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蔡希尧:学习新兴科学 建设先进学科
2015-05-13 10:39

■ 蔡希尧

编者按:

本期“专家教授论坛”栏目推出的是蔡希尧教授的署名文章《学习新兴科学,建设先进学科》。文章从如何落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要》对学校办学的要求出发,立足于对学术前沿和信息产业发展动态的宏观把握和对学科建设的深入思考,提出了“学习新兴科学,建设先进学科”的重要命题。洋洋万余言,给我们带来一份沉甸甸的感动。令我们感动的不只是蔡老对这篇稿件的认真态度,更有老一代西电学人强烈的使命感和忧患意识,对学术的执著追求和对学校未来的深深期许。在此致上我们最诚挚的感谢和敬意。

学科建设是提高教学质量的根本,是大学的一项综合性的、长期而持久的工作,涉及的方面很多,包括国家建设与国际竞争的需求,对科学和技术发展现状及趋势的理解,师资队伍和学术梯队的建设,资源聚集和环境支持,学科的布局和结构的优化,发展观念和管理观念的更新,认识论和方法论的转变,合理的设计和规划,国内外合作,等等。

2008年8月29日,国家科技教育领导小组召开第一次会议,听取教育部关于制定《国家中长期教育改革和发展规划纲要》工作情况的汇报,审议并原则通过《纲要》制定工作方案。领导小组组长温家宝总理随后在中央党校的一次讲话中,谈了他对中国教育现状的认识,总结为四句话:“现在的教育发展还不能够完全适应全面建设小康社会的要求;教育质量急待提高;教育投入急待增加;教育体制急待改革。”

要使教育适应国家建设的要求,有教育领导机构的责任,也有学校自身的责任。

西电的教育现状和教育质量,是否适应国家建设与国际竞争的需求?有哪些差距?回答这些问题,是学校对国家应负的责任,也是建设先进学科必须认真反思的问题。

一、现状对比

教育是否满足国家建设的需求,首先反映在应用上,应用不能满足需求是缺乏应有的技术支持,技术的发展则建立在科学理论的基础之上,所以,可以从应用、技术和科学理论这三个方面来看问题。

1.应用

先看两个实例:

(1)今年3月,在光华路上开了一个小铺子,是“旅程天下”(UTG)的一个营业点,采用Web2.0在线服务。

(2)“中国电信”的“协同通信运营支撑中心”投放市场的一个“统一通信”软件产品,功能相当全面,使用效果很好。

Web2.0把万维网(Web)作为应用平台,多个合作者在这个平台上实现互动,是2004年开始发展起来的应用技术。

统一通信是不同形式的通信工具在互联网上的融合,包括电话、电子邮件、语音邮件、传真、及时消息传送、聊天、电话会议、视频会议等等,允许人们在一种媒体上发送消息,在另外一种媒体上接收消息。统一通信是通过软件把不同媒体的通信技术统一起来的,2007年10月16日,软件巨头微软公司宣布它所开发的统一通信产品和发展计划,极大地推进了统一通信的发展。现在,统一通信技术和产品,已经流行。

Web2.0和统一通信都是为了适应生活方式、工作方式、经营模式、产品设计方式、人际互动等社会与经济需求而产生的技术,很快得到许多国家的企业、政府及军事部门的采用。在2008年美国总统竞选中,奥巴马使用Web2.0和选民互动,被认为是赢得胜利的一个原因。

这两个实例说明民间对于信息技术的应用已经达到的水平,我们自己是否也达到这样的应用水平,对这些方面的应用做了哪些新贡献?

在当代快速变更的社会和经济环境中,需要有快速变更的工具和技术来适应变更,支持竞争。在互联网已经普遍应用的今天,衡量一个单位主管的领导力的标志是协作而不是命令,传统的“指挥与控制”的领导风格正在被充分授权、相互协作的领导风格所取代。同样,衡量个人的能力,不仅是能够独立工作,更重要的是团队精神和协同能力。我们必须快速适应这一时代的需求。如果学校在工作中使用了Web2.0,必将大幅度提高效率,改进领导与群众的互动,以集体的智慧更好地推进各方面的建设。同样,如果把统一通信技术也使用起来,那么,无论学校的各位领导在世界上哪个地方,都可以召集或参加会议;日常办公中需要商量什么问题,不必把南北校区的有关人员集合在一起,就可以进行讨论,既做到及时,也节省交通费用,还少了碳排放,一举多得。

2.技术

我也用两个实例来做对比。

(1)2010年3月15日,《第一财经日报》发表了一篇韩国三星经济研究院的研究报告,题目是“2010年中国市场十大战略性技术”,它们是:智慧城市、4G通信、低碳技术、物联网、3D显示、增强现实技术、云计算、人用疫苗研发、电机系统节能和可燃冰开采技术。“战略性技术”定义为在未来1~3年里最有潜力深刻影响中国商业和经济的顶尖技术。

(2)世界著名的咨询公司Gartner于2009年10月20日发布的“2010年10大战略技术”,包括云计算、高级分析学、客户端计算,绿色IT、数据中心改造技术、安全性与活动监控、闪烁存储、实用虚拟化和移动应用。

两个例子所列出的20项技术(有个别是重复的),大多数都在信息领域,国内外许多大学已经开始其中一些课题的研究开发工作,并且取得了成果。我们将如何行动?

3.科学理论

科学理论的差距,比应用和技术的差距更大,也用两个例子来说明。

(1)信息科学技术是西电的主干学科,我校是全国最早从事Shannon信息论研究,开设信息论课程,设立信息论专业的大学。现在信息理论已经发展到第三代。Shannon信息论是第一代信息理论,是在统计学和概率论的基础上研究信息的度量以及信号处理和编码理论。第二代信息理论叫做“信息学”,研究自然和人工系统中信息的表示、处理和通信的科学,其论域远大于Shannon信息论。第三代信息理论,叫做“认知信息学”,研究的内容包括信息-物质-能量-智能模型、大脑分层参考模型、大脑认知信息学模型等,把信息理论扩大到人类自身的认知领域。和实际的进展情况相比,我们存在很大的差距。

(2)磁盘和磁带曾经是存储大容量数据的主要设备,到了1990年代,光盘超出磁盘和磁带,成为主要的大容量存储设备,但现在又反过来使用磁存储设备,这主要是物理学家的贡献。早在150多年前,英国的开尔文勋爵发现在磁场作用下,一些金属物体内会发生电阻改变的现象。但这种“磁电阻”效应的发现并没有对技术进步有什么实质性的推动,因为变化的幅度太微弱,只有1%到2%。1988年,两位物理学家,法国巴黎大学的艾尔伯·费尔(AlbertFert)和德国尤利希研究中心的彼得·格鲁伯格(PeterGrünberg)所领导的团队相继发现,在铁/铬多层膜中,微弱的磁场变化就可以引起电阻的急剧变化,费尔将其命名为“巨磁电阻效应”。两位物理学家于2007年因此获得诺贝尔物理奖。

在巨磁阻效应发现后的第6年,IBM的工程师斯图尔特·帕金(StuartParkin)首先研制出高灵敏度磁头,将磁盘记录密度一下子提高了17倍,这项新技术使存储容量大幅增加,价格直线下落,磁存储设备又回到原来的统治地位。

目前新的磁记录设备的加工制造主要在中国。所以有“欧洲人的发现,美国人的产业,中国人的加工”的说法。

这个例子表明的是,在科学理论方面的差距和把理论转变成生产技术的差距是巨大的,不是一个学校的问题,而是整个国家的问题。

二、新兴科学的简要介绍

应用、技术和科学等三个方面,都是学科建设所需求考虑的,本文着重讨论我校学科建设在科学方面的差距,以及学习新兴科学对学科建设的重要意义。

西电的主体学科是信息科学和技术,信息化是国家的战略方针,国家要求“大力推进国民经济和社会信息化,以信息化带动工业化,发挥后发优势,实现社会生产力的跨越式发展。”信息化的主要任务是建设各行各业所需要的信息系统,而当代所有的信息系统几乎都是很复杂的。所以,我觉得,需要从信息科学、系统科学以及复杂性科学等方面,来考察我校的学科现状与科学发展水平之间的差距。

这三个方面都发展了新的科学理论。在信息科学方面,Shannon信息论以后发展了“信息科学”和“信息学”两种新的科学理论。在系统方面,有新的“系统理论”和“系统学”。“复杂性科学”也已经发展起来。提出这三个方面的5种新的科学理论,理由在于,它们在认识论和方法论上颠覆了经典的科学理论,而认识论和方法论是科学研究、学科建设和教学实践必不缺少的基础。其次,这些新兴科学面宽,都是跨学科的,而我们的教育恰好缺乏跨学科的广度,不利于发展。第三,学习新兴科学,能够激发创新的思考,有利于创新人才的培养。

1.信息科学

信息科学是多学科的科学,主要研究信息的收集、分类、分析、管理、存储和分发。

信息科学是和通信及计算结合在一起的科学,推动社会向着信息化方向发展,是信息社会发展的重要动力。

从历史上来看,信息科学发展的促进力量是信息与社会及经济关系的变化,社会进步和经济发展越来越依赖于信息科学。

信息科学是一个很宽的学科领域,不仅与通信及计算机科学关系密切,同时和多个其他学科有紧密联系,如档案学、图书馆学、博物馆学、认知科学、社会学、数学、哲学、商学、通信、法律、公共政策等。

信息科学的着眼点是系统性的问题,而不是信息系统中的某个具体的技术问题;关心人机互动、群件、语义网络、价值敏感的设计、迭代的设计过程,以及人们生成、使用和查找信息的方法。研究的主题包括:文献计量学、数据建模、文档管理、群件、人机互动、信息体系结构、信息伦理学、信息检索、信息社会、信息系统、知识产权、知识管理、知识工程、个人信息管理、语义网络、可用性工程、以用户为中心的设计等。

2.信息学

信息学是研究自然的和人工的计算系统的结构、行为和互动的科学,研究自然的和人工系统中信息的表示、处理和通信的科学。信息学包括计算、认知和社会等学科,其核心是信息的转化,不管用什么手段,计算或者通信、有机体或者人工制品。

在自然的和人工的系统中,有多个层次的信息载体,例如生物分子和电子设备,神经系统和计算机,社会和大规模分布系统。每个层次都是某种学科或工程研究的特定对象。

对信息现象,如计算、通信和认知的理解,对促进技术进步具有关键性的作用,而技术的进步则需要求助于科学。信息学把有关信息的科学和技术两者结合在一起,为所有的信息系统(特别是计算系统)的共同属性,提供坚实的理论和数学基础。

信息是自然世界普遍存在的特征,是连接物理世界和抽象世界必不可少的角色。物理学和其他自然科学对自然世界已经做了许多卓有成效的研究,但以信息为代表的抽象世界模型仍然处于研究之中,这是计算机科学、认知科学、脑科学、认知信息学、软件工程学的责任。

信息学被称为Shannon信息论之后的第二代信息理论,大大地扩充了论域,从量子信息学到临床信息学,已经建立了许多子学科。

但是,这两代信息理论所强调的是人的大脑外部的信息及其处理,忽视了人类大脑是信息的源泉和最后的归宿。任何信息被社会所理解和使用以前,必须首先被人所认知。根据这一认识,产生了第三代信息理论,叫做“认知信息学”。认知信息学的理论框架包括:信息-物质-能量-智能模型、大脑分层参考模型、对象-属性-关系模型、大脑认知信息学模型和自然智能和神经信息学等。加拿大的Calgary大学电气和计算机工程系理论和经验软件工程研究中心的王迎旭所领导的团队,对认知信息学的研究工作,目前处于领先地位。

3.系统理论

系统理论是研究自然界和社会的多学科的理论,是人们用以观察和描述任何对象集合的一个框架。

系统理论的观点建立在一些基本的概念之上:

(1)所有的系统都可以认为是元素之间关系构成的网络。

(2)同一种类型的系统,存在共同的模式、行为和特性,通过它们可以更深刻地理解复杂现象的行为。

从笛卡尔(Descartes,1596-1690)以来,科学研究的方法一直基于以下的假设:一个系统能够被分解成它的组织部分,每个部分可以独立地进行分析,能够用线性的方法把各个部分叠加而形成系统,从而解释所观察的现象。因此,科学研究的主要任务是把系统还原成组成的元素,对元素进行独立的研究。系统理论否定了这种方法论,指出一个系统的特征是由各部分的互动来刻画的,互动关系是非线性的。科学家应当关心系统的整体,研究系统的组织结构,和显现在各部分之间的动态互动行为。

系统理论寻求理论的通用性,以解释科学领域中所有的系统,建立一组模型、原理和法则,可以应用于所有系统和它们的子系统,不管系统的类型,其组成成分的特性以及它们之间的关系。

通用的系统理论将会促进自然科学和社会科学中不同学科的一体化趋势,一体化趋势以系统的通用理论为中心,对于非物理的科学领域寻求严格的理论将是很重要的,可以用于各个科学的统一理论的发展,使人们更接近科学统一的目标,并将导致对科学教育更多的一体化的需求。

有一些重要的理论和观点,与系统理论密切相关,互相影响,包括:控制论、混沌理论、开放系统、信息和反馈、生命和张力、复杂自适应系统、模糊逻辑、系统工程等。

根据系统理论的概念和方法论,发展了不少新的分支学科,包括:生命系统理论、组织理论、社会控制论、系统动力学、系统心理学等。

4.系统学

系统学是以整体的观点研究系统以及组织复杂性的科学,以理解我们自己和世界的问题,于20世纪开始发展起来。系统学的目的是发展一个逻辑的、数学的、工程的和哲学的学科体系,用于物理的、技术的、生物的、社会的、认知的和元物理系统研究和模型的建立。系统学所研究的是天地万物的所有活动。

传统的科学所研究的系统是已经组织好的,系统学则研究组织自身的问题,如系统的固有组织能力、有序化等。由于组织自身对于所有可观察的现象都是基本的,所以,系统学是最基本和最重要的科学分支,是许多科学学科的基础。数学系统是一个整体,因此,系统学是研究数学的基础。

传统的科学按照前置条件来考虑问题。例如,物理学家使用数学固有的系统性来描述一个有组织的物理系统,这一方法成功地被用于简单的、物质的系统,但对于生物学、心理学、心灵学等,却不能提供可预计的模型。生命系统与无生命系统的明显不同,促使人们去探索可以用于这两类不同系统的理论和法则。系统学的研究,就是企图找出这样的法则,建立新的科学。

系统学为量子力学提供了本体理论的说明,化解了许多领域中超出科学可知范围的怪异现象,包括:自我意识、感知能力、记忆、好奇心、创造力、直觉、激情、多重性格、预感、心灵感应、遥视、意志力、特异功能治疗、精神测定学、同步现象、特异景象、物种进化、量子联动、鸽子归巢行为等等。

系统学是一门年轻的科学,阐明了许多领域中超出科学可知范围的怪异现象。系统学所研究的是超物理域的问题,以系统的固有组织能力为基础,关注组织各成分的有序化,从根本上改变了传统科学的认识论与方法论,让科学家把注意力转向组织自身,考虑传统科学忽略了的问题,提供了生命自身的理论以及有关意识的所有原理。

从现有的进展情况可以知道它对未来科学发展的巨大影响。

5.复杂性科学

“复杂性”是一个系统中大量的不断变更、互相依赖的行动个体,以不可预测的方式互动所形成的状态。研究复杂系统及其复杂性的科学叫做“复杂性科学”。

现代复杂系统理论起源于18世纪苏格兰启蒙运动时期对于产品及其销售,与法律、风俗及政府之间关系的研究。以后,奥地利经济学学派提出:“市场系统的秩序是自发的,是人的行动的结果,而不是按照任何人的设计而生成的。”这一论断,把复杂系统理的研究工作推进了一大步。

科学家们在多个领域,从生物学到经济学,对有生命力的系统进行探索,研究它们的共同特性,以解释复杂现象,如达尔文的物种选择,如何在股票市场上增大盈利等等,发现许多自然系统(如人脑、免疫系统、生态系统、社会等)和人工系统(如并行和分布计算系统,人工智能系统,人工神经系统、进化程序等),都具有复杂的行为,它们是系统的不同层次上各组成成分之间互动的结果。这些结果可以被用来揭开自然界生命系统集体行为的秘密,例如,为了某种战略性目的而发生的鸟的聚集、鱼群的形成、蚂蚁的排队行进、蜜蜂的云集等等。在这些群体中,单个行动者只有局部性的规则和能力,而集体的行为则表现为全局性的秩序、自组织、和集体智能,远远超出单个行动的总和,有规律地显示一种非凡的、适应复杂而且动态环境的能力。

最近20年间,快速进步的高速度计算技术和计算机图形学为科学理解复杂系统创造了革命性的条件,使人们有能力可以舍弃古老的还原论,整体地观察系统,研究许多独立变量的互动,研究物理的、生物的和社会的系统的潜在法则、结构和动力学;从过去的线性和机械的观点转移到以非线性动力学为基础,进化的发展与系统的思维上来,为如何观察世界,进行科学研究,建设组织机构等奠定了基础。

复杂性理论来源于“混沌理论”。混沌理论研究复杂的动力系统,揭示表面的无序行为所蕴藏的有序性(非混沌状态)。首先对混沌现象进行观察和研究的是数学家和物理学家,他们所研究的是数学和物理学中的非线性系统在一定条件下表现出的混沌现象的理论。

复杂性科学把科学从线性机械论观点转移到非线性的、动态的、进化的系统思维上来,形成一种全新的观察事物的方法。

复杂系统具有突发性。一个突发的行为是许多个体在一个系统中互动的积累结果,是不同规模的错综复杂关系和反馈所形成的。突发行为不是单个个体的特征,也很难从个体行为去预测或推断,它是表示系统进化的一个新的层次。不能预测或推断的原因是由于系统中元素互动的可能组合的数量非常大,并且有许多新的行为类型出现,即使用能力很强的计算机也难以计量。突发行为常常伴随着不希望有的结果和副作用。

复杂性科学研究的重点是复杂的自适应系统,包括系统的关系模式,如何保持这种模式,如何自我组织,结果怎样生成,等等。复杂性科学包含多个理论框架,涉及许多学科,如物理学、生物学、人类学、经济学、社会学、管理学、以及其他学科。它们的共同研究对象是:有生命力的事物、系统的自适应、系统的变更等等。

传统的管理理论集中于可预测的和可控制的方面,虽然这些方面对于一个组织是很重要的,但只提供了组织真实性的部分解释。复杂性科学让我们去考察组织的不可预测的、无序的和不稳定的方面,弥补了传统的理解,提供一个更加完全的描述。

6.新兴科学的重要论点

上述的新兴科学有一些特别重要的论点,是我们建设先进学科需要关心的。

(1)这些新兴科学的论域很宽,有自然的和社会的,经济的和政治的,无生命的和有生命的,跨越多个学科,是多学科交叉形成的科学。它们所发现的新的论据和新的规律,具有普遍的意义,同样跨越多个学科,可以用于多个领域。

(2)以整体或全局的观点研究问题,阐明了整体不等于部分的总和,部分的行为不代表整体的行为,否定了经典科学通过系统的分解,用系统各个部分的行为来看全局行为的还原论。

(3)强调系统各部分之间的互动及互动的非线性、系统与环境之间的互动及动态过程,舍弃了传统机械论的线性因果关系。生命系统的生命特征是与环境互动,信息、物质及能量的交换是通过互动形成的。

(4)强调系统的开放性。传统的物理学研究封闭的系统,与环境分离,但系统的自然特性不是封闭的,有生命的机体本质上是开放的、演化的,在一个不间断的输入流和输出流中维持生命,它的构成成分不断地生成和破坏,在生存期间,维持着化学的和热力学的平衡。

(5)强调反馈对系统的重要作用。反馈概念被广泛应用于现代技术中,用以控制系统的某种行动,纠正偏差。许多生命现象都和反馈机制分不开的,例如,有生命的机体具有“自我平衡”的能力,热血动物能够自我调节体温。

(6)系统具有固有的组织能力。与热力学的第二定律(熵原理)相反,固有组织能力增强系统的有序性,是强制组织的各成分有序化的力量,否则,这些成分会变成无组织的。传统的科学分支不考虑固有组织能力,例如,生物学描述生命的形式,不讨论生命自身;心理学描述行为和思考模式,但缺乏心态的理论基础。

(7)自适应、自组织和集体智能,使得系统的行为远远超出单个行动个体行为的总和,有规律地显示一种非凡的、适应复杂而且动态环境的能力。

(8)由大量不断变更、互相依赖的行动个体组成的系统,以不可预测的方式互动,形成复杂的状态,可能引起突发事件。

三、新兴科学对学科建设的应用举例

新兴科学所具有的普遍性,其范围覆盖我校所有专业,对原有学科的改造和新学科的建设都有用处,举几个例子来说明。

1.计算和软件技术的发展(图)

在1960年代,计算和信息技术领域应用系统理论,创建了结构化分析和结构化设计方法,把软件工程推进了一大步,为计算机辅助工程奠定了基础。1970年代,通用系统理论是大多数商业软件设计技术的支柱。1980年代,W.VaughnFrick和AlbertF.Case,Jr.根据通用系统理论中“失踪的链接”概念,找到了从结构化分析到结构化设计转变的途径,设计了变换算法。

“模型驱动体系结构”(MDA)是“对象管理集团”(OMG)所提出的开发大型软件系统的新方法,其核心思想是通过模型转换来设计软件系统,定义了3个模型:计算独立模型、平台无关模型和平台专用模型。软件的开发从计算独立模型开始,转换成平台无关模型,然后再转换成平台专用模型,最后得到所需要的程序。

目前,有关MDA的一个热烈讨论问题就是“失踪的链接”。研究者认为,MDA虽然有成熟的工具支持,但还没有建立一个良好的基础,可靠地描述模型的转换。

2.信息安全

自适应防御是信息安全的一个重要发展方向,可以参照复杂自适应系统的原理和免疫系统的行动模式,找到合适的解决方案。

当一个信息系统的某个部分发现恶意攻击时,立即发送信号给相关的其他部分,认定对抗方法,利用建造模块迅速组成对抗系统,采取行动来保护系统的安全。系统要设置一个建造模块库,建造模块可以重用,组成不同的解决方案,根据学习所积累的知识,不断更新并丰富模块库。这种安全保护能力,能够有效地压制攻击的作用,修复受损部分,学习并集成防御知识。根据集成的防御知识,能够更好地自我组织以后的防御,有针对性地重新部署防御能力,应对无法预料的攻击。

3.管理模式

我们日常接触的系统,如互联网、股票市场、产业、城市、命令和控制系统等,越来越复杂。它们包括无数活动个体、组织机构、数据、计算机、软件、网络设备以及它们的组合,应用需求和使用方式也是多种多样的。这些系统的组成成分以不同的模式通过网络进行通信,各成分之间的互动生成复杂的行为,大多数系统是不断演变的,其特性是动态的和非线性的,它们的行为很难预测和控制。管理和控制这样的系统,需要复杂性科学原理的支持。

传统管理理论的要点是:用严格的过程来控制变更,以静态的层次组织结构作为建立秩序的手段,把一个组织中的工作人员当做可交换的部件,问题的解决主要通过任务的分解和分配,项目和风险可以预测,可以通过事先的计划得到控制。这种管理理论,不适用于新的复杂的系统。

应用复杂自适应系统的概念,可以更新管理的理念,更好地实现管理。新的管理理念是:一个系统主管是一个自适应的领导者,他的任务是设定方向,建立简单和有发育能力的规则,鼓励持续的反馈、适应和协作。这种管理方法具有更强的管理能力,包括处理变更的内在能力,使一个组织成为可改变的、自适应的系统,由具有智能的、有生命力的实体所组成;以自组织的智能控制作为建立秩序的手段;整个问题的解决方法以人为本,在团队管理中,把工作人员看做是有技能和价值的利益相关者;把自治团队的集体能力作为基本的解决问题的机制;强调对变化条件的适应性。

4.组织理论

有计划的组织或社会的变更能够促进愿景的实现,更好地解决发生的问题。系统理论能够帮助变更的设计者拓宽视图,更好地实施决策。

系统理论中的组织理论把一个组织看做是与环境互动的开放系统,有自己的物理结构和社会结构,有技术活动和文化活动,四个方面互相交叉,其概念模型如图所示。

组织理论给出组织与环境关系的3个分析模型:组织集合模型、组织人群模型和组织间关系模型。组织集合模型也称为“资源相依模型”,研究一个组织对资源的需求和依赖关系。组织人群模型研究在有限的环境资源下,一个组织的人群对环境的需求以及所形成的竞争压力。组织间关系模型研究一个组织与其他组织之间的关系,重点是本地区的组织。

开放的组织对环境的变更敏感,必须及时随之变更以保持组织的健全,而一个组织整体的健全性则和它对环境变更的预测和适应能力密切相关。

组织变更有4个主题:(1)对变更的干预方法:是一个组织中的个人、团队以及整个组织等不同的层次,对组织变更可选的干预方法。大多数的研究认为,要通过对反馈的调查,以确定这些方法的效果。(2)大规模多系统干预法:这个方法关心新技术的设计以促进变更,强调个人、公司、社团、地区、国家、以及国际等系统之间关系。(3)变更评估:评估的内容包括模型的建立、测量组织变更工具的开发、时间序列模型的设计,对测试和变更评估的多变量分析等。(4)失败考查:对失败的考查能够为组织变更提供很有价值的信息,促进对变更理论的研究。比较变更的成功与失败的案例,能够鉴定不同技术的有效性。

组织理论有典型的应用域,如战略的制定、业务的开拓,组织运营,信息流的组织,通信系统的设计等等。

四、特色与创新

学科要有特色,特色寓于创新。我们有许多创新的机会,因而可以办好富有特色的学科。

1.国家需求提供的创新机会

教育服务于国家的需求。国家已经为今后的发展提出五个经济科技制高点和七个新兴战略性产业,是技术创新的大好机会。

五个经济科技制高点是:新能源技术,传感器网络和物联网关键技术,微电子和光电子材料和器件、新型功能材料、高性能结构材料、纳米技术和材料,生命科学、空间、海洋和地球深部探索。七个新兴战略性产业是:新能源、节能环保、电动汽车、新材料、新医药、生物育种和信息产业。

2.绿色信息技术

绿色技术和绿色信息技术是当前全球共同关注的热点,政府和企业都认识到发展绿色技术是保持竞争优势的关键之一。

信息技术能够帮助企业提高能源效率,降低成本,降低碳排放。信息技术自身的能源成本所占比例在增加,也需要绿色技术来加以改善。

绿色信息技术有许多创新的机会,如节能环保型的绿色制造、电子设备的再生处理、能源效率,智能电表、智能电网、太阳能电池和氢燃料电池等清洁电源、用虚拟化技术改造数据中心等等。

3.新兴科学的应用

新兴科学为理论和技术创新提供基本的支持,可以使我们的学科特色鲜明。例如:

(1)把信息技术、数据挖掘技术等与复杂性科学结合起来,增强企业和政府部门的能力。例如在联网经济中产生财富的能力,在电子商务中便利消费者的选择,帮助政府部门跟踪恐怖主义分子,改善运输系统,加强金融市场的预测,灾难或投资风险模型的建立,供应链的改进,等等。

(2)量子信息学研究量子信息理论,包括量子计算,量子信息处理的计算模型,量子计算复杂性,量子密码学及量子通信、量子通信复杂性等等,是发展信息技术的一个新途径。和量子物理学及量子信息处理相联系,信息理论将有更多的机会来解决物理学的一些关键性问题。

(3)使用认知理论研究计算、软件工程、知识工程、计算智能等方面的问题,如信息的产生、获取、表示、记忆、查找、通信,探索大脑与思维的机制。

网络,特别是无线网,正在研究开发认知技术。认知无线电能够与环境互动来改变发射机的参数,通过认知的能力和再配置,得到最好的可用频谱。认知动态系统的研究工作范围包括:认知雷达、认知信息处理、认知控制、认知计算、自动语言翻译、认知优化、运动物体的认知等。

(4)生态信息学把生态学和环境科学与信息科学集成在一起,使用人和计算机通用的语言定义实体和自然过程,是生态学中迅速发展的一个领域。生态信息学的研究将有助于环境问题的研究和管理,集成环境信息数据库的建立,开发能够组合不同环境数据库的算法,测试有关生态假设的有效性,都需要计算机科学的知识表示及语义的支持。

(5)社会信息学研究信息技术的设计和使用的社会效果,特别是信息技术对于社会和组织的变更所起的作用。研究领域是多种多样的,包括影响社会环境的信息技术的设计、管理和使用方法,人和计算机的互动,从理论和方法论的观点寻求解决途径,理解所使用的信息技术所涉及的复杂问题,改善人们的生活和工作条件。

(6)医疗信息学是在卫生保健中,对有关信息问题的理解,并促进对信息的有效组织、分析、管理和使用。医疗从根本上来说是一个数据问题,医疗数据技术领域的突破是医疗和经济领域新业务模式以及创新的基石。因为大部分医疗问诊终将需要了解生命体征,让医生更方便地读取数据,不仅能提高成本效益,避免重复检查,还将实现更好的医疗监测。历史数据和数据的实时跟踪是早期诊断和预防高血压的关键。有关的研究课题包括:与医疗研究及实践有关数据的编码、存储、检索和传输,对医疗服务部门的治疗及疾病预防的决策支持,医疗知识的传播和教育,知识的发现。

物质、能量和信息,是人类赖以生存和发展三大要素,与人类的生存共始终。回顾三个多世纪以来的三次产业革命可以知道,都是围绕物质、能量和信息展开的。第一次产业革命发生在18世纪60年代,其标志是蒸汽机的发明和广泛应用,铁路和轮船的兴起。第二次产业革命发生在19世纪70年代,标志是电力的广泛使用和电灯的发明,电报、电话等新的通信技术的发展,内燃机和电车及汽车等新的交通工具的使用。第三次产业革命发生在20世纪四五十年代,在原子能、电子计算机、微电子技术、航天技术、分子生物学和遗传工程等领域取得了重大突破,其中,电子计算机的发明,影响最为深远。

1995到2000年间,信息技术产业对美国GDP的实际增长平均贡献高达22.4%,在信息产业带动下的扩散效应对美国社会生产率增长的贡献率至少达到50%。在我国,信息产业在改造传统产业方面投入产出比可达1:4以上,有些领域甚至超过1:20;信息产业对国家的出口贡献,多年来一直居全国各类产业的首位。

信息科学与技术是我校的主干学科,所以,我们永远有发展与创新的机会。

从科学的意义上来说,本文所列举的新兴科学对传统科学的挑战,犹如1920年代量子论对传统物理学的挑战,正在把我们推向一个理论创新的新时代!

摘自《西电科大报》2010年5月15日总第409期

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