【6】論軟科學研究中的綜合集成方法

軟科學是近年來我國獲得蓬勃發展的一門綜合性學科，它有三個主要特點：一是其研究對象是社會、經濟等包含人為事物的開放的復雜巨系統；二是其研究方法是定性與定量相結合的綜合集成方法；三是其研究成果是為了對各級各類決策提供支持。因此，可以說軟科學是社會、經濟等開放的復雜巨系統中的系統工程、宏觀層次上的管理科學以及政治、經濟等領域內的決策科學。本文擬根據筆者十余年來從事軟科學研究的體會，從理論與實踐相結合的角度對軟科學研究中的綜合集成方法進行初步的探討。

一、綜合集成方法的實質

錢學森教授提出的定性與定量相結合的綜合集成方法是研究開放的復雜巨系統的有效方法。這種方法通常是將科學理論、經驗知識和專家判斷相結合，提出經驗性的假設，再用經驗數據和資料以及模型對其確實性進行檢測，經過定量計算及反復對比，最后形成結論。這一方法已在某些實際研究中取得成功，但還需要在實踐中不斷充實及發展。

在軟科學研究中運用綜合集成方法時應當努力做到以下三個結合。即：

一是軟科學專家與領域專家及決策者相結合，軟科學研究通常應由軟科學專家負責組織領導，但一定要有與此項研究相關的領域專家的參與。軟科學專家與領域專家不僅要在一起工作，還要相互了解、相互尊重。領域專家一定要樹立總體觀念，不能只顧追求自己領域內的局部最優。決策者應當向軟科學專家提出課題，并盡量參加總體框架的制定及方案選擇的討論。還要在研究過程中經常與軟科學專家及領域專家交換意見。

二是定性分析與定量分析相結合，通過定性分析建立系統總體及各子系統的概念模型，并盡可能將它們轉化為數學模型，經求解或模擬后得出定量的結論，再對這些結論進行定性歸納，以取得認識上的飛躍，形成解決問題的建議。

三是專家經驗判斷與計算機輔助決策相結合，要注意發揮專家群體的作用，包括請他們參加總體設計的評審、分析統計數據及案例研究的結果、預測未來、收集并整理他們的知識以建立專家系統，以及請他們評論計算機運算的結果，參與方案選擇的討論等。

從某種意義上說，定性與定量相結合的綜合集成方法實質上是與有中國特色的決策體制——民主集中制相輔相成的。綜合集成方法為實施民主集中制提供了科學的方法，而民主集中制則為運用綜合集成方法提供了組織及制度上的保證。

二、綜合集成方法應貫徹軟科學研究的全過程

綜合集成方法應當貫徹于軟科學研究的全過程。現僅按照筆者提出的軟科學研究的一般程序——OSMEP法，簡要地說明綜合集成方法在各個環節上的運用。

在進行目標分析并建立總體框架的過程中，軟科學專家需要與領導及領域專家共同提出問題、限定問題，并確定解決問題的標的。還要確定各目標之間的優先順序或權重。軟科學專家應在此基礎上提出此研究課題的總體框架，再與領域專家共同對此課題進行分解。隨著研究工作的深入，有時還要與領域專家一起對總體框架進行修改和補充。

在進行現狀分析及預測時，軟科學專家應當與領域專家一起判斷統計數據的可靠程度并決定取舍，在作出統計分析結果后應當征求領域專家的意見，有時還需要共同對數據進行結構化。對于一些定性的數據，需要以軟科學專家為主來提出量化的方法，并與領域專家一同來進行量化(例如構筑層次分析法中的判斷矩陣等)。軟科學專家應當與領域專家一同選定典型案例，確定案例研究的內容及方法，并幫助領域專家分析研究的結果。此外，軟科學專家還需要請領域專家協助選擇預測方法，并評定預測結論的可靠度。最后，軟科學專家還應指導領域專家按照統一的要求建立各種數據庫，并負責將這些數據庫綜合集成起來，大體上分為原始數據、戰術決策支持數據及戰略決策支持數據三個層次，形成一個統一的數據倉庫。

在建立模型階段，軟科學專家應當與領域專家一同來分析所研究的系統的結構、功能、演變過程，及其與外部環境的相互作用，確定影響系統行為的主要因素及其影響的模式，并在此基礎上構筑出系統的概念模型(定性模型)。軟科學專家應負責將此概念模型轉換為定量模型或半定量模型，并盡可能在計算機上予以實現。這時軟科學專家要會同領域專家確定模型的有關參數、邊界條件及初始條件，并共同討論試算的結果，對模型作出必要的修正。通過多次的上機試算—專家討論—修正模型的反復，直至大家基本滿意為止。對于比較復雜的問題，通常要建立一個包括操作模型(主要用來進行數據處理，例如數學回歸模型等)、戰術模型(主要用來描述某一子系統或某一系統功能)及戰略模型三個層次的模型庫，并將它們綜合集成在一起，通過模型庫管理系統進行模型的靈活調用、關聯修正及同步更新。必要時還可以建立包括數據庫、模型庫、知識庫、方法庫、文字圖形庫及人機界面的決策支持系統，以便能更好地對決策提供支持。

在方案評價及選擇階段，軟科學專家應當與領域專家一同根據現狀分析及模型運算的結果，構思出幾種解決問題的方案，并對每一方案的利弊進行初步的分析。然后由軟科學專家利用已建立的模型在計算機上對這些方案逐一進行模擬運算，請決策者和領域專家一同來評審模擬運算的結果，并對各方案進行補充及完善。然后權衡利弊，作出取舍。在決定取舍時，不僅要考慮技術、經濟、法律等方面的因素，還要考慮到人們的行為、價值觀及有關規范(包括思想、道德等規范)。由于這時各領域專家往往會強調本領域的重要性，為了處理好各子系統之間的矛盾，可以采用合作對策的群決策方法，盡力求得其帕累托最佳值(或妥協值)，使所作出的選擇盡可能被其所涉及的各方接受，以盡量減少在執行過程中的阻力。對于爭執不下、難以統一之處，應當按照民主集中制的原則，在充分聽取各方面意見的基礎上，由軟科學專家協助決策者作出決策。

在提出建議階段，軟科學專家應當根據所選定的方案，會同領域專家提出解決問題的具體建議(包括目標、資源分析及環境分析、應采取的主要措施以及可行性分析等)，寫出研究報告。對于這一階段中所產生的一些分歧意見，應當由軟科學專家與有關領域專家充分協商，按照局部服從整體的原則進行處理。

盡管提出研究報告標志著一項軟科學研究任務的完成，但軟科學專家還應注意向有關方面宣傳其研究成果，關心其研究成果的實施情況，并在實施過程中不斷總結經驗。

三、綜合集成方法中的關鍵技術

軟科學的研究對象通常具有規模巨大、結構復雜、耦合度高、透明度低、動態而且開放、人為因素起重要作用等特點，為了在軟科學研究中更好地運用綜合集成方法，需要認真研究解決以下幾項關鍵技術。

1.定性變量及其相互關系的量化技術

在軟科學研究中經常會遇到一些定性的隨機變量(簡稱定性變量)，這類變量的特點是它們的狀態不能直接用數值來表示，例如社會制度、運輸方式、災害的嚴重程度、群眾的滿意程度等等。這些變量之間的相互關系(例如因果關系、主從關系、消長關系等等)也相當復雜，它們都需要經過量化處理才能夠建立數學模型并進行計算機運算。傳統的量化方法是通過分級、對比、排序等處理將各個定性變量的狀態化為一維向量(通常是等間距的)，再進行回歸分析、判別分析或對應因子分析等處理，以得出其數量關系，這種方法一般僅適用于有序的定性變量。由于它對其各個狀態所賦予的數值的大小僅僅表示它們之間的順序，并不能表示其差異的程度，而且不少變量的狀態需要用幾種屬性才能較全面地表征，因此這種方法往往不能較準確地反映各因素之間的本質聯系，從而會降低其分析結論的可信度。近年來有些科學家提出了多維標度法(Multidimensional Scaling，MDS)，其特點是將各個定性變量相互比較，從而得到各種相似的或非相似的度量，然后將各變量的狀態定量地表示為歐氏空間中的點，以便進一步分析各變量間的種種關系，例如用關聯系數來衡量它們之間的相似性及非線性關系的強弱等。這一方法已較成功地應用于地質、社會學及心理學等領域中，筆者認為在軟科學研究中可以考慮先用此法初步得出各定性變量之間的關系，再結合專家的經驗進行調整及修正。

2.復雜巨系統的總體表征技術

軟科學的研究對象往往包含數量眾多的組元，在結構上是多層次的。在實際上很難對每一個組元都進行研究，而且即使對各個組元都進行了深入的研究，也難以從總體上把握系統的特征及運動規律。因此需要從系統的微觀結構及組元之間的相互作用的認識出發，說明或預測系統總體的特征和運動規律，以便建立起由微觀到宏觀的橋梁。這一技術可以稱為復雜巨系統的總體表征技術。

采用經典的統計方法可以用某些參數(例如正態分布中的平均值和方差)來表達總體的特征，但在軟科學研究中卻往往要采用非參數統計的方法。這種方法的優點是不需要知道總體的分布類型，而且便于處理定性變量的觀測結果。

由于統計物理學在處理非平衡態問題時所取得的顯著進展，以及它在化學和生物過程的研究中得以成功應用，鼓勵了一些自然科學家著手探索將在熱力學及統計物理學基礎上發展起來的理論與方法推廣到社會及經濟系統的研究中。其中包括用相變理論研究系統結構的演化，用耗散結構理論研究社會系統的自組織現象，用突變理論研究決策過程，用協同學研究人口遷徙問題，用超循環論研究社會系統的行為，用混沌理論研究復雜的經濟現象，等等。

必須指出，盡管上述方法在自然界的無生命系統及生命系統的研究中確實起到了重要的作用，但將其用于研究社會、經濟系統時還應注意到其局限性。由于在社會、經濟系統中各組元千差萬別，只有將統計方法與案例分析結合起來，才能較為準確地表征系統的總體性質。

3.價值體系的建立及表達技術

由于軟科學研究的目的是為各級各類的決策提供支持，故價值體系的建立是必不可少的。沒有一致公認的價值體系，就不可能進行方案的選擇，更不可能進行綜合集成。

一般而言，價值是人的某種需要與滿足這種需要的客體屬性的特定方面的界面，它是客觀的，但又與人們受一定社會歷史條件所制約的需要、利益、興趣、愿望等密切相關。在決策過程中，價值體現為決策者對其所希望達到的目標與其所愿付的代價之間的折中準則，作為評價及選擇方案的依據。對于多目標決策，就需要建立一個包括有關價值準則及其優先順序的價值體系。

價值體系的建立是一個十分復雜的問題，通常決策者自身也不能較清晰地表達其價值觀，這就需要軟科學專家采用闡明規范、深入交談、不斷調整、逐步逼近等方法來明確有關的價值準則及其優先順序。

在數學模型中，通常采用帶有權重或優先級的目標集合來表達價值體系。在采用權重法時，各目標變量的量綱應當一致，在采用優先級法時也應注意在同一級上的量綱一致，以免在計算機上運算時出錯。

4.群決策中的妥協技術

在軟科學研究中運用綜合集成方法時，需要依靠決策者與領域專家群體來進行優先順序確定、模型修改、方案選擇等方面的決策。盡管已建立了一致公認的價值體系，為實現決策中的綜合集成創造了條件，但在進行群決策時，由于參加決策的人各自看問題的角度不同，以及局部利益與全局利益的矛盾，還需要用適當的方法進行妥協。這時可能采用對策論的方法，求出合作對策的妥協值。

必須指出，在軟科學研究中采用上述方法進行綜合集成時應注意以下幾個問題：

(1)應當使群體中的各成員充分了解該決策的價值體系及有關的各種信息。

(2)妥協值的形成是群體中各成員之間反復交換意見的結果，而不是各成員意見的簡單線性疊加。

(3)盡量防止由于決策群體中各成員的影響力不同所造成的妥協值的漂移。在通過群決策實現綜合集成時，如何具體貫徹“在集中指導下的民主，在民主基礎上的集中”這一民主集中制的原則，還應當進一步探索研究。

馬克思曾經預言：“自然科學往后將會把關于人類的科學總括在自己下面，正如同關于人類的科學把自然科學總括在自己下面一樣：它將成為一個科學”。為了實現自然科學與社會科學一體化的目標，我們的任務是要發現那些由目前狀態過渡到目標狀態的一系列過程，這就需要在方法論上的相互滲透與逐步融合，以及在一些基本觀念上的突破。系統科學的發展及綜合集成方法論的提出，為實現此目標開辟了一條頗有希望的途徑。我相信在馬克思主義哲學的指導下，通過自然科學家與社會科學家的共同努力，一定能夠達到一體化的目標。

附注：本文于1997年3月發表在《中國軟科學》。