的大部门:系统科学、思维科学和人体科学[2]。关于这三个部门,我在以前的几篇文章[2,3,4]中曾讲了一些初步看法,也得到了同专们对这些看法的意见。这些意见促使我进一步考虑这三大部门科学的发展和结构问题,在这里我将谈谈一些想法,请大家讨论,批评指正。 一先说系统科学这个大部门。 以前我看到大力发展一类新的工程技术——系统工程的必要性,因而提议进一步发展和深入研究这类工程技术的理论基础。目前系统工程,除了与各门系统工程专业有关的专门学问,如工程系统工程的应用力学、机械设计、电力工程等之外,各专业系统工程的共同理论基础是运筹学;而今后进一步发展也要用到与运筹学相关的控制论。但是运筹学在现代科学技术体系中是紧靠工程技术实践的一般理论,属于我们称为技术科学的那类科学,技术科学是趋势为工程技术服务的;也可以说实践经验的理论总结,首先达到的台阶是技术科学。控制论这一门 20世纪前半叶从自动控制技术成长起来的新科学也是技术科学。但在技术科学这个台阶之上,应该还有一个台阶,即基础科学。在自然科学这个大部门中,例如物理学是基础科学,化学是基础科学,系统工程这类工程技术迈到运筹学以及控制论这一级台阶不会就停止不动,上面还有它们的基础科学。但什么是它们的基础科学呢?这是从观代科学技术体系这一观点或科学学[1]的观点不能不提出的课题。换句话说,也就是要建立系统科学的结构体系[3]。 关于系统科学的基础科学这一问题,我以前没有答案,而只是模糊地提问道[3]:运筹学的进一步精炼会不会出一门理论事理学?控制论(包括工程控制论、生物控制论、经济控制论和社会控制论)的进一步精炼会不会出一门理论控制论?这种提法,只引起我们思索,而没有指明途径,不解决问题。 要有进展,我们必须从系统工程的范围中走出来,在更大的视野中去考察。 我们看到生物学界的发展,正如罗申( R.Rosen)在不久前的一篇论文中[5]所讲的,18世纪以来的近代科学发展,在自然科学的研究中占主导地位的是还原论和经验论的方法,或形而上学的方法,这在当时是一个伟大的进步,是对古人的反击和革命;古代人们直观地以有机物或神灵主宰一切。然而,罗中似乎忘记了从神灵到拉普拉斯的机械论之间也曾有过古代的唯物主义和辩证法;近代科学方法是从古代唯物主义发展而来的。罗中指出,近代科学的这种只重分析与实验的方法,在生物学的研究中把生物解剖得越来越纲,近四五十年更是攻打到了分子的层次。我们可以说把生命现象分解为分子与分子的相互作用,现在已取得了伟大的、惊人的成就,建立了分子生物学这门有非常充实内容的科学。但在这一发展面前,也有许多生物学家感到失望,我们知道得越细、越多,反而失去全貌,感到对生命的理解仍然很渺茫好象知道得越少了。 50年前冯·贝塔朗费比较明确地认识到这一点,他开始所谓理论生物学( Theorethche

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