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  大型运载火箭，在宇宙空间飞行的飞船弹道线路分析，轨道测定系统以及通

  讯系统——在 20 世纪 60 年代已达到成熟，但作为一种系统的思维方式和科

  学方法以及把它作为一个整体来处理计划、设计和管理的技术——系统工

  程，日本却不如美国。因此，即使日本政府作出登月计划的决策，也不可能

  实现这一计划。

  系统工程的一个重要任务，就是综合运用现代科学技术各个领域的学术

  成果，如运用控制论、信息论以及工程技术、经济学、心理学等各方面的理

  论与应用研究成果为己所用。系统方法通常只不过是平凡的常识，每个概念、

  每个步骤在常识上都是合理可行的。系统方法的价值就在于它使你能够把所

  有这些常识性的思想汇集起来，协调一致，集中解决复杂环境中的复杂问题。

  至此，我们已对“系统”和“系统工程”有了一个初步的印象。那么，

  系统工程作为一门技术性学科，具有哪些独特的方法与手段呢？它自 40 年代

  诞生以来，在哪些领域得到了成功的应用呢？当代系统科学的前沿领域又是

  什么呢？……

  系统工程的原理和方法

  系统优化思想

  春秋末期（公元前 6 世纪），我国古代最杰出的军事家孙武在著名的兵

  书《孙子兵法》中，提出了“上兵伐谋，其次伐交，其次伐兵，其下攻城。

  攻城之法为不得已而用之”的指导思想。他的意思是，在战争中最好的胜利

  办法是利用自己的谋略去挫败敌人，不战而屈人之兵。也就是在敌人尚在计

  划或刚刚开始执行某项谋划时，便能窥破其计谋，揭穿其计谋并破其计谋，

  借此运用自己的计谋实现己方的军事目的。对一个高明而理智的高级指挥官

  来说，两军对垒交锋，“不战而胜”自然是他寻觅的最优方案，而“兵临城

  下”、血刃敌兵或一举歼灭只是在不得已的情况下才勉强为之。

  古今中外的军事家都很重视“上兵伐谋”这一谋略的运用。如在公元前

  204 年，历史上有名的大将军韩信在消灭赵国后，就没有直接去攻打燕国，

  而是按甲休兵，以胜利之师的气势炫耀军威与武力，同时遣派谋士带劝降书

  向燕国君臣陈晓厉害，最终迫使燕国屈从于汉，做到了不战而屈人之兵。

  “上兵伐谋”这一谋略，体现了“以最小的代价，取得最大的胜利”的

  系统优化思想。这一思想不仅在军事上得到了广泛运用，在我们的日常社会

  生活中也时时刻刻地、灵活地运用着。如人们都向往美好的东西——漂亮的

  衣裳、可口的饭菜、优异的学习成绩、强健的身体、良好的社会风气、舒适

  惬意的生活环境……在对这些美好事物的追求过程中就有意或无意地运用了

  系统优化思想——用最少的精力，最短的时间，最省的花费，达到最好的效

  果。

  有的青少年朋友就很会安排时间。他们利用早上的空暇时间学习外语，

  背诵课文；在零星时间里记诵外语单词；朋友们在一起不是瞎扯而是相互交

  流学习经验与体会，互相帮助，互相充实；每次课前认真预习，上课时集中

  精力理解和消化老师讲述的新知识，及时完成作业；余下的时间锻炼身体，

  参加有益且适度的文娱活动，使自己身体健康、精力充沛，反过来又促进学

  习效率的提高；此外，根据自己的爱好与特长，还可安排时间开辟第二课堂，

  参加一定的社会活动，开阔自己的思路与眼界，增长书本上学不到社会知识。

  他们为了实现德智体美劳全面发展的目标，选择了适合自己的最优安排，便

  能用最少的时间、最好的质量去完成国家和人民交给的学习重任。

  历史的长河虽说是漫长无限的，但历史赋予每个人的生命却只有几十

  年，如何在有限的生命中完成更多的事业是每一个人都梦寐以求的事情。从

  物质世界看，尽管博大的宇宙无边无际，但人类的生存空间与活动空间却是

  十分有限的，农村的耕地有限，城市的住房、交通也很紧张，中国是这样，

  世界各国也是如此。目前，世界上的各种资源在急剧减少，据预测，很多地

  下资源的开采寿命只有几十年，如铜估计为 50 余年，锌估计 20 余年，铅估

  计也只有 20 余年。现在不仅矿产资源在锐减，就是不少地方连生命不可缺少

  的水也严重短缺。所以，人类对时间、空间、资源的利用，都要精打细算，

  斤斤计较，都要有最优的利用方案；要用最少的时间，最小的空间，最省的

  资源为人类创造最多的财富。总而言之，在有限的条件下使追求的目标达到

  最优、最理想的结果，就是最优化的实质。

  远洋轮船爆炸的启示

  ——系统科学中的模型方法

  1853 年，英国制造的远洋轮船“大东方号”下水了。当时“大东方号”

  轮船的豪华气派是前所未有的。然而好景不长，“大东方号”首次航行就失

  败了。原来，蒸汽机的动力过小，不能满足船体运动的需要，水加器发生了

  爆炸，造成 10 人伤亡。这样，“大东方号”没有能够到达东方，后来被用来

  承担铺设海底电缆的任务了。

  参加过“大东方号”轮船设计的工程师弗德吸取了该船的经验教训，此

  后他在设计新船之前，先制造一个模型船放在水槽中的铁轨上。计算模型船

  所遇到的阻力，然后根据这些试验数据的相似关系计算真船需要多大马力来

  驱动，最后再制造新船。由于真船的实际数据与由使用模型船计算出的数据

  十分接近，使这一方法成为造船工业上大家公认的好方法。而这种方法就是

  系统科学中的模型方法。

  我国古代劳动人民早在 4000 多年前就以飞蓬草遇风转动为模型，发明了

  轮子。战国时期著名的木匠鲁班模仿草叶边缘锋利的小齿，在铁片边缘造出

  小齿，发明了今天仍在广泛使用的“锯”。东汉著名的科学家张衡根据他的

  实际观测认识了天体运行规律，制成了相似的仪器——“浑天仪”。宋朝的

  喻皓于 989 年在京城汴梁（现在的开封）建造 8 角 13 层的开宝寺木塔时，也

  是事先制造了一个小模型，进行研究、修改，然后才动工兴建。木塔塔身略

  向西北倾斜，可见当时喻皓已考虑了当地的主导风向对建筑物的影响并且加

  以防范。

  从所列举的中外古今的事例，可以看出研究、设计、制造一个复杂的系

  统，直接利用经验的方法是不行的，而通过模型方法往往能帮助我们完成任

  务。

  模型这个专有名词，青少年朋友听起来可能不会感到陌生。只要仔细回

  想一下，我们或多或少地都接触过一些模型。像幼儿园小朋友喜欢摆弄的积

  木玩具便是建筑物的简单模型，它形象地表达了砖、瓦、墙、柱、梁等及其

  组合成的各式各样的房屋整体；小汽车是男孩子们喜欢的“交通工具”，布

  娃娃则是陪伴女孩子们的“家庭成员”；手持各种兵器（玩具【创建和谐家园】、冲锋枪、

  大刀、匕首等）的孩童可以神气活现进行一场有模有样的“战斗”；用泥沙

  堆砌的山川路桥、用树枝草叶搭成的楼台庭院，可成为儿童时代理想的“家

  园”。这些，都是缩小了的实物模型。

  地图是另一类用符号表示的某一地区的模型。从地图上，可以看出地势

  的高低、河流湖泊的位置、公路和铁路的分布情况、各城市的距离、矿产资

  源和行政区域等，有的地图还可以表示出农林状况、人口密度。每天中央电

  视台在天气预报中使用的气象云图，就是一种各地区天气情况的模型。

  在你搬进一套新房之前，你也许会用尺子测量房间的长和宽，如果测得

  房间长为 5 米，宽为 3 米，你会很容易算出房间的面积：

  面积 = 5（米）×3（米）

  =15（平方米）

  这样，你就可以考虑合理地摆放家俱了。

  我们还会在测量土地、兴修水利、建造工厂、筑路架桥等工作中看到计

  算正方形、三角形、圆形等各种几何的面积。这些面积的计算都有相应的数

  学公式来表达，我们称这些数学公式为表示系统特征的数学模型。

  从上面这些例子，我们可以知道模型就是用语言文字、符号图形、实物、

  数学公式等来描述、模仿现实系统而成的相近或相似系统，模型应与现实系