系统论的技术设计范文

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《系统科学学报》2015年第四期

生活在复杂的技术体系中，如何以简单的方式面向复杂，这既是技术带来的问题，同时也是技术应处理的问题。技术体系占据了几乎我们生存空间的全部，而技术的应用几乎占据了我们生命时间的全部，因而简化复杂是事关生存的。简化复杂就是平衡生命与技术的权重，技术在时间处理上必然要以生命意义的体现为重要特征。如无必要，勿增实体，从设计角度而言，技术简单性应回归人的全部现实生活。技术承载着人文价值，应从根本上立足于人类的整体利益，回归现实生活。技术面向人的现实生活，就设计而言，就是向人类真实的价值需求回归，使其从功利主义、工具主义和功能主义的短视中摆脱出来，实现人性化设计，避免机械主义和功能主义对人的本性的肢解，力图全面地反映人的本性和需要。

1基于系统元素的设计的简单性原则

系统可以由元素、结构、功能、环境四个要素来刻画。元素是系统的组成部分，元素之间的相互关系的总和就构成系统的结构，也就是具有某种稳定性的系统元素的组织形式和结合方式。功能是系统与环境相互关系中所表现的属性、所具有的能力和所起的作用。元素、结构是功能的基础，功能是元素、结构的表现并反作用于结构。系统论下贯彻简单性原则的技术设计，就是基于系统的元素、结构、功能和环境因素而区分不同的简化类型，从而寻求设计的人性化之道。系统论指出，系统的元素数量越是少，相互作用越弱，那么就越是稳定，因而，系统就越不容易出问题。就是说，系统的每个组件分别运行在标准的或性能允许的情境中不易出错，而聚在一起却会因相互作用而导致故障。进而，系统中一个细节问题，可能带来全盘的差错，美国的航天飞机出事，就源于一个小问题。系统论而言，系统的构成部分越少，子系统间的作用越少，那么系统内的消耗就会减少，节约了物质和能量，促进了信息流通，系统效能得以提升。系统要素数量庞大是现代复杂性技术系统的普遍特征，也是造成现代技术系统复杂性不断增长的重要原因。就组分复杂性来看，寻求系统的可靠性的最好途径之一就是在符合性能的前提下保持系统简单性，不必要的部件及多余的复杂结构只能增加系统失效的概率。

当然，减少组分复杂性的设计方式有多种途径，而措施之一是在机体构造中采用整体构件，飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术就是这一类型。就类别复杂性而言，系统要素多样性增加，要素间作用的复杂性随之增长，系统出现问题的可能性增加。这一维度下贯彻简单性原则，无疑就是指向系统的稳定性。因而，减少类别复杂性的机械做法就是消减要素，这种做法显然不得当，比较可行的做法就是减少要素异质性。进一步思考，技术发展至今，已经变得相当复杂，技术系统所需的认识、部署、使用和维护，既极大地占用了我们有限的时间与资源，又极大地增加了整个技术系统的不确定性及其风险。技术设计的简单性思想，正是基于我们的现实生活，面向人的自由的终极目标。时间是人类自由的尺度，是人的存在本质，是人类自由的空间，“一切节约归根结底都是时间的节约。”技术设计的简单性原则，旨向时间，无疑亦是确定性的寻求，是为人类寻求可以栖身的稳妥之策。

2基于系统结构的设计的简单性原则

系统研究最关心的是把所有元素关联起来形成统整体的特有方式。组分及组分之间关联方式的总和，称为系统的结构。在组分不变的情况下，往往把组分的关联方式称为结构。当系统的元素很少、彼此差异不大时，系统可以按照单一的模式对元素进行整合。当系统的元素数量很多、彼此差异不可忽略时，不再能够按照单一模式对元素进行整合，需要划分为不同的部分，分别按照各自的模式组织整合起来，形成若干子系统，再把这些子系统组织整合为整系统。一种最简单的情形是，由于系统规模太大，必须对元素分片管理，因而把整系统分为若干子系统，但不同子系统具有相同结构。技术简单性，常指把丰富的意义和多样化的形式组织成统一结构，使所有细节各得其所，各有分工。事实上，如果想要看到真正被简化的技术，就必须能够理解系统秩序。贝德特认为，简化是“在洞察本质的基础上所掌握的最聪明的组织手段。这个本质，就是其余一切事物都从属于它的那个本质。”

首选，系统的要素与结构关系看:简化结构，就同一层级而言，简化结构的办法就是把性质相同或是相近的要素集中并取，从分散到集中，化多为一(包括替代)，先形成功能区域，再集中功能区域，实现从面到点的集约，节省了材料，简化了结构，节省了空间，也使同一层级的要素大大减少，大大提升了物质、能量和信息的流动效率。集成电路就是简化的方式，集成电路的实现，使计算机成为“掌中之物”。从结构因素出发寻求技术的简单性原则，主要在于寻找同质要素之间的结合方式，即按某种模式将同质要素有序整合，提高组织序化程度，从而达到简化的目的。其次，从系统的要素与层级结构看:压缩层级，简化结构意味着减少层级，空间上而言可以使系统扁平化，从而减少复杂性。由此出发，思考计算机存储记忆功能，存储记忆内容的丰富性并不意味着结构的复杂，记忆库的容量增加不一定意味着复杂性的增加。它仍由同样的基本组元构成，按照同样的原理组织和标引，由基本形式相同的程序进行操作。因而，可以说系统由于规模增加而趋于复杂，但仍然保持简单性，因其基本结构未变。在某种绝对意义上说来，当一个物体只包含少数几个结构特征时，它便是简化的;在某种相对意义上说来，如果一个物体用尽可能少的结构特征把复杂的材料组织成有秩序的整体时，我们就说这个物体是简化的。这里的特征，并不是指成分而言，特征指的是事物的结构。结构特征是为了总体式样而确定的，局部成分的特征越是少，其总体结构的特征的数目反而会越多;换言之，局部越是简单，整体反而越复杂。

3基于系统功能的设计的简单性原则

古希腊哲学家亚里士多德曾经在《动物志》中对人的手做过独到的分析“以手为例，它既是爪，是螯，是角，又是矛是剑或是其他什么武器或工具。手可以是所有这些东西，因为手能把握它们，持有它们。自然界成功地设计了手的这种本然形式以适宜多种功能。”如果将手视作自然界馈赠给人类的工具的话，那么这件工具无疑是用至为简单的结构完成了比自身而言复杂数倍的功能，那么技术对人手的模仿，以一种形式实现多种功能，本身而言就是简单性的追求。工具专著于某一特殊功能，自然是对简单性的追求，“单在北明翰就生产出约500种不同的锤，不但每一种锤只适用于一个特殊的生产过程，而且往往好多种锤只用于同一过程的不同操作。工场手工业时期通过劳动工具适合于局部工人的专门的特殊职能，使劳动工具简化、改进和多样化。这样，工场手工业时期也就同时创造了机器的物质条件之一，因为机器就是由许多简单工具结合而成的。局部工人及其工具构成工场手工业的简单要素。”

同时，我们看到，技术在另外一个方向上向着功能多样化的方向的发展，实质仍是对简单性的追求。因而，技术实现单一功能与实现多种功能本质而言都是简单性的追求，前者是技术专一的简单，是在众多功能中集中凸显一种功能，是对纯粹性的追求，但追求的结果使技术出现了多元化。技术功能的专一取向，与技术整体的多元性，实质并不矛盾，而恰恰是简单与复杂的统一。复杂是其自然呈现的东西，而简单却是主体追求的目标，后者是使技术多维而简单，即技术以一种形式而实现了多种功能，“一卡通”就主体而言，实现了“一”的简单性追求，而“通”却实现了多种功能，体现的却是“一”与“多”的关系，因而，不难发现，技术的多元功能的实现与主体的简单操作正是基于简单与复杂的辩证统一。就现代工业化流水线而言，流水线的某个截面是对技术简单性的追求，而流水线的多个截面却是多元性的呈现，但整体而言却又实现了简单的突破。流水线创造了现代生产方式的福特说，“我们的车与别人的车在服务功能上只比其他的车多两点，一点便是车的结构简单因而操作方便，第二点也是最关键的一点、我们的车型设计方案中并未特别去注重单纯的享受型车。我们的车尽管没有一些为享受而提供的华丽设备，但在顾客心中我们的车还是与其他的车型使用起来是一样愉悦的。因为我们现在公司的规模已经非常大，因而我们有能力来依据价格做些特别的车，就是为了买主的所需为他提供他想要的服务。”

福特的流水线实现了技术的简单性的追求，但进一步观之，我们发现福特的汽车设计理念依然是简单性的追求。并且，福特的理念里还闪烁着另一种难得的思想，就是技术的自由思想，即技术实现为主体量身定制的理念。如果说主体可以按着自己的意愿而实现技术的追求，那么这种技术的实现就是至高意义的技术的简单性。可以说人类自诞生以来的理念皆为对自然的自由把握，在技术的进程中，技术正是带着人类对自由的追求而不断向彼岸世界迈近。因而，从社会角度或是更抽象的意义上而言，社会总体需求，正是给技术以简单性的启示，而技术也正在以简单性的追求实现社会的多功能的追求。就此而言或更宽泛的意义而言，技术正在以简单性的目的现实人类多元的追求。

4基于系统环境的设计的简单性原则

技术是人类面向世界的自下而上方式，是人与环境的结合点，人类在改造环境的过程中，不断调整技术的结构以适合外部环境。“随着我们关于计算机的理论知识和经验知识的不断拓宽和加深，我们将发现，计算机的行为在很大程度上受一些简单的普遍法则支配，计算机程序表现出来的复杂性在相当大的程度上是环境的复杂性。”我们看到，技术与环境间的交互，既使技术系统复杂性不断升级，亦使环境复杂性不断增加，技术系统俨然已经成为人类的整体性的复杂的生存背景。对于背景式的生存方式，技术的许多行为的结果直接延伸至未来，因而正确的预测不但关系到合理的选择，更关系的人类的延存。同时，伴生复杂性的不确定性的存在，使人类尤需更加稳健的方式平衡不确定及其可能风险。技术系统成为人类现实环境，意味着高度发达的现代技术系统必须高度有序有效运行，任何一个技术子系统甚至一个级组件的运行失调，都将影响和破坏整个技术系统的结构和功能，进而危及由现代支撑的人类社会。因而，从设计角度，就需要考虑各种因素，这必然涉及到许多环境因素是否纳入到设计思考。显然，若考虑到环境的特殊性，那么技术的设计方案将随之改变，但理想设计是完全理性的，现实的设计总是面临着诸多未知因素，由此，技术系统的复杂性必然不断增加，即使如此，设计亦不可能应付所有可能。因而，理性的不足，设计的破缺，只能将不断产生的问题交付时间加以检验和弥补，而人类则进入不断升级的复杂性及其风险之中。

每项新技术的发明都意味着一个可能的未知因素的展开，而理性不足则表明，我们可能正面临未知风险。那么如何面对理性不足和不断升级的复杂性和风险呢?就是，面对不断变化的环境，我们怎样才能以最有利和最经济的方式解决问题?确定性和经济性的决定了我们对简单性的偏爱。我们主要的动机是以最小的复杂性去获取问题解，因此在采纳问题解法的策略中，除了别的，应允许我们在其中运用:继续使用已存在的各种解答，除非认识环境推动推动我们引入变化从而改变解答;在可能的范围内，尽可能运用同样的过程，保持最简单过程来工作，这将成为设计的一种理性主张。如西蒙所言，人的行为复杂性多半来自人的环境，很大程度上，要研究人类便要研究设计科学。设计的主体是人，设计的最终价值尺度也是人，是人类的整体利益，和长远的、持续的发展。新的设计，必须回归人的全部现实生活。

作者：王金柱 单位：内蒙古大学 哲学学院