1、論信息科學與系統科學的合作與雙贏李宗榮（湖北大學數學與計算機科學學院）陳綿云（華中科技大學控制科學與工程系）熊和金（武漢工業大學自動控制系）胡錦濤主席2004年6月2日在兩院院士大會上提出，我們要“采用系統科學的方法來分析、解決問題，從多因素、多層次、多方面入手研究經濟社會發展和社會形態、自然形態的大系統。”1過去，系統科學主要致力于解釋自然界的和人造的物質系統，現在的任務是要同時研究有“人”作為元素的經濟系統和社會系統。從現有的系統科學理論來看，對自然界物質系統的說明比較透徹，但是對于經濟社會系統給予的解釋卻力度不夠、底氣不足。究其原因，主要是人類知識體系對世界的物質特性認識得十分深入和精細

2、，而對于世界的信息側面的認識十分欠缺。其實，信息系統的開發，信息產品的流通，信息市場的活躍，已成社會經濟活動的主流。當代社會領域信息學已十分發達，所欠缺的是理論信息學。可惜，理論信息學的發展困難重重、處境艱難，它沒有隊伍、沒有項目、沒有經費、沒有刊物，當然也難有重大的突破。理論信息學作為對領域信息學的全面綜合，必須跨越理工農醫、文史哲經等眾多學科，任何單一的領域信息學主流都沒有興趣，也無力勝任。理論信息學學科的建立和發展需要一個具有跨專業特點學科的支持和扶持，培養和哺育。這個學科就是已經具有學科建制和社會建制的系統科學。本文提出，如果實現理論信息學和信息系統學的“捆綁式”發展，可以實現信息科學

3、與系統科學的合作與雙贏。一方面，這種發展能為建立統一信息科學的完整知識體系提供基礎理論。同時，它又能支持一般信息系統學的建立，為說明經濟、社會等復雜巨系統提供理論支持。我們認為，以信息科學基礎理論研究推動系統科學的新發展，可能是一條造成新的科學突破的有效途徑。一、系統科學在經濟與社會發展中面臨挑戰系統科學在解釋自然界物質系統方面獲得了巨大的成功，受到廣泛的贊譽。系統工程學在當代社會物質系統的開發中顯示威力，成就卓著。系統科學方法與系統思維模式已經為學術界所公認，甚至升華為系統哲學的觀念，為全體社會成員所遵循。同時，我們也容易看到，在任何一本系統科學教材和專著中，對于物質系統和信息系統的描述，形

4、成鮮明的對比，一個十分發達，一個顯著落后。而對于經濟與社會系統中的表述，則遠遠地不如人意。所以，面對經濟與社會系統的發展，系統科學的昔日風光不在。關于復雜的經濟系統和社會系統，系統科學除了提供系統觀念和思維模式之外，并不能給予有效的描述、滿意的解釋和準確的預見。系統科學面臨嚴峻的挑戰。承認現在沒有、將來也不可能有關于社會現象的系統科學嗎？實際上，這種挑戰不僅指向系統科學，而且指向整個人類知識體系。不僅系統科學力不從心，幾乎整個科學界都顯得軟弱。于是，科學家們分為兩派：要么宣布經濟學與社會學不可能成為科學，或者說它們是不能過得硬的“軟科學”；要么轉而探索復雜性科學、自組織理論等等，試圖提出新的科

5、學范式，繞道而行。集物質科學的原理、方法和哲學之大成，是系統科學具有的主要優勢，也是它目前存在嚴重局限性的先天不足。從貝塔朗菲開始，把系統學作為數學的一個分支，把物理-數學方法視為標準的科學手段。系統科學若要與時倶進，必須調整自己的方法論甚至哲學理念，從信息科學那里吸收營養。二、系統科學與信息科學在學術研究的前沿相遇系統科學面臨的問題實際上來自整個物質科學知識體系的局限性。系統科學乃科學學科中的“哲學”。過去，它主要是在綜合物質科學學科的過程中建立和發展起來的。現在，它需要集成信息科學，特別是包含生命現象的信息科學，但是用于集成的思想資源卻不足。所以，真正受到挑戰的是信息學，特別是生命信息學。

6、在本質上，一切生命系統（包括經濟、社會系統）都是邏輯系統、信息系統。全部物質科學盡其所能，可以有效描述的只是它們的物質載體的特征。企求物質科學說明信息現象，是不可能的。所以，究其根源，問題出在信息科學的不發達。在一定意義上，系統科學可以分為物質系統學和信息系統學。現在所能看到的各種系統科學的著作、教材、文集，大多同時討論物質系統和信息系統。但比較而言，關于信息系統的介紹和描述遠不如物質系統那樣豐富和成熟。這說明，物質系統學的集成已經表現出色。胡錦濤要求我們采用系統科學的方法分析和解決經濟和社會系統中的問題，要求通過跨學科研究把自然科學、人文科學和社會科學的知識、方法、手段集成起來。這在實際上是

7、要求信息系統學要完成對于信息科學學科的集成，然后進一步集成物質科學與信息科學。所以，當前必須推動信息科學的發展。信息科學發展的學術前沿在哪里呢？當前，信息科學發展所面臨的主要問題是兩個不協調。其一，高度發達的工具信息學（計算機、通信與控制理論），迅速進步的領域信息學（生物信息學、醫學信息學等），與十分落后的理論信息學不協調。其二，自然科學學科的信息化十分成功，與人文社會科學中的學科信息化進展緩慢不協調。從整體上看，信息科學研究中能影響全局的薄弱環節上的突破應當在于：建立和發展信息科學大廈的基礎，理論信息學。信息科學基礎理論的缺乏，使得信息理論的發展嚴重地滯后于信息技術，也影響到系統論的完善與成

8、熟。理論信息學的研究必然是對物理、化學、生物、社會、計算信息系統的跨學科的概括，是在領域信息學、一般信息學和哲學信息學三個層次上對信息系統的綜合。這樣，系統科學和信息科學的發展在兩者的前沿上交叉。“理論信息學”成了兩個學科共同的瓶頸問題。系統科學和信息科學在各自發展的學術前沿上相遇了！三、一般信息系統知識需要理論信息學基礎在以往多數的系統科學教材中，主要內容都是對于物質系統的描述，用數學模型表示問題，給出精確解，并且主張，“這是系統科學走向成熟的必由之路。”而對信息和信息系統則較少敘述。一般情況下，大都把系統科學在技術科學層次上的內容歸納為：控制學、運籌學、信息學。即是把信息學看成系統學的一項

9、技術，遠沒有看成是系統學的基本理論甚至是哲學理念。研究系統科學和系統工程的學者，講系統的時候常常不考慮系統與“人”的關系，認為現有的理論沒有掌握“人在一定情況下的全部機能和反應，所以把人包含到系統中還行不成通用的理論”。2我國系統科學的先輩們在建立系統學的早期努力中，把信息列入系統學的基本概念框架中，但是在發現難于給出信息的一般定義和數學表示之后，便提出暫時撇開信息問題。3因為傳統的科學觀認為，如同申農信息論那樣，整個信息科學必須以數理方法為準繩。于是，信息問題要么被納入物理數學軌道，成為一個物理學可以接受的理論體系；要么被放在“物理學之后”，即“Meta-Physics”，哲學。這樣，在系統

10、學中不大講信息問題，也少講人在系統中的地位和作用。實際上，“信息學”被當成了物理學的一個分支。所謂“信息學”就只是申農信息論，或者說是關于通信的數學理論。在這個基本框架下，關于信息的定義、度量、特征等的討論，很難具有真正信息學的意味。有的學者指出：“信息與系統應是整個系統科學部門的兩個中心概念”。還有學者明確指出，“將來的發展是否把信息科學與系統科學作為并列的兩大門類，也未可知”，因為“描述未來的信息社會的科學更離不開信息概念，信息將成為未來社會科學的中心概念。”所以，信息應當是系統論的中心概念。一般信息系統知識需要理論信息學作為基礎。苗東升在分析了無機界、生物界、社會領域、思維領域中信息和信

11、息運動的現象之后說：“既然一切現實系統、尤其各種復雜巨系統的描述都應建立在信息概念之上”，“因此，撇開具體學科的特殊性，建立關于信息的一般理論，應是未來科學發展的一項重大任務。這也是建立和發展系統學、使系統科學走向成熟的關鍵之一。”4四、理論信息學發展需要系統科學哺育從學術界到其它社會領域，基本上把工具信息學和領域信息學看成應用科學學科，因為它們主要依據自己的技術和工具服務于科學和社會。它們之所以受到社會的歡迎與肯定，主要是由于信息產品和服務的經濟價值，而不是它們的學科理論。與此相反，理論信息學是理學，而不是工學。與應用技術和應用基礎研究相比，它屬于基礎理論研究的領域，具有不同的目標、方法和過

12、程。它不要求直接的經濟效益和具體的實用效果。在具有直接經濟效益的信息工程和技術學科中，沒有直接經濟效益的理論信息學的研究得不到重視，沒有多少學者感興趣。理論信息學的建立和完善不可能發生在某一門實用的領域信息學中。國務院與教育部合編的授予博士碩士生學位和培養研究生的學科專業簡介把學科分為12個“門類”：哲學、經濟學、法學、教育學、文學、歷史學、理學、工學、農學、醫學、軍事學、管理學。在12類學科中，“理學”門類的學科才分別研究某一類具體系統的特性和演化規律。在上述簡介當中，又把“理學”分為12個“一級學科”，即數學、物理學、化學、天文學、地理學、大氣科學、海洋科學、地球物理學、地質學、生物學、系

13、統科學、科學技術史5。顯然，在12個“一級學科”中只有“系統科學”的研究范圍是綜合地探討各類系統共性和它們演化的共同規律。系統科學才接納理論信息學。在現有的科學分類下面，只有成建制的系統科學最能接受和歡迎橫向的跨學科的研究。我們可以從偶然性事件看某種必然性。本文第一作者的學位論文理論信息學：概念、原理與方法6出現在系統科學博士點上，具有偶然性，但是也反映出一種必然性。副指導教師，中國系統工程學會副理事長、學術工作委員會主任范文濤研究員，40年來一直從事跨學科的綜合研究，探索世界的物質統一性。作為導師，中國工程院院士張勇傳教授，明確地認可關于信息科學基本問題的哲學求解。他說，做學問到了一定程度，

14、總是會從哲學上考慮問題，因為科學知識和工具用完了的時候，就需要使用哲學的工具。這也許是理論信息學：概念、原理與方法出現在華中科技大學系統科學研究所的一個更重要條件。正如高隆昌所說，“任何科學的深入發展都需要哲學”，“任何科學的前沿都是哲學”7。理論信息學并不排斥哲學解。從科學發展史上看，母學科與子學科，學科的孕育和分化，是一種普遍現象。哲學是眾多自然科學和人文社會科學的“母學科”。在半個多世紀以前，由于物理學的微電子學與數學的數理邏輯的結合，建造出應用數學（計算數學）領域中的電子計算工具，所以最初的計算機科學與技術學科大都設立在數學系，少數設立在物理系。已有的數學和物理學的學科建制和社會建制，

15、孕育出了后來的計算機學科建制和社會建制。理論信息學需要系統科學哺育。當前，系統科學應當充當“母”學科的角色，孕育和培養出一個關鍵性的“子”學科，理論信息學。信息科學必須在系統科學學科建制的懷抱中才能長大。五、實現信息系統學與理論信息學的合作與雙贏如上所述，只有在理論信息學的基礎上，才能建立系統科學完整的基礎理論。而信息科學也必須根植于系統科學的學科建制中，才能建立和完善。在一定意義上說，把系統科學與信息科學結合起來，實現“捆綁式”發展，可能是一條切實可行的合作與雙贏的發展路線。正是基于上述認識，2005年元月28日，總部設在美國的國際一般系統論研究會（IIGSS）執行委員會主席，在美國注冊的I

16、IGSS機關刊物ASSA（Advances in Systems Science and Applications）主編，IIGSS中國分會理事長，華中科技大學陳綿云教授明確提出，在近幾年內，由信息科學家和系統科學家合作，實現“三大戰役”，以信息科學基礎研究推動系統科學的新發展。我們認為，這是一條可操作的 “組織路線”。所謂的“三大戰役”是：組建“IIGSS-CB信息系統與信息理論專業委員會”；召開IIGSS-CB的全國學術交流會議；以及以IIGSS名義召開國際學術會議。將系統科學基礎理論研究同理論信息學的研究結合起來，可以充分利用IIGSS國際學術組織的力量，發揮我國理論信息學和信息系統學研

17、究方面的優勢，使我們的研究成果直接展示于國際學術舞臺。幾百年來，關于“世界統一于物質”的探討已經比較深入透徹，物質科學和物質系統的理論十分發達；但是關于“世界統一于信息”的研究則顯得初步和膚淺，信息科學和信息系統的理論較為貧乏。所以，在系統科學與信息科學的合作與雙贏之外，還需要這兩個學科與其他相關學科實現合作與共贏。胡錦濤說：“專家們預計，在未來30年到50年內，世界科學技術將會繼續出現重大創新，很有可能在信息科學、生命科學、物質科學、腦與認知科學、地球與環境科學、數學與系統科學以及自然科學與社會科學的交叉領域中形成新的科學前沿，出現新的科學飛躍，為人類社會發展打開新的廣闊前景。”8那么，實現

18、新的科學飛躍的突破口在哪里？從當今人類文明進步的總趨勢看，新突破的基礎是信息理論，而新突破的表現在于信息系統。所以，造成新突破的一條可能途徑是：以信息科學基礎研究推動系統科學的新發展。實現信息系統學與理論信息學的捆綁式發展，其結果可能不僅只是兩者受益，整個人類文明進步都可能受到推動。【點評】系統科學對舊有的信息科學愛恨交織，前者曾從實用主義的角度視后者為一個食之無肉、棄之有味的尤物。苗東升等一批學者在深入研究中切身感悟到，系統科學最終將無法繞開信息的困擾，呼吁系統科學界重新重視在1980年代曾被主動擱置起來的信息和系統關系的研究。本文繼承了這一思想，進而呼吁從兩個學科層面上相互關注，提出以信息科學中的理論信息學和系統科學中的信息系統學為合作基點，這些觀點都頗具創新意義，但在學理上都闡明得不夠。依據本文，人們仍無法從微觀上看出為什么系統科學一定要參考信息科學的相關研究，同樣不明白為什么信息科學一定要參考系統科學的解釋，不清楚為什么系統科學一定要在信息系統學的層面上而不是其他層面上和理論信息學進行交叉等等。（閆學杉）參考文獻1、8. 胡錦濤，在兩院院士大會上的講話，科技日