复杂系统管理理论与方法研究

 

 

汪寿阳,胡毅等 

 

随着新一代信息技术快速发展,系统的复杂程度不断提高,在对复杂系统管理提出挑战的同时,也因系统内部个体间的交互和系统层面的演化易于观测,为该领域带来了新的研究问题。发展和扩充复杂系统管理的分析理论和方法,有助于解决复杂系统运行中涌现的突出短板,使复杂系统适应新形势下社会发展需求。本文在分析国内外研究发展态势的基础上,结合国家自然科学基金委管理科学部“十四五”规划复杂管理系统优先领域专家研讨会意见,凝练出该领域未来值得深入探索的五个方向,并给出每个方向的典型科学问题。

一、复杂管理系统的结构特征、基本性质与演化机理

复杂系统具有多层次、多功能的结构,但这种结构并不是一成不变的,相反,其在发展过程中能够不断地学习并对自身结构进行完善或重组。同时,复杂系统是开放的,能够不断从周围汲取信息,并朝着适应环境的方向发展。现如今,由于科学技术的发展,人与人、物与物之间的关联变得更加紧密。同时,由于大国之间的博弈以及疫情等“黑天鹅”事件的发生,周遭环境中的不确定性成分不断增多。原有的复杂管理系统的结构特征、基本性质以及演化机理也可能会随之变化。因此,重新对复杂管理系统的内部交互和外在演化的规律进行探究变得十分迫切和紧要。

典型科学问题举例:复杂社会经济系统演化,复杂网络结构及其演化,时间序列的长程相关问题,网络演化的动态建模,多尺度模型的构建,信息化下认知人的个体行为及其交互与群体的行为的涌现规律,技术与管理的互动规律、高维非结构化数据的建模等。

二、复杂系统的知识和信息融合

复杂系统理论在经历了长达半个多世纪的发展已经形成了一套较为完整和成熟的体系。然而,随着颠覆性创新的出现、人们生产生活方式的转变以及经济全球化程度的加深,有些“知识”可能已经不再能够描绘复杂系统的运转模式,也不再适用于指导复杂系统的管理调控。同时,数据存储技术和运算能力实现了大幅提升,数据驱动的模型构建成为了可能。因此,利用已有的知识指导新信息的获取,利用获取的新信息修正已有的知识可以帮助人们更好地理解复杂系统的运行机理,预测其演化方向。

典型科学问题举例:数据建模样本变量与常规建模领域变量间的关系,数据模型在常规模型环境下的普适性和鲁棒性,多个数据模型对常规模型的逼近过程优化,复杂管理系统中异构数据的融合技术,复杂系统知识信息数据的融合的计算实验等。

三、复杂管理系统的融合建模与分析理论

当下,国际形势风云变幻,各种创新不断涌现,管理系统面临的环境不确定、信息不完整的问题日益突出,其内部各要素之间的非线性关联更加难以辨别,其外在动态演化的方向更加难以捉摸,对建模技术和分析方法提出了更高的要求。随着信息技术的快速发展,人工智能的作用日趋多样和强大。将已有的建模方法(比如分形理论、混沌理论、模糊理论、复杂适应系统理论)和人工智能相融合,可以显著地增强数据处理能力和模型的拟合程度,继而支持对复杂系统的深入分析。

典型科学问题举例:数学规划和人工智能的协同,带资源约束的实时数据计算理论与技术,区间数据的信息不完全建模,机器学习与高维度数据建模等。

四、复杂管理系统的智能优化、仿真和调控决策

优化和调控决策是管理的重要环节,小到企业生产方案的决定,大到国家大政方针的出台,都离不开优化和决策技术的支持。管理问题越复杂,在优化和决策时需要考虑的因素也就越丰富,备选方案也就越多样,预期目标和评价标准的确定也就越困难。面对复杂化的管理系统,亟需发展新理论以满足实践要求,并拓展和引领决策科学的国际前沿。一个可行方案是在现有的决策系统中引入人机混合的模式,将机器的运算能力和人类的智慧相结合,以适应决策问题不断复杂的需要。此外,也可以借助社会实验或者计算实验的手段对复杂管理系统进行仿真,模拟不同措施推行的结果。

典型科学问题举例:混合智能决策的可解释性问题,复杂系统的协同和资源调度的问题,新决策要素识别及测度,决策范式变迁及机理,数据标准化和质量测度理论与模型,非结构化异质数据的融合与决策分析,复杂管理系统的校准问题等。

五、宏观经济与金融复杂系统

国际政治局势的不明朗和疫情防控形势的不确定,使中国的经济发展面临着很大的困难和冲击,需要借鉴复杂系统的相关理论去指导和提振经济。此外,近些年来,金融创新(移动支付、P2P,数字货币等)层出不穷,在为资本市场注入活力的同时,也对政府的监管和投资者的甄别能力提出了更高的要求。加上中国资本市场一向以信息透明度低、投机情绪高涨、价格波动明显为特点,将复杂系统的管理思想引入到宏观政策的制定和金融风险的防控中来,可以更好地化解系统性风险,为资本市场的健康发展保驾护航。

典型科学问题举例:基于复杂网络的系统性风险的识别、预防以及应对,新冠疫情的演化和防控、基于自组织理论的经济复苏可行政策的分析,基于复杂自适应系统的疫情后国际局势演化特征等。

作者简介:

汪寿阳,中国科学院特聘研究员,发展中国家科学院院士、国际系统与控制科学院院士、教育部长江学者奖励计划特聘教授、国家杰出青年科学基金获得者、亚太工业工程与管理协会会士。现为中科院数学与系统科学研究院研究员、中国科学院预测科学研究中心主任。汪寿阳在决策理论、金融系统工程、物流与供应链管理、对策与冲突分析、经济分析与预测等领域做出了一批得到国际同行高度好评和政府有关决策部门高度重视的研究工作,出版学术专著43部(包括在欧美出版英文专著21部),在Science、Nature等国际重要期刊上发表论文430余篇,SCI/SSCI引用愈16500篇次;向中央和国家有关部委提交政策研究报告300余篇,其中150余篇得到国家领导人的重要批示,不少政策建议被政府所采纳;领导研究开发的经济监测预测预警系统、政策仿真系统和决策支持系统为国家发展和改革委员会、央行以及中石油等政府部门和大型企业的科学决策和科学管理发挥了重要作用。部分研究成果获得了省部委科技进步奖/自然科学奖/优秀成果奖一等奖7次、二等奖11次、三等奖5次,还获得Scott Award等6个国际重要奖项。他也先后获得“中国科学院先进工作者”和“全国先进工作者”等称号。

 

文章刊发:

汪寿阳、胡毅*、熊熊、王曙明、张维,复杂系统管理理论与方法研究,《管理科学学报》,2021年第8期。

 

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发布日期:2022-05-29浏览次数:
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