《一般系统论》读书笔记之〇：邂逅这本书（下）

邂逅

多变量问题的复杂程度是随着变量数量的增加而指数增加的。在工程领域，添油一般把新的机械论成果添加到旧的工程当中会造成问题的复杂度迅速爆炸，再加上工业过程本身的保守性，并不允许频繁地调整修改。机械论范式的学术似乎和工业过程越走越远。

第二次世界大战是人类科学技术的一个爆发点，20世纪初物理大发现积累的自然科学知识在战争中集中进入了工程领域，一大批全才型的理论科学大师也因为战争涉足应用科学（朗道，冯纽曼，泽尔多维奇等等）。从广义上说，这场战争本身对于双方都是一项巨大的战略工程，这项工程的复杂程度远远超出人类以往的所有工程。

随着战争工程的推进，经验教训的积累，工程的早期设计问题被提上了日程。这其中最具有代表性的便是工程的可靠性设计。

二战中，由于电子器件可靠性不高，美军在太平洋战场大约有一般的电子设备运到前线时就已经失效。为了解决这一问题，可靠性设计应运而生。可靠性设计的基本思想就是在一项工程的方案论证阶段就开始用数学方法定量评价方案的可靠性并且进行针对性设计，从源头上提高终端产品的可靠性。事实证明，可靠性设计是一项伟大的发明：在工业领域，早期可靠性设计阶段的投入可以在整个产品生命周期里获得十倍以上的收益：监测、修理、更换部件的费用和系统失效的造成损失都将大大降低。

可靠性工程的发展改变了工程设计的思路，前期设计“磨刀不误砍柴工”逐渐成为共识。我对工程问题的思考也停留在这一阶段：工程问题已然很复杂，我们应该通过前期设计周全考虑，避免后期的添油和修补，尽量不要增加无谓的复杂度。

过去，我将这种想法称为“工程思维”。虽然在实践中，“磨刀不误砍柴工”常常被“大干快上“替代，盲目上马的工程比比皆是。但是至少名义上，前期的设计论证是一个重要环节。最近几十年，几乎所有的工科专业都在名字后面加上了“工程”二字，在我的理解中，其意义就在于强调这种统筹规划，系统论证的思想。

但是“工程思维”并不能彻底解决问题，这也是我过去不得其解的问题。

还从工程的可靠性设展开。可靠性理论本身依然使用机械论的旧范式，以可靠性分析常用的故障树分析（Fault Tree Analysis，FTA）为例：将系统故障作为顶事件，根据故障可能发生的原因及其逻辑关系层层分解，直到最基本的失效点（即基本事件）。

一个简单的故障树，顶事件是供电信号测试一场，最终被分解为6个基本事件。来源：http://www.21ic.com/app/test/201707/731409.htm

事故树可以写成布尔代数关系式，最终用代数方法简化，并且确定每个基本时间与顶事件的逻辑关系。然后分析每个基本事件的概率分布函数，确定发生的概率，再用概率论去计算顶事件的概率。然后有针对性地改进系统设计，提高可靠性（包括但不限于：针对性地提高瓶颈节点的元器件的可靠性、关键位置的冗余设计、逻辑连接的优化改进）。

故障树的原理很简单，一个简单的故障树可以轻易地手工解算。但对于复杂系统，故障树可能极其复杂，同时复杂系统也必然会有很多不同的顶事件需要分析，只有高超的系统分析技巧和计算机辅助求解相结合才能完成分析——复杂度再一次成为了瓶颈。

作为一个完全接受机械论范式训练的研究者，固有的大脑回路告诉我：山穷水尽了。直到我偶然间看到了下面的视频。虽然视频是关于设计的，却不是单一的外形或者艺术设计，而是工业设计，甚至扩展到了关于国家社会的顶层设计——一个典型的系统工程设计。而视频中，柳老也提到了一本给他一启迪的专著《一般系统论》。

从一句话，邂逅了一本好书。截图素材来自B站，柳冠中教授的演讲视频，链接在文末

这本书不难找，我得以第一时间就拿来拜读。仅仅读完作者的自序，就不禁感叹“吾尝终日而思矣，不如须臾之所学也”：原来我思而不解的问题，几十年前就已经有了基础理论，并且已经在很多学科里衍生出了相关学说。

我不是一个爱做笔记的人，究其原因，平时阅读中除了教材和有的放矢的专业读物就是文学作品。前者是知识性的，知道了就是知道了，互动有限；后者对我而言是娱乐性的，几乎不会坐在书桌前看，也没有动笔的便利。但这本书大大不同，它对我而言不仅介绍了一个具有思想性的新范式，更是关于我一直思而不得解的问题。因此阅读中自然会有很多零散想法，顺手记录下来，以防日后书籍遗失——是为一种“冗余设计”。

书尚未读完，边读边想，攒够了一篇便写下来，争取每周末更新。

希望此书可以解答内心悬而未决的问题，同时以新的方法论启迪我心。

---

这个文集将由一系列零散的笔记构成。每篇文章都会包含若干段读书笔记，笔记内容来自阅读时书眉页脚的随笔。

---

题图：视频截图，来源如下

【演讲】清华80岁老教授柳冠中大声疾呼：中国的设计徘徊不前，是因为我们脑子里有个墙 | 造就Talk_哔哩哔哩 (゜-゜)つロ 干杯~-bilibili