薛惠锋:仰望太空,让我们致敬“21世纪的钱学森”

长江日报记者李煦


有这样一种人,他生前就在一些领域建立了显赫的功勋,从而受到褒扬;他离世之后,人们才又发现,在一些不为人知的领域,他同样有着丰功伟绩,而且随着时间的推移,这后一种功绩,越来越彰显出价值,这时人们才意识到,他走在了时代前面。

钱学森就是这样的人。“国家杰出贡献科学家”这一称号,我国只授予过钱学森一个人。可是他在领奖后,说了这样一句话:“两弹一星工程所依据的都是成熟的理论,我只是把别人和我经过实践证明可行的成熟技术拿过来用,这个没有什么了不起,只要国家需要,我就应该这样做,系统工程与总体设计部思想才是我一生追求的。它的意义,可能要远远超出我对中国航天的贡献。”

钱学森一生低调、从不自诩,但对系统工程、对总体设计部思想,他称之为“中国人的发明”“前无古人的方法”“是我们的命根子”。

今天,是钱学森诞辰107周年,在这个特殊的日子,读+专访了国际宇航科学院院士薛惠锋教授,请他谈谈钱学森创立的系统工程“中国学派”,并从钱学森智库的角度展望航天产业。薛教授不但是中央专项“口述钱学森工程”办公室主任,还是中国航天系统科学与工程研究院(中国航天第十二研究院)院长,该院是系统工程中国学派的重要传承者,是“钱学森智库”的第一践行者。

【访谈】从“地球思维”迈向“太空思维”

模拟105种政策 解决“农副产品超购加价赤字”问题

读+:薛院长,能否先讲一个案例,让我们对系统工程有个直观感受?

薛惠锋:今年是改革开放40周年,在改革开放的早期阶段,我们第十二研究院的前身、原航天部710所,运用系统工程理论,解决了当时经济学家解决不了的问题。

当时为了提高农民生产积极性,在农村实行了农副产品超购加价政策(超过应当收购部分的粮食,以高于一般收购价的价格收购),大大促进了农业发展、提高了农民收入水平。但是,国家销售给城市的粮食价格并未作相应调整,差额部分由国家财政补贴。随着农业连年丰收,超购加价部分迅速扩大,财政补贴也就越来越多,成为当时中央财政赤字的重要来源,严重影响了国民经济。

有关部门提出调整农副产品价格,但提高零售商品价格,又必须同时提高职工工资,而这又涉及到财政负担能力、市场平衡、货币发行以及银行储蓄等等,涉及到整个国民经济的生产、消费、流通、分配各个环节,是个典型的开放的复杂巨系统。我国当时的许多经济学家、社会科学专家都没有能力对此开展定量化的分析研究,在经济学家束手无策、中央亟需决策建议的情况下,有关部门建议成立课题组,用钱学森倡导的社会系统工程的方法来解决问题。

1983年至1985年间,航天710所在钱老的指导下建立系统模型,在结构上分为两大部分,一部分是国民收入分配和零售市场;另一部分是各产业部门的投入产出关系。前者由115个变量和方程描述,后者是237个部门的产业关联矩阵。当时运用大量统计数据,确保这个模型和宏观经济运行实际情况的误差不超过3%。我们运用这个系统模型,模拟不同的国力条件、调控变量、政策作用时间、政策调整方法,在当时最为先进的大型数字计算机上进行了105种政策模拟,寻求最优、次优、满意和可行的调整政策。

课题组最后选择了五种政策建议报中央,供领导决策时参考,受到中央领导的高度评价。这项30年前开展的工作,它体现的系统思想、系统方法,到目前为止也是先进的。

钱学森和他创立的系统工程“中国学派”

读+:谢谢您披露的这段史实,让我们了解了系统工程的惊人力量,那么,钱老是怎样形成系统工程思想并创立“中国学派”的呢?

薛惠锋:钱学森出身于“千年名门望族、两浙第一世家”。他受到传统家风的深刻影响,传承了中华民族的文化基因,理想精神、精英意识、家国情怀在他身上得到了淋漓尽致的体现。

他青年时代留美,来到空气动力学大师冯?卡门的门下,成为哥廷根应用力学学派的重要传承者,并成为美国导弹、航天飞机、物理力学和现代智库的创始人之一。哥廷根学派的精髓是,从扑朔迷离的复杂问题中找出其物理本质,用简单的数学方法分析解决工程实际问题,这一点被钱学森继承并不断发展。其著作《工程控制论》中所阐述的“用不可靠的元器件可以组成一个可靠运行的系统”,不仅是钱学森在美国研制导弹的经验总结,也是系统工程的核心思想之一。1955年,钱学森归国时,冯?卡门告诉钱学森,“你在学术上已超过了我。”

钱学森归国后,推动了中国导弹从无到有、从弱到强的飞跃,把导弹核武器发展至少向前推进了20年;推动了中国航天从导弹武器时代进入宇航时代的关键飞跃;推动了中国载人航天的研究与探索,为后来的成功作了至关重要的理论准备和技术奠基。

钱学森的晚年,总结他在美国20年奠基、在中国航天近30年实践、毕生近70年的学术思想,融合了西方“还原论”,东方“整体论”,形成了“系统论”的思想体系。

现代科学技术的建立和发展,以及整个西方文明,都以起源于古希腊哲学的“还原论”为思想基础,就是把复杂对象不断分解为简单对象,将全局问题不断分解为局部问题来解决。当前,“还原论”日益暴露出无法突破的瓶颈。即:个体的进步却导致了整体利益受损,个体的理性却导致了整体的非理性;表现在科学技术上,就是对每个局部的透彻认识无法换来对整体的清晰感知。表现在经济社会发展上,就是非人格化的组织形式,把个人工具化机械化,变成了庞大生产机器的一个零部件。

而3000多年前,诞生在中国的“整体论”思想,把万事、万物看作一个整体,从整体上考虑最优效果,对于破解“还原论”的弊端,具有哲学上的指导意义。

钱学森将还原论方法与整体论方法辩证统一起来,形成系统论方法。就是从系统整体出发将系统进行分解,在分解后研究的基础上,再综合集成到系统整体,实现系统的整体涌现,最终是从整体上研究和解决问题。在方法技术层面,钱学森提出了“从定性到定量的综合集成方法”,为获取“人机结合、人网结合、以人为主”的智慧指明了方向。其实质是把机器的逻辑思维优势、人类的形象思维与创造思维优势有机结合在一起,把数据、信息、知识、计算机体系有机结合起来,构成一个高度智能化的“新人类”。

1978年9月27日,他与许国志、王寿云发表了《组织管理的技术——系统工程》一文,第一次较为明确地定义了对中国系统工程的早期认识,系统工程开始在中国快速发展。在钱学森的亲自倡议和参与下,1986年起开始在原航天部710所开展“系统学讨论班”(已于2013年在中国航天十二院恢复),在长达7年半的时间里里,钱学森每周二都风雨无阻亲临现场,组织政府、军队、科研、教育等各个行业的人进行集中研讨、开展学术报告,讨论相关的学科理论,如动力系统理论、混沌理论、现代控制理论、耗散结构理论、协同学、超循环理论、突变论、模糊数学、人工智能、医学、脑科学、思维科学、数量经济学、定量社会学、生态学、地理科学、作战模拟、军事科学、优化理论等的最新进展。这是钱学森系统工程思想在方法论上的具体体现,讨论班的举办为中国的系统工程发展作出了坚实的贡献,被誉为“中国系统工程的摇篮”,扛起了中国系统工程的大旗。

读+:能否讲讲钱学森的“总体设计部”思想?

薛惠锋:钱学森说过:“老是‘摸着石头过河’,那可不行,要少犯错误,不犯大错误,就必须有预见性,这来自于系统工程。”他综合分析了我国社会主义建设的系统结构,提出设置“总体设计部”对国家建设进行顶层设计,受到了党和国家领导人的高度重视,并组织专题讨论。

国家总体设计部的理念当时并没有被广泛地认识和接受。然而,几十年后,中央设立全面深化改革领导小组的决策,与钱学森的设想殊途同归、不谋而合。

“钱学森智库”展望航天产业

读+:到了今天,钱学森开创的系统工程中国学派,是否仍在发展?

薛惠锋:2016年4月24日,在我国第一个航天日到来之际,由中央批准、中编办发文,在原航天707所、710所等五家单位的基础上重组成立中国航天系统科学与工程研究院(十二院)。

中央赋予了十二院三大使命:“建设钱学森智库;支撑航天、服务国家;成为军民融合产业平台建设总体单位”。十二院的一系列研究成果多次获得中央领导批示,不少成果服务决策的层级之高、影响之大、转化之迅速,在国内相同领域智库中是没有的。

距离钱老发表《组织管理的技术:系统工程》,40年已经过去了。系统工程作为一门科学,虽然诞生于20世纪,但却穿透了21世纪,形成了有巨大韧性的学术藤蔓;虽然生于中国,但却没有局限于中国,而是影响了全世界和全人类的发展。从这个意义上说,我们应该致敬“21世纪的钱学森”。

读+:能否从钱学森智库的角度谈谈“支撑航天、军民融合”?

薛惠锋:过去,我们习惯用“全球化”思维来研究所处的世界。但是这种思维方式已经难以全面概括和完整解释当今世界。美国计划“在本世纪结束前,对整个太阳系进行载人探索”,美国国家空间委员会提出美国将重返月球,以此作为载人火星及更远探索的基地,这已经发出了构建“星际社会”、开创“星际文明”的强烈信号。我认为,我们应该树立大系统观,将“全球化”作为人类发展的当前阶段,而非永恒主题;将地球作为我们珍爱的家园,而非唯一栖息地。从“地球思维”迈向“太空思维”;从“全球化”理念,走向“世界化”理念,重新审视当下,谋划长远。

500多年前,大航海时代开启,从此,世界领导权在几个海洋大国之间交替了几百年。正如美国海军理论家马汉所言,谁能有效控制海洋,谁就能成为世界强国。

一个世纪前,人类将目光瞄准了太空,从那一刻起,人类的命运就与太空再也无法分开。全球共有12个国家具备航天发射能力,目前共有1800多颗卫星在轨运行, 250多名宇航员曾在太空生活、工作,人类已经把探索的触角已延伸到了太阳系8大行星。今年8月,美国总统特朗普在签署“2019财年国防授权法案”时指出,在太空仅有“美国存在”是不够的,在太空中必须拥有“美国统治”。正如美国前总统肯尼迪曾预言,谁控制太空,谁就控制地球。

另一方面,航天高技术的“溢出效应”十分显著,航天科技又被称为“技术金矿”。从欧美航天产业发展历程来看,航天产业的直接投入产出比约为1:2,但是对相关产业带动高达1:7至1:14。例如,1961年,美国“阿波罗”计划开始实施,到1972年结束时花费了240亿美元。但谁都没想到,240亿美元随后带来了高达几千亿美元的民用市场。

当前,军用、民用技术的界限已十分模糊,军事专用技术比重已不到15%,而军民通用技术超过了80%。中国近年来开发使用的1000多种新材料中,80%是在航天技术的牵引下完成的。我国已有2000多项航天技术成果移植到国民经济各个部门,它涵盖通信、金融、医疗、国防、太空旅游、太空资源开发和能源利用等诸多领域。“航天”不仅是国防工业的一个“领域”,“航天产业”也绝不仅是国民经济的一个“行业”,通过航天技术转移转化,培育新需求,创造新供给,将实现新产品、新产业、新业态的逐步“涌现”。

那么,究竟何为太空经济?凡因人类航天科技诱发的经济活动,皆属太空经济。具体而言,太空经济的范畴主要包括以下几个方面:一是空间技术与宇航产品:航天运输系统、空间飞行器相关制造技术、型号产品与发射服务。二是卫星应用:卫星通信、卫星导航、卫星遥感及相应的地面设备制造和运营服务。三是太空资源开发:太空能源、太空采矿、太空旅游、太空制造、太空农业、太空材料等商业开发行为。四是空间科学:包括空间物理学、空间材料科学、空间生命科学、空间环境和空间天文学以及地球科学等。五是太空文化:航天科普、航天文化、空间搭载效应、广告效应等。六是空间活动保障行业:包括与人类从事空间活动相关的法律、金融、保险、咨询服务业等。

在地域维度上,太空经济形成了一强三大,群雄并起的格局。美国长期以来稳坐航天强国的头把交椅,航天市场化机制成熟,航天产业商业化高度发达,具有高度协同化特征。依托于灵活的管理体制与市场机制,美国形成了一大批航天工业巨擘。根据美国《航天新闻》发布的2012年世界航天制造与服务业公司50强统计数据显示,仅美国一国上榜企业就多达30席,占据全球航天制造企业的半壁江山。

俄罗斯、欧洲、中国三个国家的航天商业化步伐在加深加快,暂列航天产业发展的第二梯队。俄罗斯政府积极推行“军转民”的军民融合措施。今年7月,俄罗斯总统普京与俄罗斯航天国家公司新一届领导班子举行工作会议,指出航天“不仅仅事关国家荣誉”,“考虑到航天产业具有战略重要性,请重视手中的关键任务。”

欧洲一直致力于加强在航天领域的统一性与独立性,努力提升航天工业的竞争力;商业航天欣欣向荣、实力雄厚。对于通信卫星、对地观测卫星、运载火箭等航天优势领域,欧洲在产业技术水平、市场份额、企业竞争力等多方面可与美国抗衡。

随着我国经济社会的快速发展和航天科技的不断进步,对航天产业的需求日益强劲,航天商业化的呼声日益高涨。有专家预测,包括运载火箭、卫星应用、空间宽带互联网等,在“十三五”期间就将有8000亿元人民币的市场总量。2015年是中国商业航天的元年。三年来,发展商业航天的呼声日益高涨,各类企业都不约而同登上商业航天的舞台。唱主角的有像航天科技、航天科工这样的国家队,还有刚刚起步的像壹空间、蓝箭科技、星际荣耀等初创公司,既有高科技背景的跨界融合,又有在资本领域长袖善舞的各类基金。

其他航天国家对航天产业的重视程度也呈上升趋势。日本在去年发布的《航天产业展望2030》报告中指出,日本将为新进入航天产业的企业提供在轨试验的机会,加速实现空间技术商业化等措施。印度一直致力于通过提供低成本发射服务参与商业发射服务市场竞争;同时,也正在积极进入商业卫星制造业,印度2018-2019财年航天预算中航天应用大幅增长。此外,以色列、南非、巴西等发展中国家也具备一定的航天产业能力,发展潜力巨大。

全球首富贝佐斯指出,“我们还处在太空产业的‘第一天’,太空产业已经准备好经历一场即将到来的激动人心的转变”。太空经济代表着昨天,它为人类创造了一个个奇迹;太空经济也标志着今天,它为国民经济带来了整体提升;太空经济更预示着明天,它将带领人类走向一个崭新的未来。


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