系統(tǒng)運動空間與系統(tǒng)映射論的初步探討

1、系統(tǒng)運動空間與系統(tǒng)映射論的初步探討摘要：在研究系統(tǒng)運動的動力和表象問題時，提出了系統(tǒng)運動空間和系統(tǒng)映射論的思想。由于它們在前期研 究中解釋了一些系統(tǒng)哲學(xué)問題，因此論文詳細給出了它們及關(guān)聯(lián)概念的定義。利用這些概念研究了自然系統(tǒng) 和人工系統(tǒng)的特征，及它們之間的關(guān)系。研究表明：自然系統(tǒng)是因素全集到數(shù)據(jù)全集的映射；而人工系統(tǒng)是可 測相關(guān)數(shù)據(jù)到可調(diào)節(jié)因素的映射。研究解釋了人工系統(tǒng)得到的實驗數(shù)據(jù)永遠與自然系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)存在誤 差；人工系統(tǒng)的功能只是自然系統(tǒng)功能的一部分；人工系統(tǒng)只能無限趨近于自然系統(tǒng)而無法達到的原因。系統(tǒng) 運動空間和系統(tǒng)映射論可以解決一些系統(tǒng)層面的問題，并擬在系統(tǒng)可靠性研究領(lǐng)域進行實現(xiàn)，但

2、進一步問題有 待研究。關(guān)鍵詞：安全科學(xué)；智能科學(xué)；系統(tǒng)科學(xué)；信息生態(tài)方法論；系統(tǒng)映射論；系統(tǒng)運動空間；系統(tǒng)可靠性；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Preliminary study of system movement space and system mapping theoryAbstract: In the study of the dynamic representation problems of system movement, the ideas of system movement space and system mapping theory are proposed. These ideas ha

3、ve explained some systemic philosophy problems in previous research. Therefore, this study provides detailed definitions of these ideas and their associated concepts. Using these concepts, we analyze the characteristics of natural and artificial systems and their relationships. This study shows that

4、 the natural system involves mapping from the complete set of factors to the complete set of data, whereas the artificial system involves mapping from measurable relevant data to adjustable factors. This study also explains that the experimental data obtained by the artificial system always have err

5、or in comparison with the natural system. The functions of the artificial system are only a part of the natural system, and the artificial system can only be infinitely close to the natural system, but cannot reach it. The system movement space and system mapping theory can solve some systemlevel pr

6、oblems and can be implemented to ensure system reliability. However, some problems need to be investigated further.Keywords: safety science; intelligent science; system science; information ecological methodology; system mapping theory; system movement space; system reliability; system structure安全科學(xué)

7、理論的核心是系統(tǒng)可靠性問題。但 研究過程中總是出現(xiàn)建立的模型或系統(tǒng)無法完全 對應(yīng)自然系統(tǒng)的問題。隨著研究深入，逐漸提出獲取可測I 相關(guān)數(shù)據(jù)I據(jù)平面1系統(tǒng)映射1系統(tǒng)向數(shù)據(jù) 平面投影獲取可測I 相關(guān)數(shù)據(jù)I據(jù)平面1系統(tǒng)映射1系統(tǒng)向數(shù)據(jù) 平面投影念統(tǒng)元 件+結(jié)構(gòu)V目標(biāo)/系統(tǒng)向因素平面投影人的處理（映射）得到已I 知因素I了空間故障樹理論、智能化空間故障樹和空間故 障網(wǎng)絡(luò)理論。雖然筆者引入了智能科學(xué)、數(shù)據(jù)技 術(shù)、信息論和系統(tǒng)科學(xué)的方法，但仍存在人工系 統(tǒng)難以等效自然系統(tǒng)的鴻溝。對于系統(tǒng)抽象和等效方法的研究不多。馬峻1 提出了基于中粒度層面的動態(tài)系統(tǒng)多層次映射關(guān) 系模型；何瑞祥2對粗粒度可重構(gòu)計算系統(tǒng)映射

8、 與容錯機制進行了研究；曾霞3研究了障礙函數(shù) 生成混成系統(tǒng)安全驗證方法；張連怡4研究了構(gòu) 件系統(tǒng)模型檢測方法；李倩5對形式化方法的混 成系統(tǒng)安全性進行了檢驗；黃峰6對系統(tǒng)演化的 形式進行了研究。這些研究形成了一些有益成 果，但仍缺乏系統(tǒng)層面的更高級抽象，缺乏通用性。汪培莊教授提出的因素空間和人機認知體是 一種試圖解決上述困境的方法710，被認為是智能 科學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。鐘義信教授提出的機制主義信 息生態(tài)方法論也成為解決上述問題的有效方法 論11-14。筆者在研究系統(tǒng)可靠性過程中對上述問 題有了一些見解，并在已有空間故障樹研究基礎(chǔ) 上提出了系統(tǒng)運動空間和系統(tǒng)映射論。利用它們 描述自然系統(tǒng)和人工系統(tǒng)

9、之間的關(guān)系?？臻g故障樹理論1526包括4個研究階段：1）空間故障樹基礎(chǔ)理論，用于研究系統(tǒng)可靠性與 影響因素的關(guān)系；2）智能化空間故障樹，引入因 素空間、云模型、模糊結(jié)構(gòu)元理論研究故障大數(shù) 據(jù)的表示、推理和處理；3）空間故障網(wǎng)絡(luò)，研究系 統(tǒng)故障演化過程；4）系統(tǒng)運動空間與系統(tǒng)映射 論，用于度量系統(tǒng)運動和確定數(shù)據(jù)與因素關(guān)系。在空間故障樹框架內(nèi)，使用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析方 法和屬性圓方法2526，以可靠性為目標(biāo)研究系統(tǒng) 運動狀態(tài)，可得到適合但不充分的人工系統(tǒng)。1問題的提出安全科學(xué)不僅囊括了工業(yè)、農(nóng)業(yè)、服務(wù)業(yè)等 領(lǐng)域，也兼具了自然科學(xué)和社會科學(xué)的屬性，涉 及多方面的技術(shù)和理論。簡而言之，安全科學(xué)就 是研究一切

10、與安全相關(guān)的事項。那么安全是什 么？安全是指沒有受到威脅、沒有危險、危害、損 失，不存在危險、危害的隱患，是免除不可接受的 損害風(fēng)險的狀態(tài)。安全是在人類生產(chǎn)過程中，將 系統(tǒng)的運行狀態(tài)對人類的生命、財產(chǎn)、環(huán)境可能 產(chǎn)生的損害控制在人類能接受水平以下的狀態(tài)。 綜上，安全應(yīng)該是系統(tǒng)的一種狀態(tài)，是在保證系 統(tǒng)功能前提下的，不發(fā)生人們不能接受情況的一 種狀態(tài)。通俗地講，安全是保證系統(tǒng)正常運行, 而不發(fā)生故障和事故的一種狀態(tài)。而安全科學(xué)就 是研究系統(tǒng)保證安全狀態(tài)的所有思想、理論、方 法和措施的集合。那么安全科學(xué)的核心問題就是 系統(tǒng)所需的安全狀態(tài)。系統(tǒng)在這種安全狀態(tài)下, 完成規(guī)定功能的能力，就是系統(tǒng)科學(xué)中的

11、可靠性 問題。因此安全科學(xué)的核心問題就是系統(tǒng)可靠性 問題。系統(tǒng)安全性的變化，即等效為系統(tǒng)可靠性 的變化。那么一切安全問題就可抽象為系統(tǒng)可靠 性問題。系統(tǒng)安全狀態(tài)變化抽象為系統(tǒng)可靠性的 變化,進一步抽象為系統(tǒng)狀態(tài)變化，即系統(tǒng)運動過程。問題是，將系統(tǒng)的安全狀態(tài)逐步抽象為系統(tǒng) 運動后如何研究系統(tǒng)的運動。當(dāng)然這不能通過微 分方程描述系統(tǒng)的運動。這里系統(tǒng)運動指系統(tǒng)受 到刺激，系統(tǒng)的形態(tài)、行為、結(jié)構(gòu)、表現(xiàn)等的變 化。那么在研究系統(tǒng)運動之前，需要解決如下一 些問題，包括如何描述系統(tǒng)變化、什么是系統(tǒng)變 化的動力、系統(tǒng)變化通過什么表現(xiàn)、系統(tǒng)變化如 何度量。這些問題是研究系統(tǒng)運動的最基本問 題，其解決涉及眾多領(lǐng)域

12、，包括安全科學(xué)、智能科 學(xué)、大數(shù)據(jù)科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)和信息科學(xué)等。對于 系統(tǒng)運動的研究，筆者進行了長期思考，借鑒了 汪培莊教授和鐘義信教授分別提出的因素空間理 論和信息生態(tài)方法論，結(jié)合筆者提出的空間故障 樹理論，初步實現(xiàn)了系統(tǒng)運動的描述和度量，并 將這些思想用于安全科學(xué)的系統(tǒng)可靠性研究。2系統(tǒng)運動空間作為描述系統(tǒng)運動的基礎(chǔ)，首先給出系統(tǒng)運 動空間的定義和示意圖，如圖1所示。圖1系統(tǒng)運動空間Fig. 1 System movement space定義1系統(tǒng)運動：系統(tǒng)受到一些因素的刺 激，系統(tǒng)的形式、結(jié)構(gòu)、組成、行為和表象的變 化，統(tǒng)稱為系統(tǒng)運動。這里的系統(tǒng)運動與以往系統(tǒng)論和控制論中的 系統(tǒng)運動不同，

13、強調(diào)受影響后系統(tǒng)變化的過程和 狀態(tài)。而系統(tǒng)本身則是概念系統(tǒng)和實體系統(tǒng)的更 高級抽象，代表系統(tǒng)的最基本共性，包括系統(tǒng)基 本組成部分的元件；基于元件組成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu); 和系統(tǒng)存在的意義，即系統(tǒng)的目的，也包括影響 系統(tǒng)的因素和系統(tǒng)變化產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。定義2系統(tǒng)運動空間：以系統(tǒng)代表的球型 區(qū)域為中心，以系統(tǒng)的不同方面或研究角度形成 二維平面，這些二維平面圍繞系統(tǒng)球，由一個系 統(tǒng)球和多個平面組成的空間稱為系統(tǒng)運動空間。系統(tǒng)運動空間由一個系統(tǒng)和多個平面組成。 該系統(tǒng)與所要研究的與系統(tǒng)相關(guān)的平面組成了研 究該系統(tǒng)的空間域。當(dāng)然一個系統(tǒng)運動空間可以 容納無數(shù)個系統(tǒng)和平面，只要系統(tǒng)之間存在聯(lián)系 即可。平面之間除與系統(tǒng)

14、的聯(lián)系外，不發(fā)生其他 聯(lián)系。定義3系統(tǒng)球：將系統(tǒng)等效為系統(tǒng)運動空 間的球體，以便進行系統(tǒng)運動的度量，其半徑為1。系統(tǒng)球內(nèi)部封裝了系統(tǒng)的元件、結(jié)構(gòu)和目的。定義4平面：系統(tǒng)運動空間中，與系統(tǒng)相關(guān) 的一類事項或研究方面存在的形式。如圖1中的數(shù)據(jù)平面和因素平面。定義5投影：從系統(tǒng)球到平面的投影，代表 該系統(tǒng)在平面相關(guān)的事項或方面的變化情況。如圖1中，系統(tǒng)受到的作用因素是系統(tǒng)球的 向下投影，投影到因素平面得到半徑為1的圓；向 上投影到數(shù)據(jù)平面，得到系統(tǒng)散發(fā)出的數(shù)據(jù)，形 成半徑為1的圓。定義6屬性圓：系統(tǒng)球投影到平面的圓形, 半徑為1。屬性圓是筆者在空間故障樹理論框架下提出 的一種表示對象屬性的方法。由于

15、屬性圓給出了 嚴格的性質(zhì)和度量方法，因此屬性圓可容納一個 對象的無數(shù)個因素。進一步地可以進行對象之間 關(guān)系的定量計算。因此引入屬性圓嘗試進行系統(tǒng) 運動的度量和定性定量分析。在圖1中，影響系 統(tǒng)的因素很多，因素平面內(nèi)屬性圓中的射線代表 這些因素，當(dāng)然在屬性圓中進行了歸一化，其范 圍在屬性圓內(nèi)部；數(shù)據(jù)平面內(nèi)屬性圓的射線代表 各類數(shù)據(jù)，可以是定性、定量、范圍和模糊數(shù)據(jù)。系統(tǒng)運動空間提出的目的是在更高抽象程度 時表示系統(tǒng)的最一般性。系統(tǒng)內(nèi)部包括元件、結(jié) 構(gòu)和系統(tǒng)目的。而外部則是系統(tǒng)受到的作用和表 現(xiàn)出來的響應(yīng)，雖然這些作用和響應(yīng)很多。本文 研究的影響系統(tǒng)的因素和系統(tǒng)因此表現(xiàn)出的數(shù)據(jù) 是系統(tǒng)的兩個事項或

16、方面，前者是作用，后者是 響應(yīng)。系統(tǒng)運動空間可表示多個關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)，但 這里只研究因素-系統(tǒng)-數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。因此 建立了一個系統(tǒng)球和兩個平面（因素平面和數(shù)據(jù) 平面）。3系統(tǒng)映射論與人的智慧活動3.1系統(tǒng)映射論自然狀態(tài)下的系統(tǒng)指不受任何人主觀干擾下 的系統(tǒng)，根據(jù)自然界自身法則運行的系統(tǒng)。這類 系統(tǒng)與人是否存在無關(guān)，根據(jù)自身運行機制和規(guī) 則對自然的影響進行響應(yīng)。定義7自然系統(tǒng)：在自然狀態(tài)下，遵守自然 規(guī)則調(diào)節(jié)自身與自然之間的關(guān)系的系統(tǒng)。自然系統(tǒng)是天然存在的，其產(chǎn)生和滅亡都遵 循自然規(guī)律。自然系統(tǒng)存在于自然環(huán)境之中，他 接受外部環(huán)境因素的作用。由于這些作用使系統(tǒng) 產(chǎn)生了變化，包括系統(tǒng)形式、結(jié)構(gòu)、組成

17、、行為和 表象的變化。因此環(huán)境因素是系統(tǒng)運動的動力。系統(tǒng)的內(nèi)在因素，即元件、結(jié)構(gòu)和目標(biāo)是系 統(tǒng)內(nèi)在的固有因素。由于外部環(huán)境因素的作用, 使系統(tǒng)內(nèi)部元件和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化，才使系統(tǒng)的表 象發(fā)生變化。而系統(tǒng)表象發(fā)生的變化是通過自然 系統(tǒng)表現(xiàn)出來的運動形式和存在方式改變顯現(xiàn) 的。進一步地，系統(tǒng)運行方式和存在的變化是通 過數(shù)據(jù)信息的形式散發(fā)出來的。因此人可感知系 統(tǒng)存在及變化的途徑就是數(shù)據(jù)信息。根據(jù)系統(tǒng)目 標(biāo)，數(shù)據(jù)信息可分為不相關(guān)數(shù)據(jù)信息和相關(guān)數(shù)據(jù) 信息。相關(guān)數(shù)據(jù)信息包括可測相關(guān)信息和不可測 相關(guān)信息。定義8不相關(guān)數(shù)據(jù)信息和相關(guān)數(shù)據(jù)信息: 不相關(guān)數(shù)據(jù)信息指自然系統(tǒng)由于外界因素的作用 散發(fā)出來的與系統(tǒng)目標(biāo)不

18、相關(guān)的信息；相關(guān)數(shù)據(jù) 信息指自然系統(tǒng)由于外界因素的作用散發(fā)出來的 與系統(tǒng)目標(biāo)相關(guān)的信息。定義9可測相關(guān)信息和不可測相關(guān)信息: 相關(guān)信息中，那些可以被現(xiàn)有技術(shù)感知、捕獲和 分析的信息稱為可測信息；那些不能被感知、捕 獲和分析的信息稱為不可測信息。在圖1中，數(shù)據(jù)平面上的實線代表可測相關(guān) 數(shù)據(jù)，虛線代表不可測相關(guān)數(shù)據(jù)。同理，在因素平面內(nèi)也存在相關(guān)因素和不相 關(guān)因素，相關(guān)因素又可分為可調(diào)節(jié)因素和不可調(diào) 節(jié)因素。定義10相關(guān)因素和不相關(guān)因素：相關(guān)因素 指影響系統(tǒng)目標(biāo)，使系統(tǒng)發(fā)生運動的因素；不相 關(guān)因素指雖然使系統(tǒng)產(chǎn)生了運動，但并不影響系 統(tǒng)目標(biāo)。定義 11 可調(diào)節(jié)因素和不可調(diào)節(jié)因素：在相 關(guān)因素中，現(xiàn)有

19、技術(shù)水平可以調(diào)節(jié)的因素為可調(diào) 節(jié)因素；反之，現(xiàn)有技術(shù)水平不可調(diào)節(jié)的因素為 不可調(diào)節(jié)因素。自然系統(tǒng)的影響因素是所有自然因素的全 集，由于影響系統(tǒng)運動散發(fā)出來的數(shù)據(jù)是與系統(tǒng) 相關(guān)的所有數(shù)據(jù)。定義811都是為了建立人工 系統(tǒng)給出的。因此它們都是自然因素全集和數(shù)據(jù) 全集的子集。綜上，圖1給出的在數(shù)據(jù)平面和因素平面及 其之間的自然系統(tǒng)，組成了一個映射機制。該機 制從因素全集出發(fā)，經(jīng)過系統(tǒng)，轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)全 集。那么自然系統(tǒng)則可視為從因素全集到數(shù)據(jù)全 集的映射，即系統(tǒng)映射論。3.2人的智慧活動人的智慧活動是感知自然、認識自然和改造 自然的過程。所謂感知是感知自然系統(tǒng)的存在和 運動；認識自然是通過自然系統(tǒng)感知得

20、到數(shù)據(jù)的 處理，形成規(guī)律；改造自然則是人們使用這些規(guī) 律影響和作用自然系統(tǒng)的過程。定義12人工系統(tǒng)：人們通過感知自然和認 識自然得到的規(guī)律、知識來建立符合自然規(guī)律, 且?guī)в忻鞔_目的的系統(tǒng)。在系統(tǒng)映射論中的人工 系統(tǒng)是概念系統(tǒng)和物質(zhì)系統(tǒng)的更高抽象。在圖1中，人的智慧活動在因素和數(shù)據(jù)平面 之外。人的智慧活動處理的是可測相關(guān)數(shù)據(jù)，通 過智能處理得到知識形成人工系統(tǒng)，最終通過可 影響自然的可調(diào)節(jié)因素作用自然和改造自然。那 么，人的智慧過程主要是形成人工系統(tǒng)，人工系 統(tǒng)是所掌握知識的一種體現(xiàn)，是人模仿自然規(guī)律 形成的數(shù)學(xué)模型、思想、機構(gòu)等。因此人工系統(tǒng) 是自然系統(tǒng)的模仿。3.3人工系統(tǒng)與自然系統(tǒng)討論人工

21、系統(tǒng)與自然系統(tǒng)的關(guān)系。自然系統(tǒng) 存在于自然之中，無論人是否存在都將按照自然 規(guī)律運行下去。而人工系統(tǒng)則是人們通過了解自 然系統(tǒng)得到知識后的仿制系統(tǒng)。但這種仿制存在 著天然缺陷。由圖1可知，人工系統(tǒng)起源于自然系統(tǒng)運動 過程中散發(fā)數(shù)據(jù)全集中的可測相關(guān)數(shù)據(jù)。人們通 過自身知識和理解對其抽象形成人工系統(tǒng)。人們 通過人工系統(tǒng)改造自然，那么人們的現(xiàn)有技術(shù)只 能利用其中的相關(guān)可調(diào)節(jié)因素。人工系統(tǒng)對天然 系統(tǒng)的等效總是存在著誤差，與觀測到的可測相 關(guān)數(shù)據(jù)不同。因此人工系統(tǒng)處理和得到的只是全 部自然因素和數(shù)據(jù)的一小部分。距離展示自然系 統(tǒng)，完成人工系統(tǒng)到自然系統(tǒng)的功能逼近相距甚 遠。另外，自然系統(tǒng)是因素全集到數(shù)

22、據(jù)全集的映 射，而人工系統(tǒng)是可測相關(guān)數(shù)據(jù)到可調(diào)節(jié)因素的 映射，兩者映射方向相反。加之兩種系統(tǒng)的數(shù)據(jù) 差距較大，甚至不在同一維度，映射也難以保證 滿射（一一對應(yīng)）；而且不同的技術(shù)水平對系統(tǒng)的 認識不同，人們永遠無法了解自然系統(tǒng)的因素全 集和數(shù)據(jù)全集。因為隨著技術(shù)的發(fā)展，對自然系 統(tǒng)的認識逐漸深入，可了解更多因素和數(shù)據(jù)，但同 時也會出現(xiàn)更多的因素和數(shù)據(jù)。因此得到如下結(jié)論:1）人工系統(tǒng)得到的實驗數(shù)據(jù)永遠與自然系統(tǒng) 相同狀態(tài)下得到的數(shù)據(jù)存在誤差。2）人工系統(tǒng)的功能只能模仿自然系統(tǒng)功能的 一部分。3）人工系統(tǒng)只能無限趨近于自然系統(tǒng)而無法 達到。4人工系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)真實的自然系統(tǒng)如何運作，因素全集和數(shù)據(jù)

23、全集人們無法知曉。在此只能從人工系統(tǒng)入手來 研究自然系統(tǒng)。從可測相關(guān)數(shù)據(jù)到可調(diào)節(jié)因素的 映射即為人工系統(tǒng)?？蓽y相關(guān)數(shù)據(jù)通過人的智能 認識和處理可形成數(shù)學(xué)模型。那么該數(shù)學(xué)模型如 何代表人工系統(tǒng)，是值得研究的關(guān)鍵問題。使用最簡單的例子，經(jīng)過大量的自然觀測，發(fā) 現(xiàn)某個器件的故障率與時間相關(guān)。然后統(tǒng)計數(shù) 據(jù)，將時間作為自變量，故障率作為因變量得到 了一個擬合多項式。該多項式就是故障率與時間 的函數(shù)關(guān)系，是一個數(shù)學(xué)模型，也是人工系統(tǒng)。 那么多項式中的自變量就是影響系統(tǒng)的因素，而 這個多項式的結(jié)構(gòu)就是人工系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)。該 人工系統(tǒng)的目標(biāo)是研究系統(tǒng)故障率，系統(tǒng)元件和 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)共同組成了該多項式。人工系統(tǒng)的

24、實現(xiàn)方法很多，中心思想都是通 過可測相關(guān)數(shù)據(jù)與相關(guān)因素的對應(yīng)關(guān)系得到的， 從而模仿自然系統(tǒng)。如傳統(tǒng)的物理學(xué)和化學(xué)，通 過實驗數(shù)據(jù)構(gòu)造經(jīng)驗公式。公式中的變量即為因 素，公式的結(jié)構(gòu)則是系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。進而模擬物理 系統(tǒng)和化學(xué)系統(tǒng)在自然界中的運動規(guī)律。近代的 各種數(shù)學(xué)方法，如模糊數(shù)學(xué)、集對分析、可拓學(xué)、 粗糙集等，則是為了滿足人們更深層次了解自然 系統(tǒng)和構(gòu)建人工系統(tǒng)而產(chǎn)生的。通過這些數(shù)學(xué)方 法對單純的物理化學(xué)觀測數(shù)據(jù)進行提升，進一步 形成層次更深的人工系統(tǒng)來模仿自然系統(tǒng)。進一 步發(fā)展，出現(xiàn)了當(dāng)代智能科學(xué)的三大流派，他們 以人腦為自然系統(tǒng)展開研究11-14。首先是結(jié)構(gòu)主 義流派認為人腦的核心及其處理問題的

25、能力來源 于人腦的結(jié)構(gòu)，因此提出了模擬人腦結(jié)構(gòu)的神經(jīng) 元數(shù)理邏輯并最終發(fā)展成為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。他通 過神經(jīng)元和傳遞函數(shù)模擬人腦結(jié)構(gòu)，通過可測相 關(guān)數(shù)據(jù)建立適合的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，從而判斷和預(yù)測結(jié) 果。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為人工系統(tǒng)，主要模擬了系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)，而忽略了系統(tǒng)的元件和目標(biāo)，只能分析可 測相關(guān)數(shù)據(jù)不能得到相關(guān)因素。隨后，由于神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)的局限和缺點，功能主義流派誕生，認為人 腦的功能是核心問題。形成了物理符號系統(tǒng)后逐 漸退化為專家系統(tǒng)。處理可測相關(guān)數(shù)據(jù)得到相關(guān) 因素，但是忽略了系統(tǒng)內(nèi)部的元件和結(jié)構(gòu)，目標(biāo) 是達到與人腦受到因素作用后的相同響應(yīng)。進一 步，基于客體行為的行為流派誕生，通過感知客 體的運行和行為來模

26、擬智能行為。他收集和感知 自然系統(tǒng)運動過程的可測相關(guān)數(shù)據(jù)，并模擬自然 系統(tǒng)響應(yīng)，得到可調(diào)節(jié)因素，從而采取相應(yīng)的行 為調(diào)節(jié)因素作用于自然系統(tǒng)。因此經(jīng)典物理化學(xué)方法只完成了可測相關(guān)數(shù) 據(jù)的簡單分析，得到了最為樸素的數(shù)學(xué)模型，即 人工系統(tǒng)。而現(xiàn)代數(shù)學(xué)方法是結(jié)合可測相關(guān)數(shù)據(jù) 和經(jīng)典科學(xué)，進行更深層次的自然系統(tǒng)分析，可 得到更為接近的人工系統(tǒng)。智能科學(xué)方法從不同 角度模擬人腦自然系統(tǒng)的各個方面，雖然不能完 全等效，但也實現(xiàn)了對自然系統(tǒng)的進一步逼近。 從人類發(fā)展角度，他們都是基于機械還原論的分 而治之方法；同時也是人類建立人工系統(tǒng)立足 點、技術(shù)手段和哲學(xué)原理限制的原因（如上節(jié)論 述），因此從根本上得到的人

27、工系統(tǒng)不可能等效自 然系統(tǒng)。可見人工系統(tǒng)得到的是基于觀測數(shù)據(jù)的 一種擬合和等效。也許自然系統(tǒng)并不是人工系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)，而只是一種系統(tǒng)響應(yīng)的等效。又由于自 然系統(tǒng)和人工系統(tǒng)的映射方向不同等原因，必將 導(dǎo)致人工系統(tǒng)難以接近自然系統(tǒng)。5系統(tǒng)可靠性分析的人工系統(tǒng)筆者在研究系統(tǒng)映射論和系統(tǒng)運動空間之 前，主要對安全科學(xué)中的系統(tǒng)可靠性問題進行研 究，提出了空間故障樹理論，進行了智能化改造, 并進一步提出了空間故障網(wǎng)絡(luò)理論。整個理論體 系的核心為系統(tǒng)可靠性與影響因素的關(guān)系研究。 那么空間故障樹理論研究自然因素影響后，系統(tǒng) 表現(xiàn)出來的變化即為故障數(shù)據(jù)及其變化。因此想 要構(gòu)建與自然系統(tǒng)相對應(yīng)的人工系統(tǒng)就必然需要

28、了解系統(tǒng)內(nèi)部的元件和結(jié)構(gòu)。那么以系統(tǒng)可靠性 為系統(tǒng)目標(biāo)，建立了一套系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析方法。因 此研究順序包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)反分析（因素結(jié)構(gòu)反分 析和元件結(jié)構(gòu)反分析）19、系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)分 析21、系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)最簡式27和功能結(jié)構(gòu)最小化 原理。該發(fā)展過程也是人工系統(tǒng)在不同層次逼 近自然系統(tǒng)的過程。這些工作為人工系統(tǒng)得到適 合的系統(tǒng)元件和結(jié)構(gòu)提供了有效方法。研究系統(tǒng)可靠性的變化，理想的研究對象是 自然系統(tǒng)的可靠性，并在系統(tǒng)運動空間中進行研 究。但自然系統(tǒng)是無法獲得的，只能通過趨近的 人工系統(tǒng)進行研究。進一步對系統(tǒng)運動空間中表 現(xiàn)出來的系統(tǒng)運動進行定性和定量描述。自然系 統(tǒng)是從因素全集到數(shù)據(jù)全集的映射。但我們無法 獲得因素全集和數(shù)據(jù)全集，只能得到可調(diào)節(jié)因素 和可測相關(guān)數(shù)據(jù)，因此通過系統(tǒng)運動空間方法得 到的系統(tǒng)仍是人工系統(tǒng)。該人工系統(tǒng)在因素平面內(nèi)和數(shù)據(jù)平面內(nèi)投影 分別得到兩個屬性圓。屬性圓是在空間故障樹框 架內(nèi)的對象與因素關(guān)系的定性定量表示方法2526O 人工系統(tǒng)的分析首先通過可調(diào)節(jié)因素，改變因素 狀態(tài)。那么對應(yīng)的自然系統(tǒng)將發(fā)生運動，散發(fā)出 數(shù)據(jù)信息，感知后形成可測相關(guān)數(shù)據(jù)集?？烧{(diào)節(jié) 因素集和可測相關(guān)數(shù)據(jù)集可表示為在因素和數(shù)據(jù) 平面內(nèi)的屬性圓，在因素變化的同時數(shù)據(jù)