引 言在科學技術繁榮、發展的過程中,傳統的自然科學學科得以不斷深入發展,邊緣學科、交叉學科紛紛涌現,科學與技術趨向綜合化、整體化。學科創立、成長和發展,是科學技術創新發展的科學基礎,是科學知識體系化的象征,是國家科技競爭力的標志。隨著中華人民共和國國家標準《學科分類與代碼》GB/T 13745-2009D 的發布及“指揮與控制系統工程”學科首次納入,指揮與控制學科開啟了其創立、成長和發展的道路。
在《學科分類與代碼》標準中,規定了學科應具備的基本條件為:“具備其理論體系和專門方法的形成;有關科學家群體的出現;有關研究機構和教學單位以及學術團體的建立并開展有效的活動;有關專著和出版物的問世等條件?!憋@然,從技術層面深入研究其理論體系和專門方法是指揮與控制學科當前最迫切的工作。
1 指揮與控制學科體系研究的現狀
目前國內已開展了指揮與控制學科的相關研究,部分學者也提出了學科體系框架的初步概念,但總體存在以下幾個方面的不足:
第一,對指揮與控制學基本理論等宏觀方面缺乏深入系統的理論上的概括與總結;第二,對指揮控制學研究內容綜合各個學科研究成果的系統梳理較少,使其深入研究缺乏理論框架的指導;第三,對指揮與控制活動的工程技術領域尤其是軍事應用領域研究較多,社會學視角研究不足;第四,缺乏指揮控制學理論范式的研究。文獻[3]提出的體系框架包括理論體系、技術及工具體系和應用體系。文獻[4]提出的體系結構從研制工程的方法論角度出發,包括研制理論、指揮與控制系統學和數學及哲學 3 個層次。
2 指揮與控制基礎理論研究的范疇
文獻[5]定義了指揮與控制的基本內涵:主體為達到一定目的,對客觀的支配、調度和操縱,是一種策略性行為。但給出定義只是邁出了研究指揮與控制學科基礎理論的第一步,還需要進一步清理與該學科相關的其他重要概念,如指揮與控制的主體、客體、過程、信息、設施等。在奠定基礎后,運用科學研究的基本方法和主要工具來研究指揮與控制學科體系框架及在現代大科學技術體系中的位置與其應用前景。相關基礎理論研究包括指揮與控制學研究對象、內容、學科性質及其與相關學科的關系,知識結構,理論范式,學科體系,方法論及指揮與控制學學說史等。
3 指揮與控制學科體系框架建構
3.1 指揮與控制學科體系概念
目前,有關學術文獻中對學科體系定義的描述不盡相同??梢杂脙煞N方式界定指揮與控制學科體系的概念:其一,指的是該學科的研究對象、研究范圍和根據一定指導思想將其涉及到多個分支學科組織在一起的研究框架;其二,指的是以某一研究對象展開的知識結構及內容,注重學科內容方面知識單元的內在聯系,是一個完整的具有嚴格邏輯同一性的知識體系。
從學科體系的定義可以看到,指揮與控制學科體系的內容主要有兩個方面:一是以特定的研究對象展開的知識結構和內容,包括反映特定研究對象的范疇、概念、原理及邏輯結構所構成的理論體系、研究內容及研究過程、研究方法論等;二是以該研究對象和研究范圍所組織的學科分支。
3.2 指揮與控制學的研究對象、任務、學科基礎及知識結構
3.2.1 研究對象
在指揮與控制的理論構架研究中,基本問題是研究對象問題。指揮與控制的研究對象決定了指揮與控制的研究內容和研究方法。根據文獻[5],可以理解為指揮與控制過程及指揮與控制系統。
3.2.2 研究任務
研究指揮與控制過程及指揮與控制系統涉及到的理論、方法和技術;完善和豐富學科研究內容和體系。
3.2.3 學科基礎和與相關學科的關系
指揮與控制作為一門新興學科和交叉學科,其發展與完善與眾多的學科密切相關,涉及哲學、相關自然科學與社會科學,尤其與軍事學、系統科學、控制科學、計算機科學有著千絲萬縷的聯系。
在研究指揮與控制時,一方面,要辯證地區分它們之間的關系(尤其是與軍事學、系統科學、控制科學、計算機科學等的關系),避免混淆有關概念;另一方面,它山之石可以攻玉。我們應該具有哲學的普遍聯系的意識,具體研究時要結合相關學科的研究成果,為之所用。譬如復雜系統與復雜性科學被許多不同學科的學者稱為 21 世紀的科學,復雜系統及其涌現現象吸引了許多生物學家、物理學家、計算機專家以及系統科學家的注意力,而控制理論的一個前沿熱點就是從系統控制的角度分析系統的復雜特性、研究多模態及多自主體的行為特征與調控方法,尤其是控制系統復雜性研究及典型涌現現象———自組織與趨同性研究,其理論與方法對指揮與控制學科的研究就很有啟發意義。
3.2.4 知識結構
按“知識層”“、知識領域”“、知識單元”的層次,可以導出指揮與控制學科的塔形知識結構,該知識結構由基礎知識層、指揮控制結構知識層和系統知識層 3 個知識層共 12 個知識域構成,如圖 1 所示.
3.3 指揮與控制學科的主要特征
作為一門新型學科,指揮與控制具有實踐性、數學性、普適性、時代性、系統性、交叉性的特征。
3.4 指揮與控制學科體系框架建構
指揮與控制基本理論的研究目的是形成區別于其他學科的有自身特色的學科理論體系,而確定該體系的基本框架是基礎。根據國內學術界對于一般學科體系的劃分方法,筆者提出了按照知識在學科領域的作用層次劃分法、按照研究對象的劃分法和綜合兩者的二維劃分法等 3 種體系的構建原則,并嘗試性地進行了建構。
3.4.1 按知識作用層次劃分法建構
其主要依據是錢學森依據知識在人們認識世界和改造世界中的作用層次對學科知識體系進行劃分的理論基礎,即科學技術三分法(三層次法,見文獻[6]),如圖 2 所示。
第一層次是基礎理論層次,它包括目前學科體系中的大部分學科,總起來叫指揮控制學或指揮控制理論,主要包括指揮與控制的研究對象與研究內容、研究方法論、學科體系結構、基本理論、理論范式、與相關學科交叉關系及其他等。
第二層次是技術理論層次,主要包括結構理論、情報綜合處理技術、態勢評估技術、任務規劃技術、智能決策、行為協同方法、人機環理論、效能評估理論、仿真方法、綜合集成方法等。
第三層次是應用技術層次,即指揮與控制系統工程,主要包括軍隊指揮系統工程、武器裝備建設系統工程、指揮自動化系統工程、交通指揮控制系統、航天指揮控制系統工程、安全生產指揮控制系統工程、應急指揮控制系統工程、社會事物管理的指揮控制系統工程、標準與法規系統工程及其他.
3.4.2 按學科知識專業領域劃分法建構
指揮與控制學科研究對象是復雜系統,它不僅研究軍事、戰爭、武器,還研究企業、市場、經濟、社會、政治等方面的系統。如果遵從傳統社會科學學科體系的劃分辦法,可以把指揮與控制的研究對象劃分為“9 個部分”,如圖 3 所示。其中軍事指揮與控制包括軍隊指揮控制、作戰指揮控制、武器裝備指揮控制、航天指揮控制等。
3.4.3 二維劃分法(矩陣體系法)建構
二維劃分方法,或稱矩陣體系法,其思想是按照研究對象維和知識作用層次維的二維空間來對指揮與控制系統學科體系進行劃分,以期實現兩種截然不同方法的統一。
第一維,知識專業領域維。即指揮與控制科學的 9 個部分。各學科具體研究對象不再贅述。
第二維,知識作用層次維。包括基礎理論、技術理論和應用技術 3 個作用層次。處于基礎理論層次學科的任務重在認識客觀世界,發現客觀規律,對客觀世界的現象和進程作出描述、解釋和預見,主要回答“是什么”、“應當做什么”的問題。處于技術理論層次學科的任務是應用科學技術方法研究指揮與控制活動,為決策優化提供理論和方法的新興學科。實現把研究成果轉化為能具體指導改造客觀世界實踐的理論和方法,并通過這種轉化過程,深化對客觀世界的認識,主要回答“能做什么”、“用什么方法做”的問題。處于應用技術層次的學科是研究應用科技方法和手段,進行指揮與控制活動組織與管理的新興學科。通過把技術層次研究成果轉化為直接改造客觀世界的方法、手段和工具,主要回答“怎么做”的問題,如圖 4 所示。
4 結束語
指揮與控制作為一門新生交叉學科,其學科體系的探究是一項復雜的技術工程,也不可能一蹴而就?!扒笾蟮?,為之而后成,積之而后高,盡之而后圣?!睂W科體系框架構建只是學科體系建設萬里長征的第一步,實現指揮與控制學科體系研究的跨越式發展任重而道遠。
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