淺談對(duì)“設(shè)計(jì)科學(xué)”的認(rèn)識(shí)

1、 淺談對(duì)“設(shè)計(jì)科學(xué)”的認(rèn)識(shí) 讀人工科學(xué)有感123目錄進(jìn)化中的設(shè)計(jì)科學(xué)：社會(huì)計(jì)劃設(shè)計(jì)科學(xué)的理論基礎(chǔ)設(shè)計(jì)科學(xué)的現(xiàn)代手段1設(shè)計(jì)科學(xué)的理論基礎(chǔ)設(shè)計(jì)科學(xué)的理論基礎(chǔ)l 何為“設(shè)計(jì)科學(xué)”？西蒙認(rèn)為：工程師并不是唯一的專業(yè)設(shè)計(jì)師。凡是以將現(xiàn)存情形改變成想望情形為目標(biāo)而構(gòu)想行動(dòng)方案的人都在搞設(shè)計(jì)。而“設(shè)計(jì)科學(xué)”是關(guān)于設(shè)計(jì)過(guò)程的學(xué)說(shuō)體系，它是知識(shí)上硬性的、分析的、部分可形式化的、部分經(jīng)驗(yàn)的、可講授的。我的理解：1.“設(shè)計(jì)科學(xué)”與設(shè)計(jì)本身不同，它是在自然科學(xué)基礎(chǔ)上衍生出的應(yīng)用科學(xué)類型，它告訴我們事物可以為了實(shí)現(xiàn)某些目標(biāo)或功能而變成怎樣。2.設(shè)計(jì)不僅是專業(yè)人士的活動(dòng)，它涉及各個(gè)方面：只要一個(gè)人按照主觀意識(shí)有目的的行為

2、就是設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)包含抽象物和實(shí)物，從一件具體事物到一種處理事情的過(guò)程都是設(shè)計(jì)的行為。設(shè)計(jì)科學(xué)的理論基礎(chǔ)l 設(shè)計(jì)理論的目的？ 一門明細(xì)準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)理論才能與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)相結(jié)合，才能運(yùn)用人工智能和運(yùn)籌學(xué)等工具，從而為設(shè)計(jì)服務(wù)。設(shè)計(jì)科學(xué)的理論基礎(chǔ)l 人工界恰恰集中在內(nèi)部環(huán)境與外部環(huán)境的這一界面上，它關(guān)心的是通過(guò)使 內(nèi)部環(huán)境適應(yīng)外部環(huán)境來(lái)達(dá)到目標(biāo)。我的理解：人工創(chuàng)造物是主觀意識(shí)與客觀存在結(jié)合的產(chǎn)物，設(shè)計(jì)服務(wù)于生活，源于生活，高于生活，設(shè)計(jì)往往能產(chǎn)生一種新的生活方式，甚至是對(duì)未來(lái)的預(yù)判。要想研究人工界，就要研究手段對(duì)環(huán)境的適應(yīng)，其中最重要的就是設(shè)計(jì)過(guò)程。而若想這門課程可被學(xué)習(xí)，最直接的是傳承一門理性的設(shè)計(jì)

3、科學(xué)學(xué)說(shuō)體系。 （導(dǎo)引部分結(jié)束）設(shè)計(jì)科學(xué)的理論基礎(chǔ)l 以尋找“備擇方案”為邏輯的“設(shè)計(jì)科學(xué)”設(shè)計(jì)科學(xué)的理論基礎(chǔ)1.命令性邏輯：較嚴(yán)格，在簡(jiǎn)單的情形中容易（最優(yōu)化算法） 算法較正規(guī)，往往運(yùn)用線性規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、幾何規(guī)劃等理論 形式化（演變成數(shù)學(xué)問(wèn)題）的具體邏輯：已知約束條件和固定參量， 求命令變量取哪些值使效用最大，需要有高效的計(jì)算技術(shù)。 （一種求極值的算法，而較少運(yùn)用，流動(dòng)推銷員問(wèn)題） 2.敘述性邏輯：較緩和、開(kāi)放的算法（令人滿意的算法） 抽象意義上的給定（全部方案的結(jié)果論證搜索）設(shè)計(jì)科學(xué)的理論基礎(chǔ)l 要想發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)需要什么樣的邏輯，最方便的途徑就是考察設(shè)計(jì)者在小心翼 翼地論證時(shí)采用了什么樣的邏

4、輯。(敘述性邏輯) 我的理解：設(shè)計(jì)是由方法的，好的設(shè)計(jì)更蘊(yùn)含著美的規(guī)律，而發(fā)現(xiàn)這種規(guī) 律最簡(jiǎn)單的途徑是學(xué)會(huì)站在優(yōu)秀設(shè)計(jì)師的角度去看他們的作品，了解他們 的想法并發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律。 設(shè)計(jì)科學(xué)的理論基礎(chǔ)l 將目標(biāo)約束條件和最大化的要求看作新的“自然法則”，把它們加到通過(guò) 環(huán)境條件體現(xiàn)出來(lái)的現(xiàn)有自然法則上去。(把敘述性邏輯與命令性邏輯結(jié) 合起來(lái)不必要的原因)我的理解：從這個(gè)角度看，設(shè)計(jì)的邏輯和自然科學(xué)的邏輯是完全一致的，首先，考察能達(dá)到目的的所有設(shè)計(jì)方案，然后找出其中現(xiàn)實(shí)世界各種因素的限制，在這其中權(quán)衡，找到一個(gè)“度”，設(shè)計(jì)出滿足限制的最大化設(shè)計(jì)方案就是優(yōu)秀作品。2設(shè)計(jì)科學(xué)的現(xiàn)代手段設(shè)計(jì)科學(xué)的現(xiàn)代手段

5、l 手段1 試探搜索：系統(tǒng)分解與手段目的分析（敘述性邏輯搜索候選者的過(guò)程)1. 目前狀態(tài)與理想狀態(tài)之間差別的并行（或近于并行）分解的利用。分解方法是一個(gè)有著廣泛用途的解題技術(shù)，手段目的分析是其中一個(gè)例子。（將單元行動(dòng)放在構(gòu)成了完整行動(dòng)的序列的相應(yīng)位置上來(lái)考察（美術(shù)設(shè)計(jì)也是如此）而分解往往是有目的的，目的是產(chǎn)生A 1能消除D 1的差別)2. 改動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)邏輯以適應(yīng)對(duì)備擇方案的搜索。解決方案（即構(gòu)成最后設(shè) 計(jì)的完整行動(dòng)）是由一個(gè)單元行動(dòng)序列構(gòu)成的，但現(xiàn)實(shí)的解決問(wèn)題系統(tǒng)或是設(shè)計(jì)程序不僅僅是將單元方案裝配成問(wèn)題的解答，還得要搜尋適當(dāng)?shù)难b配件(行動(dòng)的可干預(yù)性)，這時(shí)，嘗試探索多條路徑的做法會(huì)更高效。l 行動(dòng)

6、有副作用（也許產(chǎn)生新的差別）。有時(shí)候，唯有當(dāng)某些附加條件被滿 足時(shí)才能采取行動(dòng)（要求先消除其他一些差別，否則就無(wú)法采取行動(dòng)）。 我的理解：當(dāng)完成一件設(shè)計(jì)作品時(shí)，想做一些微小改動(dòng)時(shí)，往往會(huì)牽一而動(dòng)全身而達(dá)不到自己的理想狀態(tài)，這時(shí)就要綜合考慮，謹(jǐn)慎行動(dòng)。 設(shè)計(jì)科學(xué)的現(xiàn)代手段l 手段2 搜索資源的分配給分支路徑“賦值”（搜索過(guò)程的方法）(貝葉斯決策理論)(數(shù)值是沿著路徑繼續(xù)搜索可望得到的利益的估計(jì)，為它賦值的目的是判斷這條分支是否有搜索的價(jià)值，值對(duì)資源分配，即降低搜索成本有效) 設(shè)計(jì)過(guò)程將節(jié)約稀缺資源與管理設(shè)計(jì)者的智力資源作為標(biāo)準(zhǔn)，資源節(jié)約問(wèn)題即設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的成本最小化問(wèn)題。分支路徑賦值的目的是指導(dǎo)對(duì)下

7、一搜索點(diǎn)的選擇，搜索過(guò)程可以看作尋求問(wèn)題解答的過(guò)程，但也可以更一般地將搜索過(guò)程看作關(guān)于問(wèn)題結(jié)構(gòu)的信息的收集過(guò)程(以問(wèn)題為導(dǎo)向，完善設(shè)計(jì)方案)。設(shè)計(jì)科學(xué)的現(xiàn)代手段 曼海姆程序思想： 1.從基礎(chǔ)架構(gòu)出發(fā)，逐漸拓展豐富（考慮每一步產(chǎn)生的成本） 2.從上往下延伸，從高層次的計(jì)劃出發(fā)，像樹(shù)根一樣找尋到不同的點(diǎn)后使之完整。 決策人的主觀性很強(qiáng)，且需要比較每一個(gè)方案，以結(jié)果為導(dǎo)向產(chǎn)生的成本，繁瑣且不能考慮周全。具有一定的概率性和隨機(jī)性。 以主觀判斷是否滿意作為搜索的導(dǎo)向機(jī)制和停止的指令。 探索資源分配方法時(shí)的思想設(shè)計(jì)科學(xué)的現(xiàn)代手段l 手段3 結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)組織的理論：層級(jí)系統(tǒng)（分層次的手段）（看待問(wèn)題的角度）1

8、. 層次結(jié)構(gòu)的概念：可以用分層次的等級(jí)結(jié)構(gòu)的方式（或盒中盒的形式）來(lái)構(gòu)造復(fù)雜結(jié)構(gòu)。 在任何復(fù)雜系統(tǒng)中都有一些單元完成著特定的子功能，這些子功能為 總體功能做出貢獻(xiàn)。2. 分解方式的多樣性。3. 貫穿整個(gè)系列的產(chǎn)生檢驗(yàn)循環(huán)周期。(根據(jù)要求和約束條件檢驗(yàn)產(chǎn)生的備擇方案)4. “風(fēng)格”是設(shè)計(jì)過(guò)程中設(shè)計(jì)者對(duì)目標(biāo)輕重不等的強(qiáng)調(diào)與決策的產(chǎn)物。注重搜索過(guò)程，將設(shè)計(jì)過(guò)程本身看成是對(duì)參加者有價(jià)值的活動(dòng)，在滿足約束條件的限度內(nèi)，尋求多樣性也是一種好想法。設(shè)計(jì)科學(xué)的理論基礎(chǔ)l 產(chǎn)生者與檢驗(yàn)的次序與分工將不僅影響用于設(shè)計(jì)的資源的使用效率，也將 影響最終設(shè)計(jì)的性質(zhì) 我的理解：設(shè)計(jì)科學(xué)的現(xiàn)代手段l 手段4 設(shè)計(jì)問(wèn)題的表象

9、變換（趨向簡(jiǎn)單）表象的變換使原本真實(shí)但模糊的問(wèn)題清楚起來(lái)，使解決方案明顯可見(jiàn)。表象在各類科學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，所有數(shù)學(xué)推導(dǎo)都可以視為表象的變換。(實(shí)用：數(shù)學(xué)手段與圖形模型之間表象的轉(zhuǎn)換)例子：唐代草書(shū)名家張旭觀公孫大娘舞劍而筆勢(shì)益俊。我的看法：1.表象變換對(duì)于文藝創(chuàng)作者職業(yè)敏感的養(yǎng)成、藝術(shù)通感的形成也具有重要意義。一個(gè)文藝創(chuàng)作者如果具有敏捷而熟練的表象轉(zhuǎn)化能力，他就可以迅捷地把生活中的各種信息轉(zhuǎn)化為專業(yè)藝術(shù)所需要的表象，乃至做到觸類旁通，這會(huì)大大有益于創(chuàng)作。 2.數(shù)目拼字游戲是三聯(lián)棋的同態(tài)物，實(shí)質(zhì)是一樣的，只是具有不同的表象，就像許多娛樂(lè)節(jié)目中與嘉賓互動(dòng)的游戲，只是換了一種方式的五子棋，所以很多時(shí)

10、候多思考一些本質(zhì)往往能達(dá)到意想不到的效果。 在表象的變換中恒定不變的便是它本質(zhì)的規(guī)律，而表象的產(chǎn)生的原因則為問(wèn)題的解決方案提供了新的思路。3進(jìn)化中的設(shè)計(jì)科學(xué)進(jìn)化中的設(shè)計(jì)科學(xué)進(jìn)化中的設(shè)計(jì)科學(xué)l 有界理性找到限制性因素在環(huán)境復(fù)雜程度大大超過(guò)適應(yīng)系統(tǒng)的計(jì)算能力的情形中，以一種理性的思維找出問(wèn)題的關(guān)鍵所在、找到影響問(wèn)題的限制性因素、排除錯(cuò)誤的表象具有很深遠(yuǎn)的意義。1.成就的評(píng)價(jià)是根據(jù)限定的目標(biāo)進(jìn)行的，無(wú)關(guān)乎那些副產(chǎn)品帶來(lái)的利益或損失。2.也許要求在制定目標(biāo)時(shí)要適度，別抱太大奢望，簡(jiǎn)化了的情形通常也要克服諸多困難方能達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。3.真正重要的不是數(shù)字，而是允許進(jìn)行功能分析（即使算是定性的分析）的表現(xiàn)結(jié)

11、構(gòu)。羅馬俱樂(lè)部預(yù)測(cè)21世紀(jì)迎來(lái)末日，只強(qiáng)調(diào)了可能出現(xiàn)的一種時(shí)間路徑，而沒(méi)有為未來(lái)構(gòu)造可供選擇的場(chǎng)景，例如避免災(zāi)難的方法。而且當(dāng)人們倚重不夠準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)效應(yīng)?！邦A(yù)測(cè)”對(duì)于設(shè)計(jì)而言并非絕對(duì)必要，進(jìn)化塑成的或經(jīng)過(guò)人改造的適應(yīng)系統(tǒng)，都很少依賴預(yù)測(cè)作為其應(yīng)付未來(lái)的主要手段。有應(yīng)對(duì)外部環(huán)境變化的自體平衡機(jī)制以及針對(duì)系統(tǒng)實(shí)際狀況與理想狀況間的偏差作出響應(yīng)的反饋機(jī)制，往往比預(yù)測(cè)更有效。(與其預(yù)測(cè)，不如改變)l 預(yù)測(cè)與反饋進(jìn)化中的設(shè)計(jì)科學(xué)l 識(shí)別客戶隨著知識(shí)的增長(zhǎng)，專業(yè)人員被賦予了新的義務(wù)，他們要考慮設(shè)計(jì)所產(chǎn)生的外部影響超出客戶關(guān)心的范圍的那些影響，這樣的發(fā)展促使專業(yè)人員重新定義客戶的概念（可能

12、包含抽象的物質(zhì)） 。(工程師要考慮新產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的影響)將客戶與整個(gè)社會(huì)認(rèn)作一體將能消除一切模糊性。l 社會(huì)設(shè)計(jì)中的組織構(gòu)造一些組織，無(wú)論是企業(yè)組織、政府組織、志愿者社團(tuán)還是其他組織，是社會(huì)最重要的設(shè)計(jì)任務(wù)之一。我們不是孤立的單子，我們實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的能力，甚至生存能力，都同我們與社會(huì)中其他人之間的社會(huì)相互作用緊密相關(guān)。組織是極其復(fù)雜的系統(tǒng)，它們與其他復(fù)雜系統(tǒng)有許多共同性質(zhì)。進(jìn)化中的設(shè)計(jì)科學(xué)l 設(shè)計(jì)的時(shí)間期與空間域l 無(wú)最終目標(biāo)的設(shè)計(jì)人類知識(shí)的進(jìn)步，尤其是科學(xué)的進(jìn)步，使我們的時(shí)間取向發(fā)生轉(zhuǎn)變，大大延伸了時(shí)間視界。與此同時(shí)，這些科學(xué)、知識(shí)使我們能看到更廣闊的領(lǐng)域，并使我們有能力應(yīng)對(duì)現(xiàn)實(shí)。設(shè)計(jì)目標(biāo)的作用是促進(jìn)活動(dòng)，但在設(shè)計(jì)過(guò)程中又會(huì)產(chǎn)生新的目標(biāo)