从控制到引导：复杂性工程学派的有机适应性理论

　　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，从分析世界的复杂性本源入手，针对基于控制逻辑的系统设计遇到的不确定等时代挑战，借鉴自然界适者生存的启示，介绍了工程系统有机适应性理论和V++三层规则模型、适应性规则引擎产生的过程，并在试验数据的支持下，验证了提出的以适应性为目标、以信息负熵为基础、以耗散结构为路径、以逆熵体为核心和以适应性指数为引导的复杂工程系统的设计新路的可信性。本书既是社会大众了解复杂性工程的科普读物，也是复杂性研究和体系工程领域一本值得借鉴和参考的工具书。

　　张宏军，男，中国船舶集团有限公司科技委常委，中国船舶工业系统研究院首任院长，“海洋安全体系国防科技工业创新中心”首任主任，研究员，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”，长期从事船舶与海洋工程、体系工程与系统工程等方面研究。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”国家级专项工程等研究工作，在“智慧海洋”等一系列重大工程中发挥了重要作用。荣获包括国家科技进步一等奖、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——世界的本源?1
1.1 系统、联系与复杂性根源?1
1.1.1 系统与分类?1
1.1.2 因果与相关?5
1.1.3 复杂性根源?7
1.1.4 复杂性特征?10
1.2 自然系统复杂性?12
1.2.1 从无机到有机——自然系统中的复杂性涌现?12
1.2.2 人体复杂巨系统的复杂性分析?15
1.2.3 自然系统复杂性背后的规则分析?16
1.3 社会系统复杂性?18
1.3.1 从政治、经济到文化——社会系统中的复杂性涌现?18
1.3.2 社会系统复杂性分析?18
1.3.3 社会系统复杂性背后的规则分析?21
1.4 工程系统复杂性?21
1.4.1 从物质到功能——工程系统中的复杂性涌现?21
1.4.2 工程系统复杂性分析?22
1.4.3 工程系统复杂性背后的规则分析?26
第2章 复杂性科学——认识世界的钥匙?28
2.1 一般系统理论?29
2.1.1 活力论的破灭?29
2.1.2 贝塔朗菲与系统论?30
2.1.3 维纳与控制论?31
2.1.4 香农与信息论?33
2.2 自组织理论?35
2.2.1 普利高津与耗散结构理论?35
2.2.2 哈肯与协同学?37
2.2.3 托姆与突变论?37
2.2.4 艾根与超循环结构?38
2.3 复杂非线性系统理论?39
2.3.1 自相似?39
2.3.2 三体?42
2.3.3 混沌?43
2.3.4 圣塔菲与复杂适应系统理论?45
第3章 复杂性学派——改造世界的途径?48
3.1 学派与主义?48
3.2 欧洲学派?50
3.3 美国的圣塔菲学派?53
3.4 中国的钱学森系统工程学派?55
第4章 自然界的启示——生命以负熵为生?59
4.1 生态有机?59
4.2 适者生存?60
4.3 生命负熵?61
4.4 信息负熵?63
第5章 工程系统复杂性的困境——控制论面临的挑战?67
5.1 工程系统的发展与现状?67
5.2 工程系统复杂性分析?69
5.3 工程系统复杂性面临的挑战?72
5.3.1 认识的局限?72
5.3.2 技术的局限?73
5.3.3 理论的局限?73
5.3.4 时代的局限?73
第6章 从控制到引导——工程系统复杂性的破局之路?75
6.1 自然系统的适应性机制?75
6.2 从自然到人为?77
6.3 自组织理论的兴起?83
6.4 破局之路?91
6.4.1 信息负熵是基础?91
6.4.2 耗散结构是路径?93
6.4.3 逆熵体是核心?94
6.4.4 引导是目标?96
第7章 适应性规则引擎——复杂工程系统构建逆熵体的灵魂?99
7.1 规则引擎?99
7.1.1 软件工程中的规则引擎?100
7.1.2 规则引擎的应用场景?101
7.2 适应性规则引擎的设计?102
7.2.1 适应性规则引擎的参考架构?103
7.2.2 适应性规则引擎的角色及角色视图?106
7.2.3 适应性规则引擎的功能架构和功能视图?110
7.3 规则流与逆熵体?114
7.3.1 逆熵规则流?114
7.3.2 华为的逆熵体案例?116
第8章 V++模型——复杂工程系统有机适应性设计?118
8.1 V++模型的三层架构设计?119
8.1.1 复杂工程系统的升维设计“+”?120
8.1.2 复杂工程系统的虚实映射“+”?153
8.1.3 复杂工程系统的V++设计?158
8.2 V++模型的适应性规则引擎设计?166
8.2.1 V++适应性规则引擎的分工和流程?166
8.2.2 规则执行器?168
8.2.3 规则生成器?170
8.3 V++模型的耗散结构设计?172
8.3.1 开放设计?172
8.3.2 远离平衡态设计?173
8.3.3 涨落和突变设计?173
8.3.4 非线性相互作用设计?174
第9章 适应性因子与指数——工程系统的适应性评估与试验验证?177
9.1 适应性因子选择?177
9.2 适应性因子设计及表征?180
9.2.1 主体?180
9.2.2 能力包?181
9.2.3 关系?182
9.2.4 流程?185
9.2.5 环境?185
9.2.6 规则?186
9.3 复杂工程系统有机适应性的引导及评估?187
9.3.1 适应性规则引擎与适应性因子在微观层?188
9.3.2 适应性规则引擎与适应性因子在中观层?189
9.3.3 适应性规则引擎与适应性因子在宏观层?191
9.3.4 适应性指数在各层级之间的传导与计算?193
9.4 复杂工程系统适应性评估方法的试验验证?199
9.4.1 试验场景设计?199
9.4.2 试验结果?202
9.4.3 结果分析?205
第10章 生命力——工程系统有机适应性等级评价?207
10.1 人工智能从遐想到实现?207
10.1.1 人工智能的遐想?207
10.1.2 人工智能的实现?208
10.1.3 人工智能的优势与不足?210
10.2 人工智能与生命力?211
10.2.1 从人工智能到有机生命——工程系统发展的必然方向?211
10.2.2 从有机适应到生命力——工程系统应对复杂性的新策略?212
10.3 构设复杂工程系统生命力?213
10.3.1 自然生命系统特征分析?213
10.3.2 基于规则的工程系统生命力构建?215
10.4 工程系统生命力等级评价?217
10.4.1 生命力成熟度模型?217
10.4.2 生命力等级评价?219
10.4.3 通用质量特性的新阶段：适应性?220
附录 名词注释?222
后记 复杂性工程学派?224
参考文献?226