科學(xué)技術(shù)創(chuàng )新研究的論文
摘要：科學(xué)技術(shù)創(chuàng )新過(guò)程是復雜的。運用復雜性系統理論，轉變思維模式，關(guān)注關(guān)鍵環(huán)節，與環(huán)境共同演化，進(jìn)行整體思考是有效的科學(xué)技術(shù)創(chuàng )新管理模式。
主題詞：科學(xué)技術(shù)創(chuàng )新復雜性系統整體思維
科學(xué)技術(shù)創(chuàng )新是復雜的非線(xiàn)性系統，而復雜性來(lái)自混沌與秩序的邊緣。在圣塔菲研究所成立的時(shí)候，原來(lái)“混沌理論”一詞已被宏大的“復雜性理論”所取代了�；煦缋碚搶ζ浞秶袊栏裣拗�，僅限于對自然界系統的非線(xiàn)性動(dòng)態(tài)行為的數學(xué)研究。相反，復雜性理論則被認為可以用于復雜自然系統和社會(huì )系統中隨時(shí)間變化的行為層面。社會(huì )系統并不僅僅是由它們的組成部分之間相互作用的固定規律所限定的“復雜適應性系統”（complexadaptivesystems）。相反，它們是可能隨時(shí)間演化而改變其自身發(fā)展規律的“復雜演化系統”（complexevolvingsystems）。
科學(xué)技術(shù)系統創(chuàng )新運動(dòng)是一個(gè)貌似無(wú)規則運動(dòng)的有序性演化過(guò)程，具有典型的復雜系統特征。第一，多因素性。技術(shù)本身是各因素非線(xiàn)性相互作用的結果，技術(shù)不等于各因素簡(jiǎn)單相加。各技術(shù)要素在技術(shù)系統中也不再是原來(lái)的因素，因素自身在技術(shù)系統動(dòng)力下也發(fā)生了相變，或者說(shuō)，技術(shù)性因素、實(shí)體性因素與知識性因素都具有了技術(shù)所擁有的整體性。技術(shù)因素的作用方式要受技術(shù)系統運行模式和運行狀態(tài)的制約。第二，多層次性。盡管技術(shù)的各因素受技術(shù)系統動(dòng)力的作用發(fā)生了相變，但技術(shù)本身卻生成了一種穩定模式。技術(shù)的穩定模式是由技術(shù)本身決定的，是由科學(xué)的技術(shù)應用與技術(shù)理論的層次性決定的�？茖W(xué)技術(shù)系統內有穩定的周期解，周期解內還有混沌區，這種結構無(wú)窮次重復著(zhù)，具有各態(tài)歷程和層次分明的特征，即存在有界性。第三，多變性。復雜非線(xiàn)性科學(xué)技術(shù)的創(chuàng )新過(guò)程本質(zhì)就是經(jīng)歷混沌走向有序，因此具有混沌伸長(cháng)和折疊的特性，這是形成敏感依賴(lài)于初始條件的主要機制。伸長(cháng)是指系統內部局部不穩定所引起的點(diǎn)之間距離的擴大；折疊是指系統整體穩定所形成的點(diǎn)之間距離的限制。經(jīng)過(guò)多次的伸長(cháng)和折疊，軌道被攪亂了，形成了新對稱(chēng)結構或混沌。
由于科學(xué)技術(shù)創(chuàng )新系統具有典型的復雜非線(xiàn)性系統特征，因此，可對其運用復雜性理論進(jìn)行管理。
1轉變思考方式
牛頓力學(xué)是近代科學(xué)的典范，是近代科學(xué)建立的基礎，牛頓力學(xué)是典型的決定性理論，是可測量和可預測的。20世紀初物理學(xué)的兩次重大變革所創(chuàng )立的相對論和量子力學(xué)，分別排除了牛頓的絕對時(shí)空觀(guān)和測量過(guò)程的完全可控性�；煦缋碚摰恼Q生打破了拉普拉斯決定論，被視為20世紀繼相對論和量子力學(xué)的第三次革命�；煦缋碚撜J為，非線(xiàn)性系統運動(dòng)具有無(wú)窮大周期且始終限于有限區域、軌道永不重復的、性態(tài)復雜的運動(dòng)，不可能無(wú)限精確和無(wú)限長(cháng)時(shí)間地測量和計算連續變量�；煦缋碚摻鉀Q了困擾牛頓（Newton）力學(xué)的三體問(wèn)題，創(chuàng )立了研究n維相空間的不確定解的理論，混沌理論使人們認識到非線(xiàn)性系統演化既是決定論的又是隨機論的。決定論的可預測性，只適用于那些宏觀(guān)的緩慢的周期或準周期的穩定運動(dòng)，然而，這樣的運動(dòng)實(shí)在是太少了。
科學(xué)技術(shù)創(chuàng )新復雜系統倡導最重要的事情是改變固有的思考方式，放棄機械論和宿命論，學(xué)會(huì )欣賞并應付聯(lián)系、物力論（Dynamism）和不可預測性。因為科學(xué)技術(shù)創(chuàng )新過(guò)程是多因素復雜非線(xiàn)性相互作用的結果，所以對確實(shí)存在的運行模式（即現實(shí)存在）進(jìn)行領(lǐng)會(huì )，即正視多元化存在，并對不可預測的事件進(jìn)行反應。為了使科學(xué)技術(shù)創(chuàng )新過(guò)程自我發(fā)展為“復雜演化系統”，有必要對學(xué)習、多樣性和影子系統（Shadowsystem）觀(guān)點(diǎn)的多元化進(jìn)行鼓勵。
2并不是對每件事都需要進(jìn)行控制
科學(xué)技術(shù)對客觀(guān)事物既進(jìn)行決定論描述又進(jìn)行概率統計論描述，這兩種描述方法已經(jīng)共存了幾百年。決定論認為，任何一個(gè)力學(xué)系統只要知道現在的行為就可預測系統的未來(lái)行為。概率統計論認為，受許多偶然因素的影響，系統的未來(lái)狀態(tài)并不完全確定，需要用概率統計方法來(lái)描述。
KAM定理很好地解決了決定論和概率論這對貌似矛盾的問(wèn)題。KAM定理指出，保守系統有可積和不可積之分，可積系統的運動(dòng)是規則的，遵循決定性規律，不可積系統表現出隨機性，成為統計物理學(xué)的基礎。對不可積系統，KAM環(huán)面包圍著(zhù)隨機層，當不可積系統的自由度少和擾動(dòng)不大時(shí)，KAM環(huán)面包圍的隨機層測度極小而可忽略不計，統計物理學(xué)就不適用了，而應該應用牛頓定律。當不可積系統的自由度和擾動(dòng)很大時(shí)，根據“阿諾德擴散”，KAM環(huán)面逐漸減少而隨機層迅速擴大，系統只具有極少數的規則運動(dòng)，規則運動(dòng)變?yōu)榇我�，系統出現了大量的混沌運動(dòng)，這時(shí)才能用統計物理學(xué)來(lái)研究該系統。
科學(xué)技術(shù)創(chuàng )新過(guò)程是一個(gè)近可積哈密頓系統，隨機成分有限，導致不可積性的擾動(dòng)項很小。在科學(xué)技術(shù)創(chuàng )新知識系統處于混沌性態(tài)時(shí)，確定論和概率論隨機交替作用，但確定論占據主流位置，基本能朝向希望的途徑發(fā)展。隨機成分確實(shí)存在但有限，因此，在復雜的非線(xiàn)性技術(shù)創(chuàng )新過(guò)程中，不可能對每件事都進(jìn)行控制。應該相信混沌性態(tài)是貌似不規則的有序，科學(xué)技術(shù)復雜演化系統不僅反作用于環(huán)境，還會(huì )反作用于自身，隨著(zhù)時(shí)間的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)總會(huì )不斷出現新的有序狀態(tài)。
3與環(huán)境共同演化
復雜性理論借鑒湍流研究思路和方法，認為科學(xué)技術(shù)創(chuàng )新系統同時(shí)存在混沌子空間和對稱(chēng)子空間，兩種性態(tài)此消彼長(cháng)，不斷和外界環(huán)境互動(dòng)而發(fā)生轉換。在湍流中規則運動(dòng)包含有小尺度的混沌運動(dòng)，在混沌運動(dòng)中又包含著(zhù)更小尺度的規則運動(dòng)。這說(shuō)明，科學(xué)技術(shù)創(chuàng )新系統是與外界環(huán)境緊密聯(lián)系，并不斷互動(dòng)發(fā)展的耗散系統。
科學(xué)技術(shù)創(chuàng )新系統與環(huán)境相互影響、共同演化，這就需要時(shí)刻準備好對環(huán)境進(jìn)行反應，憑直覺(jué)領(lǐng)會(huì )那些驅動(dòng)科學(xué)技術(shù)創(chuàng )新變遷的環(huán)境模式，根據需要進(jìn)行適應，而且隨時(shí)準備抓住各種出現的機遇�？茖W(xué)技術(shù)創(chuàng )新系統的三種性態(tài)，穩定區域（墨守陳規）、不穩定區域（瓦解崩潰）和混沌邊緣（變革棲息地）中，混沌邊緣最適宜與環(huán)境共同演化。
在混沌邊緣，在一種“有限不穩定狀態(tài)”下，正統系統（主流文化、結構權力等級體制）和影子系統（蘊藏矛盾、變化潛力的非正式組織）能維持一種具有創(chuàng )造性的張力。正統系統可以提供清楚的指導，對適當的結構和程序進(jìn)行授權，以及抑制人員中的不安情緒。同時(shí)，影子系統可以激發(fā)觀(guān)點(diǎn)的多樣性，并且削弱正統系統的力量迫使它進(jìn)行不斷變革。這樣，組織行為表征為耗散結構，組織在不斷變化的現實(shí)面前能以新的方式執行基本任務(wù)或者追求嶄新的基本任務(wù)，組織的創(chuàng )造性和創(chuàng )新方面的潛能都展現了出來(lái)。
4整體思考
技術(shù)創(chuàng )新系統的復雜非線(xiàn)性要求尋找整體模式來(lái)思考問(wèn)題，并用整體的方式來(lái)控制創(chuàng )新過(guò)程，而不是試圖控制每一個(gè)細節。整體思考是探索那些在不利的模式下能夠產(chǎn)生最大影響的微小變化，并施加微擾改變系統運行軌道，避免蝴蝶效應。
4.1建立連接
在經(jīng)典物理學(xué)中，時(shí)間是可逆的，事物的發(fā)展不存在演化；空間是平滑的、線(xiàn)性的；時(shí)間和空間不相關(guān)聯(lián)，各自獨立存在。復雜性理論認為，由于非線(xiàn)性的作用，時(shí)間的變化是單向的、不可逆的，既可以實(shí)現從有序到無(wú)序的變化，也可以通過(guò)自組織實(shí)現從無(wú)序到有序的演化；空間也不是平滑的，不僅存在整數維也存在分數維，整數維是分數維的近似和抽象。此外，通過(guò)考察系統中某一物理量隨時(shí)間的變化序列，可以重構相空間，得出奇怪吸引子的維數。這表明復雜性空間的形成也反映了事物發(fā)展在時(shí)間上的積累。因此，在復雜非線(xiàn)性系統運動(dòng)中，時(shí)間和空間是相互關(guān)聯(lián)的，應該將時(shí)間和空間看成一個(gè)統一體，系統地把握事物發(fā)展過(guò)程中時(shí)間和空間的關(guān)系。
科學(xué)技術(shù)創(chuàng )新過(guò)程從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)是一個(gè)時(shí)空整體性的，任何因素在時(shí)間維度或者空間維度的變異都可能影響到其他因素的正常功能，進(jìn)而影響整個(gè)進(jìn)程。而整個(gè)系統的各個(gè)組成部分在復雜系統的動(dòng)力機制下，似乎只能通過(guò)彼此之間以及與整體的關(guān)聯(lián)來(lái)得到了解。因此，科學(xué)技術(shù)創(chuàng )新過(guò)程關(guān)注的焦點(diǎn)應該是各種因素的時(shí)空關(guān)聯(lián)，正是時(shí)空關(guān)聯(lián)的模式?jīng)Q定了一個(gè)系統的表現。整個(gè)系統處于密切關(guān)聯(lián)之中，并與他們的環(huán)境不斷進(jìn)行交換，與之共同演化。
4.2適應復雜性
混沌理論是關(guān)于非線(xiàn)性的科學(xué)，它認為世界的本質(zhì)是非線(xiàn)性的，線(xiàn)性只是非線(xiàn)性的特例。經(jīng)典物理學(xué)的線(xiàn)性觀(guān)，導致了事物發(fā)展的簡(jiǎn)單性、確定性和還原性。復雜理論的非線(xiàn)性觀(guān)，是線(xiàn)性與非線(xiàn)性、簡(jiǎn)單性與復雜性、確定性與隨機性、局部與整體的辯證統一，它們之間是可以互相轉化、對立而統一的，前者是事物發(fā)展的暫態(tài)，后者是事物發(fā)展的更基本的更普遍的本質(zhì)特征。因此，研究問(wèn)題時(shí)應把握事物發(fā)展的本質(zhì)特點(diǎn)，具體問(wèn)題具體分析。在研究復雜性現象時(shí)，用復雜性方法來(lái)處理將會(huì )顯得簡(jiǎn)潔而有效，反之，采用簡(jiǎn)單性的方法來(lái)研究將會(huì )顯得繁雜而無(wú)效并且得不到事物發(fā)展的本質(zhì)特點(diǎn)。例如，奇怪吸引子是很復雜的，它可以采用自相似和分數維來(lái)簡(jiǎn)單表示，但如果采用探究軌道的簡(jiǎn)單方法來(lái)研究將是得不到一條確定軌跡的。同樣，在研究簡(jiǎn)單性事物時(shí)，如果采用復雜性的方法來(lái)研究也將是無(wú)效的。
將多元高階方程化簡(jiǎn)以便求解，即將復雜現象簡(jiǎn)單化是我們的思維定勢。然而在科學(xué)技術(shù)創(chuàng )新過(guò)程中，過(guò)于關(guān)注細節往往不能產(chǎn)生創(chuàng )新成果，在創(chuàng )造性思考時(shí)，復雜性思維是必要的。雖然復雜性思維可能不符合常規，甚至會(huì )引來(lái)混亂和困惑，那是不可避免的，甚至是受歡迎的。很多創(chuàng )新團隊刻意追求工作環(huán)境、工作方式的不可思議，目的是激發(fā)人的創(chuàng )造性，而不是被慣常的生活習慣所泯滅。最好的想法不總是來(lái)自高層，而且組織內的人都想事業(yè)有成，控制只是一種幻想，如果給予適當的扶持，每個(gè)人都有可能做作出一番自己的事業(yè)。
4.3讓過(guò)程成為進(jìn)行時(shí)
物理學(xué)中的'經(jīng)典力學(xué)、相對論和量子力學(xué)，它們所揭示的是關(guān)于簡(jiǎn)單性事物的基本規律，事物的發(fā)展是線(xiàn)性的、可逆的，必然也是前因后果的。而關(guān)于非線(xiàn)性現象的復雜理論，由于存在奇怪吸引子，事物的發(fā)展結果必然會(huì )導入吸引子，呈現出目的性。由于生物學(xué)、社會(huì )學(xué)等是關(guān)于復雜性現象的科學(xué)，因而也就是目的性的科學(xué)。事物發(fā)展的因果性是基本的、暫態(tài)的，而事物發(fā)展的目的性是事物的最終結果，兩者是不可分離的。事物發(fā)展的目的性要通過(guò)事物發(fā)展的因果性來(lái)保證，而事物的因果發(fā)展必將會(huì )導致一定的目的性。
物理系統，如天氣預報是由有限的確定性定律來(lái)支配的，有可能觀(guān)察到奇怪吸引子是怎樣產(chǎn)生的。然而，科學(xué)技術(shù)創(chuàng )新是人類(lèi)一項復雜的創(chuàng )造過(guò)程，受到無(wú)窮多個(gè)因素及大量隨機因素的影響，奇怪吸引子似乎說(shuō)明不了什么。由于人類(lèi)表現出來(lái)的自我意識和自由意志，科學(xué)技術(shù)創(chuàng )新的行為不可能用相同的方式進(jìn)行解釋。人類(lèi)可以思考和學(xué)習，根據自身目的進(jìn)行行動(dòng)，而且能夠反對及駁斥假定適用于他們行為的任何規則。因此，在方法論上要求我們做每一件事情時(shí)必須要制定所要達到的目的，而對于實(shí)際工作中的每一步則要實(shí)事求是地遵循事物發(fā)展的基本規律，只有這樣才能最終取得成功。
4.4復雜演化管理
邏輯思維是從事科學(xué)研究的強大思維武器，科學(xué)研究中所揭示的規律性是通過(guò)嚴密的邏輯推理來(lái)保證其正確性的。當然，知覺(jué)、靈感等非邏輯思維也是很重要的，它往往能導致科學(xué)研究的重大突破。在研究科學(xué)問(wèn)題的過(guò)程中，往往會(huì )陷入混沌迷蒙的境地。根據混沌現象的長(cháng)期不可預測性和遍歷性，我們將無(wú)法通過(guò)邏輯思維一步步地走出混沌。因此，這時(shí)就應該不拘泥于傳統理論，而要大膽地猜測、冒險和創(chuàng )新，進(jìn)行直接的下意識思維，然后再把中間過(guò)程聯(lián)系起來(lái)進(jìn)行邏輯思維來(lái)判斷這種猜測的正確與否。所以說(shuō)，邏輯思維是很重要的，知覺(jué)、靈感等非邏輯思維也是不可缺少的。
復雜性理論不是系統的，而是整體觀(guān)的方法，它所強調的不是穩定性而是重視創(chuàng )造性與變革，追求的是“成為學(xué)習型組織”。當創(chuàng )新思維被非邏輯思維推向遠離平衡態(tài)的時(shí)候，自組織過(guò)程會(huì )自然而然發(fā)生，它們可以產(chǎn)生更多的變異體并且對周?chē)h(huán)境進(jìn)行更加靈活反應。
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