【6】论软科学研究中的综合集成方法

软科学是近年来我国获得蓬勃发展的一门综合性学科，它有三个主要特点：一是其研究对象是社会、经济等包含人为事物的开放的复杂巨系统；二是其研究方法是定性与定量相结合的综合集成方法；三是其研究成果是为了对各级各类决策提供支持。因此，可以说软科学是社会、经济等开放的复杂巨系统中的系统工程、宏观层次上的管理科学以及政治、经济等领域内的决策科学。本文拟根据笔者十余年来从事软科学研究的体会，从理论与实践相结合的角度对软科学研究中的综合集成方法进行初步的探讨。

一、综合集成方法的实质

钱学森教授提出的定性与定量相结合的综合集成方法是研究开放的复杂巨系统的有效方法。这种方法通常是将科学理论、经验知识和专家判断相结合，提出经验性的假设，再用经验数据和资料以及模型对其确实性进行检测，经过定量计算及反复对比，最后形成结论。这一方法已在某些实际研究中取得成功，但还需要在实践中不断充实及发展。

在软科学研究中运用综合集成方法时应当努力做到以下三个结合。即：

一是软科学专家与领域专家及决策者相结合，软科学研究通常应由软科学专家负责组织领导，但一定要有与此项研究相关的领域专家的参与。软科学专家与领域专家不仅要在一起工作，还要相互了解、相互尊重。领域专家一定要树立总体观念，不能只顾追求自己领域内的局部最优。决策者应当向软科学专家提出课题，并尽量参加总体框架的制定及方案选择的讨论。还要在研究过程中经常与软科学专家及领域专家交换意见。

二是定性分析与定量分析相结合，通过定性分析建立系统总体及各子系统的概念模型，并尽可能将它们转化为数学模型，经求解或模拟后得出定量的结论，再对这些结论进行定性归纳，以取得认识上的飞跃，形成解决问题的建议。

三是专家经验判断与计算机辅助决策相结合，要注意发挥专家群体的作用，包括请他们参加总体设计的评审、分析统计数据及案例研究的结果、预测未来、收集并整理他们的知识以建立专家系统，以及请他们评论计算机运算的结果，参与方案选择的讨论等。

从某种意义上说，定性与定量相结合的综合集成方法实质上是与有中国特色的决策体制——民主集中制相辅相成的。综合集成方法为实施民主集中制提供了科学的方法，而民主集中制则为运用综合集成方法提供了组织及制度上的保证。

二、综合集成方法应贯彻软科学研究的全过程

综合集成方法应当贯彻于软科学研究的全过程。现仅按照笔者提出的软科学研究的一般程序——OSMEP法，简要地说明综合集成方法在各个环节上的运用。

在进行目标分析并建立总体框架的过程中，软科学专家需要与领导及领域专家共同提出问题、限定问题，并确定解决问题的标的。还要确定各目标之间的优先顺序或权重。软科学专家应在此基础上提出此研究课题的总体框架，再与领域专家共同对此课题进行分解。随着研究工作的深入，有时还要与领域专家一起对总体框架进行修改和补充。

在进行现状分析及预测时，软科学专家应当与领域专家一起判断统计数据的可靠程度并决定取舍，在作出统计分析结果后应当征求领域专家的意见，有时还需要共同对数据进行结构化。对于一些定性的数据，需要以软科学专家为主来提出量化的方法，并与领域专家一同来进行量化(例如构筑层次分析法中的判断矩阵等)。软科学专家应当与领域专家一同选定典型案例，确定案例研究的内容及方法，并帮助领域专家分析研究的结果。此外，软科学专家还需要请领域专家协助选择预测方法，并评定预测结论的可靠度。最后，软科学专家还应指导领域专家按照统一的要求建立各种数据库，并负责将这些数据库综合集成起来，大体上分为原始数据、战术决策支持数据及战略决策支持数据三个层次，形成一个统一的数据仓库。

在建立模型阶段，软科学专家应当与领域专家一同来分析所研究的系统的结构、功能、演变过程，及其与外部环境的相互作用，确定影响系统行为的主要因素及其影响的模式，并在此基础上构筑出系统的概念模型(定性模型)。软科学专家应负责将此概念模型转换为定量模型或半定量模型，并尽可能在计算机上予以实现。这时软科学专家要会同领域专家确定模型的有关参数、边界条件及初始条件，并共同讨论试算的结果，对模型作出必要的修正。通过多次的上机试算—专家讨论—修正模型的反复，直至大家基本满意为止。对于比较复杂的问题，通常要建立一个包括操作模型(主要用来进行数据处理，例如数学回归模型等)、战术模型(主要用来描述某一子系统或某一系统功能)及战略模型三个层次的模型库，并将它们综合集成在一起，通过模型库管理系统进行模型的灵活调用、关联修正及同步更新。必要时还可以建立包括数据库、模型库、知识库、方法库、文字图形库及人机界面的决策支持系统，以便能更好地对决策提供支持。

在方案评价及选择阶段，软科学专家应当与领域专家一同根据现状分析及模型运算的结果，构思出几种解决问题的方案，并对每一方案的利弊进行初步的分析。然后由软科学专家利用已建立的模型在计算机上对这些方案逐一进行模拟运算，请决策者和领域专家一同来评审模拟运算的结果，并对各方案进行补充及完善。然后权衡利弊，作出取舍。在决定取舍时，不仅要考虑技术、经济、法律等方面的因素，还要考虑到人们的行为、价值观及有关规范(包括思想、道德等规范)。由于这时各领域专家往往会强调本领域的重要性，为了处理好各子系统之间的矛盾，可以采用合作对策的群决策方法，尽力求得其帕累托最佳值(或妥协值)，使所作出的选择尽可能被其所涉及的各方接受，以尽量减少在执行过程中的阻力。对于争执不下、难以统一之处，应当按照民主集中制的原则，在充分听取各方面意见的基础上，由软科学专家协助决策者作出决策。

在提出建议阶段，软科学专家应当根据所选定的方案，会同领域专家提出解决问题的具体建议(包括目标、资源分析及环境分析、应采取的主要措施以及可行性分析等)，写出研究报告。对于这一阶段中所产生的一些分歧意见，应当由软科学专家与有关领域专家充分协商，按照局部服从整体的原则进行处理。

尽管提出研究报告标志着一项软科学研究任务的完成，但软科学专家还应注意向有关方面宣传其研究成果，关心其研究成果的实施情况，并在实施过程中不断总结经验。

三、综合集成方法中的关键技术

软科学的研究对象通常具有规模巨大、结构复杂、耦合度高、透明度低、动态而且开放、人为因素起重要作用等特点，为了在软科学研究中更好地运用综合集成方法，需要认真研究解决以下几项关键技术。

1.定性变量及其相互关系的量化技术

在软科学研究中经常会遇到一些定性的随机变量(简称定性变量)，这类变量的特点是它们的状态不能直接用数值来表示，例如社会制度、运输方式、灾害的严重程度、群众的满意程度等等。这些变量之间的相互关系(例如因果关系、主从关系、消长关系等等)也相当复杂，它们都需要经过量化处理才能够建立数学模型并进行计算机运算。传统的量化方法是通过分级、对比、排序等处理将各个定性变量的状态化为一维向量(通常是等间距的)，再进行回归分析、判别分析或对应因子分析等处理，以得出其数量关系，这种方法一般仅适用于有序的定性变量。由于它对其各个状态所赋予的数值的大小仅仅表示它们之间的顺序，并不能表示其差异的程度，而且不少变量的状态需要用几种属性才能较全面地表征，因此这种方法往往不能较准确地反映各因素之间的本质联系，从而会降低其分析结论的可信度。近年来有些科学家提出了多维标度法(Multidimensional Scaling，MDS)，其特点是将各个定性变量相互比较，从而得到各种相似的或非相似的度量，然后将各变量的状态定量地表示为欧氏空间中的点，以便进一步分析各变量间的种种关系，例如用关联系数来衡量它们之间的相似性及非线性关系的强弱等。这一方法已较成功地应用于地质、社会学及心理学等领域中，笔者认为在软科学研究中可以考虑先用此法初步得出各定性变量之间的关系，再结合专家的经验进行调整及修正。

2.复杂巨系统的总体表征技术

软科学的研究对象往往包含数量众多的组元，在结构上是多层次的。在实际上很难对每一个组元都进行研究，而且即使对各个组元都进行了深入的研究，也难以从总体上把握系统的特征及运动规律。因此需要从系统的微观结构及组元之间的相互作用的认识出发，说明或预测系统总体的特征和运动规律，以便建立起由微观到宏观的桥梁。这一技术可以称为复杂巨系统的总体表征技术。

采用经典的统计方法可以用某些参数(例如正态分布中的平均值和方差)来表达总体的特征，但在软科学研究中却往往要采用非参数统计的方法。这种方法的优点是不需要知道总体的分布类型，而且便于处理定性变量的观测结果。

由于统计物理学在处理非平衡态问题时所取得的显著进展，以及它在化学和生物过程的研究中得以成功应用，鼓励了一些自然科学家着手探索将在热力学及统计物理学基础上发展起来的理论与方法推广到社会及经济系统的研究中。其中包括用相变理论研究系统结构的演化，用耗散结构理论研究社会系统的自组织现象，用突变理论研究决策过程，用协同学研究人口迁徙问题，用超循环论研究社会系统的行为，用混沌理论研究复杂的经济现象，等等。

必须指出，尽管上述方法在自然界的无生命系统及生命系统的研究中确实起到了重要的作用，但将其用于研究社会、经济系统时还应注意到其局限性。由于在社会、经济系统中各组元千差万别，只有将统计方法与案例分析结合起来，才能较为准确地表征系统的总体性质。

3.价值体系的建立及表达技术

由于软科学研究的目的是为各级各类的决策提供支持，故价值体系的建立是必不可少的。没有一致公认的价值体系，就不可能进行方案的选择，更不可能进行综合集成。

一般而言，价值是人的某种需要与满足这种需要的客体属性的特定方面的界面，它是客观的，但又与人们受一定社会历史条件所制约的需要、利益、兴趣、愿望等密切相关。在决策过程中，价值体现为决策者对其所希望达到的目标与其所愿付的代价之间的折中准则，作为评价及选择方案的依据。对于多目标决策，就需要建立一个包括有关价值准则及其优先顺序的价值体系。

价值体系的建立是一个十分复杂的问题，通常决策者自身也不能较清晰地表达其价值观，这就需要软科学专家采用阐明规范、深入交谈、不断调整、逐步逼近等方法来明确有关的价值准则及其优先顺序。

在数学模型中，通常采用带有权重或优先级的目标集合来表达价值体系。在采用权重法时，各目标变量的量纲应当一致，在采用优先级法时也应注意在同一级上的量纲一致，以免在计算机上运算时出错。

4.群决策中的妥协技术

在软科学研究中运用综合集成方法时，需要依靠决策者与领域专家群体来进行优先顺序确定、模型修改、方案选择等方面的决策。尽管已建立了一致公认的价值体系，为实现决策中的综合集成创造了条件，但在进行群决策时，由于参加决策的人各自看问题的角度不同，以及局部利益与全局利益的矛盾，还需要用适当的方法进行妥协。这时可能采用对策论的方法，求出合作对策的妥协值。

必须指出，在软科学研究中采用上述方法进行综合集成时应注意以下几个问题：

(1)应当使群体中的各成员充分了解该决策的价值体系及有关的各种信息。

(2)妥协值的形成是群体中各成员之间反复交换意见的结果，而不是各成员意见的简单线性叠加。

(3)尽量防止由于决策群体中各成员的影响力不同所造成的妥协值的漂移。在通过群决策实现综合集成时，如何具体贯彻“在集中指导下的民主，在民主基础上的集中”这一民主集中制的原则，还应当进一步探索研究。

马克思曾经预言：“自然科学往后将会把关于人类的科学总括在自己下面，正如同关于人类的科学把自然科学总括在自己下面一样：它将成为一个科学”。为了实现自然科学与社会科学一体化的目标，我们的任务是要发现那些由目前状态过渡到目标状态的一系列过程，这就需要在方法论上的相互渗透与逐步融合，以及在一些基本观念上的突破。系统科学的发展及综合集成方法论的提出，为实现此目标开辟了一条颇有希望的途径。我相信在马克思主义哲学的指导下，通过自然科学家与社会科学家的共同努力，一定能够达到一体化的目标。

附注：本文于1997年3月发表在《中国软科学》。