方法论（二）
第 4节 数学方法第 6章 科学假说与科学理论第 7章 技术方法第 8章 系统科学方法第 4节 数学方法
数学是进行理论思维的有效手段，是科学技术研究不可缺少的工具。数学方法应用程度的高低，是衡量科学技术发展水平的标志之一。各门科学技术的数学化和计量化已经成为当今科学技术发展的一个重要趋势。
所谓数学方法，就是以数学为工具进行科学研究的方法，即用数学语言表达事物的状态、关系和过程，经推导、演算和分析，以形成解释、
判断和预言的方法。
一、数学方法的基本特点
1、高度的抽象性。只保留事物量的关系和空间形式而舍弃了其它一切特性；
2、精确性，即逻辑的严格性和结论的确定性；
3、应用的普遍性。
二、数学方法在科学认识中的作用
1、为科学技术研究提供简洁的形式化语言
玻尔称数学是“科学的语言”。
2、为科学技术研究提供数量分析和计算的方法
3、为科学技术研究提供可靠的逻辑推理和证明的工具。
三、数学模型方法
1、数学模型方法，就是通过建立和研究客观对象的数学模型来揭示对象本质特征及变化规律的方法。
在科学研究中成功地运用数学方法的关键，
就在于针对所要研究的问题提炼出一个合适的数学模型。建立数学模型就是在客观世界的现实系统和数学符号系统之间建立一种对应关系。
数学模型的广义和狭义理解：广义上说，
一切数学概念、数学理论体系，各种数学公式以及由公式系列构成的算法系统等，都可称为数学模型；狭义地说，数学模型专指那些反映特定问题或特定事物系统的数学关系结构。换言之，它是针对所研究的具体事物的特性或数量依存关系，采用形式化的数学语言，近似地表达出来的一种数学结构。具体表现为一组数学关系或一套具体的算法。
2、数学模型方法的步骤
（ 1）抽取数量关系，建立数学模型；
数学模型的条件：（ A）既要反映现实原型的本质特征或关系，又要加以合理的简化；（ B）
在数学模型上能够对所研究的问题进行理论分析、逻辑推导，并能得出确定的解；（ C）在数学模型上求得的解要能够回到具体研究对象中去解决实际问题。
此外，好的数学模型还应当具有估计误差范围的功能。
数学模型的基本类型：
（ A）确定性数学模型（关系式、微积分）
（ B）随机性数学模型（概率论、过程论及数理统计）
（ C）突变性数学模型
法国拓扑学家托姆的突变理论。
（ D）模糊性数学模型
美国数学家查德 1965年创立模糊数学。
（ 2）对数学模型求解；
（ 3）对模型解作出解释和评价，形成对实际问题的判断或预见。
在科学史上，根据数学模型求解的结果，
作出科学的解释，提出重要的科学预言的事例不少。例如,1928年，英国科学家狄拉克提出的相对论量子力学中的狄拉克方程。根据对狄拉克方程的解，发现了电子具有许多在过去理论中所没有的性质：自旋；物质的磁性来自于电子的磁矩；预言正电子的存在 ……
3、“数学实验”方法
―数学实验”（也叫“计算机仿真”），
是在电子计算机上对系统的数学模型进行试验，以求得对原型的规律性的认识的一种数学方法。
20世纪 50年代诞生以来发展迅速。 60年代以后又出现了一种处理人类知识的技术 ——专家系统。
数学实验开始部分取代现实实验。
第 6章 科学假说与科学理论第 1节 科学假说? 假说是根据已知的科学事实和科学原理，对所研究的自然现象及其规律性提出的一种假定性的推测和说明。它是自然科学理论思维的一种重要形式。
假说的来源：第一，当出现了用已知科学理论无法解释的新事实时，会产生对新事实的猜想性的说明；第二，当把某一理论类推到原来适用的范围之外，对其它事物的属性、
规律进行猜测或设想时，会提出新的假说；
第三，为解决新旧事实之间的矛盾会提出假定性说明。
假说的形式有：模型（分子、原子、原子核模型），概念（场、量子），知识形态的假定性理论（太阳系起源学说），等。
各门自然科学在其发展过程中都运用假说：
数学中的费尔马猜想、哥德巴赫猜想；物理学中的普朗克能量子假说，化学中的门捷列夫元素周期说，天文学中哥白尼的太阳中心说，地质学中的大陆漂移说、板块构造假说，生物学中的达尔文生物进化假说、中性突变假说等。
一、假说的一般特征
假说的基本要素构成：事实基础；背景理论（包括推理规则）；对现象本质的猜测；推演出的预言和预见。
特点,1、科学性。以一定的科学事实为依据、以科学理论为前提。不同于毫无科学根据的神话和缺乏逻辑基础的幻想。
2、假定性。包含着对事物的本质和规律的猜测。（爱因斯坦“猜谜”）
3、易变性。对同一现象，几种不同的假说并存，
并且随着新发现、新争论而发展和修改。
各种假说“争鸣”的几种结果
假说是人造出来的方便的“作业假说”？忽视假说的科学性和客观根据。
假说在科学思维中的作用：
（ 1）通向科学理论的桥梁；
（ 2）激发思维创造性的媒介；
（ 3）不同假说的“争鸣”有利于学术繁荣。
恩格斯：“只要自然科学在思维着，它的发展形式就是假说。”
二、建立假说的方法论原则
1、解释性原则。（与已知事实的关系）
2、对应原则。（与已知科学理论的关系）
3、可检验性原则。
三、假说的检验
1、逻辑分析
2、实践检验
3、检验的复杂性：证实与证伪
确证、证实；
证实与证伪的不对称；
4、判决性实验
历史
争论（迪昂和蒯因否认判决性实验的存在 Vs格伦鲍姆）
第 2节 科学理论
一、科学理论的基本特征及其结构
科学理论是经过实践检验的系统化了的科学知识体系。它是由科学概念、科学原理以及对这些概念、原理的理论论证所组成的体系。
1、科学理论的基本特征主要表现为客观真理性、普遍性、系统性和逻辑性。
2、科学理论是由基本概念、基本原理（或定律）和逻辑结论（科学推论）等元素组成的有逻辑结构（演绎结构）的体系。
二、建立理论体系的方法
1、公理化方法。概念
典型：欧几里德几何学、阿基米德静力学理论体系、牛顿力学 ……
条件：无矛盾；完备性；独立性。
哥德尔不完备性定理：公理化方法的局限。
2、逻辑与历史相统一的方法。典型：达尔文进化论、门捷列夫周期律
3、从抽象上升到具体的方法。典型：经典电磁学。
三、理论的评价
科学理论评价是关于人们如何接受和选择理论的问题。
1、理论评价的标准：经验论与整体论。
经验论以经验事实为科学理论评价的出发点，
把经验的证实或经验的证伪作为科学与非科学的划界标准和理论评价的基本准则。关心经验证据与理论之间的逻辑关系，即从理论的基本原理演绎出能够被可观察事件检验的结论。
代表人物：逻辑实证主义者亨普尔，证伪主义
但是，经验论无法解释科学处于革命或转折时的科学发展中的现象。例如,16世纪支持哥白尼日心说的观察事实比支持地心说的少，
但许多科学家却接受了日心说。燃素、热质、
以太，从未被经验证实过，但科学家们却曾经选中过。
整体论
代表人物有蒯因：用经验检验单个理论命题的真假会遇到困难，观察与理论之间不存在
泾渭分明的界限，因此观察证据无法作为理论评价的唯一标准。他提出了整体论的理论评价方法，主张在评价理论时，除了要有恰当的观察证据外，还应考虑理论的其他性质，
如保守性、温和性、简单性,普遍性、精确性等，主张从实用的标准，从理论在说明现象和预测未来的有效性方面评价理论。
历史主义学派库恩认为，科学家在评价科学理论时都是按照一定的“范式”进行的。
劳丹把科学解决问题的效力看成是科学进步的主要标志和理论评价的标准。
（防止落入相对主义和约定论）
2、理论评价标准的几个要点：
（ 1）理论与经验事实的一致性。（真理性、
科学事实的客观性）
（ 2）理论内在逻辑的完备性。
（ 3）理论的简单性。
（ 4）理论的预见性。
科学理论既是对客观规律的正确反映，也是解决有关问题的有效手段。
以上结论是对自然科学理论的评价；对技术的评价是不同的。
第 7章 技术方法
第 1节 技术方法与技术创造过程
一、技术方法及其特点
一般技术方法，分两大类：技术决策（管理）
方法和技术创造方法。前者包括技术预测方法、技术评估方法；后者包括技术选题方法、
技术原理构思方法、技术方案设计方法、技术研制方法、技术试验方法，等。
技术方法与科学方法对比：有共同点，因为技术要以对自然规律的认识为前提，还必须认识自然规律在人工条件下的具体表现形式。
不同点：技术方法具有更强的实践性；技术的工作过程一般是从把社会需要和科学研究成果结合起来的某种技术需要开始，经过规划、研究、设计，使科学成果和技术原理具体化，最后通过研制或施工制造出合乎需要的人工自然物；
更强的社会性；既受自然规律的制约，又受社会经济规律和其他社会因素的支配；
更强的综合性；不同于科学中的简化抽象；
要解决技术可行性问题并且择优。受到许多约束条件的制约：（ 1）技术本身的已有条件；（ 2）社会经济条件；（ 3）环境约束条
件；（ 4）法律、道德、安全等条件。
二、技术创造活动的一般程序：
需求 ——技术发展预测 ——技术目的设定 ——技术后果评价 ——技术原理构思 —
—技术方案设计 ——技术方案评价 ——技术研制 ——技术试验 ——技术鉴定 ——实施
其中 2个关键点：一是技术目标的设定或形成，即把满足社会需求的目标译解为技术创造的目的，用技术语言表述技术目的。
二是技术方案要有多个备选，优中选优。
第 2节 技术预测方法
一、技术预测方法及其类型
预测；技术预测；
20世纪 50年代技术预测首先在美国发展起来。
背景：一研制费用高，要提高成功率；二美国空间计划等庞大技术计划，实行发展工作平行化。现在技术预测有百余种方法。
1、类比性预测方法（类推法）。先导事件，
先导技术；逻辑基础是类比推理，推理方向是从个别到个别，或从一般到一般；结论是或然的。
2、归纳性预测方法。归纳推理（不完全归纳），个别到一般，或然性，典型是特尔斐
（专家集体预测法）
3、演绎性预测方法。趋势外推法、计算机模拟法
技术预测成功的范例：原子武器进展率；美国戴维斯博士使用速度趋势曲线预测太空探险的发展，预言火箭的轨道速度将在 1957年取得，
脱离轨道的速度将在 1959年达到。
自我实现预言：反身性 ——预测对事物进程有影响
技术尤其是技术的使用情况预测失败的例子：
1878年，英国皇家学会主席、数学家凯尔文勋爵宣布无线电绝对没有前途； 1880年，爱迪生认为留声机没有商业意义（保留遗嘱）； 1880
年 1月,纽约时报,写到迪生发明的电灯将消失； 1932年，爱因斯坦预测利用核能是不可能的； 1953年,IBM创始人老华生说：全世界对计算机的需要量不超过五六台； 1977年，“数码仪器”公司总裁 K,Olson认为，人们没有理由在家里装一台计算机；在上世纪 70年代，未来学家预测说：到 2000年，所有的食品将是粉末状，不会再有书本和报纸，而且我们中的大多数人将在外层空间工作。
否认技术预测的可行性：英国学者 Collingridge
提出技术控制的两难局面；荷兰学者 Hamelink。
自我拆台（ self-defeating)的预言
预测不同于幻想之处：预测的几大要素 ——时间区间、确定的事件、发生的概率 ……
技术预测对于技术管理极为必要和重要。解决技术发展控制难题，一是提高预测准确率，完善预测方法；二是民主制度建设，使受到技术发展影响的当事人参与决策。
二、预测的基本原则和理论基础
1、惯性原则。过去 ——未来；以系统结构的稳定性为前提；趋势外推法、回归分析法
2、类推原则。利用事物之间的相似性
3、相关原则。事物之间的相关性
4、概率推断原则。预测区间、预测精确度与预测正确率三者关系
预测作为一种认识活动，包含着一系列哲学问题：事物发展有无规律性？人们能否发现规律？随机性和约束性的矛盾，预测系统的
结构稳定性，预测的可检验性（包括两层含义：一、预测的结果必须是明确的而不是模棱两可的，二、预测的方法也必须是可以检验的）。
德国诗人歌德曾经预言“试管婴儿”的出现，
但是它仅仅是幻想的产物，不是科学预测的结果。
第 3节 技术评估方法
一、技术评估（ Technology Assessment,TA)
及其特点
TA于上世纪 60年代首先在美国兴起，而后很快向西欧、日本、加拿大等发达国家以及发展中国家国传播。出现的背景：技术的正反两方面作用突出。（见 OTA资料）
技术评估是通过分析技术和人类社会、自然界诸相关因素（社会政治、经济、生态环境、
人的价值观念等）的相互影响，来解决技术发展问题的一种方法，是一种与技术后果评估有关的宏观决策分析活动。
技术的采用或限制两种可能性；
不仅是技术内部诸因素的关系，而是着重探索技术与人类社会之间的关系；
是规范性学科、“第二类科学”（见附表），
含有价值导向，对技术的社会后果进行评价；
是一门政策科学，包含政策方案选择。
TA的特点：
（ 1）系统性或整体性；综合全面的评价
（ 2）高度有序性；研究“后果的后果”
（ 3）跨学科性；有 技术专家，还有社会学表 两类科学的一些重要方面第一类科学 第二类科学科学探索者与探索对象之间的关系认识者与认识对象相互独立系统研究自身独特的知识产品，不依赖于科学探索者知识产品依赖于科学探索者的状况科学的特征 单一学科 跨学科集中于学科 集中于问题简化法 ( r e du c t i on i s m ) 整体处理 ( h ol i s m )
精英人物主导 公众参与价值无涉 价值负载独立的 ( de t a c h e d) 行动导向精确预测 或然性的预测能重复的问题 独特的问题美国国会技术评估办公室
（ OTA）
1972年，尼克松执政期间成立的 OTA（达达里奥参议员），目的是给议会提供政府通过其众多的部门机构所获得的系统的专门技术知识。
OTA被称为议会的“思想库”，要提供多个备选方案，由民主、共和两党等额人数控制 OTA
的任务制定。平均每年有 30份左右的报告。
OTA的研究议题包括：核扩散、污染控制、产业竞争力、计算机安全与隐私、医疗技术，等。
有 143人，年预算 2,200万美元。 140多人的成员中，过半数为博士，领域涉及科学、工程和
各门社会科学。为保证观点公正、完整，还聘请顾问委员会帮助。这个顾问委员会由外部人士组成，代表不同的知识、观点和利益。
OTA的公正广为赞誉（政治家、报纸都承认这一点）。议会在辩论时，正反两方都引用 OTA
的资料作为证据。其他国家也来美国取经学习。
但是,1995年 9月 29日 OTA关闭了。这个因其分析和公正无偏私而在政府、学术界和科学界受到广泛赞誉的机构，为什么会在经费精简中被裁掉？人们说法不一。 John H,Gibbons，任
OTA的主任 14年,1993年改任克林顿总统的科
学顾问。他说，撤消 OTA 反映了某些国会议员不想客观看待事物的反知识、反科学的意识。
有人说：它的研究与其他的公立的、私立的机构重复；还有人说：它在 1972年成立以来就保持政治中立，所以容易受到伤害。
一位参议员批评它工作的速度太慢（一般一个报告要 1到 2年时间），赶不上立法的需要。
也有人说，它的关闭是共和党压缩预算计划的牺牲品，是一种短视行为。
OTA的部分雇员在它被撤消后成立民间组织，
继续技术评估事业。
家、伦理学家、法律学家、政治家、生态学家以及社会公众的参与。
（ 4）中立性；应由第三方进行评估，避免利益冲突。
（ 5）批判性。不是描述性的、辩护性的，而应是批判性的，对技术进行社会、伦理的批判。
承认技术作用的两重性是 TA的理论前提；预测和防止新技术的消极的、间接的、出乎常人预料的效应是 TA的重点；建立早期预警系统，
为技术决策服务，兴利除弊是 TA的宗旨。
二、技术评估的价值观
价值观念在技术评估中作用特别突出。
技术发展产生了许多伦理问题：生命本质、
电子监控 ……
要对技术之社会后果的利弊得失进行评估，
就要确立某种价值观念或价值标准。而这正是技术评估中最困难、最棘手的问题之一。
但是，已基本取得的共识是单纯的技术标准不足，要寻求技术与人性、社会的协调。
控制论创始人维纳说：“技术的发展，对善和恶都带来无限的可能性。”“不能从市场的观
点，从节省了多少钱的观点来看待这种新的可能性，”“出路只有一条：建立一个不同于买卖关系的以人的价值为基础的社会。”
过去只侧重技术可行和经济上划算,忽视社会伦理,其实这其中就隐含着价值倾向：工程师的工作就是听从雇主的命令搞好工程,而且工程产品对人类只有好处 。 现在要更加明确和加强伦理道德方面的考虑 。 许多人提出了有益的观点：舒马赫和伊里克等人提出,中间技术,
标准,要求技术可以由人直接经验,由人力直接操作,符合人的尺寸,合乎人性；马尔库塞认为真正的需要是反映人性的,技术要以满足真正的需要,而不是虚幻的需要为目标,有人从
对子孙后代、人类未来以及生态环境负责角度，提出要求技术对现在和未来的人类的影响要一视同仁；技术变革处于自然界允许的范围之内。邦格 (M,Bunge)提出：“技术项目应当是合理可行和有利可图的，并且至少对受其影响的现在和未来的任何人都一视同仁。”
但是，人们观念分歧、文化多元；在一般性的抽象的规范上有共识，但是落实到具体行动上也不一致，所以，要在实质性规范与程序性规范结合，一是尊重和保证基本人权，
二是落实到程序、制度上，民主管理技术。
（附 VDI的技术评估指南）
德国工程师学会（ VDI）
技术评价指南
– 一,功能性 （ 技术上的 ）,
– 有用
– 可行
– 有效
– 完善：
– ·简单
– ·结实
– ·精确
– ·可靠
– ·生命周期
– ·技术效率
– ·能源效率
– ·材料产出
– ·定量生产率
– ……
– 二、经济性 （微观经济学的）：
– 经济效率，特别是节约费用
– 获利性，尤其是利润最大化
– 公司的自我维持
– 公司增长
– ……
– 三、繁荣 （宏观经济学的）：
– 需求的满足
– 数量和 /或质量增长
– 国际竞争力
– 充分就业
– 分配公平
– ……
– 四、安全：
– 免于身体伤害
– 个人的生存
– 整个人类的生存
– 下列风险（伤害的程度以及发生的可能性的乘积）的最小化：
– ·运行风险
– ·事故风险
– ·误用风险
– ……
– 五、健康：
– 身体健康
– 心理愉悦
– 延长预期寿命
– 来自
– ·职业工作
– ·个人生活方式
– ·对生态有危害的产品和生产过程的对健康的直接和间接的压力最小化
– ……
– 六、环境质量：
– 保护地貌
– 保护物种
– 节约使用自然资源
– （废物）排放、其影响以及废物处理最小化
– ……
– 七、个性发展和社会质量：
– 行动的自由
– 信息和观点自由
– 创造性
– 隐私和信息自决
– 参与的机会
– 可控性和可理解性
– 社会接触和社会认同
– 团结和合作
– 安全感和社会保障
– 文化认同
– 起码的共识
– 秩序、稳定和规则
– 透明和公共领域
– 正义三、技术评估的一般程序
TA分类：技术项目评估、一般技术评估、全球性技术评估；后果评估、问题评估、政策评估 ……
TA程序的四个阶段：
1、资料准备阶段
2、影响分析阶段
3、研究对策阶段
4、综合评价阶段第 4节 技术原理的构思方法
一、技术原理的构思是一个创造性思维过程
技术发明的核心在于构思出一种新的技术原理，
或创造一种技术原理的新的运用形式。
技术原理，是一切技术系统（包括技术设备、
工艺等）都必须具备的工作原理。技术原理的构思是整个工程技术开发中最关键、最富有创造性的一环。
二、几种常用技术原理构思方法
1、科学原理推演法。在激光发展史上，从受激辐射原理的提出，微波波谱学的发展，到微波放大器技术原理的形成，就是运用科学原理推演法的一个例证。一般来说，技术科学是其中的中间环节。
2、实验提升法。电磁感应的实验导致电机技术原理的构思；电磁波发送和接收的实验，
是无线电通讯技术的起点；光电效应的发现，
引出了光电技术在自动控制和传真、电视等方面的应用。科学实验 ——生产应用
3、自然模拟法。仿生方法
4、原理改进（“回采法”）。
5、逆向发明法。戴维：既然化学能 —电能，
电能 —化学能？
此外，还有综合法、联想法、检核表法、特性列举法、选择法,5W1H法、触发词法、要素变更法，以及集体技术创造法。
一门新学科 ——创造学（ Creative Study)
第 5节 工程设计方法
一、工程设计及其作用
设计 /工程设计是再创造，需要想象力和创造力。所以，维纳：“工程设计与其说是一门科学，不如说是一种艺术。”
早期生产与设计浑然一体，后来工程设计从生产中分离出来。
工程设计在技术开发中的作用：一、工程设计在科学与生产之间起着中介作用；二、增加了对生产建设的预见性；三、是组织生产的重要依据。
商品的生产成本 75-80%是由设计阶段决定的。
设计本身存在缺陷将是根本性、全局性的
（“思维灾难”）。
二、设计方法的发展
过去以经验直觉为主，设计与生产或施工合为一体；近代工业革命后，广泛采用三段设计方法（初步设计或方案设计，技术设计和施工设计）；
现代设计方法的主要特征：动态化、优化与计算机化。
CAD/CAM
三、设计方法论及其流派
20世纪 60年代在欧美兴起。
三个流派：科学主义、技术主义和人本主义。
1、科学主义：代表人物厄采夫斯基；基本上把工程设计等同于科学研究
2、技术主义：代表人物阿西莫夫（ 1962）；
工程设计哲学专门研究工程设计的一般原则、
概念和方法。提出 14项基本原则（见附表），
4个主要阶段（可行性研究、初步设计、详细设计和生产规划）以及 25个基本步骤。
1980年德国胡布卡,工程设计原理,
阿西莫夫提出的 14条设计原则
1、需要； 2、实际的可实现性； 3、经济上值得； 4、资金可行性； 5、最优性； 6、
设计标准； 7、结构； 8、设计过程； 9、
分课题； 10、减少不确定性； 11、证据的经济价值； 12、决策的依据； 13、最少承诺； 14、交流。
3、人本主义,20世纪五六十年代人权运动、
民主运动和存在主义、“社会批判主义”等思潮在设计理论上的反映。批判科学主义和技术主义的机械的定量化的“行为主义”观点，主张重新认识设计者的社会作用，强调设计者负有为社会服务的道德责任，应当让设计对象的使用者参与设计过程。
例如，提出“符合人性”的设计等概念，
“参与设计理论”（城市规划、公共设施建设、环境治理）
美国学者 R,E,Sclove提出的,民主的技术及建筑”的设计标准：
一,对民主的社区：
A.寻求在社区的与个人的之间以及社区与社区之间的技术间的平衡,避免建立独断专行的社会关系的技术；
B.寻求有助于使弱势人口和群体充分地,自主地参与社会和政治生活的技术；
二,对民主的工作：
C.寻求平等地和广泛地获得不同的,弹性设计的,实现自我的技术实践,避免无意义的,摧残人的或其他破坏尊严的技术实践；
三、对民主的政治：
D.既然每种技术都倾向于包含或传递符号意义，
所以要避免造成削弱或歪曲人们之间的理解和自我理解的技术；
四、帮助确保有意义的集体自治,
E.寻求相对当地化的经济上的自给自足；
F.寻求限制潜在的副作用（环境或社会的伤害）
扩散到当地行政区域；
G.寻求与平等主义、全球觉悟的政治分权化和联邦相适应的技术（包括公共场所的建筑）；
五、帮助社会结构持久再生：
H.寻求生态可持续；
I.寻求不会受灾难性的破坏以及随之而来的剥夺民权的风险影响的技术；
J.寻求“当地的”技术可行性与“全球的”
技术多样性。
第 8章 系统科学方法
20世纪 40年代以后，系统论、信息论、
控制论等系统理论逐步形成和完善。后来，耗散结构理论、协同学、突变论、
超循环理论、生命系统论等非平衡自组织理论，也逐渐产生和发展起来。这些理论为科学技术的发展提供了新思想、
新观念和新方法，也对科学技术方法论研究产生了重大的影响。
第 1节 系统科学方法的特点和作用
一、系统科学与系统科学方法
系统是由相互联系、相互作用的若干要素构成的有特定功能的统一的整体。（又称“体系”、“物系”，或简称“系”）
系统科学是探索系统的存在方式和运动变化规律的学问，是对系统本质的正确反映和真理性认识，是一个知识体系。
是一个学科群，有系统论、信息论、控制论、
运筹学、博奕论、协同学、耗散结构理论等。
系统工程是利用系统科学的理论和方法研究和解决各种工程问题的技术。它也属于系统科学这一学科群，处于其中应用技术的层次。
我国著名科学家钱学森对系统工程的创立和发展做出了重要贡献。 1954年,工程控制论,
（英文版）在美国出版,1980年与宋健合著
,工程控制论,
系统科学方法（或简称系统方法），即按照系统科学的观点和理论，把研究对象视为系统来解决认识和实践中各种问题的方法的总称。它要求我们把研究对象看作一个整体，
把事物的普遍联系和永恒运动看成一个总体
过程，全面地把握和控制对象，综合地探索系统中要素与要素、要素与系统、系统与环境、系统与系统的相互作用和变化规律，把握住对象的内环境与外环境的关系，以便有效地认识和改造对象。主要包括信息方法、
控制方法、反馈方法、系统分析方法、系统模型方法、系统决策方法、功能模拟法、黑箱方法、图式识别方法，等。
二、系统科学方法的特点和作用
基本原则：
1、整体性原则； 2、动态原则； 3、最优化原则；（目标） 4、模型化原则。（手段）
作用：
1、系统方法是认识、调控、改造、创造复杂系统的有效手段；
2、制定系统最佳方案以实现优化组合和优化控制的手段；
3、是新的思想模式。
三、系统科学方法的应用
在自然科学、技术科学、社会科学、环境科学、医学、管理科学、军事科学等多种领域，
都有着极为广泛的应用，并取得较好的效果。
宋健的人口模型；罗马俱乐部的全球问题模型 ……
系统科学方法在科技管理上应用的步骤：
（ 1）对要解决的问题进行初步系统分析；
（ 2）编制计划草案；
（ 3）对计划进行论证、评估；
（ 4）进行正式科学研究；
（ 5）对研究成果进行评价，投入实际使用或生产。
第 2节 常用的几种系统科学方法
一、系统分析法
按照事物自身的系统性，运用系统原理进行目标、因素、功能、环境及变化规律的深入剖析，
从而选择达到预期目标的最优行动方案。包括目标分析、结构分析、功能分析、环境分析和动态分析等。
最早应用于化学定性分析，后来扩展到定量分析和结构分析。现在已经广泛应用于计算机硬件的研制和软件的开发，技术产品的仿制、改造和革新，环境科学和生态系统的研究，城市的规划和管理等。
二、信息方法
1948年申农（ Shannon)等人创立信息论。概率统计数学方法，计算信息量的公式（ H）
信息不同于物质的特点：不守恒，可以共享、
传递、贮存、转换，相对于物质、能量的独立性。
信息方法，运用信息理论，把研究对象抽象为信息及其变换过程，通过信息的获取、传输、
加工、处理、利用、反馈等过程，来揭示对象的本质和规律，进而认识对象和调控改造对象。
信息传输过程：
信源 —编码器 —信道 —解码器 —信宿
把信息方法应用于科学认识过程的研究。
三、反馈控制方法
反馈是从电磁学中的反馈电路引伸出来的概念，
指系统的输出反过来作用于输入，从而影响再输出。正反馈 /负反馈
使用反馈控制方法，要由控制器、执行机构、
控制对象和反馈装置等四个主要部分构成一个系统。 反馈控制图
反馈方法具有很广的普遍性（关于社会生活中的“监督”），提出了原因 —结果的双向互相作用模式（是先有鸡还是先有蛋？）。
四、黑箱方法
黑箱（黑系统）指内部要素和结构尚不清楚的系统。
黑箱方法，通过探索功能而推测结构，即通过考察黑箱的输入和输出的动态过程，研究其功能或行为方式，来推测和探求系统内部结构和运动规律。
其根据是系统的结构与功能的内在联系。
黑箱方法的主要步骤：（ 1）研究黑箱的输入和输出；（ 2）系统分析黑箱的功能，确定几个可供选择的黑箱模型；（ 3）对黑箱模型进行检验和选择；（ 4）阐明黑箱的结构和运动
规律并加以应用。
对人脑、黑洞等不能打开或不便打开的系统的研究；打破以分析为主的传统思维方式的束缚；认识发展由黑箱 ——灰箱 ——白箱。
五、功能模拟方法
暂不考虑系统内部组成要素及结构，以功能相似为基础，应用模型来再现原型功能。
维纳在创立控制论的过程中，从功能角度出发，将机器、生物和人等不同质的物质系统进行类比，揭示出“机器和生命体之间在行为方面有某些相似之处”。
功能模拟方法使机器代替人脑的部分思维功能成为可能，为人工智能的研究开辟了一条重要途径；为研究生命系统、人脑神经系统和社会等复杂系统的特点和规律提供了一条重要途径；模拟、研究不能接触的事物（如危险环境、核武器）的特点和效果；用于仿生学研究，发展新技术。
六、系统规划方法
科研、开发、工程设计和规划中的系统方法。
1,PER方法和 PDCA方法
P(Plan)E(Elect)R(Revise)科学研究计划的选择修定方法
P(Plan)D(Do)C(Check)A(Action) 计划循环法，
又称“戴明循环法”。
2,DP方法
D(Dynamic)P(Plan)动态规划方法
系统方法还有许多，如华罗庚“优选法”
（ 0.618法），“分解协调方法” ……
霍尔系统方法三维结构框图
知识维
逻辑维
时间维
逻辑维，是解决问题的逻辑过程，即用系统方法解决问题的思维过程；时间维指的是实际解决问题的具体工作阶段；知识维指解决问题所需要的知识。
逻辑维包括,1、问题阐述； 2、目标选择； 3、
系统综合； 4、系统分析； 5、最优化； 6、决策； 7、实施计划。
时间维把一个具体工程过程分为 7个阶段,1、
规划制定,2、初步设计； 3、系统开发； 4、
生产； 5、安装； 6、运行； 7、更新。
知识维指系统研究与实施中所需要的各种知识，分为工程、医药、建筑、商业、法律、
管理、社会科学和艺术等。
第 3节 自组织理论方法
一、自组织理论
1、组织，一个系统的要素按照特定的指令，
形成特定的结构或功能的过程。指令可以来自系统内部，也可能来自系统外部。组织的形成，
可以表现为时间结构、空间结构或时空统一结构。
2、自组织，一个系统的要素按照彼此的相干性、协同性或某种默契形成特定结构或功能的过程。
自组织不同于组织之处：不是按照系统内部或外部的指令完成的，而是根据事物运动变化的规律和特定条件完成的；不一定需要人的能动性和目的性去干预和指挥；自组织适用范围更广。
3、自组织理论
20世纪 70年代以后兴起，研究自然物质系统演化过程中普遍存在的无序状态和有序状态相互转化的机制和条件问题，要回答：一个混乱无序的系统，在什么条件下，通过什么样的方式，会形成有序状态。
非平衡自组织理论是一个学科群，包括：耗散结构理论（比利时化学家普利高津,1977年诺贝尔化学奖）、协同学（德国物理学家哈肯）、
混沌理论、超循环理论（艾根）、突变论、生命系统论和资源物理学等。
自组织理论认为：开放系统，在远离平衡状态的非线性区，通过引进负熵和正反馈循环，经涨落或起伏，可以从无序状态产生出有序状态。
另一方面，自组织理论还研究从有序走向无序，
即有序运动的系统，在什么条件下，通过什么方式会形成无序状态。
进入混沌的三条道路：
（ 1）倍周期分岔进入混沌；
（ 2）茹勒 —泰肯道路通向混沌（三个以上频率互相耦合）；
（ 3）阵发混沌。
甚至“条条道路通混沌,。“蝴蝶效应”
二、自组织理论的方法论启示
1、描述系统质变的方法
数学不能仅停留在单纯的对量的描述阶段，
而应当探索对复杂多样的质和质变的描述。
2、统一决定论与非决定论
拉普拉斯决定论；确定论与概率论结合
3、选择新目标，追求新范式
分析（还原） —综合（整体）方法；线性 —
非线性；
自然科学与人文科学（“两种文化”）的沟通三、探索复杂性
1、寻求标志复杂性的宇宙常数
宇宙常数,万有引力常数 G、光速 c、普朗克常数 h、玻尔兹曼 k等；
2、方程描述与形象描述相统一的方法
奇异吸引子、分数维数、无穷嵌套自相似结构 ……
3、对称思想方法
第 4节 数学方法第 6章 科学假说与科学理论第 7章 技术方法第 8章 系统科学方法第 4节 数学方法
数学是进行理论思维的有效手段，是科学技术研究不可缺少的工具。数学方法应用程度的高低，是衡量科学技术发展水平的标志之一。各门科学技术的数学化和计量化已经成为当今科学技术发展的一个重要趋势。
所谓数学方法，就是以数学为工具进行科学研究的方法，即用数学语言表达事物的状态、关系和过程，经推导、演算和分析，以形成解释、
判断和预言的方法。
一、数学方法的基本特点
1、高度的抽象性。只保留事物量的关系和空间形式而舍弃了其它一切特性；
2、精确性，即逻辑的严格性和结论的确定性；
3、应用的普遍性。
二、数学方法在科学认识中的作用
1、为科学技术研究提供简洁的形式化语言
玻尔称数学是“科学的语言”。
2、为科学技术研究提供数量分析和计算的方法
3、为科学技术研究提供可靠的逻辑推理和证明的工具。
三、数学模型方法
1、数学模型方法，就是通过建立和研究客观对象的数学模型来揭示对象本质特征及变化规律的方法。
在科学研究中成功地运用数学方法的关键，
就在于针对所要研究的问题提炼出一个合适的数学模型。建立数学模型就是在客观世界的现实系统和数学符号系统之间建立一种对应关系。
数学模型的广义和狭义理解：广义上说，
一切数学概念、数学理论体系，各种数学公式以及由公式系列构成的算法系统等，都可称为数学模型；狭义地说，数学模型专指那些反映特定问题或特定事物系统的数学关系结构。换言之，它是针对所研究的具体事物的特性或数量依存关系，采用形式化的数学语言，近似地表达出来的一种数学结构。具体表现为一组数学关系或一套具体的算法。
2、数学模型方法的步骤
（ 1）抽取数量关系，建立数学模型；
数学模型的条件：（ A）既要反映现实原型的本质特征或关系，又要加以合理的简化；（ B）
在数学模型上能够对所研究的问题进行理论分析、逻辑推导，并能得出确定的解；（ C）在数学模型上求得的解要能够回到具体研究对象中去解决实际问题。
此外，好的数学模型还应当具有估计误差范围的功能。
数学模型的基本类型：
（ A）确定性数学模型（关系式、微积分）
（ B）随机性数学模型（概率论、过程论及数理统计）
（ C）突变性数学模型
法国拓扑学家托姆的突变理论。
（ D）模糊性数学模型
美国数学家查德 1965年创立模糊数学。
（ 2）对数学模型求解；
（ 3）对模型解作出解释和评价，形成对实际问题的判断或预见。
在科学史上，根据数学模型求解的结果，
作出科学的解释，提出重要的科学预言的事例不少。例如,1928年，英国科学家狄拉克提出的相对论量子力学中的狄拉克方程。根据对狄拉克方程的解，发现了电子具有许多在过去理论中所没有的性质：自旋；物质的磁性来自于电子的磁矩；预言正电子的存在 ……
3、“数学实验”方法
―数学实验”（也叫“计算机仿真”），
是在电子计算机上对系统的数学模型进行试验，以求得对原型的规律性的认识的一种数学方法。
20世纪 50年代诞生以来发展迅速。 60年代以后又出现了一种处理人类知识的技术 ——专家系统。
数学实验开始部分取代现实实验。
第 6章 科学假说与科学理论第 1节 科学假说? 假说是根据已知的科学事实和科学原理，对所研究的自然现象及其规律性提出的一种假定性的推测和说明。它是自然科学理论思维的一种重要形式。
假说的来源：第一，当出现了用已知科学理论无法解释的新事实时，会产生对新事实的猜想性的说明；第二，当把某一理论类推到原来适用的范围之外，对其它事物的属性、
规律进行猜测或设想时，会提出新的假说；
第三，为解决新旧事实之间的矛盾会提出假定性说明。
假说的形式有：模型（分子、原子、原子核模型），概念（场、量子），知识形态的假定性理论（太阳系起源学说），等。
各门自然科学在其发展过程中都运用假说：
数学中的费尔马猜想、哥德巴赫猜想；物理学中的普朗克能量子假说，化学中的门捷列夫元素周期说，天文学中哥白尼的太阳中心说，地质学中的大陆漂移说、板块构造假说，生物学中的达尔文生物进化假说、中性突变假说等。
一、假说的一般特征
假说的基本要素构成：事实基础；背景理论（包括推理规则）；对现象本质的猜测；推演出的预言和预见。
特点,1、科学性。以一定的科学事实为依据、以科学理论为前提。不同于毫无科学根据的神话和缺乏逻辑基础的幻想。
2、假定性。包含着对事物的本质和规律的猜测。（爱因斯坦“猜谜”）
3、易变性。对同一现象，几种不同的假说并存，
并且随着新发现、新争论而发展和修改。
各种假说“争鸣”的几种结果
假说是人造出来的方便的“作业假说”？忽视假说的科学性和客观根据。
假说在科学思维中的作用：
（ 1）通向科学理论的桥梁；
（ 2）激发思维创造性的媒介；
（ 3）不同假说的“争鸣”有利于学术繁荣。
恩格斯：“只要自然科学在思维着，它的发展形式就是假说。”
二、建立假说的方法论原则
1、解释性原则。（与已知事实的关系）
2、对应原则。（与已知科学理论的关系）
3、可检验性原则。
三、假说的检验
1、逻辑分析
2、实践检验
3、检验的复杂性：证实与证伪
确证、证实；
证实与证伪的不对称；
4、判决性实验
历史
争论（迪昂和蒯因否认判决性实验的存在 Vs格伦鲍姆）
第 2节 科学理论
一、科学理论的基本特征及其结构
科学理论是经过实践检验的系统化了的科学知识体系。它是由科学概念、科学原理以及对这些概念、原理的理论论证所组成的体系。
1、科学理论的基本特征主要表现为客观真理性、普遍性、系统性和逻辑性。
2、科学理论是由基本概念、基本原理（或定律）和逻辑结论（科学推论）等元素组成的有逻辑结构（演绎结构）的体系。
二、建立理论体系的方法
1、公理化方法。概念
典型：欧几里德几何学、阿基米德静力学理论体系、牛顿力学 ……
条件：无矛盾；完备性；独立性。
哥德尔不完备性定理：公理化方法的局限。
2、逻辑与历史相统一的方法。典型：达尔文进化论、门捷列夫周期律
3、从抽象上升到具体的方法。典型：经典电磁学。
三、理论的评价
科学理论评价是关于人们如何接受和选择理论的问题。
1、理论评价的标准：经验论与整体论。
经验论以经验事实为科学理论评价的出发点，
把经验的证实或经验的证伪作为科学与非科学的划界标准和理论评价的基本准则。关心经验证据与理论之间的逻辑关系，即从理论的基本原理演绎出能够被可观察事件检验的结论。
代表人物：逻辑实证主义者亨普尔，证伪主义
但是，经验论无法解释科学处于革命或转折时的科学发展中的现象。例如,16世纪支持哥白尼日心说的观察事实比支持地心说的少，
但许多科学家却接受了日心说。燃素、热质、
以太，从未被经验证实过，但科学家们却曾经选中过。
整体论
代表人物有蒯因：用经验检验单个理论命题的真假会遇到困难，观察与理论之间不存在
泾渭分明的界限，因此观察证据无法作为理论评价的唯一标准。他提出了整体论的理论评价方法，主张在评价理论时，除了要有恰当的观察证据外，还应考虑理论的其他性质，
如保守性、温和性、简单性,普遍性、精确性等，主张从实用的标准，从理论在说明现象和预测未来的有效性方面评价理论。
历史主义学派库恩认为，科学家在评价科学理论时都是按照一定的“范式”进行的。
劳丹把科学解决问题的效力看成是科学进步的主要标志和理论评价的标准。
（防止落入相对主义和约定论）
2、理论评价标准的几个要点：
（ 1）理论与经验事实的一致性。（真理性、
科学事实的客观性）
（ 2）理论内在逻辑的完备性。
（ 3）理论的简单性。
（ 4）理论的预见性。
科学理论既是对客观规律的正确反映，也是解决有关问题的有效手段。
以上结论是对自然科学理论的评价；对技术的评价是不同的。
第 7章 技术方法
第 1节 技术方法与技术创造过程
一、技术方法及其特点
一般技术方法，分两大类：技术决策（管理）
方法和技术创造方法。前者包括技术预测方法、技术评估方法；后者包括技术选题方法、
技术原理构思方法、技术方案设计方法、技术研制方法、技术试验方法，等。
技术方法与科学方法对比：有共同点，因为技术要以对自然规律的认识为前提，还必须认识自然规律在人工条件下的具体表现形式。
不同点：技术方法具有更强的实践性；技术的工作过程一般是从把社会需要和科学研究成果结合起来的某种技术需要开始，经过规划、研究、设计，使科学成果和技术原理具体化，最后通过研制或施工制造出合乎需要的人工自然物；
更强的社会性；既受自然规律的制约，又受社会经济规律和其他社会因素的支配；
更强的综合性；不同于科学中的简化抽象；
要解决技术可行性问题并且择优。受到许多约束条件的制约：（ 1）技术本身的已有条件；（ 2）社会经济条件；（ 3）环境约束条
件；（ 4）法律、道德、安全等条件。
二、技术创造活动的一般程序：
需求 ——技术发展预测 ——技术目的设定 ——技术后果评价 ——技术原理构思 —
—技术方案设计 ——技术方案评价 ——技术研制 ——技术试验 ——技术鉴定 ——实施
其中 2个关键点：一是技术目标的设定或形成，即把满足社会需求的目标译解为技术创造的目的，用技术语言表述技术目的。
二是技术方案要有多个备选，优中选优。
第 2节 技术预测方法
一、技术预测方法及其类型
预测；技术预测；
20世纪 50年代技术预测首先在美国发展起来。
背景：一研制费用高，要提高成功率；二美国空间计划等庞大技术计划，实行发展工作平行化。现在技术预测有百余种方法。
1、类比性预测方法（类推法）。先导事件，
先导技术；逻辑基础是类比推理，推理方向是从个别到个别，或从一般到一般；结论是或然的。
2、归纳性预测方法。归纳推理（不完全归纳），个别到一般，或然性，典型是特尔斐
（专家集体预测法）
3、演绎性预测方法。趋势外推法、计算机模拟法
技术预测成功的范例：原子武器进展率；美国戴维斯博士使用速度趋势曲线预测太空探险的发展，预言火箭的轨道速度将在 1957年取得，
脱离轨道的速度将在 1959年达到。
自我实现预言：反身性 ——预测对事物进程有影响
技术尤其是技术的使用情况预测失败的例子：
1878年，英国皇家学会主席、数学家凯尔文勋爵宣布无线电绝对没有前途； 1880年，爱迪生认为留声机没有商业意义（保留遗嘱）； 1880
年 1月,纽约时报,写到迪生发明的电灯将消失； 1932年，爱因斯坦预测利用核能是不可能的； 1953年,IBM创始人老华生说：全世界对计算机的需要量不超过五六台； 1977年，“数码仪器”公司总裁 K,Olson认为，人们没有理由在家里装一台计算机；在上世纪 70年代，未来学家预测说：到 2000年，所有的食品将是粉末状，不会再有书本和报纸，而且我们中的大多数人将在外层空间工作。
否认技术预测的可行性：英国学者 Collingridge
提出技术控制的两难局面；荷兰学者 Hamelink。
自我拆台（ self-defeating)的预言
预测不同于幻想之处：预测的几大要素 ——时间区间、确定的事件、发生的概率 ……
技术预测对于技术管理极为必要和重要。解决技术发展控制难题，一是提高预测准确率，完善预测方法；二是民主制度建设，使受到技术发展影响的当事人参与决策。
二、预测的基本原则和理论基础
1、惯性原则。过去 ——未来；以系统结构的稳定性为前提；趋势外推法、回归分析法
2、类推原则。利用事物之间的相似性
3、相关原则。事物之间的相关性
4、概率推断原则。预测区间、预测精确度与预测正确率三者关系
预测作为一种认识活动，包含着一系列哲学问题：事物发展有无规律性？人们能否发现规律？随机性和约束性的矛盾，预测系统的
结构稳定性，预测的可检验性（包括两层含义：一、预测的结果必须是明确的而不是模棱两可的，二、预测的方法也必须是可以检验的）。
德国诗人歌德曾经预言“试管婴儿”的出现，
但是它仅仅是幻想的产物，不是科学预测的结果。
第 3节 技术评估方法
一、技术评估（ Technology Assessment,TA)
及其特点
TA于上世纪 60年代首先在美国兴起，而后很快向西欧、日本、加拿大等发达国家以及发展中国家国传播。出现的背景：技术的正反两方面作用突出。（见 OTA资料）
技术评估是通过分析技术和人类社会、自然界诸相关因素（社会政治、经济、生态环境、
人的价值观念等）的相互影响，来解决技术发展问题的一种方法，是一种与技术后果评估有关的宏观决策分析活动。
技术的采用或限制两种可能性；
不仅是技术内部诸因素的关系，而是着重探索技术与人类社会之间的关系；
是规范性学科、“第二类科学”（见附表），
含有价值导向，对技术的社会后果进行评价；
是一门政策科学，包含政策方案选择。
TA的特点：
（ 1）系统性或整体性；综合全面的评价
（ 2）高度有序性；研究“后果的后果”
（ 3）跨学科性；有 技术专家，还有社会学表 两类科学的一些重要方面第一类科学 第二类科学科学探索者与探索对象之间的关系认识者与认识对象相互独立系统研究自身独特的知识产品，不依赖于科学探索者知识产品依赖于科学探索者的状况科学的特征 单一学科 跨学科集中于学科 集中于问题简化法 ( r e du c t i on i s m ) 整体处理 ( h ol i s m )
精英人物主导 公众参与价值无涉 价值负载独立的 ( de t a c h e d) 行动导向精确预测 或然性的预测能重复的问题 独特的问题美国国会技术评估办公室
（ OTA）
1972年，尼克松执政期间成立的 OTA（达达里奥参议员），目的是给议会提供政府通过其众多的部门机构所获得的系统的专门技术知识。
OTA被称为议会的“思想库”，要提供多个备选方案，由民主、共和两党等额人数控制 OTA
的任务制定。平均每年有 30份左右的报告。
OTA的研究议题包括：核扩散、污染控制、产业竞争力、计算机安全与隐私、医疗技术，等。
有 143人，年预算 2,200万美元。 140多人的成员中，过半数为博士，领域涉及科学、工程和
各门社会科学。为保证观点公正、完整，还聘请顾问委员会帮助。这个顾问委员会由外部人士组成，代表不同的知识、观点和利益。
OTA的公正广为赞誉（政治家、报纸都承认这一点）。议会在辩论时，正反两方都引用 OTA
的资料作为证据。其他国家也来美国取经学习。
但是,1995年 9月 29日 OTA关闭了。这个因其分析和公正无偏私而在政府、学术界和科学界受到广泛赞誉的机构，为什么会在经费精简中被裁掉？人们说法不一。 John H,Gibbons，任
OTA的主任 14年,1993年改任克林顿总统的科
学顾问。他说，撤消 OTA 反映了某些国会议员不想客观看待事物的反知识、反科学的意识。
有人说：它的研究与其他的公立的、私立的机构重复；还有人说：它在 1972年成立以来就保持政治中立，所以容易受到伤害。
一位参议员批评它工作的速度太慢（一般一个报告要 1到 2年时间），赶不上立法的需要。
也有人说，它的关闭是共和党压缩预算计划的牺牲品，是一种短视行为。
OTA的部分雇员在它被撤消后成立民间组织，
继续技术评估事业。
家、伦理学家、法律学家、政治家、生态学家以及社会公众的参与。
（ 4）中立性；应由第三方进行评估，避免利益冲突。
（ 5）批判性。不是描述性的、辩护性的，而应是批判性的，对技术进行社会、伦理的批判。
承认技术作用的两重性是 TA的理论前提；预测和防止新技术的消极的、间接的、出乎常人预料的效应是 TA的重点；建立早期预警系统，
为技术决策服务，兴利除弊是 TA的宗旨。
二、技术评估的价值观
价值观念在技术评估中作用特别突出。
技术发展产生了许多伦理问题：生命本质、
电子监控 ……
要对技术之社会后果的利弊得失进行评估，
就要确立某种价值观念或价值标准。而这正是技术评估中最困难、最棘手的问题之一。
但是，已基本取得的共识是单纯的技术标准不足，要寻求技术与人性、社会的协调。
控制论创始人维纳说：“技术的发展，对善和恶都带来无限的可能性。”“不能从市场的观
点，从节省了多少钱的观点来看待这种新的可能性，”“出路只有一条：建立一个不同于买卖关系的以人的价值为基础的社会。”
过去只侧重技术可行和经济上划算,忽视社会伦理,其实这其中就隐含着价值倾向：工程师的工作就是听从雇主的命令搞好工程,而且工程产品对人类只有好处 。 现在要更加明确和加强伦理道德方面的考虑 。 许多人提出了有益的观点：舒马赫和伊里克等人提出,中间技术,
标准,要求技术可以由人直接经验,由人力直接操作,符合人的尺寸,合乎人性；马尔库塞认为真正的需要是反映人性的,技术要以满足真正的需要,而不是虚幻的需要为目标,有人从
对子孙后代、人类未来以及生态环境负责角度，提出要求技术对现在和未来的人类的影响要一视同仁；技术变革处于自然界允许的范围之内。邦格 (M,Bunge)提出：“技术项目应当是合理可行和有利可图的，并且至少对受其影响的现在和未来的任何人都一视同仁。”
但是，人们观念分歧、文化多元；在一般性的抽象的规范上有共识，但是落实到具体行动上也不一致，所以，要在实质性规范与程序性规范结合，一是尊重和保证基本人权，
二是落实到程序、制度上，民主管理技术。
（附 VDI的技术评估指南）
德国工程师学会（ VDI）
技术评价指南
– 一,功能性 （ 技术上的 ）,
– 有用
– 可行
– 有效
– 完善：
– ·简单
– ·结实
– ·精确
– ·可靠
– ·生命周期
– ·技术效率
– ·能源效率
– ·材料产出
– ·定量生产率
– ……
– 二、经济性 （微观经济学的）：
– 经济效率，特别是节约费用
– 获利性，尤其是利润最大化
– 公司的自我维持
– 公司增长
– ……
– 三、繁荣 （宏观经济学的）：
– 需求的满足
– 数量和 /或质量增长
– 国际竞争力
– 充分就业
– 分配公平
– ……
– 四、安全：
– 免于身体伤害
– 个人的生存
– 整个人类的生存
– 下列风险（伤害的程度以及发生的可能性的乘积）的最小化：
– ·运行风险
– ·事故风险
– ·误用风险
– ……
– 五、健康：
– 身体健康
– 心理愉悦
– 延长预期寿命
– 来自
– ·职业工作
– ·个人生活方式
– ·对生态有危害的产品和生产过程的对健康的直接和间接的压力最小化
– ……
– 六、环境质量：
– 保护地貌
– 保护物种
– 节约使用自然资源
– （废物）排放、其影响以及废物处理最小化
– ……
– 七、个性发展和社会质量：
– 行动的自由
– 信息和观点自由
– 创造性
– 隐私和信息自决
– 参与的机会
– 可控性和可理解性
– 社会接触和社会认同
– 团结和合作
– 安全感和社会保障
– 文化认同
– 起码的共识
– 秩序、稳定和规则
– 透明和公共领域
– 正义三、技术评估的一般程序
TA分类：技术项目评估、一般技术评估、全球性技术评估；后果评估、问题评估、政策评估 ……
TA程序的四个阶段：
1、资料准备阶段
2、影响分析阶段
3、研究对策阶段
4、综合评价阶段第 4节 技术原理的构思方法
一、技术原理的构思是一个创造性思维过程
技术发明的核心在于构思出一种新的技术原理，
或创造一种技术原理的新的运用形式。
技术原理，是一切技术系统（包括技术设备、
工艺等）都必须具备的工作原理。技术原理的构思是整个工程技术开发中最关键、最富有创造性的一环。
二、几种常用技术原理构思方法
1、科学原理推演法。在激光发展史上，从受激辐射原理的提出，微波波谱学的发展，到微波放大器技术原理的形成，就是运用科学原理推演法的一个例证。一般来说，技术科学是其中的中间环节。
2、实验提升法。电磁感应的实验导致电机技术原理的构思；电磁波发送和接收的实验，
是无线电通讯技术的起点；光电效应的发现，
引出了光电技术在自动控制和传真、电视等方面的应用。科学实验 ——生产应用
3、自然模拟法。仿生方法
4、原理改进（“回采法”）。
5、逆向发明法。戴维：既然化学能 —电能，
电能 —化学能？
此外，还有综合法、联想法、检核表法、特性列举法、选择法,5W1H法、触发词法、要素变更法，以及集体技术创造法。
一门新学科 ——创造学（ Creative Study)
第 5节 工程设计方法
一、工程设计及其作用
设计 /工程设计是再创造，需要想象力和创造力。所以，维纳：“工程设计与其说是一门科学，不如说是一种艺术。”
早期生产与设计浑然一体，后来工程设计从生产中分离出来。
工程设计在技术开发中的作用：一、工程设计在科学与生产之间起着中介作用；二、增加了对生产建设的预见性；三、是组织生产的重要依据。
商品的生产成本 75-80%是由设计阶段决定的。
设计本身存在缺陷将是根本性、全局性的
（“思维灾难”）。
二、设计方法的发展
过去以经验直觉为主，设计与生产或施工合为一体；近代工业革命后，广泛采用三段设计方法（初步设计或方案设计，技术设计和施工设计）；
现代设计方法的主要特征：动态化、优化与计算机化。
CAD/CAM
三、设计方法论及其流派
20世纪 60年代在欧美兴起。
三个流派：科学主义、技术主义和人本主义。
1、科学主义：代表人物厄采夫斯基；基本上把工程设计等同于科学研究
2、技术主义：代表人物阿西莫夫（ 1962）；
工程设计哲学专门研究工程设计的一般原则、
概念和方法。提出 14项基本原则（见附表），
4个主要阶段（可行性研究、初步设计、详细设计和生产规划）以及 25个基本步骤。
1980年德国胡布卡,工程设计原理,
阿西莫夫提出的 14条设计原则
1、需要； 2、实际的可实现性； 3、经济上值得； 4、资金可行性； 5、最优性； 6、
设计标准； 7、结构； 8、设计过程； 9、
分课题； 10、减少不确定性； 11、证据的经济价值； 12、决策的依据； 13、最少承诺； 14、交流。
3、人本主义,20世纪五六十年代人权运动、
民主运动和存在主义、“社会批判主义”等思潮在设计理论上的反映。批判科学主义和技术主义的机械的定量化的“行为主义”观点，主张重新认识设计者的社会作用，强调设计者负有为社会服务的道德责任，应当让设计对象的使用者参与设计过程。
例如，提出“符合人性”的设计等概念，
“参与设计理论”（城市规划、公共设施建设、环境治理）
美国学者 R,E,Sclove提出的,民主的技术及建筑”的设计标准：
一,对民主的社区：
A.寻求在社区的与个人的之间以及社区与社区之间的技术间的平衡,避免建立独断专行的社会关系的技术；
B.寻求有助于使弱势人口和群体充分地,自主地参与社会和政治生活的技术；
二,对民主的工作：
C.寻求平等地和广泛地获得不同的,弹性设计的,实现自我的技术实践,避免无意义的,摧残人的或其他破坏尊严的技术实践；
三、对民主的政治：
D.既然每种技术都倾向于包含或传递符号意义，
所以要避免造成削弱或歪曲人们之间的理解和自我理解的技术；
四、帮助确保有意义的集体自治,
E.寻求相对当地化的经济上的自给自足；
F.寻求限制潜在的副作用（环境或社会的伤害）
扩散到当地行政区域；
G.寻求与平等主义、全球觉悟的政治分权化和联邦相适应的技术（包括公共场所的建筑）；
五、帮助社会结构持久再生：
H.寻求生态可持续；
I.寻求不会受灾难性的破坏以及随之而来的剥夺民权的风险影响的技术；
J.寻求“当地的”技术可行性与“全球的”
技术多样性。
第 8章 系统科学方法
20世纪 40年代以后，系统论、信息论、
控制论等系统理论逐步形成和完善。后来，耗散结构理论、协同学、突变论、
超循环理论、生命系统论等非平衡自组织理论，也逐渐产生和发展起来。这些理论为科学技术的发展提供了新思想、
新观念和新方法，也对科学技术方法论研究产生了重大的影响。
第 1节 系统科学方法的特点和作用
一、系统科学与系统科学方法
系统是由相互联系、相互作用的若干要素构成的有特定功能的统一的整体。（又称“体系”、“物系”，或简称“系”）
系统科学是探索系统的存在方式和运动变化规律的学问，是对系统本质的正确反映和真理性认识，是一个知识体系。
是一个学科群，有系统论、信息论、控制论、
运筹学、博奕论、协同学、耗散结构理论等。
系统工程是利用系统科学的理论和方法研究和解决各种工程问题的技术。它也属于系统科学这一学科群，处于其中应用技术的层次。
我国著名科学家钱学森对系统工程的创立和发展做出了重要贡献。 1954年,工程控制论,
（英文版）在美国出版,1980年与宋健合著
,工程控制论,
系统科学方法（或简称系统方法），即按照系统科学的观点和理论，把研究对象视为系统来解决认识和实践中各种问题的方法的总称。它要求我们把研究对象看作一个整体，
把事物的普遍联系和永恒运动看成一个总体
过程，全面地把握和控制对象，综合地探索系统中要素与要素、要素与系统、系统与环境、系统与系统的相互作用和变化规律，把握住对象的内环境与外环境的关系，以便有效地认识和改造对象。主要包括信息方法、
控制方法、反馈方法、系统分析方法、系统模型方法、系统决策方法、功能模拟法、黑箱方法、图式识别方法，等。
二、系统科学方法的特点和作用
基本原则：
1、整体性原则； 2、动态原则； 3、最优化原则；（目标） 4、模型化原则。（手段）
作用：
1、系统方法是认识、调控、改造、创造复杂系统的有效手段；
2、制定系统最佳方案以实现优化组合和优化控制的手段；
3、是新的思想模式。
三、系统科学方法的应用
在自然科学、技术科学、社会科学、环境科学、医学、管理科学、军事科学等多种领域，
都有着极为广泛的应用，并取得较好的效果。
宋健的人口模型；罗马俱乐部的全球问题模型 ……
系统科学方法在科技管理上应用的步骤：
（ 1）对要解决的问题进行初步系统分析；
（ 2）编制计划草案；
（ 3）对计划进行论证、评估；
（ 4）进行正式科学研究；
（ 5）对研究成果进行评价，投入实际使用或生产。
第 2节 常用的几种系统科学方法
一、系统分析法
按照事物自身的系统性，运用系统原理进行目标、因素、功能、环境及变化规律的深入剖析，
从而选择达到预期目标的最优行动方案。包括目标分析、结构分析、功能分析、环境分析和动态分析等。
最早应用于化学定性分析，后来扩展到定量分析和结构分析。现在已经广泛应用于计算机硬件的研制和软件的开发，技术产品的仿制、改造和革新，环境科学和生态系统的研究，城市的规划和管理等。
二、信息方法
1948年申农（ Shannon)等人创立信息论。概率统计数学方法，计算信息量的公式（ H）
信息不同于物质的特点：不守恒，可以共享、
传递、贮存、转换，相对于物质、能量的独立性。
信息方法，运用信息理论，把研究对象抽象为信息及其变换过程，通过信息的获取、传输、
加工、处理、利用、反馈等过程，来揭示对象的本质和规律，进而认识对象和调控改造对象。
信息传输过程：
信源 —编码器 —信道 —解码器 —信宿
把信息方法应用于科学认识过程的研究。
三、反馈控制方法
反馈是从电磁学中的反馈电路引伸出来的概念，
指系统的输出反过来作用于输入，从而影响再输出。正反馈 /负反馈
使用反馈控制方法，要由控制器、执行机构、
控制对象和反馈装置等四个主要部分构成一个系统。 反馈控制图
反馈方法具有很广的普遍性（关于社会生活中的“监督”），提出了原因 —结果的双向互相作用模式（是先有鸡还是先有蛋？）。
四、黑箱方法
黑箱（黑系统）指内部要素和结构尚不清楚的系统。
黑箱方法，通过探索功能而推测结构，即通过考察黑箱的输入和输出的动态过程，研究其功能或行为方式，来推测和探求系统内部结构和运动规律。
其根据是系统的结构与功能的内在联系。
黑箱方法的主要步骤：（ 1）研究黑箱的输入和输出；（ 2）系统分析黑箱的功能，确定几个可供选择的黑箱模型；（ 3）对黑箱模型进行检验和选择；（ 4）阐明黑箱的结构和运动
规律并加以应用。
对人脑、黑洞等不能打开或不便打开的系统的研究；打破以分析为主的传统思维方式的束缚；认识发展由黑箱 ——灰箱 ——白箱。
五、功能模拟方法
暂不考虑系统内部组成要素及结构，以功能相似为基础，应用模型来再现原型功能。
维纳在创立控制论的过程中，从功能角度出发，将机器、生物和人等不同质的物质系统进行类比，揭示出“机器和生命体之间在行为方面有某些相似之处”。
功能模拟方法使机器代替人脑的部分思维功能成为可能，为人工智能的研究开辟了一条重要途径；为研究生命系统、人脑神经系统和社会等复杂系统的特点和规律提供了一条重要途径；模拟、研究不能接触的事物（如危险环境、核武器）的特点和效果；用于仿生学研究，发展新技术。
六、系统规划方法
科研、开发、工程设计和规划中的系统方法。
1,PER方法和 PDCA方法
P(Plan)E(Elect)R(Revise)科学研究计划的选择修定方法
P(Plan)D(Do)C(Check)A(Action) 计划循环法，
又称“戴明循环法”。
2,DP方法
D(Dynamic)P(Plan)动态规划方法
系统方法还有许多，如华罗庚“优选法”
（ 0.618法），“分解协调方法” ……
霍尔系统方法三维结构框图
知识维
逻辑维
时间维
逻辑维，是解决问题的逻辑过程，即用系统方法解决问题的思维过程；时间维指的是实际解决问题的具体工作阶段；知识维指解决问题所需要的知识。
逻辑维包括,1、问题阐述； 2、目标选择； 3、
系统综合； 4、系统分析； 5、最优化； 6、决策； 7、实施计划。
时间维把一个具体工程过程分为 7个阶段,1、
规划制定,2、初步设计； 3、系统开发； 4、
生产； 5、安装； 6、运行； 7、更新。
知识维指系统研究与实施中所需要的各种知识，分为工程、医药、建筑、商业、法律、
管理、社会科学和艺术等。
第 3节 自组织理论方法
一、自组织理论
1、组织，一个系统的要素按照特定的指令，
形成特定的结构或功能的过程。指令可以来自系统内部，也可能来自系统外部。组织的形成，
可以表现为时间结构、空间结构或时空统一结构。
2、自组织，一个系统的要素按照彼此的相干性、协同性或某种默契形成特定结构或功能的过程。
自组织不同于组织之处：不是按照系统内部或外部的指令完成的，而是根据事物运动变化的规律和特定条件完成的；不一定需要人的能动性和目的性去干预和指挥；自组织适用范围更广。
3、自组织理论
20世纪 70年代以后兴起，研究自然物质系统演化过程中普遍存在的无序状态和有序状态相互转化的机制和条件问题，要回答：一个混乱无序的系统，在什么条件下，通过什么样的方式，会形成有序状态。
非平衡自组织理论是一个学科群，包括：耗散结构理论（比利时化学家普利高津,1977年诺贝尔化学奖）、协同学（德国物理学家哈肯）、
混沌理论、超循环理论（艾根）、突变论、生命系统论和资源物理学等。
自组织理论认为：开放系统，在远离平衡状态的非线性区，通过引进负熵和正反馈循环，经涨落或起伏，可以从无序状态产生出有序状态。
另一方面，自组织理论还研究从有序走向无序，
即有序运动的系统，在什么条件下，通过什么方式会形成无序状态。
进入混沌的三条道路：
（ 1）倍周期分岔进入混沌；
（ 2）茹勒 —泰肯道路通向混沌（三个以上频率互相耦合）；
（ 3）阵发混沌。
甚至“条条道路通混沌,。“蝴蝶效应”
二、自组织理论的方法论启示
1、描述系统质变的方法
数学不能仅停留在单纯的对量的描述阶段，
而应当探索对复杂多样的质和质变的描述。
2、统一决定论与非决定论
拉普拉斯决定论；确定论与概率论结合
3、选择新目标，追求新范式
分析（还原） —综合（整体）方法；线性 —
非线性；
自然科学与人文科学（“两种文化”）的沟通三、探索复杂性
1、寻求标志复杂性的宇宙常数
宇宙常数,万有引力常数 G、光速 c、普朗克常数 h、玻尔兹曼 k等；
2、方程描述与形象描述相统一的方法
奇异吸引子、分数维数、无穷嵌套自相似结构 ……
3、对称思想方法
