从隐秩序到显规则：工程体系基于V++规则引擎的生态演进

　　复杂性研究是当今学界和业界共同面对的课题，各类方法和路径不一而足。笔者基于多年的工程实践，从工程系统的复杂性研究入手，在笔者所提炼的复杂系统V++模型的基础上，循着约翰？霍兰的“适应性造就复杂性”的理论脉络，汲取自然界和人体生命有机的启示，借鉴中国古典中医的思想，创新性地提出体系的生态定义和体系演进的适应性规则，进而提炼了V++规则引擎，为工程体系的演化提出了新的路径和方法，为复杂性研究探索了一条新路径。本书可供从事系统工程、体系工程、管理科学和复杂性研究的研究人员、设计人员和管理人员以及高校师生参考阅读。

　　《复杂体系工程系列丛书》主编，中国船舶工业集团公司科技委常委，中国船舶工业系统工程研究院首任院长，“海洋安全体系国防科技工业创新中心”首任主任，全军武器装备战略咨询委员会委员，中国造船工程学会副理事长，舰载航空指挥和保障学术委员会主任委员，享受政府特殊津贴，入选“国家百千万人才”，长期从事长期从事复杂工程系统和体系的实践和系统科学的复杂性研究，我国第一艘航母航空保障系统总设计师，我国第一艘国产航母副总设计师，大力推进武器装备研制由“交付装备”向“交付战斗力”转变。面对国家建设海洋强国和海上丝绸之路的构想，率先提出了“智慧海洋”的理念，并纳入国家十三五规划纲要，成为国家“智慧海洋”工程的首倡者和先行者。主持了国家重大型号工程一级系统、重大装备预研课题和“智慧海洋”***专项工程等研究工作，在“智慧海洋”、航母工程和联合作战等一系列重大工程中发挥了重要作用。荣获包括国防科学技术特等奖、国防技术发明二等奖、国防科技进步二等奖在内的多个奖项，发表SCI、EI检索文章多篇。

第 1章 复杂性科学的历史与未来1
1．1 复杂性的来源2
1．2 复杂系统的本质4
1．3 复杂系统的适应性机制8
1．3．1 适应性造就复杂性8
1．3．2 基于规则的适应性机制构建10
1．4 复杂系统适应性机制的模型表达10
1．4．1 复杂系统的核心元素模型DE-CAMPS10
1．4．2 复杂系统的全生命周期V++模型13
1．4．3 从降维解析到映射升维15
1．5 复杂工程系统与工程体系16
1．5．1 系统、复杂系统和体系16
1．5．2 工程系统、复杂工程系统和工程体系18
1．6 人造工程体系的复杂性19
1．6．1 人造工程系统的发展19
1．6．2 人造工程体系的复杂性20
第 2章 工程体系：用生态诠释的新定义21
2．1 认识生态22
2．1．1 生态系统的定义22
2．1．2 生态系统的多样性22
2．1．3 生态系统的边界22
2．1．4 生态系统的弹性22
2．1．5 生态系统的平衡与稳定23
2．1．6 生态系统的“上帝法则”23
2．2 重新认识体系23
2．2．1 从降维到升维23
2．2．2 从隐性到显性25
2．2．3 从基于控制的中心化到基于规则的去（弱）中心化26
2．2．4 从无机到有机27
2．3 工程体系的生态定义28
2．3．1 生态系统与工程体系28
2．3．2 工程体系的生态定义29
2．4 工程体系的生态特征29
2．4．1 生态型工程体系的目标30
2．4．2 生态型工程体系的特征30
2．5 工程体系实现生态的主要内容33
2．5．1 开放性34
2．5．2 适应性35
2．5．3 逆熵体36
第3章 CPS：发现隐秩序的最佳工具37
3．1 生态体系和隐秩序37
3．2 CPS的定义和内涵39
3．3 CPS的应用维度42
3．3．1 CPS的价值维42
3．3．2 CPS的技术维43
3．3．3 CPS的组织维44
3．4 隐秩序的表达45
3．4．1 赛博空间的构建45
3．4．2 隐秩序的显性表达47
3．4．3 隐秩序的量化表达47
3．4．4 体系效能评估48
3．5 CPS自重构机制的构建48
3．5．1 自感知层—感知的适应性48
3．5．2 自记忆层—记忆的适应性49
3．5．3 自认知层—认知的适应性50
3．5．4 自决策层—决策的适应性50
3．5．5 自重构层—体系的适应性51
3．6 从隐秩序到显规则51
3．6．1 在赛博空间中寻找隐秩序52
3．6．2 在虚实映射中形成显规则52
3．7 从自然生命到人造有机53
3．7．1 对自然生命的认识53
3．7．2 人造体系向生命的学习56
第4章 规则引擎：生态工程体系构建和演进的“上帝之手”59
4．1 体系的层级与规则的作用域60
4．1．1 法律的层级60
4．1．2 物理学的作用域61
4．1．3 经济学的规则61
4．1．4 生态体系的规则62
4．2 生态体系的三层规则与建模63
4．2．1 宏观规则64
4．2．2 中观规则64
4．2．3 微观规则65
4．2．4 规则之间的规则65
4．2．5 生态工程体系的基于V++的三层规则模型66
4．3 规则引擎69
4．3．1 规则引擎与V++模型69
4．3．2 规则执行器71
4．3．3 规则生成器72
4．4 基于V++的规则引擎74
第5章 基于数字孪生的逆熵体：生态工程体系演进的灵魂77
5．1 熵增与逆熵77
5．1．1 熵增理论78
5．1．2 熵增的例外—生命体78
5．2 数字孪生79
5．2．1 数字孪生内涵79
5．2．2 数字孪生的作用80
5．3 构建逆熵体82
5．3．1 映射82
5．3．2 认知84
5．3．3 基于预测的决策86
5．3．4 控制的闭环87
5．4 逆熵体的群体智能87
5．4．1 遗传算法87
5．4．2 集群智能88
5．4．3 演化博弈论89
5．5 逆熵体的运行91
第6章 工业生态的演进与船舶生态体系的实践探索92
6．1 工业生态92
6．1．1 对“工业”一词的再认识92
6．1．2 工业生态的内涵认识95
6．1．3 工业生态的有机生命力特点96
6．2 工业生态的演进100
6．2．1 以工业革命为脉络的工业生态重要演进历程100
6．2．2 新一代工业生态转型的演进探索101
6．3 船舶生态体系的转型探索—智能船舶行业基于V++规则引擎的
工程实践105
6．3．1 船舶行业宏观形势105
6．3．2 “逆熵体”智能船舶的出现106
6．3．3 智能船舶体系V++三层模型107
6．3．4 基于V++三层规则模型的“两端两云”智能引擎110
第7章 规则引擎的载体——工业互联网平台115
7．1 工业互联网的定义和发展现状115
7．2 CPS与工业互联网平台116
7．2．1 面向工业转型需求的工业互联网平台116
7．2．2 在工业转型中工业互联网的目标与特征118
7．2．3 CPS与工业互联网平台的融合122
7．2．4 工业互联网的核心是规则引擎124
7．3 行业型工业互联网平台实践探索126
7．3．1 “旗云MaaS”平台是支撑“强链和补链”的规则引擎126
7．3．2 “旗云MaaS”平台的规则执行器127
7．3．3 “旗云MaaS”平台的规则生成器128
第8章 智慧海洋工程基于V++规则引擎的生态体系设计130
8．1 智慧海洋工程是最典型的工程体系130
8．1．1 工程的背景130
8．1．2 智慧海洋工程的内涵131
8．1．3 智慧海洋工程的实现路径132
8．2 智慧海洋工程基于V++的生态全景构建133
8．2．1 海洋治理体系全景设计133
8．2．2 海洋治理体系建设的要素设计133
8．3 智慧海洋工程基于V++规则引擎的生态演进136
8．3．1 海洋数字孪生信息基础平台137
8．3．2 装备即服务（MaaS）的工业互联网平台138
8．3．3 基于区块链的海洋综合信息服务平台140
8．4 智慧海洋工程的目标与意义145
第9章 生态工程体系V++规则引擎的应用展望147
9．1 智能技术的进步正在改变自然科学的认知148
9．2 社会科学对复杂性研究的期待149
9．3 通向理论150
参考文献