EduInfo 版 (精华区)

发信人: jonjon (好好做课题，争取按时毕业), 信区: EduInfo
标  题: 专家讲坛：宋健院士--信息时代的信息系统工程
发信站: 哈工大紫丁香 (2004年02月07日21:11:03 星期六), 站内信件

    中国科学院院士宋健：信息时代的信息系统工程
    在科技突飞猛进的当今，借助于微电子技术和信息科学的强大推动力，系统工程如虎
添翼，变成了全息系统工程。全息系统工程向社会各领域扩散和渗透已经是一个不可逆转
的过程，它将像电力网、自来水管线一样，成为社会生活不可中断的生命线工程。
    1.美国的曼哈顿计划、阿波罗计划、中国的“两弹一星”等伟大工程的实施，如果说
也采用过系统工程的理论和方法，那还是初步的，仍然是以“人管”为主。
    系统工程这门科学技术出现以来已过半个世纪。它产生于科学研究、工程技术和社会
生活的实践，经过工程实践和理论研究抽象出来，又由一批大科学和技术工程的推动而发
展和丰富起来。半个世纪以来各国工程实践都清楚地表明，这项科学技术在工程建设和社
会各项领域中已经显示了巨大的威力，为生产力的提高和社会进步做出了重要贡献。中国
的科学家和工程师们在理论研究和工程实践中对系统工程的丰富和发展也做出了自己的贡
献。20世纪下半叶出现的微电子技术和信息科学突飞猛进，为科学技术各领域提供了强有
力的信息采集和储存、数据计算分析和逻辑运算工具和装备，对科技事业的发展注入了新
的强大推动力。系统工程也因此如虎添翼，迈入了蓬勃发展的新时期，变成了全息系统工
程。　　
    今天，全息系统工程已深入到各个部门，广泛应用于各个领域，提高了传统产业的综
合社会生产力，催生了新的产业，已成为很多大工程的设计、建设、制造和安装运行必不
可少的组成部分。国家行政、军事建设和指挥、社会管理等各领域都开始大规模应用系统
工程的概念和方法，这是它兴旺繁荣的重要标志。可以预见，信息技术越进步，社会越发
达，生产力就越高，系统工程的概念、理论和方法将会愈益广阔地渗入到社会各部门而形
成各种产业内的一门技术科学。像力学，上世纪初还属于物理学的一部分。后来由于实践
的需要，逐步细分为天体力学、固体力学、结构力学、流体力学、水力学、空气动力学、
飞行力学、等离子体力学、弹性力学、塑性力学，等等。这是力学的发展兴旺，而不是力
学的衰微。从近期的发展态势可以预见，系统工程的前途也必然如此。它将像人身上的血
管那样，充满于社会肌体，伸入到社会每一个角落，逐渐成为社会须臾不能离开的基础结
构。　　
    美国的曼哈顿计划、阿波罗计划、中国的“两弹一星”等伟大工程的实施，如果说也
采用过系统工程的理论和方法，那还是初步的，仍然是以“人管”为主。上世纪60年代初
美国的阿波罗登月计划初期，由于缺乏系统考虑，曾付出过沉重代价，三位航天员在登月
舱中被烧死。加强了系统工程建设以后，1970年阿波罗13号飞船在距离地球32万公里处发
生故障，燃料箱发生爆炸。在失去能源和电力的情况下，完全靠地面系统工程的支持和指
挥，三位航天员终于安全返回地面。后人称阿波罗13号飞船为“辉煌的失败”。负责主持
阿波罗计划的美国宇航局局长詹姆斯·韦伯曾总结说：“在十年登月计划中，系统工程和
系统管理都得到了高度发展，在这个复杂的系统中，创造了高效率、高可靠性的管理体系
，新的系统试验方法，大规模的优化管理理论和限制条件分析等概念和方法。”“阿波罗
计划的成功应首先归功于系统工程管理的胜利。”美国宇航局采用了当时最强大的计算中
心来支持整个计划的实施。现在看来，与今天的计算机能力和工作方式相比，那时计算机
的能力只能算是初等的。我们都知道，上个世纪60年代初的主机能力，无论是存储容量、
计算速度、软件水平和通信能力都抵不上今天的一个工作站或服务器。当时的计算中心支
持能力有限，所以，30多万人参与、花费255亿美元、6次12人登月的宏伟十年计划仍然是
以“人管”为主。 
　　
    2.在科学技术日新月异的今天，由于计算机和通信能力的进一步强大，软件的极大丰
富，成本的大幅度降低，使各领域实施全息系统工程成为可能。
    今天，系统工程的面貌和实施方法与以往相比已截然不同。由于计算机和通信能力的
强大，软件的极大丰富，成本的大幅度降低，使各领域实施全息系统工程成为可能。　　

    系统工程的特点有七条：系统庞大、海量信息、运行可靠、科学决策、在线监控、节
约资源、效益优化。按照这七条标准来衡量，今天已经运行的全息系统工程已数不胜数。
例如，银行结算（含金卡工程）、海关监管（含金关工程）、税务（含金税工程）、公用
电力网、公用通信网、邮政、民航、铁路、物流、智能交通运输系统、计算机集成制造系
统、电子商务、电子政务、网络办公等等，都已有成功运行十年以上的历史。　　
    让我们细想世界民用航空计票系统的成就。根据世界民航组织2002年统计，全世界数
百家民航公司正在运营的民航飞机有19470架，年运送旅客16．4亿人，每天平均450万人。
20世纪70年代由美国航空公司建立了订票系统，20世纪80年代即实现了国际联网订票系统
的成功运行。旅客在世界任何地方的订票处可以订购去任何地方的联程机票。旅客说明目
的地，这个系统能立即提供数个方案供你选择，包括旅行线路、转机地点、时间、航班、
座位和机票价格。如果在某处需要等待过夜，它自动帮你订好旅馆，订车接送。现在世界
有4个国际民航信息中心。中国于1999年花12亿元建立了自己的民航信息中心，已开始与世
界联网。各国都在建自己的中心，各民航信息中心的发展方向是全球联网运行，共享资源
，协调服务和自动结算。这与20世纪80年代初的情况形成鲜明对照：当时世界唯一的信息
中心设在美国亚特兰大，即使在中国订去欧洲的机票，也要通过美国才成。　　
    另一个巨型系统是银行系统工程。银行是国家的经济命脉，各发达国家的银行都已建
立了有效、可靠的高度自动化的信息中心。从金融政策、利率变动、银行结算、货币流通
统计和控制，到个人和企业的存贷柜台业务、每日资金流动结算等，都由信息中心统一管
理。2002年中国各银行存款余额达到15万亿，社会流动贷款每年30万亿，平均每天1000亿
。这么大的资金管理，要准确到人、公司，处理金额要精确到元，可以想像，这是一个多
么大的巨型系统工程。产业革命以来，银行的使命就是集中民间财力，为工业建设和社会
发展提供动力。全民存贷款总量是一个国家发展能力和国家实力的标志，其运行质量决定
社会发展和进步的速度。所以，银行系统工程责任重大，一旦出现问题，影响范围是全国
性的，是千家万户的灾难。　　
    最近我看过中外的几个物流中心。它们的业务是按时安全地把货物送到用户。有的大
型物流公司年营业额超过100亿美元。例如，日本佐川急便物流公司，有30000辆汽车，每
天运送3．5万批货品。500公里以内当天送到用户手中；1000公里以内不超过两天；更远处
与铁路、航空部门联运；贵重物品有专人专送。他们把汽车司机组织起来，实行系统工程
管理，以最佳的组合、选择最短路线，以最快时间完成每项作业。他们的系统信息中心昼
夜运行，跟踪监督和管理到每项货品，大大提高了运输工人的劳动生产率和物流的安全保
障程度。据估算，中国全社会的物流总消耗每年约为19000亿元，占GDP的20％。可见，建
立物流系统工程对国民经济的发展具有重要意义。
    国际上现代企业的管理、产品设计、制造、分销、库存、订货都已经实现全系统计算
机辅助管理。科技部在863计划中推广了15年的“计算机集成制造系统”（CIMS）就是一个
典型代表。它包括：计算机辅助设计（CAD），计算机辅助工程（CAE），对强度、刚度、
动力、热传导等力学、热力学参数进行设计计算；计算机辅助工艺设计（CAPP），是完成
产品制造加工的系统软件；计算机辅助制造（CAM），按照前面产生的工艺工序路线规划刀
具、刀位，从CAD数据产生工艺加工程序，送到自动加工机床或装配工位；产品数据管理系
统负责管理制造过程中的文档、产品结构、性能、流程、变更等的一切必要信息，存储于
数据库中，以便随时调用。CAD／CAE／CAM软件，使产品设计和工艺设计工作全盘机械化、
智能化。此外还有专门的企业资源管理系统和商业采购和销售系统软件，管理原料采购、
产品运销程序等有关信息。这样一来，一个企业的全部活动构成一个全息系统工程，全部
在计算机的帮助下运行。这就是波音公司能实现无图纸生产B747飞机的原因。直到现在美
国一些军工企业和高技术企业的企业管理系统软件仍然严加保密，以保障整个系统的安全
运转。
    3.系统科学是系统工程的理论基础。人们普遍认为，近20年来系统科学的基础研究进
展缓慢，不能满足系统工程和技术部门的需要。有许多基本性的理论几乎没有重大突破。
关于大系统有多大，复杂性有多么复杂，都还没有科学定义和定量评价指标。系统科学还
没有研究出评价不同层次复杂性的定量理论和方法。现有的只是各式各样的、模糊的、形
象的文字描述，这不能满足工程系统设计和运行的需要，更不能对其它学科，如生物学等
有所帮助。　　
    生命的起源，即生命是如何发生的，已是百年科学难题，至今不知其然。近半个世纪
，生物科学、生物化学等取得了伟大成就。50年前生物物理学家Francis Cric和James Wa
tson发现了DNA双螺旋结构。脱氧核糖核酸（DNA）是一切生命的遗传物质，由两个嘌呤分
子（腺嘌呤Adenine和鸟嘌呤Guanine）和两个嘧啶分子（胞嘧啶Cytosine和胸腺嘧啶Thym
ine）编成，称为A、G、C、T四个字母（硷基）拼成，中间由磷酸根和脱氧核糖连接起来形
成长链，蕴藏着生命活动的一切信息。从单细胞微生物到人类的遗传、复制和生命活动的
基础就是DNA和蛋白质。任何生命体都是一个复杂的系统，多细胞生命体还是大系统、巨系
统。但是，人们从未合成过有生命活力的DNA片断，尽管已合成过不少有活性的蛋白质。生
命是何处和如何发生的？如何在30亿年的历史上能进化到这么复杂？至今没有答案，成为
千古之谜。现在很多人寄希望于系统科学能通过对DNA的信息复杂性结构的研究给出科学的
答案或者线索。　　
    在系统科学领域最近还出现一项激烈的争论：一个复杂的大系统是否可以逐级分解研
究，然后确知总体性能？有一种意见认为，现代自然科学和技术学科最善于把系统拆成零
件，越拆越细，从系统到子系统、部件、零件，一直到分子、原子、亚原子到夸克。而在
系统级别上的整体研究工作进展甚微。然而，一个系统的性能和能力比零件性能和能力的
总和要大得不知多少倍。有人把这种研究方法叫“还原论”。英国《自然》杂志，近来每
期都有挑战性提问：“你是否认为现在的科学教育是被还原论专了政？”诺贝尔化学奖得
主普利高津有一本书就命名为《确定性的终结》。另一种意见是，至今所广泛应用的系统
分析方法无可指责，成千上万的工程系统都是这样建立起来的，都在成功地运行，成为社
会各行各业的支柱。300多年来以唯物论和还原论为基础的科学技术导致了现代科学的突飞
猛进，摆脱了有神论的羁绊，这是不争的事实。在可见的未来，这种系统设计和分析方法
可能发展进步，但不可能被废弃。至于对复杂系统的总体研究，特别是对生命这种复杂系
统的研究是当代对系统科学的最大挑战。争论各方有一点是一致的，那就是系统科学的基
础研究应该加强。我相信，当前和今后相当长的时间内，传统的系统分析方法仍然是我们
建立和发展全息系统工程的基础知识和基本技术，而不必受对还原论批评意见的扰乱而减
弱信心。
    4.系统工程和信息化结合而成的全息系统工程，向社会各领域的扩散和渗入已经是一
个不可逆转的社会进步过程，它将像电力网、自来水管线一样，成为社会生活中不可中断
的生命线工程。
    最近国防科工委吴伟仁同志在《科技日报》上发表了一篇关于“军工制造与信息化”
的重要文章，全面论述了“全息系统工程”在军工系统推广应用的重要性和迫切性。　　

    从上述几个领域中可以看到，系统工程真正扩散应用到国家政务、国民经济和社会活
动等各领域以后，将成为社会生活须臾不能离开的东西，提升着社会管理、物质生产、消
费活动的有序性，提高社会资源的合理配置和利用效率，从而提高全民族的社会生产率。
　　
    系统工程与信息化相结合而成的全息系统工程，向社会各领域的扩散和渗入已经是一
个不可逆转的社会进步过程，它将像电力网、自来水管线一样，成为社会生活不可中断的
生命线工程，只能前进，把系统做得更好，绝不可能废除和衰落。　　
    在系统工程正在迈向全息化这个总趋势和广泛应用这个大潮流中，从事管理和领导工
作的人们面临着紧迫任务，从事系统科学研究的科技工作者也遇到新的挑战。　　
    首先，各部门都在加快信息化进程。各项工作都要逐步数字化，进入计算机。政府、
机关、企业、研究机构都要加快信息化进度。从事管理和科技工作的人员都要改变工作方
式，尽快学会在计算机上工作。首先应在政务、财务、计划、设计、制造、试验等岗位上
实现系统信息化。要全面改革产品、型号的档案、记录等管理制度，用磁盘代替纸面文书
，资料室和档案馆要彻底改造，为建立部门、企业、研究机构的全息系统工程创造基础条
件。这是一项迫不及待的任务，各级领导同志应下定决心，制订信息化计划和新的规章制
度，强制所有人员遵照执行。在这方面，我们已落后了至少20年，应该尽快赶上，从而大
幅度提高工作效率和精确程度，加快新产品研制进度和节省资源。　　
    其次，应加强全息系统工程技术的研究开发。根据各行各业任务和情况的不同，一个
有效率和有生命力的全息系统工程要求开发和建立一系列新的工程模式和运行工具即软件
。例如，开发数据库的综合管理系统是迫切需要的一项技术。一个大的全息系统工程常含
有大批格式不同的数据库。能够综合管理性质不同和格式各异的数据库，随时注入、搜索
和调用必要的数据、图表和文字是一项新的技术，有待开发。还有，从众多的子系统中抽
出某命题需要的文字资料和相关信息称为信息挖掘，像现在互联网上的“搜索引擎”那样
有效，也是一项迫切任务。为政府、机关、企业、学校等的内部网络做设计和保障顺利运
行是从事系统工程科技工作者的繁重任务。要加速培养人才，以适应已经到来的建立各行
各业全息系统工程的社会需求。


--

如果你爱她，送她去工大，因为那里是天堂；如果你恨他，送他去工大，因为 

那里是地狱……

※ 来源:·哈工大紫丁香 bbs.hit.edu.cn·[FROM: 202.118.228.192]