开拓新领域,研究新方法

开拓新领域,研究新方法

~ 新学科「可拓学」介绍

2004 年,国家科技部科技成果管理办公室发布〈可拓学研究成果可拓论及其应用研究〉指出:「本项目是一项原始性创新研究,在海内外同类研究中,处于领先和指导的地位。」 而中国科学院数学院士王梓坤先生在鉴定中指出, 「可拓学」是「前无古人,外无洋人的创造性成果。」那么,「可拓学」到底是什么? 1983年,《科学探索学报》发表了蔡文的文章〈可拓集合和不相容问题〉,提出了对形式化处理矛盾问题的研究,开拓了一个新的领域,形成了一门新的学科— 「可拓学」。 「可拓学」前称物元分析,是中国的原创科学理论。它是用形式化模型研究事物拓展的可能性和开拓创新的规律与方法,并用于解决矛盾问题的科学。它的研究物件是矛盾问题,基本理论是可拓论,方法体系是可拓方法,逻辑基础是可拓逻辑,应用技术是可拓工程;此四者构成了「可拓学」。

  1. 「可拓学」的研究物件是矛盾问题 「可拓学」的研究物件是客观世界中的矛盾问题。所谓矛盾问题,就是指人们要达到的目的在现有条件下无法实现的问题。例如,在〈曹冲称象〉的故事中,要称一头大象,却无对应的称秤。在诸多工程领域,如管理、控制、电脑技术、人工智慧、机械、电工等,都会碰到各种各样的矛盾问题。那么,解决矛盾问题有无规律可循?有无理论可依?能否建立一套方法,来处理矛盾问题,这是「可拓学」研究的出发点。由于「可拓学」的研究物件矛盾问题极为普遍,从横向构成一个很大的新领域。 10 多年来,国家自然科学基金委员会用了20 多个项目支援了这项研究。经过多年的探索,初步构建了「可拓学」的轮廓。
  2. 「可拓学」的基本理论是可拓论 可拓论有三个支柱:基元理论、可拓集合理论和可拓逻辑。为了用形式语言描述解决矛盾问题的过程和推理方法,「可拓学」研究了表达万事万物和问题的物元、事元和关系元(统称为基元)各种性质,构成了基元理论。而可拓集合就是利用可拓模型去处理传统数学和模糊数学不能处理的矛盾问题。为了使电脑能生成解决矛盾问题的策略,「可拓学」利用数理逻辑形式化的优点和辩证逻辑研究事物变化的内涵,建立了新的逻辑— 可拓逻辑。
  3. 「可拓学」的方法体系是可拓方法 社会科学研究矛盾问题采用的是自然语言。为了使人们能够按照一定的程式推导出解决矛盾问题的策略,为火了让电脑帮助人们生成解决矛盾问题的点子,「可拓学」采用形式化语言表达事、物、关系和问题,建立问题的可拓模型,表达解决矛盾问题的过程,表达量变和质变的过程以及临界状态,表达生成策略的过程和奇谋妙计。它是用符号方式反映研究物件内在关系的模型,以此为基础建立了自己的方法体系。这个体系用质与量相结合、定性和定量相结合的方法去「化不行为行」、「对立为共存」、「不是为是」,从而解决矛盾问题。这个方法体系既利用了西方还原论的方法,也结合中国古代的系统观和整体论的思想,从整体的角度去处理矛盾问题。
  4. 「可拓学」的应用技术是可拓工程 「可拓学」与其他学科的交叉融合,产生了资讯、控制、管理、思维科学等领域中的可拓工程理论与方法。若干年来,「可拓学」研究者开展了可拓论和可拓方法在专业领域的应用研究,包括人工智能、电脑、设计(包括机械设计、产品设计及建筑设计等)、自动化(包括可拓检测及可拓控制等)、管理(包括可拓决策、可拓营销及可拓策划)及中医药等领域的应用。而其中「矛盾问题智能化处理」的研究,更是一项极有可能导致重大突破的重要基础研究,可产生高水平的智能机器。
  5. 「可拓学」是一门交叉学科。从应用考虑,又是与资讯理论、控制论和系统论一样的横断学科 由科技部、教育部、国家自然科学基金委员会、中国科学院、中国工程院、国防科工委和解放军总装备部组办的香山科学会议于2005 年12 月6-7 日在北京召开以「可拓学的科学意义与未来发展」为主题的学术讨论会,会议提出五点共识和四点建议。 (见可拓学网页 http://web.gdut.edu.cn/~extenics/)。会议指出,「可拓学」是一门哲学、数学和工程学交叉的学科,研究者们「 建设了一门以解决矛盾问题为目标的新的横断学科。『可拓学』的研究物件决定了它与控制论、资讯理论和系统论一样,是一门涉及范围广泛的横断学科。如同有数量关系与空间形式的地方,就有数学的存在一样,有矛盾问题存在的地方,就有『可拓学』的用武之地。它在各门学科和工程技术领域中应用的成效,不在于发现新的实验事实,而在于提供一种新的思想和方法。 」 中国科学院吴文俊院士和中国工程院李幼平院士为首的鉴定委员会对〈可拓论及其应用研究〉的鉴定指出:「经历20多年连续研究,蔡文教授等人已经建立一门横跨哲学、数学与工程的新学科— 「可拓学」 ,它是一门由我国科学家自己建立的、具有深远价值的原创性学科。 」 廿多年间,国内已培养出一批「可拓学」研究学者,分布在全国20多个省市,成为全国「可拓学」研究的骨干。而随着「可拓学」为海内外学者接受与承认,研究工作从广东省发展到包括香港、台湾地区在内的全国各地。今后,「可拓学」的发展按照香山科学会议中的建议,「要抓好矛盾问题智能化处理的研究,集中力量,突破关键点,把它作为我国科学技术走在世界前面的突破点之一予以支持,结合典型工程应用,研究矛盾问题智能化处理的实际系统,确证可拓方法的独特优越性。」

(内容部分由中国人工智能学会可拓工程专业委员会办公室提供、部分见于由蔡文、杨春燕及王光华合着之〈一门新的交叉学科- 可拓学〉)