人-机-环境系统工程 (MMESE)

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钱学森 关于人-机-环境系统工程的重要论述

 

伟大科学家钱学森关于人-机-环境系统工程的重要论述

   

  1985年10月21日

   

  人-机-环境系统工程,这是一项很重要的工作,因为过去我们对精神与物质,主观与客观,人与武器,这些问题只能从哲学的角度论述,要具体化好像就没有办法,不能定量,也不能严格地科学地分析,虽然从哲学的角度说,那些话都是对的,但是要具体地用,比如,用到国防科学技术方面,那就不是一个科学问题了,用科学的方法,计算的方法,分析的方法不能解决这个问题。但是,这么一个状态到最近10年我看开始有了变化,主要是由于自然科学技术的发展,对于人,在人的生理、功能、心理以至于脑科学方面的发展。这些发展,在座的同志都很清楚,你们是这方面的专家。然而在这些发展的同时还有另一方面的发展——就是系统科学的发展,它可能把这各个领域里的发展综合起来,由量变到质变,产生一个飞跃。你们所(指航天医学工程研究所,下同)提出来的人-机-环境系统工程,把人、机器跟整个客观环境连在一起来考虑,这就跟单个考虑人、考虑环境不一样,这就是辩证法,综合了,辩证统一了。因此,你们所提出这个问题——人-机-环境系统工程——对于国防科学技术是有深远意义的。从武器系统来讲,人跟武器结合起来了,而且结合得越来越深入了,因为现在已经有了人工智能、专家系统这些方面的发展,把很复杂的一个武器系统中人操作武器系统所忙不过来的、来不及解决的很多问题可以让电子计算机来解决,也就是说人的操作已经分了工,一部分操作、控制武器的功能已经让机器去做,人要腾出手来作更高级的判断和决策。所以,人-机-环境系统中人跟机器的分工和过去不一样,这是个大问题。举例来说,里根提出的SDI(即美国的“星球大战计划”,又称“战略防御设想”,是英文Strategic Defence Initiative 的缩写),那个东西差不多完全是人工智能,是机器、计算机所操作的,因为不可能用人来操作,要两、三分钟内打掉几万个目标,不可能由人来操作,这是个极端的例子。现在他做得成做不成还是问题,但是他想那么做,朝那个方向走,这方面他们还是有基础的。就是现在更简单一点的系统,最简单的像飞机的操作,大概10年前曾经争论得很厉害,说是不是把驾驶舱里面仪器的信息综合起来,经过电子计算机的处理然后显示给驾驶员,把条理分得很清楚,而不是像过去那样,驾驶员一个一个仪表读。实际上有好几百个表,驾驶员忙碌时怎么读得下来。这个问题刚刚提出时,也有人反对,说机器靠不住,计算机怎么靠得住。经过10来年的争论到现在,实际上飞机的驾驶舱里就完全用计算机处理了。就这一问题来看,人跟机器的关系有很大变化。在复杂的武器系统中,完全靠人去操作不大可能,人没有这个本事。所谓自主化,即使一些比较简单的操作不需要人去参与就可以执行,人是在更高层次上进行管理和决策,这就叫自主化。自主化比自动化更进一步了。这在武器系统里已经开始,将来一定是向这个方向发展。武器系统越来越复杂,比现在还要复杂,不得不这样做了。所以,人-机-环境系统工程就提到日程上来了。

  国防科工委(现总装备部,下同)指示科技委下个月下旬要开一个会,国防科技的发展战略讨论会。我觉得你们所在那个讨论会上应该有一个报告(按钱学森同志的这一指示,其后由龙升照同志主笔撰写了题为《加强人-机-环境系统工程(学)研究,促进武器装备研制的发展》的报告,并由陈信同志在战略讨论会上进行了宣读),讲为什么我们在中国要发展人-机-环境系统工程,它对我们国家国防技术发展的意义。而且我今天要向同志们讲一个消息,就是现在这个报告是排上日程了,但是我看,我们现在搞国防科学技术的同志都不认识这个问题,所以说只有你们所的同志认识这个问题吧,其他的同志几乎是不认识的。

  科技委的会11月20日召开,你们研究所的报告无论如何要在11月中旬准备好、印好。我今天讲一讲这么一项任务,确实很重要,对于我们中国的国防科学技术的发展战略是很重要的问题,请大家努力吧。

(摘自《人-机-环境系统工程研究进展(第一卷)》,p1~2.北京科学技术出版社,1993)

   

  1985年10月28日

   

  提点意见,也是接前两次讲过的,我在这儿一直宣传,就是同志们的工作对今后科学的发展以至国家建设都具有重要的意义。……作为应用研究所,你们的-机-环境系统工程的发展,肯定是一次技术革命,它与即将到来的人工智能机有着密切的联系。不管我们是否认识到这个高度,……人-机-环境系统工程研究确实非常重要。

(摘自《人体科学与现代科技发展纵横观》,p306~307.人民出版社,1996)

   

  1985年11月25日

   

  老人有个缺点,反应慢,我想假如仅仅是反应慢这么一个问题,这是可以解决的,就是在一个系统即机器和人之间加一个智能机,现在称人工智能,智能机可以解决反应慢的问题,因为反应慢是有规律的,就可以用机器,这个问题很重要,实际上年轻人也有很紧张很复杂的情况,如果他们的反应还跟不上,中间可加智能机。现在光是人操作武器不行,人操作武器时要有智能机的帮助。所以将来人-机-环境系统工程上还要加一个,要考虑的不能光是人、环境、机器;人、环境、机器中间还要加一个智能机,即人工智能,作为人的辅助的手段,帮助人做工作。我们现在考虑人-机-环境系统工程似乎应该有这么一个因素。我刚才来的时候就跟陈所长特别讲到,人-机-环境系统工程现在的内容更复杂了,加了一个智能机,人工智能这些东西。会上我们也要请几位同志专门讲一下,其中有一位现在是系统所的,叫常梦雄。他专门搞电子化作战指挥系统,他就非常强调电子化作指挥系统中指挥员与显示之间还得有一个人工智能机器帮助人(指挥员)做他力所不能及的事。人-机-环境系统工程里,除了我们以前讲的人、机器、环境,还得加一个智能机。

(摘自《人体科学与现代科技发展纵横观》,p325~326.人民出版社,1996)

   

  1986年2月28日

   

  国外对我们这些工作的评价是相当高的,陈信同志等几次参加国际活动,其中规模较大的有去年参加墨西哥召开的国际航空航天医学会议和今年到美国宇航局的活动,当我们把这些学术观点公布于世界同行之后,得到是赞许。于是我想,我们中国人也别老看不起自己,可以说我们在人-机-环境系统工程以及航天医学这些方面的学术观点、学术思想当前在世界上是领先的,不是落后的!

  ……

  我们现在碰到的一个具体问题就是电子计算机跟人怎么结合在一起。昨天我参加一个系统学的学术讨论会,有人讲了电子化指挥系统的问题。我说电子化指挥系统到底是什么?实际上就是人-指挥员的决策跟大量的电子计算机处理的信息怎么配合,这实际上还是个人-机-环境系统工程问题,……当然,这个电子化指挥系统是军事上的。我认为所谓办公室自动化实际上也是这么个问题,不过人不是军事指挥员,而是办公室的各级领导。自动化就是用电子计算机处理。同样,再推而广之,现在讲的所谓各种信息系统,如为了宏观地控制或调节而建立的经济信息系统,也是一个决策与信息结合的问题,而这些问题最后还是靠人-机-环境系统工程,所以同志们想一想,这难道不是技术革命?

(摘自《人体科学与现代科技发展纵横观》,p332;p335.人民出版社,1996)

   

  1986年3月3日

   

  人-机-环境系统工程这方面的研究工作分量要加重,因为在这方面国外的发展,我们自己做的工作,还有所外做的工作,也是不少的。国外的发展运用到国防技术方面和民用方面的量都很大,特别是他们最近的发展道路是:人和武器的中间远得再加一个,即人加电子计算机加武器加环境这样一个系统。我们也是这样想的,虽然我们没有说人-电子计算机-武器-环境系统,但我们的人-机-环境系统是包括这个内容的。这方面的发展看来已提到日程上来,我们要注意了。今后的国防技术的发展恐怕必然要走这条路。人、机要结合起来,这中间要有电子计算机。人,电子计算机和武器装备要结合起来。这个问题已经很重要了,光是人加武器装备已经不行了,还要加一个电子计算机,这个电子计算机要能尽量代替人的一部分工作,也就是采用专家系统,人工智能机这类东西。国外在这些方面的发展也是很多的,你们一定看过这个了,我最近拿到一本《人-机系统研究的最近发展》。这是1984年的,恐怕每年一本。其中内容就是我们说的这些。这样,我们的讨论会恐怕得把这个内容加进去,因为人-机-环境系统是我们所自己讲的,现在这个任务已经不是我们自己讲的,是领导给我们所的任务,而且认为这是国防科学技术发展里面的一个重要方面。

(摘自《人体科学与现代科技发展纵横观》,p337~338.人民出版社,1996)

   

  1986年4月28日

   

  请考虑一下,你搞的人-机-环境系统工程里面要不要考虑思维科学的问题。这也是前几天听了高技术的讨论会,讲机器人的,讲自动化的专题的教授讲的,简单地说:从前人用自己直接作用于自然界,改造客观世界,后来人进步了,中间加了一个工具,人用工具然后再作用到自然界,这是工具。后来更进步了,人操作机器,机器上有工具,工具再作用在材料,这又复杂了一层。未来的世界是什么呢?人首先接触的是智能机,机器人,机器人在控制那个机器,机器上有工具,然后再作用到自然界。人,机器人或者智能机,然后是机器,工具,自然界五个层次,他讲这个的时候反复强调,人跟智能机或机器人的作用是很重要的一个环节。我脑子想,他讲的这个重要环节到底重要在哪里?我想是这样的,智能机跟机器人它要跟人合作,不能打架,打架就坏了,或者闹别扭,就是说智能机跟机器人提供的信息恰恰是人所需要的就重要了。怎么恰恰就是人需要的呢?那就是说你要了解人到底是怎么思维的,这个决策是怎么选的,这不就是思维科学的问题吗?这就是我看了您那个人-机-环境系统工程计划里头似乎缺少一点思维科学,同志们不是不知道,而是知道,但是同志们没有把思维科学跟人-机-环境系统工程这个问题联系起来,你要联系起来,再加上人体科学这部分,那么思维科学在我们这个所里就应该受到重视了。我这么想对不对,今天在这说出来,大家可以批评。总之,我在这里提倡的就是大家动脑筋。新的东西,创造性的东西恰恰出现在你从前没有想到的东西,从前没有想到的东西你现在要想到,要最快的想到。就是我们要对新的事物要很敏感,要老是再想,出了新的东西跟我现在做的工作有什么关系,对我有什么启发,不要老满足我历来的思路、历来所注意的问题就一直这么搞下去。我说这不行。我劝大家对新生事物要敏感,要经常想一想,别人专行的东西对我作的这个工作有什么关系,大家都这么想,我们的工作可以做得更好。

(摘自《人体科学与现代科技发展纵横观》,p358~359.人民出版社,1996)

   

  1986年6月16日

   

  有一点是我没来以前就想到的问题,从前也谈过,就是人-机-环境系统工程。我想现在这个人-机中间还有一个环节,非常重要,即智能机,或叫人工智能,或叫专家系统,就是中间加上有智能的电子计算机。我最近看了一些材料,国外考虑的新式武器大概都包括这个内容,没有什么人直接操纵武器,人操纵武器之间还有一个环节,智能机。这个智能也不是很高的智能,只是将有经验的人或者用武器打仗的这套经验形成电子计算机能够使用的一些规律,在实际操作中电子计算机就可以显示出该怎么打。这样就使一般的人或因两个缘故(经验不够;情况复杂引起紧张,紧张容易出错)的情况下提高其作战操作能力,这是很重要的。现在美国已经在考虑这个问题,它的战斗机已有这种功能,不完全靠驾驶员自己,还靠机器,机器总结了以前所有使用这种飞机的最好的经验。我想,对这个问题,我们是应该考虑的。我们完全有这个条件,我们不是有很多搞计算机和电子的人吗,也有搞心理的人,这是个好机会。这也是人-机-环境系统工程这个总题目里需要的。

(摘自《人体科学与现代科技发展纵横观》,p371~372.人民出版社,1996)

   

  1987年8月7日

   

  我觉得我们这个人-机-环境系统工程要想得更远一些,想到2000年,想到21世纪。当然要靠人,但人跟机器,跟人机使用的环境关系更错综复杂,或者说人跟机器更紧密。这个机器包括计算机。这样一个问题恐怕要考虑,譬如说机器人也会出现在我们这个人-机-环境系统工程里面,而且机器人跟我最近看到的一个美国人在考虑空间站的进一步发展所说的机器人不是现在的这种机器人,现在的机器人大概只有一个胳膊,单臂的,做一件事情,比如生产线上用来喷漆的机器人,再有搞装配的机器人,大概就是一个胳膊一只手。但将来要考虑的机器人,要好多个胳膊,实际上是好多个机器协同工作的。这个问题就复杂得多了。两个胳膊都在那儿工作别打架呀!何况多臂多个机器人在那儿工作,这是一个新问题。再说计算机,计算机现在最热的一个热门是让计算机有智慧,或者有人的一部分智慧,叫智能机。这是最热门的一个事情。现在像美国、日本、西德,欧洲都在搞这个事情,搞竞赛。我认为这个问题可以这样说,现在的计算机可能说是最笨的机器。就是这么一个笨得不得了的机器已经对我们技术的发展起了这么大的作用。这是在计算机早年包括我这样的人所从来没有想到的。那个时候认为计算机么,无非是计算计算了,但现在很清楚,计算机是影响了整个科学技术的社会发展。假定它有智能了,那简直是不得了的事情。可见是热门了。各国都在做这个事情,也就是说把计算机变成高度并行的运算机。人的神经系统是高度并行的。所谓人的创造性——智能,最主要的恐怕就是这个。我们常常说一个人想问题简单,就是单线地想问题。如果这个人聪明,他不是单线地,是好多线地想问题。这就是说人的智能是高度并行。现在国外研究的就是高度并行的计算机。可以举个例子。美国在麻省理工学院有个很年轻的学生,1978年才大学毕业,后来留在学校写博士论文,他花了很大的劲,到1985年才写出来。他这个博十论文是什么东西呢?就是高度并行的计算机系统。并行到什么程度呢?就是把一个单元里边包括运算和信息储存,可以直接运算、储存信息连接在一起。以16个单元做在1块芯片上,32块芯片为1块板(电路板),一共有120多块电路板。你可以想想是多少个单元,6万多单元,且6万多个单元都是并行的。这跟人的神经系统相似了。这是1978年才大学毕业的人,到1985年写出博士论文,博士论文写出来后,机器的设想已经出来了,于是他得到了美国机器人协会的奖,同时又得到美国国防部的预先研究计划局的合同。预先研究计划局说,你把这个机器做出来我就买你的这个机器,并且资助他。这个年轻人就离开麻省理工学院,自己开了一个公司,专门做这个机器。这个公司的名字也很奇怪,叫思维机器的公司。他很快做出来了,而且另外又卖了十几台。这个机器做许多事情比我们一般的计算机要快多了。比著名的Kery I还要快,比我们的银河号还要快。这是一个例子。另外,我最近收到了电子工业部原来技术局副局长,他也是中国科学院的学部委员,今天给我的一个材料。他到美国,加州理工学院搞电子计算机的教授给他看了这个教授写的一本书,他把书中的几章要来了复制以后给我看。书里讲什么东西呢?也是讲高度并联。他说用硅片来模拟神经元。这思路是一样的。我说的这两个例子是说明世界上争抢得最厉害的是智能机。智能机出来了,结合到我们人-机-环境系统里,比如说打仗,那是要大大超出现在我们能想到的一个战斗集体的能力,再加上我们现在做各方面的工作,如环境医学、微重力科学。我们应该考虑把这些东西结合在一起会有什么变化。古老的东西,所谓工效学,现在还要进一步研究。有位同志写了一篇东西在《大自然探索》发表了,叫认知工程,就是认知心理学。

  我们说到2000年,预研里头如果觉得有道理,就在人-机-环境系统工程的题目下有一个远期的设想,就要作预先研究。

(摘自《人体科学与现代科技发展纵横观》,p488~489.人民出版社,1996)

   

  1993年10月22日

   

  龙升照同志:

  我收到您主编的《人-机-环境系统工程研究进展(第一卷)》,翻看了之后,感到非常高兴,1985年秋提出的一个想法,现在8年之后已赫然成书,500多页的巨卷!而且研究范围已大大超出原来航天,内容涉及航空、航天、兵器、电子、能源、交通,电力、煤炭、冶金、体育、康复、管理……等领域!你们是在社会主义中国开创了这门重要现代科学技术!

                                此致

  敬礼!

                                             钱学森(签名)

(摘自《人-机-环境系统工程研究进展(第二卷)》,扉页.北京科学技术出版社,1995)

   

(文献来源:《人-机-环境系统工程研究进展(第五卷)》,海洋出版社,2001)