工程思維及工程數(shù)學(xué)試題B及參考答案

PAGEPAGE10工程思維工程思維是一種重要的思維方式思維活動和思維現(xiàn)象是宇宙中最復(fù)雜、最奇妙的現(xiàn)象之一。思維活動的內(nèi)容非常復(fù)雜，思維活動的形式也非常復(fù)雜。在研究思維現(xiàn)象和思維活動時，形成了多種多樣的研究領(lǐng)域。例如，有人突出了思維形式這個分類標(biāo)準(zhǔn)，劃分出了抽象思維與形象思維；有人根據(jù)思維的歷史標(biāo)準(zhǔn)劃分出了原始思維、現(xiàn)代思維；有人從人類認(rèn)識規(guī)律的角度劃分出了經(jīng)驗思維和理論思維；有人突出思維對象和范圍的特點，劃分出了軍事思維、宗教思維等；有人根據(jù)思維主體的地域、文化特征劃分出了東方思維、西方思維等；還有人出于其他考慮和根據(jù)其他標(biāo)準(zhǔn)劃分出了情感思維、巫術(shù)思維等等。盡管思維現(xiàn)象復(fù)雜多樣，但就其本質(zhì)來講，思維是一種認(rèn)識活動。從唯物主義的觀點，人類的認(rèn)識是客觀見之于主觀的一種活動，客觀與主觀之間的聯(lián)系則是通過實踐建立起來的，所以，人的思維活動與實踐活動又是密切聯(lián)系在一起的，有什么樣的實踐方式，就有相對應(yīng)的思維形式。實踐，馬克思講，是現(xiàn)實的人的現(xiàn)實的活動。這種現(xiàn)實的活動可以分出很多類別，比如人類認(rèn)識客觀自然界、揭示自然界和人類社會的客觀規(guī)律的活動，形成了科學(xué)實踐；人類形象地或抽象地反映自然界和人、社會自身的活動以表達情感等主觀需求，可以形成藝術(shù)實踐；人類改造自然界、構(gòu)建人工自然的活動，就形成了技術(shù)實踐和工程實踐。與這幾種實踐方式相“對應(yīng)”就分別形成了科學(xué)思維、藝術(shù)思維、技術(shù)思維以及工程思維，這幾種不同的思維方式?？茖W(xué)家通過科學(xué)思維而“發(fā)現(xiàn)”外部世界中已經(jīng)存在著的事物和自然規(guī)律；技術(shù)專家通過技術(shù)思維不斷增加人類改造自然的能力；藝術(shù)家則通過想象創(chuàng)造和豐富了了人復(fù)雜的精神世界和審美需求；工程師則在工程活動中“創(chuàng)造”出自然界中從來沒有過而且永遠也不可能自發(fā)出現(xiàn)的新的存在物。目前，在對科學(xué)思維方式和藝術(shù)思維方式的研究方面已經(jīng)有了比較豐富的研究成果，出版和發(fā)表了許多論著；在對技術(shù)思維方式的研究方面，也出現(xiàn)了“(發(fā)明)創(chuàng)造學(xué)”“等一定的成果；可是，對工程思維方式的研究目前卻還只能說剛剛邁出了探索性的第一步。但是實踐中的工程思維對我們卻并不陌生，相反，工程活動是社會中基礎(chǔ)性的實踐活動，而每種工程活動都伴隨著一定形式的工程思維?？墒牵藗儏s往往容易忽視這種最常見、最基礎(chǔ)的思維活動?！薄吨芤住は缔o上》在談到陰陽之道時說“百姓日用而不知”，可以看出，工程思維也處在類似的狀況之中?，F(xiàn)實活動中，包括許多工程師、工程工作人員、管理者——對工程思維方式可能大部分時間是處于“日用而不知”的“不自覺”狀態(tài)。那么，工程發(fā)展到今天，它的集成性和系統(tǒng)性日益增強，對工程思維的認(rèn)識也需要由“不自覺”轉(zhuǎn)向“自主認(rèn)識”。必須要提煉出一套成熟的工程思維模式以應(yīng)對當(dāng)代的越來越復(fù)雜的工程項目。二、現(xiàn)代工程思維方式的基本性質(zhì)和主要特征1、工程思維的科學(xué)性雖然有些古代工程的規(guī)模和成就令后人驚嘆不已，但那些成就基本上(或者說主要地)只是經(jīng)驗的結(jié)晶，而現(xiàn)代工程則是建立在現(xiàn)代科學(xué)(包括基礎(chǔ)科學(xué)、技術(shù)科學(xué)和工程科學(xué))基礎(chǔ)之上的。古代工程思維的“經(jīng)驗性”，和現(xiàn)代工程思維的“科學(xué)性”是現(xiàn)代工程思維方式與古代工程思維方式的根本區(qū)別。工程思維的科學(xué)性主要就是要說明工程思維與科學(xué)思維的相互關(guān)系。有兩種錯誤的認(rèn)識。一種就是“否認(rèn)聯(lián)系”。有些實際工作者忽視現(xiàn)代科學(xué)理論對工程思維的指導(dǎo)作用，認(rèn)為“抽象”、“空洞”的理論與工程實踐風(fēng)馬牛不相及，是“兩回事”，在他們的心目中，只有經(jīng)驗才是最重要的。另一種就是“否認(rèn)區(qū)別’’。許多人簡單化地認(rèn)為“工程是科學(xué)的應(yīng)用”，這種觀點曾經(jīng)在工程的定義討論中占據(jù)了一定的位置，但實際上是有意無意地把工程思維“歸結(jié)為’’或“還原為”科學(xué)思維。這兩種觀點都是沒有能充分認(rèn)識到現(xiàn)代工程的本質(zhì)和特點。“工程活動是技術(shù)要素和非技術(shù)要素的“集成”，而所謂“集成”，它的核心就是工程是一個系統(tǒng)的概念，而不是要素的簡單加和。作為一個系統(tǒng)，工程有整體性的新特征，有技術(shù)要素和非技術(shù)要素的非線性相關(guān)機制。所以，不能把工程思維僅僅當(dāng)作一個以科學(xué)原理或技術(shù)原理為“前提”進行“推理”的過程。任何一項工程，無論是宏觀的物流啊、機械、建筑，還是微觀的，化分、生物工程等，在將書面的或頭腦中的原理進行工程化，也就是，付諸現(xiàn)實的造物活動的時候，不僅要考慮技術(shù)的可行性，還要考慮，設(shè)備、資金、人員配備、環(huán)境、多種方案的決策，工程風(fēng)險等等諸多問題，這些問題哪個環(huán)節(jié)出錯都會使工程無法有效實施。工程思維和科學(xué)思維的聯(lián)系主要表現(xiàn)在兩個方面。從“正”的方面看，科學(xué)思維為設(shè)計師和工程師的工程思維提供了一定的理論指導(dǎo)和方法論的啟發(fā)。比如在“高科技工程”。這些工程是以高科技為支撐的，高科技是科學(xué)、技術(shù)、工程最前沿的新技術(shù)群，它與經(jīng)驗積累最大的不同，就是基于最前沿的科學(xué)發(fā)現(xiàn)或創(chuàng)造。比如：從“負(fù)”的方面看，科學(xué)規(guī)律為設(shè)計師和工程師的工程思維設(shè)置了“不可能目標(biāo)”和“不可能行為”的“嚴(yán)格限制”。從而使工程師或工程設(shè)計者不會幻想“創(chuàng)造”違反或違背科學(xué)規(guī)律的目標(biāo)。一旦設(shè)計師、工程師、企業(yè)家的思維陷入那樣的幻想或陷阱，工程的失敗就不可避免了。這種聯(lián)系，我們在這里講也許大家都覺得很容易，沒有誰會違反科學(xué)規(guī)律去做一項工程。但實際上，真正能夠做到堅持真理并不是一件很容易的事情。2006年8月30日。中國科學(xué)院自成立以來，一直都收到大量關(guān)于永動機原理的設(shè)計方案。這些設(shè)計永動機的原理及其方案無論看上去考慮得多么有道理，但是，仔細(xì)分析就會發(fā)現(xiàn)，這些方案都違背了熱力學(xué)原理，或者違背熱力學(xué)第一定律即能量守恒與轉(zhuǎn)化定律，或者違背熱力學(xué)第二定律即在孤立體系發(fā)生的過程都是熵增大過程。在20世紀(jì)80年代至90年代，國內(nèi)曾經(jīng)出現(xiàn)過“水變油”的事件，就是有人宣稱可以在常溫常壓下用化學(xué)方法把水變成汽油。水變油中最重要的就是要把水中的氧原子改變成為碳原子，而這種原子核的變化是用普通的化學(xué)方法無法完成的。值得思考的是，曾經(jīng)表示“撞到南墻也不回頭”的福布斯富豪陳金義，曾于2006年被曝欠債3600多萬元，2008年，他再被曝欠債4500余萬，并在欠款8000多萬元后神秘失蹤。2010年7月份，杭州市中級人民法院在當(dāng)?shù)貓蠹埖堑陌氚孀穫鶑V告,在公布的23個拒不履行債務(wù)的單位和個人，陳金義及其金義集團赫然在列,欠款共計4558.1875萬元,債權(quán)人是一家建設(shè)集團有限公司。陳金義的失蹤，與他在“水變油”項目上的巨大投入有關(guān)。與王洪成的“水變油”騙局不同，通過乳化將重油改良成為優(yōu)質(zhì)能源，問題僅在于探索合理的配方以及具備商業(yè)可行性的生產(chǎn)方法。根據(jù)有關(guān)報道，已由包括清華、浙大專家在內(nèi)的鑒定委員會一致同意通過鑒定的“金倫油”實際上還存在嚴(yán)重的技術(shù)疑點。在2004年8月浙江省發(fā)改委高新處和科技廳成果處的“金倫油”科技論證會上，浙江大學(xué)能源系的兩位教授認(rèn)為，“金倫油”熱值提高而硫含量和冷凝點降低的現(xiàn)象不可能同時出現(xiàn)，這違反了牛頓能量守恒定律。對這些技術(shù)疑點，陳金義及其合作伙伴未能作出令人信服的解答。對違反能量守恒定律的疑問，“金倫油”研發(fā)專家王先倫堅稱自己的產(chǎn)品沒有問題，“可能是能量守恒定律錯了”工程思維與科學(xué)思維的區(qū)別突出地表現(xiàn)在以下幾個方面。第一，工程思維是價值定向的思維，而科學(xué)思維是真理定向的思維?？茖W(xué)思維的目的是發(fā)現(xiàn)真理、探索真理、追求真理，而工程思維的目的是滿足社會生活需要、創(chuàng)造更大的價值(包括各種社會價值和生態(tài)價值在內(nèi)的廣義價值，而非狹義的經(jīng)濟價值)。第二，工程思維是與具體的“個別對象”聯(lián)系在一起的，工程就是指的一個具體的造物活動，所以它是一種“殊相”思維；而科學(xué)思維是超越具體對象的“共相”思維?？茖W(xué)思維以發(fā)現(xiàn)普遍的科學(xué)規(guī)律為目標(biāo)，這就決定了它是以普遍性和共性為靈魂和核心的思維。由于任何工程項目都是“唯一對象’，或“一次性”的，世界上不可能存在兩個完全相同的工程，比如，世界上沒有完全相同的兩片樹葉。于是，工程思維方式就成為了以“個別性”“獨特性”為思維靈魂的一種思維方式。第三，從時間和空間維度看，工程思維必然是與思維對象的具體時間或具體時段聯(lián)系在一起的思維，即具有“當(dāng)時當(dāng)?shù)匦浴碧卣鞯乃季S；而科學(xué)思維則不受思維對象的具體時間和具體空間方面的約束，即它具有對“具體時空”的“超越性”。例如寶成鐵路工程、青藏鐵路工程、寶鋼工程、三峽工程等——都是特定主體在特定的時間和空間進行的具體的實踐活動。例如，任何工程都有一個“選址”問題，任何工程也都有一個“工期”問題，在思考這類問題時，思考者腦海中要思考的都是與具體的時間和空間(“當(dāng)時”和“當(dāng)?shù)亍?聯(lián)系在一起的問題?？茖W(xué)思維一般關(guān)注的是超越具體時空的對象或問題。2、工程思維的邏輯性與“藝術(shù)性”藝術(shù)家在進行文藝創(chuàng)作時，他們的思維是可以“不顧邏輯”的，也可以是完全自由想象的。比如一些抽象畫，小說和電影中出現(xiàn)的許多違背邏輯的情節(jié)大受文藝批評家的贊賞，而工程思維卻不允許出現(xiàn)這種類型的邏輯錯誤和邏輯混亂?？墒牵瑥牧硗庖粋€方面分析和研究工程思維方式的特點，又會發(fā)現(xiàn)工程思維與藝術(shù)思維也有相同之處，工程思維中也有堪稱“藝術(shù)性”的方面。美國學(xué)者科恩曾指出，當(dāng)工程師在特定的時間使用一組啟發(fā)法解決一個特定的工程問題時，人們可以把卓越的工程實踐說成是藝術(shù)(stateofthean)。所以工程思維也是具有“藝術(shù)性”的思維方式。工程思維的藝術(shù)性更多地表現(xiàn)在工程的決策者、設(shè)計師和工程師表現(xiàn)出“思維個性”、或者說“工程美”上。杰出的工程都滲透著決策者以及設(shè)計師和工程師獨特的個性美。每一個好的工程都是一件藝術(shù)品。比如后現(xiàn)代的建筑。比如，基因工程中對目的基因進行檢測，不同的人員操作的流程可能不同，對溫度的把握可能不同，當(dāng)一個人很好的控制了溫度的節(jié)點和循環(huán)時間，在膠片上出現(xiàn)了清晰的DNA片段的時候，這也是一種美。所以，當(dāng)工程的“業(yè)主”為同一工程項目進行招標(biāo)時，不同的設(shè)計者不可能為同一工程項目提出完全不同的“工程圖紙”和“設(shè)計方案”。當(dāng)人們在對比不同“投標(biāo)者”的“工程圖紙”和“設(shè)計方案”時，他們不但在進行技術(shù)先進性、經(jīng)濟合理性、安全可靠性、環(huán)境友好等方面的對比，同時也在進行“藝術(shù)性”——既包括狹義的藝術(shù)美，更是指廣義的藝術(shù)美即“設(shè)計個性”——對比。3、工程思維中的邏輯思維和超協(xié)調(diào)邏輯在(普通)邏輯學(xué)中，“(不)矛盾律”和“排中律”是基本的邏輯思維規(guī)律?？茖W(xué)家在“構(gòu)造”科學(xué)理論體系時，他們把邏輯一致性看作一個基本的邏輯要求，不允許在科學(xué)理論體系內(nèi)部存在和出現(xiàn)邏輯矛盾，或者是不能出現(xiàn)悖論?？墒?，在工程思維中，決策者、設(shè)計師和工程師卻常常不得不面對“矛盾的要求”，更明確更具體地說，他們往往不得不對相互矛盾的觀點或要求采取“權(quán)衡協(xié)調(diào)”的立場和態(tài)度。比如，我們在講工程倫理時，往往會面臨多種倫理選擇，有時候，我們用中間方式的協(xié)調(diào)的辦法來解決。面對工程思維的特點，現(xiàn)代邏輯學(xué)中已經(jīng)有人提出應(yīng)該創(chuàng)立一種承認(rèn)矛盾存在的“超協(xié)調(diào)邏輯”(paralogic，亦有人稱“次協(xié)調(diào)邏輯”或“弗協(xié)調(diào)邏輯”)。也就是可以容納矛盾的邏輯系統(tǒng)。黑格爾的辯證法、牛頓-萊布尼茲的微積分理論、早期的量子力學(xué)理論、素樸集合論和素樸語義學(xué)等，它們共同的基礎(chǔ)邏輯都是超協(xié)調(diào)邏輯。超協(xié)調(diào)邏輯為悖論提供了一個全新的解決方案，認(rèn)為我們應(yīng)該接受悖論，并學(xué)會和悖論好好相處。在一些情況下，工程問題的判斷和選擇不一定總是非此即彼的，工程思維有時需要根據(jù)工程總體目的的要求，把兩個以上沖突、矛盾的因素協(xié)調(diào)在一起。在工程的系統(tǒng)中，對技術(shù)要素的思考，往往堅持“(普通)邏輯”的思維原則，“嚴(yán)格承認(rèn)”“(不)矛盾律”和“排中律”等通常的邏輯思維規(guī)律；可是，在非技術(shù)要素的邊界領(lǐng)域，在全局水平上，他們往往又不承認(rèn)“(不)矛盾律’’和“排中律”，要在思維中對“矛盾”“權(quán)衡協(xié)調(diào)”了，也就是說他們又在運用“超協(xié)調(diào)邏輯”了。在工程思維中，如何處理“(普通)邏輯”和“協(xié)調(diào)’’的關(guān)系常常是一個關(guān)鍵性的問題。隨著人工智能和專家系統(tǒng)研究的深入，人們越來越感到計算機必須盡可能多地處理信息，這就要求系統(tǒng)的知識庫需要包含從與領(lǐng)域有關(guān)的常識性知識到原理知識、到經(jīng)驗性知識、到元知識等多層次的知識，知識庫的規(guī)模也將增大。但另一方面由于知識庫的增大，在巨大的知識庫中又不可避免地會出現(xiàn)各種不協(xié)調(diào)的情況。如何解決這一矛盾是當(dāng)代計算機和人工智能專家學(xué)者所面臨的重大問題。4、工程思維中問題求解的非唯一性科學(xué)思維和工程思維都可以被看作是一個問題求解的過程，科學(xué)思維需要解答的是自然界某種規(guī)律的原因。而工程思維解答的是如何有效地建構(gòu)一個新的存在物。兩種問題求解在性質(zhì)上卻有很大不同，其中最根本的區(qū)別之一就是工程問題的答案是非唯一的，而科學(xué)問題的答案一般來說是具有唯一性。工程思維需要考慮工程系統(tǒng)的所有因素，技術(shù)要素中技術(shù)路線不是唯一的，非技術(shù)要素中，各種社會經(jīng)濟環(huán)境因素更是因時因地不斷發(fā)生變化，再加上工程思維主體（工程師、管理者等）獨特的思考方式（比如工程的個性美），都決定了工程思維問題求解的非唯一性。以橋梁工程為例，不但橋梁選址問題的答案是非唯一的，而且橋梁結(jié)構(gòu)、橋梁材料、架橋技術(shù)、施工方案等等都不可能是只有唯一答案的。在現(xiàn)代社會中，業(yè)主方之所以常常對工程項目采用招標(biāo)的方法，其“前提”和“基礎(chǔ)”就正是因為工程問題的求解具有非唯一性。5、工程思維的運籌性和集成性工程問題求解的非唯一性隨之就帶來一個問題：如何對各種資源進行統(tǒng)籌協(xié)調(diào)以找到最優(yōu)的解決方案。工程思維的一個基本內(nèi)容就是考慮如何才能合理地“運用”各種工具、機器、設(shè)備和其他手段等等組成合理的工藝流程來實現(xiàn)工程的目的。傳說宋真宗在位時，皇宮曾起火。一夜之間，大片的宮室樓臺殿閣亭榭變成了廢墟。為了修復(fù)這些宮殿，宋真宗派當(dāng)時的晉國公丁謂主持修繕工程。當(dāng)時，要完成這項重大的建筑工程，面臨著三個大問題：第一，需要把大量的廢墟垃圾清理掉；第二，要運來大批木材和石料；第三，要運來大量新土。不論是運走垃圾還是運來建筑材料和新土，都涉及到大量的運輸問題。如果安排不當(dāng)，施工現(xiàn)場會雜亂無章，正常的交通和生活秩序都會受到嚴(yán)重影響。丁謂研究了工程之后，制訂了這樣的施工方案：首先，從施工現(xiàn)場向外挖了若干條大深溝，把挖出來的土作為施工需要的新土備用，于是就解決了新土問題。第二步，從城外把汴水引入所挖的大溝中，于是就可以利用木排及船只運送木材石料，解決了木材石料的運輸問題。最后，等到材料運輸任務(wù)完成之后，再把溝中的水排掉，把工地上的垃圾填入溝內(nèi)，使溝重新變?yōu)槠降亍Ｉ鲜霭咐龑嶋H上體現(xiàn)了一種運籌的思想。第二次世界大戰(zhàn)以來，operationsresearch(通常譯為“運籌學(xué)”)有了很大發(fā)展。operation可以翻譯為操作、運作、作業(yè)、手術(shù)、運算、作戰(zhàn)等。工程首先來源于需求或者說目的，其次必須通過操作才能變成現(xiàn)實，這就使工程思維具有了“目的一工具性思維”、“設(shè)計一運籌性思維”，這使它與“原因一結(jié)果性”、“反映一研究性”的科學(xué)思維有了很大不同。6、工程思維的可靠性、可錯性和“容錯性”世界上不可能存在沒有任何風(fēng)險的工程。由于客觀方面存在著許多不確定性因素，再加上主觀方面人的認(rèn)識中必然存在一定的缺陷和盲區(qū)，這就使工程思維成為了不可避免地帶有風(fēng)險性和不確定性的思維。工程風(fēng)險和失敗來源于兩個方面：外部條件方面的原因而導(dǎo)致的(例如發(fā)生地震導(dǎo)致的工程風(fēng)險)；決策者、設(shè)計者、施工者的認(rèn)識和思維中出現(xiàn)錯誤而導(dǎo)致的。一般地說，可錯性是任何思維方式都不可避免的，不但工程思維具有可錯性，科學(xué)思維也具有可錯性，可是，人們卻絕不能把這兩種可錯性等同視之。人們可以“允許”科學(xué)家在科學(xué)實驗室的科學(xué)實驗中多次失敗——幾十次甚至幾百次的失敗，可是，“業(yè)主”以及社會卻“不允許”長江三峽工程之類的重大工程在失敗后重來第二次。于是，工程項目在實踐上“不允許失敗”的要求和人的認(rèn)識具有不可避免的可錯性的狀況就發(fā)生了尖銳的矛盾，而如何認(rèn)識和解決這個矛盾就成為了推動工程思維進展的一個重要動因。這個矛盾從某種程度上講永遠也不能完全解決的，但工程思維卻“執(zhí)意”地、堅持不懈地企圖找出一條盡可能好的處理這個矛盾的方法和途徑。工程思維已經(jīng)在這個“方向”上取得了許多“成功”。工程思維應(yīng)該永遠把可靠性作為工程思維的一個基本要求，同時又必須永遠對工程思維的可錯性保持最高程度的清醒意識。針對工程風(fēng)險的狀況，工程思維已經(jīng)作出了一些努力，下面我們將介紹一些經(jīng)驗：首先，我們可以采用錯誤樹形圖評估風(fēng)險。見圖1和圖2（見PPT）在一座核電站中，一根管道的破裂會通過一些可能的途徑而影響到系統(tǒng)的安全，這一事件樹形圖展示了各種可能途徑之間的邏輯關(guān)系。如果管道破裂和內(nèi)部停電同時發(fā)生，結(jié)果將是大量的具有放射性的冷卻劑泄漏。如果這兩個系統(tǒng)各自獨立，那么發(fā)生這種事故的概率就等于兩個系統(tǒng)分別發(fā)生事故的概率之積。例如，假設(shè)管道破裂的概率是10-4(P1=0．0001)，停電的概率是10-5(P2=0．00001)，則發(fā)生大量冷卻劑泄漏的概率就是10-9(P=PlXP2)，或十億分之一。這種風(fēng)險評估大多是有效的，但是卻有一個致命的缺點，排除了人的要素。而往往災(zāi)害發(fā)生的起因是由于人的易錯性。工程系統(tǒng)要素之間具有兩種特性：“緊密結(jié)合性”和“復(fù)雜相關(guān)性”。這兩個因素不僅使事故的發(fā)生成為可能，而且也使事故難以預(yù)測和控制，從而使我們難以對風(fēng)險進行評估。“緊密結(jié)合性”：如果一個過程是按照下述方式而連接起來的，即一個環(huán)節(jié)影響另一個環(huán)節(jié)，并且通常這種影響是在很短時間內(nèi)實現(xiàn)的，那么這樣的過程就是緊密結(jié)合的。在這樣的緊密結(jié)合體中，通常沒有什么時間留給我們?nèi)ヅ懦收?，并且?guī)缀醪淮嬖诎压收暇窒拊谙到y(tǒng)的某個部分內(nèi)的可能性，所以整個系統(tǒng)會遭到破壞。一家化工廠就是一個緊密結(jié)合體，因為工廠某個部分的失效將會迅速地影響到工廠的調(diào)他部分。相比之下，大學(xué)則是松散結(jié)合體，因為即使一個系停止了運轉(zhuǎn)，但整個學(xué)校的運碉通常不會受到威脅。“復(fù)雜相關(guān)性”：如果系統(tǒng)的各個部分以非預(yù)期的方式交互作用，那么這種過程也就具有復(fù)雜相關(guān)性。我們做夢也想不到，當(dāng)X出現(xiàn)失誤時，它會影響到Y(jié)?；S也是具有復(fù)雜相關(guān)性的，因為它的各個部分之間以我們并不總能預(yù)料到的反饋方式彼此相互作用。相比之下，一所郵局則沒有如此復(fù)雜的相關(guān)性。郵局系統(tǒng)的各個部分大多以線性的方式彼此聯(lián)系，并且通常不會以非預(yù)期的方式交互作用導(dǎo)致整個郵局的癱瘓。如果一所郵局停止運轉(zhuǎn)了，那么它通常是由—個可以很好理解的故障所導(dǎo)致的。這里有一個例子。這是一起由具有復(fù)雜相關(guān)性和緊密結(jié)合性的系統(tǒng)所發(fā)生的事故。1962年夏天，紐約電話公司完成了新財務(wù)大樓中的輔助供熱系統(tǒng)的建設(shè)。使用了當(dāng)時最先進的技術(shù)。1962年10月2日發(fā)生了以下事件：（來源：《紐約時報》）1．大樓值班員決定在這一年的秋季第一次點燃供熱系統(tǒng)的1號熱水器。電工才剛剛將3號熱水器與控制系統(tǒng)連接了起來。2．值班員不知道電工還沒有連接上燃料切斷控制系統(tǒng)。之所以不完成燃油切斷控制系統(tǒng)連接，是因為電工計劃在下一周還要對3號熱水器進行額外的調(diào)試。他們打算以串聯(lián)的方式將兩臺熱水器的燃料切斷控制系統(tǒng)連在一起(也就是說，只要其中任何一臺熱水器壓力過高，兩臺就都會停止運轉(zhuǎn))。2．這天正好是像小陽春那樣溫暖的天氣，值班員認(rèn)為不用把蒸汽輸送到樓上的散熱器里去，所以他機械地關(guān)掉了熱水器頂部的閥門。4．這樣導(dǎo)致的結(jié)果就是，在經(jīng)過這一年春天的幾次測試后，卸壓閥已經(jīng)銹死了。5．這天是星期四是發(fā)工資的前一天。在吃中飯的時候，值班員散步去了不遠處的銀行，髓要取一些現(xiàn)金，這時距他開啟1號熱水器不久。6．自助食堂就在墻的另一邊，而墻的這一邊毗連著熱水器終端。員工們靠著墻邊排起了長認(rèn)，按順序走向食堂的服務(wù)臺。這天排隊的人比星期五還要多，因為在發(fā)工資(星期五)霉天，很多員工會去銀行取現(xiàn)并在當(dāng)?shù)氐牟宛^吃中飯。7．1號熱水器發(fā)生了爆炸。離食堂那堵墻最遠的熱水器終端爆炸了，熱水器變成一個火騷發(fā)射物。熱水器掙脫支架并墜毀在食堂里，接著，它又以巨大的加速度升空，并穿透了大膜的所有三層樓。25人死亡，上百人受重傷。導(dǎo)致這場災(zāi)難的事件是復(fù)雜地相關(guān)聯(lián)的，我們不可能通過缺陷樹形圖或事件樹形圖來預(yù)測這些事件鏈。如果外面的氣溫低一些，那么值班員也許就不會關(guān)掉頂部的閥門；如果卸壓閥每天都由人工操作檢查，那么就會發(fā)現(xiàn)它失常并有可能去糾正；如果時間不是在中午，不是在發(fā)工資的前一天，那么值班員可能就會待：如果不是午飯時間，那些不幸的受害者就[番會在與熱水器僅有一墻之隔的食堂里排隊了。這些事件也是緊密地結(jié)合的。一旦壓力開始上升，我們將投有足夠的時間去解決問題，而且我們也無法隔離出現(xiàn)故障的熱水器，使其不對大樓的其他地方造成災(zāi)難。所以，為了提高工程思維和工程活動的可靠性，設(shè)計工程師和生產(chǎn)工程師往往要加強對工程“容錯性”問題的研究。所謂“容錯性”就是指在出現(xiàn)了某些錯誤的情況和條件下仍然能夠繼續(xù)“正常”地工作或運行。例如，人的許多生理功能系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)等等都具有一定的“容錯性”，不是一出現(xiàn)“毛病”就發(fā)生“系統(tǒng)功能癱瘓”，而是能夠在一定范圍內(nèi)和一定程度上“帶病”“可靠運行”，這就是“容錯性”在發(fā)揮作用和“顯示威力”了?？梢钥闯觯叭蒎e性”概念正是設(shè)計工程師和生產(chǎn)工程師在研究可靠性和可錯性的對立統(tǒng)一關(guān)系中提出的一個新概念，而“容錯性”方法也已經(jīng)成為了設(shè)計工程師和生產(chǎn)工程師為提高可靠性、對付可錯性而經(jīng)常采用的一個重要方法。第三，由于工程總是存在風(fēng)險，所以在公共工程風(fēng)險環(huán)境中，還要加強對受眾自由、知情同意及賠償?shù)南嚓P(guān)法則。最后，由于工程具有系統(tǒng)性，是技術(shù)要素和非技術(shù)要素的統(tǒng)一體。因此，工程風(fēng)險評估中要加強和完善科技專家、工程師等工程人員與群眾的交流和互動，推動工程風(fēng)險評估的民主化和多樣化。7、工程思維中的價值追求和意志因素著名的社會學(xué)家韋伯(MaxWeber)曾經(jīng)把理性分為價值理性和工具理性兩種類型。價值理性關(guān)懷人性的世界，價值理性的視野是一個人文的、有意義的人類社會，而不是在人之外的冰冷的客觀的物質(zhì)世界。它的旨趣在于為主體而憂慮、吶喊、運思、謀劃、服務(wù)，執(zhí)著于人的幸福。人的最終歸宿和終極關(guān)懷是其重心所在。工具理性是隨著啟蒙精神和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來的，它關(guān)注的是人達到某種實踐目的所運用的各種手段，又叫“功效理性”或者說“效率理性”。工具理性的存在，使人能夠在智能和體能的基礎(chǔ)上和規(guī)律的進行征服自然、改造自然的從而服務(wù)社會的愿望。價值理性解決主體“做什么”的問題，而“如何做”的問題只能由工具理性來解決。兩者的有機統(tǒng)一，提供著“人——自然——社會”協(xié)調(diào)發(fā)展的動力。應(yīng)該說，兩種理性分別作用于不同層面，本無沖突，但是，實際上，隨著啟蒙運動以來，科技進步及其廣泛應(yīng)用，從而使工具理性占了主導(dǎo)甚至霸權(quán)地位，價值理性日益失落，兩者間的疏離和扭曲逐漸成為現(xiàn)代社會中各種危機的根源。工具理性逐漸變?yōu)橐环N工具理性主義，即把人類的理性僅僅當(dāng)做追求最大功效、實現(xiàn)物質(zhì)欲望最大滿足的工具，而忽略了人性的最終目的。有人曾經(jīng)認(rèn)為工程師的思維主要是工具理性的思維。比如，工程師需要掌握科學(xué)技術(shù)理論，需要進行工程科學(xué)理論的教育，每一個工程師都具有相關(guān)領(lǐng)域的工程學(xué)位等等。就本質(zhì)上來講，價值理性比工具理性更為本質(zhì)。因為，說到底，工具理性是為價值理性服務(wù)的，或者說手段是為目的服務(wù)的。這一點，在工程領(lǐng)域特別突出地表現(xiàn)出來。在工程思維方式中價值理性的地位和作用是“高于”工具理性。工程思維是工具理性和價值理性的統(tǒng)一體，但工程思維的靈魂和核心在更大程度、更深層次上看是價值理性思維。對于工程的價值思維在整個工程思維活動中的地位和作用我們可以一言以蔽之：工程思維是以價值目標(biāo)為導(dǎo)向和以價值目的為靈魂的思維。工程思維和工程活動不但必然追求一定的價值目標(biāo)而且還希望這個價值目標(biāo)能夠盡可能地改進、改善或優(yōu)化。應(yīng)該強調(diào)指出，這里所說的價值目標(biāo)，其含義絕不僅僅是指通常的經(jīng)濟價值，而是包括了“社會價值”、生態(tài)價值、倫理價值、“美學(xué)價值”、心理價值等多種和多元價值在內(nèi)的廣義的價值，一句話，工程思維關(guān)注的是人，工程要造福人類。工程數(shù)學(xué)試題B一、單項選擇題（每小題3分，本題共21分）1.設(shè)為階矩陣，則下列等式成立的是（）．(A)(B)(C)(D)2.設(shè)，則（）．(A)(B)(C)(D)3.設(shè)為階矩陣，既是又是的特征值，既是又是的特征向量，則結(jié)論（）成立．(A)是的特征值(B)是的特征值(C)是的特征向量(D)是的特征值4.設(shè)為隨機事件，下列等式成立的是（）．(A)(B)(C)(D)5.隨機事件相互獨立的充分必要條件是（）．(A)(B)(C)(D)6.設(shè)和分別是隨機變量的分布密度函數(shù)和分布函數(shù)，則對任意，有（）．(A)(B)(C)