试论网络科学与系统科学的交叉性及挑战性.ppt

III 网络科学与系统科学的差异性 另一个不同点：综合集成方法的理论基础是思维科学。方法基础是系统科学和数学科学，技术基础是以计算机为主的现代信息技术，实践基础是系统工程的应用，哲学基础是辩证唯物主义的实践论和认识论。后面几点与网络科学有相似点。问题是：网络科学能否学习和借鉴思维科学来促进和发展自身的学科？我觉得，如能，这也许能更好描述复杂网络中与情感、思维、人才和人性等相关的动态复杂性问题。 社会认知 知识体系 机器体系 社会实践 专家体系 由认识到 实践 改造世界 由实践到 认识 认识世界 客观世界 实例:研讨厅体系结构 体现几十年来世界学术讨论的seminars经验 C3I及作战模拟 从定性到定量综合集成方法 情报信息技术 人工智能 “灵境”（VR、人工虚拟现实） 人-机结合智能系统 系统学 第五次产业革命中涌现出了的新技术……… 综合起来，三种方法论可以形象地表示为: 综合集成方法：1+12 还原论方法：1+1≤2 整体论方法：1+0=1 这个研讨厅体系的主要特点和表现 IV 面临的挑战性 为了满足未来人类对科学的广泛需求，网络科学面临着挑战性课题，我认为有以下值得关注的课题，与系统科学并非完全无关。 1 建立网络科学统一理论框架 2 完善数据，发挥人的想象力与创造力 3 探索整个自然界和人类社会 4 重新统一地认识众多传统科学 5 开展重大实际网络的应用研究 6 网络中心作战及国防领域网络应用 7 完善网络科学的理论和方法 8 探索网络科学与艺术的和谐统一 面 临 的 挑 战 第一,探索网络科学前沿问题：建立网络科学的统一理论框架（体系） 需要深入探索和发现构成复杂系统基础的理论核心，形成统一理论框架，以便能够进一步揭示和深入了解发生在网络系统中的动力学过程及其物理演化机制问题，需要定性和定量地深刻理解所能感知的复杂系统的行为及其演化特性，揭示复杂网络的拓扑、动力学和功能之间的普遍联系（规律性）。 因此，这必然与许多交叉领域的前沿课题密切相关。例如，探索脑神经网络是21世纪科学的主要前沿领域之一。 Barabasi 指出：“我们需要攻克下一个前沿问题，就是理解在网络中发生的动力学过程。而问题在于我们已经有了几乎和复杂系统一样多的动力学现象。…… 尽管是多种多样的，但是否有这样的可能：这些动力学过程有着一些共同的特征？”这样的共性是存在的；只是迄今还没有发现能够解释它们普遍性的理论框架。同网络拓扑结构的普遍性相比，很快就能找到构成复杂系统的理论基础。 第二,需要突破关键问题：完善数据和发挥人的想象力、创造力和智慧 今后能否保持网络科学发展的势头取得更辉煌的成果呢？回答：是可能的！ 主要的关键问题之一是需要更多的完善的数据。事实上，在过去的十年里大型可靠的网络数据的突现已经促进了网络理论的发展。今后几年只要能够捕获更详细数据，并能反映发生在网络系统中的动力学过程。 在此基础上，关键问题之二是，人就成为了唯一的决定因素，需要依靠全世界科学家发挥高度想象力、智慧和创造力。随着现代科学技术的迅速发展，今后肯定能够挖掘和提供更多、更完善的实际数据，所以非常需要建立最广泛的科学家国际合作网，开展最密切的国内外合作研究。 相信依靠全球科学家的高度（原）独创性的思维能力和智慧，有望今后10年进一步发现复杂网络更普遍和更深层次的规律，从而获得更深入广泛的应用。 第三, 网络/系统科学志在探索整个自然界和人类社会 我们要认识的复杂系统，既不是细胞，也不是因特网，而是整个人类社会和自然界。这是Barabasi的一个大胆的预测是：“由于我们每天所要使用的电器设备数量的增长，从移动电话到全球定位系统和因特网，它们已经捕获了我们生活中的一切行踪，在一个真正量化的方式下，我们首先能够认识的复杂系统不是细胞，也不是因特网，而是我们人类社会。”并将实现一个真正量化的定量理解。从而必将更多揭开自然界和人类的“庐山真面目”。 第四，瞄准共同目标：运用网络科学重新统一地认识众多传统科学 对于复杂网络系统而言，节点（组元）之间内在的相互连接（关系）特别重要，这正是人们关注网络的原因。 “今天，对网络系统的认识已经成为一系列传统学科的共同目标” ，也就是今后需要运用网络科学科学观来重新统一认识许多传统学科.例如：计算机科学家正在绘制下一代互联网和万维网的结构与功能；流行病学家追踪病毒传播与传输网络；细胞生物学家使用网络来研究信号传导和代谢过程及其应用；生物神经科学家正在探索完全的大脑神经网络图；……。总之，我们需要运用网络科学重新统一地认识众多传统科学。 第五, 当务之急：开展重大网络工程与实际应用研究工作。 开展国家及国防急需的重大工程与应用课题的研究，特别是涉及军民两用网络安全等问题。 值得注意的是，美国高度重