书城自然科学一般集成论——向脑学习
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第6章 一般集成论的特点

第一篇考察了脑的实验事实,并且提出了脑集成论的理论。这一篇前两章从脑的集成现象的研究出发,扩展到一般集成论的研究。

这一章阐述一般集成论的特点,强调一般集成论是在向脑学习的基础上发展的理论,提出可以将一般集成论的理论应用于各种具体领域,构建各种专门集成论的理论,还说明一般集成论与系统论等理论的联系和区别。

6.1 在向脑学习基础上发展的一般集成论

20世纪80年代,有学者提出,研究思维科学有两种途径:一种途径是脑科学的途径,研究脑,弄清人类思维时脑的活动机制;另一种途径是人工智能的途径,寻找人的思维规律,用计算机来模拟实现人脑的功能,把思维科学的研究同人工智能、智能机的工作结合起来。当时认为,脑科学的研究途径太遥远,因此要选择人工智能的研究途径(钱学森1986)。

现在的情况已经不同了,脑科学实验技术的迅速发展,为人类思维的实质性研究提供了各种条件,从脑机制的角度入手进行思维的脑科学研究是切实可行的(唐孝威2003 a)。我们认为,思维是脑的高级功能,要了解思维,不能离开脑。因此思维科学的研究应当把上面提到的第一种研究途径和第二种研究途径结合起来,即脑科学的研究和人工智能的研究结合起来,而且必须强调以脑研究为基础,进行思维的脑机制的实验和理论研究(唐孝威等2006)。

不但思维科学的研究是这样,一般集成论的研究也是这样。研究一般集成论要从脑的研究入手,考察脑的集成现象,学习脑的集成原理。因为脑是自然界最复杂的物质,脑的活动是自然界最复杂的运动形式,脑的结构和脑的活动为我们提供了集成现象的非常丰富的实验资料。

一般集成论理论的特点之一是向脑学习。一般集成论的研究是从脑的集成现象的研究开始的,在向脑学习的基础上,发展一般集成论的理论。脑内存在多种多样的集成作用和集成过程,研究和学习脑内的集成作用和集成过程,有助于发展一般集成论的观念和构建一般集成论的理论。

在研究自然现象,包括无生命的物理世界和有生命的生物世界时,如果不考察脑和心智的活动,通常讨论的主要是物理世界和生物世界中物质运动、能量转换、结构连接、功能调节、信息交流等过程,而不涉及人的主观的心智活动。在这些讨论中涉及的概念主要是物质、能量、结构、功能和信息等概念。

向脑学习使我们对世界的认识更加广阔和丰富了。在研究脑的结构和脑的活动时,我们不但面对物质的脑和生物的脑,包括脑的物理现象和生命现象,而且还面对心智和行为,即精神世界以及心智、脑和身体与所处的自然环境和社会环境之间的相互作用。

脑和心智现象涉及物理世界、生物世界和精神世界。考察脑和心智活动时,不但要讨论脑内多种多样的物质运动、能量转换、结构连接、功能调节和信息交流等过程,而且还要讨论丰富多彩的主观体验、认知活动、情感活动、意志活动等以人为主体的精神活动以及行为活动,还有与精神活动和行为活动相关的人类社会活动。因此,对脑和心智现象的研究涉及的概念,不仅是与其他生命活动共有的概念,如物质、能量、结构、功能、信息等概念,而且还有一般生命活动没有涉及的许多其他概念,如体验、认知、情感、意志、意识、行为等概念。

我们提出的一般集成论是从脑科学的研究出发,在向脑学习的基础上,再发展一般集成论的理论。在研究脑的集成现象时,除考察脑内的物质集成、能量集成、结构集成、功能集成、信息集成等现象外,与脑和心智活动有关的主观体验、认知、情感、意志,以至人类行为等现象,也为我们提供了大量的精神领域、行为领域和社会领域中集成过程的例子。

神经集成论、脑集成论和心理集成论是脑与心智领域中的理论,它们是属于脑科学和心理学等具体领域中的专门理论。我们的目的不但是建立神经集成论、脑集成论和心理集成论,而且要从脑集成论等出发,进一步发展一般集成论的理论。

为了构建一般集成论的理论,就要在向脑学习的基础上扩展视野,考察自然界、技术领域和人类社会中的各种集成作用和集成过程。一般集成论是研究许多不同领域中普遍存在的各种集成作用和集成过程的一般特性和共同规律的理论。

6.2 一般集成论与专门集成论

如前所述,一般集成论的讨论是从脑科学的研究成果出发,再进一步扩展到考察不同领域的集成现象。第四章已举出一些例子,说明在不同领域中集成现象是广泛存在的。一般集成论面对的是广泛存在于自然界、技术领域和人类社会中的各种不同的集成现象。

上一节讨论了一般集成论的一个特点,即向脑学习;这一节要说明一般集成论的另一个特点,即研究各类不同的集成现象的共性。

一般集成论作为一门学科,它不仅要讨论特定领域中大量的集成现象,还要说明许多不同领域中各种集成作用和集成过程的广泛存在,并且要研究不同种类的集成作用和集成过程的共同特性。它讨论的概念不仅是一些特定集成过程的相关概念,而且要说明不同领域中各种集成过程的共同特性和一般概念。

我们在第五章中考察了不同种类的集成现象的一般特性,归纳了各种集成现象的一般性概念,阐述了有关集成现象研究的一般性观点,把我们提出的集成理论称为一般集成论。在研究一般集成论的基础上,还要用一般集成论的观点研究各种不同的领域,考察各个不同领域中的集成作用和集成过程的特性和规律及其应用。将一般集成论应用于各种专门领域,就要发展研究不同领域中集成现象的一系列子学科。我们把这些子学科称为各种专门集成论,英文名称是special integratics。

一般集成论和专门集成论既有区别又有联系。一般集成论讨论许多领域中普遍存在的各种集成作用和集成过程的一般特性,一般集成论也是广义的集成理论;而专门集成论则讨论各个专门领域中集成作用和集成过程的具体特性,专门集成论是具体领域的集成理论。原则上说,一般集成论包含各种专门集成论的共同特性和共同规律。

过去有学者曾讨论过个别的具体领域中集成(即整合)的理论,并提出过令人感兴趣的观点。本书的内容和这些工作不同,本书主要研究一般集成论,即在自然界、技术领域和人类社会中广泛存在的各种集成现象的一般特性,因此不同于某些个别的具体领域中集成的理论。本书着重考察脑内的集成作用和集成过程,是为了在此基础上发展一般集成论的理论。

某个具体领域的专门集成论,是将一般集成论应用于这个具体领域,研究这个具体领域中的集成现象的特性和它们的具体规律及其应用而构建的学科。

在自然界的各个具体领域的专门集成论的例子是:有研究生物领域中集成现象的特性和规律及其应用的生物集成论,有研究细胞的集成现象的特性和规律及其应用的细胞集成论,有研究神经系统集成现象的特性和规律及其应用的神经集成论,有研究脑内集成现象的特性和规律及其应用的脑集成论,有研究人体集成现象的特性和规律及其应用的人体集成论,有研究医学领域中集成现象的特性和规律及其应用的医学集成论,有研究心理领域中集成现象的特性和规律及其应用的心理集成论,有研究认知领域中集成现象的特性和规律及其应用的认知集成论,有研究智能领域中集成现象的特性和规律及其应用的智能集成论,有研究环境科学领域中集成现象的特性和规律及其应用的环境集成论,有研究地球科学领域中集成现象的特性和规律及其应用的地球集成论,有研究空间科学领域中集成现象的特性和规律及其应用的空间集成论,等等。

在工程技术的一些具体领域的专门集成论的例子是:有研究信息科学领域中集成现象的特性和规律及其应用的信息集成论,有研究工程领域中集成现象的特性和规律及其应用的工程集成论,有研究技术领域中集成现象的特性和规律及其应用的技术集成论,等等。

在人类社会的一些具体领域的专门集成论的例子是:有研究文化领域中集成现象的特性和规律及其应用的文化集成论,有研究艺术领域中集成现象的特性和规律及其应用的艺术集成论,有研究教育领域中集成现象的特性和规律及其应用的教育集成论,有研究经济领域中集成现象的特性和规律及其应用的经济集成论,有研究管理领域中集成现象的特性和规律及其应用的管理集成论,有研究社会领域中集成现象的特性和规律及其应用的社会集成论,等等。

这些专门集成论构成了一个庞大的学科群,一般集成论是这个学科群中各种学科的集成。在后面第三篇中,我们将在专门集成论的学科群中选择若干具体领域,分别对这几个具体领域的专门集成论进行讨论。

近年来,集成现象作为一种复杂性现象受到一些学者的关注,他们曾分别对一些领域中的集成现象进行过讨论,提出了各自的观点。下面介绍其中一部分工作。(因为收集到的资料不全,列举的工作可能有遗漏。)

刘晓强(1997)认为,集成论的研究对象包括两个方面:一是各种集成,如信息集成、技术集成、系统集成、功能集成、过程集成、环境集成、人与组织的集成等;二是各种集成之间的相互作用。他认为,集成论的研究内容包括以下几个方面:集成的分类、形式、产生条件和形成机制,集成的原理、规律和方法,各种集成之间的关系。他还提出了人的集成、综合集成、复杂巨系统分析、建模与仿真、集成论基础研究等若干研究方向。

海峰、李必强、冯艳飞(2001)在对广泛存在于经济和社会组织中集成现象进行分析的基础上,以系统论为基础,分析集成的本质和内涵,研究集成论的基本问题和基本范畴。他们认为,集成论的研究目标在于探讨包括集成条件、集成机理和集成规律等的集成理论体系,提出集成单元、集成模式、集成界面、集成条件、集成环境等集成理论的基本问题和基本范畴。

此外,有学者研究过一些具体领域中的集成现象,提出相应的理论。例如牛世盛(1997)关于生命整合论的研究,海峰、李必强(1999)关于管理集成论的研究,胡启勇(2002)关于文化整合论的研究,包含飞(2003)关于生物医学知识整合论的研究,李必强、胡浩(2004)关于企业产权集成论的研究,喻红阳、李海婴、吕鑫(2005)关于网络组织集成论的研究,陈捷娜、吴秋明(2007)关于产业集群的集成论的研究,等等。

上述一些研究工作分别从不同角度讨论了各种集成现象,虽然这些工作中并没有提出一般集成论的体系,但是他们进行了调查、分析和讨论,提供了集成现象的多方面的资料,为进一步的一般集成论研究作出了贡献。

6.3 一般集成论与系统论等理论的联系和区别

在20 世纪,von Bertalanffy 的一般系统论、Wiener 的控制论、Shannon和Weaver的信息论、Piaget的结构主义理论、钱学森的开放的复杂巨系统理论陆续发表。这些理论在系统、控制、信息、结构、开放的复杂巨系统等方面进行了许多研究,阐述了系统、控制、信息、结构主义、综合集成法等许多重要概念。这些理论对20世纪科学技术产生了重大的、广泛的影响,也对本书一般集成论的研究有重要的启发。

这一节说明一般集成论和上述几种理论的联系,以及一般集成论区别于这些理论的特点。

von Bertalanffy等对一般系统论进行了长期的研究。他的代表作是《一般系统论——基础·发展·应用》(贝塔朗菲1987)。

一般系统论把系统定义为有相互关系的元素的集合。它着重研究适用于一般系统的模型和原理。一般系统论指出,一个系统的主要特征是整体性,整体大于部分之和。

一般集成论的理论和一般系统论有联系,在一般集成论的理论中有集成的系统和集成统一体等概念。但一般集成论讨论的问题和一般系统论讨论的问题是不同的,一般集成论着重讨论集成现象,特别是集成作用和集成过程的特性,而不是讨论一个系统的特性。一般集成论强调集成是过程,要用过程的观点研究集成现象。

Wiener等对控制论进行了系统性的研究。他的代表作是《控制论——或关于在动物和机器中控制和通信的科学》(维纳2007)。

控制论着重研究系统和环境之间以及系统内部的信息交换和通信过程,特别是其中自动调节的特性。控制论提出的主要概念是控制和反馈,认为系统对于环境的功能控制是通过反馈来实现的,反馈机制是动物和机器的有目的的行为的基础。

一般集成论的理论和控制论有联系,在一般集成论的理论中,有集成过程的调节和控制等概念。但是集成过程非常复杂,调节和控制等特性只是集成过程的一部分特性。一般集成论讨论的问题和控制论讨论的问题是不同的,一般集成论讨论集成现象,不但涉及集成过程的调节和控制,而且研究集成过程的其他许多机制,如互补、同步、优化、涌现等。

Shannon和Weaver 对信息论进行了深入的研究,他们的代表作是《通信的数学理论》(Shannon,Weaver 1949)。

信息论的主要概念是信息,用与热力学负熵相应的表示来定义信息。信息论讨论了信息的接受、传送、编码和利用等问题。

一般集成论的理论和信息论有联系,一般集成论的理论讨论集成过程中的信息加工,而且研究集成现象中的信息集成。但是信息加工和信息集成只是一般集成论面对的多种多样的集成现象的一类过程。一般集成论不仅讨论信息集成过程,而且讨论结构集成、功能集成、心理集成、社会集成等许多其他种类的集成过程。

Piaget讨论科学认识的结构主义。他的代表作《结构主义》(皮亚杰2006)一书是他的“发生认识论”的一个组成部分。

结构主义的观念可以追溯到由de Saussure提出的语言学中关于语言的共时性的系统的概念(索绪尔1980),以及心理学中完形学派的感知场概念(Hothersall 1984)。

结构主义理论考察了许多不同学科领域的科学认识的结构,如数学结构、物理学结构、生物学结构、心理学结构、语言学结构、结构在社会研究中的应用,以及结构主义和哲学等。结构主义认为结构有三个特性:整体性、转换性和自身调整性。

一般集成论的理论和结构主义理论有联系,一般集成论的理论讨论结构问题,特别是集成现象中的结构集成和理论集成。但是一般集成论考察的范围很广,不仅是结构集成和理论集成,更不限于科学认识的结构。

钱学森在开放的复杂巨系统的理论方面进行了开创性的工作。他的代表性著作有《关于思维科学》(钱学森1986)、《创建系统学》(钱学森2007)等。

他研究人工智能系统,提出开放的复杂巨系统的“从定性到定量的综合集成方法(metasynthesis)”。这个方法是把专家群体、数据和信息,与计算机硬件、软件技术有机地结合起来,这三者本身构成一个系统。

在此基础上他还进一步提出“从定性到定量的综合集成研讨厅体系(hall for workshop of metasynthetic engineering)”。这是采取人机结合、以人为主的技术路线,把世界上千百万人的聪明才能,包括人的思维、思维的成果、学科的知识、经验知识、各种情报资料及各种有关的信息综合起来,从而解决复杂问题。这些思想对指导科学技术,特别是人与机器结合的智能系统的未来发展具有深远的意义。

一般集成论的理论和开放的复杂巨系统理论有联系,两者都涉及集成的概念。但一般集成论的理论和开放的复杂巨系统理论所讨论的问题是不同的。开放的复杂巨系统理论从工程技术的角度,着重研究人工智能特别是人机结合、以人为主的智能系统,以及从定性到定量的综合集成法;而一般集成论则在向脑学习的基础上发展起来,着重讨论集成现象,特别是集成作用和集成过程的一般特性和规律及其应用。

总之,一般集成论和上述几种理论有许多联系,但一般集成论是和上述几种理论不同的理论。一般集成论和上述这些理论的区别,并不是它们的观点互相排斥,而是一般集成论和这些理论研究的对象、研究的内容、讨论的概念、研究的方法和应用的范围等都有所不同。

从研究的对象说,上述这些理论的研究对象分别是一般系统、控制过程、信息原理、知识结构、开放的复杂巨系统等,而一般集成论则把自然界、技术领域和人类社会中广泛存在的集成现象作为研究对象。

从研究的内容说,上述这些理论分别研究系统、控制、信息、结构、综合集成法等方面的规律,而一般集成论则研究自然界、技术领域和人类社会中各种集成现象的一般特性和规律,还分别研究各种类型的结构集成、功能集成、信息集成、心理集成、知识集成、环境集成的集成作用和集成过程。

从讨论的概念说,上述这些理论分别讨论与系统、控制、信息、结构、人工智能有关的各种概念,而一般集成论讨论与集成有关的概念。虽然一般集成论的理论也涉及集成过程中的系统、控制、信息等概念,但是一般集成论着重讨论的是集成、协调、优化、互补、同步等概念。

从研究的方法说,一般集成论和上述这些理论不同。一般集成论研究的出发点是向脑学习,从考察脑内集成现象开始,再进一步发展到其他领域的集成现象的研究,基于大量实验事实,归纳和总结集成现象的一般特性和规律。但是上述这些理论则并不研究脑,并不涉及脑的结构、脑的功能、脑内信息加工、脑的高级活动(例如意识)等。

从应用的范围说,一般集成论应用于不同的具体领域,讨论各个具体领域中的集成现象,从而发展出一个庞大的子学科群,如生物集成论、医学集成论、心理集成论、工程集成论、技术集成论、教育集成论、社会集成论等。这和上述这些理论也是不同的。

总之,一般集成论和上述这些理论既有联系又有区别。一般集成论的理论和前人理论是可以互相补充的,希望一般集成论的研究以及一系列专门集成论的研究能够在前人理论的基础上起补充和丰富前人理论的作用。

将一般集成论的理论应用到不同的领域,就要分别研究不同领域中的集成现象及其特点与规律,例如研究生物集成、心理集成、技术集成、工程集成、教育集成、社会集成,等等,这些研究形成一系列相关的学科。在下面几章中,将对生物集成论、心理集成论、知识集成论、工程集成论和教育集成论进行讨论,它们是一般集成论的应用的一些例子。

另一个很大的研究领域是将一般集成论理论应用于社会领域,研究社会领域的各种集成现象。我们把研究社会领域集成现象和规律及其应用的学科称为社会集成论,它的英文名称是social integratics。它包括对各种社会现象中集成过程的研究,例如研究管理工作中集成现象和规律及其应用的管理集成论,研究团队组织中集成现象和规律及其应用的团队集成论,等等。这方面的研究具有实际意义,第六章已介绍过一些现有的工作,值得在这些工作的基础上,开展系统的、深入的研究(金迪斯等2005)。