開拓新領域,研究新方法

開拓新領域,研究新方法

~ 新學科「可拓學」介紹

2004 年,國家科技部科技成果管理辦公室發佈〈可拓學研究成果可拓論及其應用研究〉指出:「本項目是一項原始性創新研究,在海內外同類研究中,處於領先和指導的地位。」 而中國科學院數學院士王梓坤先生在鑒定中指出, 「可拓學」是「前無古人,外無洋人的創造性成果。」那麼,「可拓學」到底是什麼? 1983年,《科學探索學報》發表了蔡文的文章〈可拓集合和不相容問題〉,提出了對形式化處理矛盾問題的研究,開拓了一個新的領域,形成了一門新的學科—「可拓學」。「可拓學」前稱物元分析,是中國的原創科學理論。它是用形式化模型研究事物拓展的可能性和開拓創新的規律與方法,並用於解決矛盾問題的科學。它的研究物件是矛盾問題,基本理論是可拓論,方法體系是可拓方法,邏輯基礎是可拓邏輯,應用技術是可拓工程;此四者構成了「可拓學」。

  1. 「可拓學」的研究物件是矛盾問題 「可拓學」的研究物件是客觀世界中的矛盾問題。所謂矛盾問題,就是指人們要達到的目的在現有條件下無法實現的問題。例如,在〈曹沖稱象〉的故事中,要稱一頭大象,卻無對應的稱秤。在諸多工程領域,如管理、控制、電腦技術、人工智慧、機械、電工等,都會碰到各種各樣的矛盾問題。那麼,解決矛盾問題有無規律可循?有無理論可依?能否建立一套方法,來處理矛盾問題,這是「可拓學」研究的出發點。 由於「可拓學」的研究物件矛盾問題極為普遍,從橫向構成一個很大的新領域。 10 多年來,國家自然科學基金委員會用了 20 多個項目支援了這項研究。經過多年的探索,初步構建了 「可拓學」的輪廓。
  2. 「可拓學」的基本理論是可拓論 可拓論有三個支柱:基元理論、可拓集合理論和可拓邏輯。 為了用形式語言描述解決矛盾問題的過程和推理方法,「可拓學」研究了表達萬事萬物和問題的物元、事元和關係元(統稱為基元)各種性質,構成了基元理論。 而可拓集合就是利用可拓模型去處理傳統數學和模糊數學不能處理的矛盾問題。 為了使電腦能生成解決矛盾問題的策略,「可拓學」利用數理邏輯形式化的優點和辯證邏輯研究事物變化的內涵,建立了新的邏輯 — 可拓邏輯。
  3. 「可拓學」的方法體系是可拓方法 社會科學研究矛盾問題採用的是自然語言。為了使人們能夠按照一定的程式推導出解決矛盾問題的策略,為火了讓電腦幫助人們生成解決矛盾問題的點子,「可拓學」採用形式化語言表達事、物、關係和問題,建立問題的可拓模型,表達解決矛盾問題的過程,表達量變和質變的過程以及臨界狀態,表達生成策略的過程和奇謀妙計。它是用符號方式反映研究物件內在關係的模型,以此為基礎建立了自己的方法體系。 這個體系用質與量相結合、定性和定量相結合的方法去 「化不行為行」、「對立為共存」、「不是為是」,從而解決矛盾問題。這個方法體系既利用了西方還原論的方法,也結合中國古代的系統觀和整體論的思想,從整體的角度去處理矛盾問題。
  4. 「可拓學」的應用技術是可拓工程 「可拓學」與其他學科的交叉融合,產生了資訊、控制、管理、思維科學等領域中的可拓工程理論與方法。若干年來,「可拓學」研究者開展了可拓論和可拓方法在專業領域的應用研究,包括人工智能、電腦、設計(包括機械設計、產品設計及建築設計等)、自動化(包括可拓檢測及可拓控制等)、管理(包括可拓決策、可拓營銷及可拓策劃)及中醫藥等領域的應用。而其中「矛盾問題智能化處理」的研究,更是一項極有可能導致重大突破的重要基礎研究,可產生高水平的智能機器。
  5. 「可拓學」是一門交叉學科。從應用考慮,又是與資訊理論、控制論和系統論一樣的橫斷學科 由科技部、教育部、國家自然科學基金委員會、中國科學院、中國工程院、國防科工委和解放軍總裝備部組辦的香山科學會議於 2005 年 12 月 6-7 日在北京召開以「可拓學的科學意義與未來發展」為主題的學術討論會,會議提出五點共識和四點建議。(見可拓學網頁 http://web.gdut.edu.cn/~extenics/)。會議指出,「可拓學」是一門哲學、數學和工程學交叉的學科,研究者們「 建設了一門以解決矛盾問題為目標的新的橫斷學科。『可拓學』的研究物件決定了它與控制論、資訊理論和系統論一樣,是一門涉及範圍廣泛的橫斷學科。如同有數量關係與空間形式的地方,就有數學的存在一樣,有矛盾問題存在的地方,就有『可拓學』的用武之地。它在各門學科和工程技術領域中應用的成效,不在於發現新的實驗事實,而在於提供一種新的思想和方法。 」 中國科學院吳文俊院士和中國工程院李幼平院士為首的鑒定委員會對〈可拓論及其應用研究〉的鑒定指出:「經歷20多年連續研究,蔡文教授等人已經建立一門橫跨哲學、數學與工程的新學科 — 「可拓學」,它是一門由我國科學家自己建立的、具有深遠價值的原創性學科。」 廿多年間,國內已培養出一批「可拓學」研究學者,分佈在全國20多個省市,成為全國「可拓學」研究的骨幹。而隨著「可拓學」為海內外學者接受與承認,研究工作從廣東省發展到包括香港、台灣地區在內的全國各地。今後,「可拓學」的發展按照香山科學會議中的建議,「要抓好矛盾問題智能化處理的研究,集中力量,突破關鍵點,把它作為我國科學技術走在世界前面的突破點之一予以支持,結合典型工程應用,研究矛盾問題智能化處理的實際系統,確證可拓方法的獨特優越性。」

(內容部分由中國人工智能學會可拓工程專業委員會辦公室提供、部分見於由蔡文、楊春燕及王光華合著之〈一門新的交叉學科 - 可拓學〉)