典型信息法假說的提出和演繹證明
發(fā)布時間:2020-05-20 來源: 日記大全 點擊： 
今天正趕上伊拉克開戰(zhàn)，關(guān)心伊拉克局勢問題，大家的想法一樣。我想立足點還是要增強中國的綜合國力，提高科學(xué)技術(shù)水平，才能在復(fù)雜多變的國際環(huán)境中，立于不敗之地。今天介紹我從事復(fù)雜性問題研究的一點實踐經(jīng)驗和想法，主要有以下四點。
1. 當(dāng)代科學(xué)研究面臨的重點和難點問題是復(fù)雜性問題。從隧道工程實際出發(fā)，我提出一種“復(fù)雜性工程技術(shù)問題”。這種復(fù)雜性問題以往似乎沒有人提過，到底是不是？
2. 為了初步的解決某些復(fù)雜性問題，我提出一種經(jīng)驗性假說——典型信息法，并作了大量的工程應(yīng)用驗證。典型信息法也可能用于基礎(chǔ)科學(xué)研究領(lǐng)域的復(fù)雜性問題。
3. 在當(dāng)代復(fù)雜性科學(xué)技術(shù)問題研究中，中國的傳統(tǒng)文化有什么作用？北大一位先生認(rèn)為：“像一切已經(jīng)或正在死亡的文化傳統(tǒng)一樣，中國傳統(tǒng)文化總是能對技術(shù)理性的克服起一些牽制和參考作用”，“中國人文難以拯救現(xiàn)代科學(xué)“。今天我要說明，典型信息法是中西文化融合的產(chǎn)物，可以用來初步解決某些復(fù)雜系統(tǒng)行為預(yù)測的難題；
實踐表明：在當(dāng)代全球文化轉(zhuǎn)型與科學(xué)轉(zhuǎn)型中，中國傳統(tǒng)文化有重要作用。哪一種觀點比較符合實際？
4. 我贊同徐道一先生的觀點：中國傳統(tǒng)文化的精華是毛澤東思想的重要淵源。在這里我特別要強調(diào)毛澤東軍事思想的作用。強調(diào)毛澤東思想可能有些同學(xué)會笑，覺得這是過時的東西。但是請大家想想抗日戰(zhàn)爭。中華民族反抗帝國主義斗爭的歷史，百年的失敗、屈辱，第一次取得勝利是抗日戰(zhàn)爭；
在一定意義上看，抗美援朝也可以說是中華民族獨立、解放斗爭的繼續(xù)。毛澤東思想在中華民族解放的斗爭過程中發(fā)揮了巨大的威力。不論對毛澤東個人看法如何，在民族解放這一點上，我想和諸位大概可以有共識。戰(zhàn)爭現(xiàn)象是所有社會現(xiàn)象中最復(fù)雜的，比如說，誰能預(yù)先知道美國是今天早上9點對伊拉克開戰(zhàn)，誰知道是以這種形式開戰(zhàn)，誰知道為什么剛開始說薩達(dá)姆父子已經(jīng)被打死，但后來又沒有呢？戰(zhàn)爭是一個非常紛亂的、不確定性的、復(fù)雜的現(xiàn)象，是最復(fù)雜的系統(tǒng)。能夠有效地認(rèn)識與處理最復(fù)雜系統(tǒng)的思想，為什么不能用于其它復(fù)雜性系統(tǒng)的研究呢？（www.bdjt.com）
我提出復(fù)雜性工程技術(shù)問題，是以巖石力學(xué)在隧道工程的應(yīng)用為背景的，是在實踐中提出的。所以各位雖然不是學(xué)工程的，但我只能結(jié)合隧道工程實際，才能說清楚：確實存在一種用還原論方法不能解決的復(fù)雜性工程技術(shù)問題，以及我是怎樣初步解決的；
這就涉及到從提出到初步解決一種復(fù)雜性問題的全過程，涉及到一種軍事、哲學(xué)思想在復(fù)雜性研究中的作用；
在此基礎(chǔ)上并開始反思：當(dāng)代科學(xué)轉(zhuǎn)型中，巖石力學(xué)面臨的矛盾為什么特別尖銳？為什么首先在中國初步有所突破？如果說這次講座多少有點新意的話，可能就在于此。
希望各位能夠帶著一種理性批判的眼光來聽，我的經(jīng)驗在一定條件下可能會有點實用性，但一定有局限性，如果缺乏自覺就會變成盲目性，希望大家提出置疑和指正。（www.bdjt.com）
下面我從提出“復(fù)雜性工程技術(shù)問題”開始講。凡是工程問題必然涉及經(jīng)濟條件、社會環(huán)境等問題，就會有一定的復(fù)雜性。但我講的不是這種問題。我所說的復(fù)雜性工程技術(shù)問題有兩種：一種是基于地質(zhì)條件和相關(guān)施工條件的復(fù)雜性，或可能基于天體物理、生物的復(fù)雜性，總的來說就是用還原論不能解決的問題，這是我今天要講的；
還有一種是美國和前蘇聯(lián)已經(jīng)用常規(guī)方法解決了的問題，但在中國不具備相關(guān)條件，必須另辟蹊徑。如1980年中國首批太平洋的洲際火箭試驗，這就是這種復(fù)雜性問題。大家如果感興趣，可以請當(dāng)時這個試驗的總體設(shè)計負(fù)責(zé)人趙少奎先生來講。
在地球表面的巖石圈開挖和支護構(gòu)成隧道（地下）工程，相應(yīng)的學(xué)科是力學(xué)和地學(xué)交叉的巖石力學(xué)，以及工程地質(zhì)力學(xué)。傳統(tǒng)做法是把隧道開挖成城門洞形，然后做很厚、很重的襯砌，等著上面的巖石來塌（出示投影儀圖片）�，F(xiàn)代隧道工程基于“新奧法”進行，“新奧法”是奧地利發(fā)明的一種隧道工程新技術(shù)，有三大技術(shù)支柱：第一個是開挖后迅速地施作噴射混凝土支護；
第二個是錨桿支護，就是在巖石中鉆孔以后，把鋼筋粘接到鉆孔中；
二者并用就是“錨噴支護”；
第三個技術(shù)支柱就是在施工中及時進行圍巖變形量測。
隧道開挖前的原狀巖體是隧道工程的“環(huán)境1”。（出示投影儀圖片）在這張圖上的巖層有節(jié)理裂隙，但不完全貫通。這種原狀巖體據(jù)說在美國很常見，在我國不多，但三峽水電站地下廠房也是這種情況，地質(zhì)條件好，開挖成洞容易。開挖后形成了隧道空間，這是“環(huán)境2”。隧道開挖，10 - 100平方米左右的石頭突然沒有了，隧道周圍的巖體一定會往里變形，但巖體變形總有個邊界，其范圍在周邊一般為隧道直徑的三倍到五倍。什么叫圍巖？隧道開挖后，應(yīng)力和變形產(chǎn)生變化的周圍的巖體就叫圍巖。圍巖和支護加起來，就是圍巖－支護系統(tǒng)。
按照“新奧法”的概念，不是消極地等待巖石塌下來壓著支護，而是把圍巖作為隧道的環(huán)境、建筑材料和自承結(jié)構(gòu)的主要部分�！靶聤W法”是一個很聰明的辦法，這里有鮮活的系統(tǒng)、控制、信息的思想，是用整體論的觀點來觀察和處理復(fù)雜性問題，由于行之有效，已在世界范圍推廣應(yīng)用。有志于從事復(fù)雜性研究的同學(xué)，值得加以重視。
巖體經(jīng)歷過多次的地質(zhì)構(gòu)造運動，基本特點是復(fù)雜多變。巖體中有初始地應(yīng)力，這是一個很特別的現(xiàn)象。其大小和方向沒有理論方法可以計算，通常水平方向比較大。如果不進行現(xiàn)場量測，無法了解工程所在區(qū)域的地應(yīng)力場是什么樣的。
這張圖示出巖石的十種與非線性有關(guān)的特性（出示投影儀圖片），包括非連續(xù)性，不規(guī)則塊體的尺寸，節(jié)理的延伸長度、粗糙度、開合度、傾向、傾角、界面強度，節(jié)理中逐點變化的充填物、滲流地下水等。如果在一個地方打一個鉆孔，鉆孔內(nèi)的電視掃描只能看見一小部分的特性，是一孔之見，沒有代表性，有限的幾個鉆孔，無法查明有關(guān)地層的情況。
巖體通常是三相（固、液、氣相）的，非均質(zhì)的、不連續(xù)的、各向異性的、流變性的、非線性的，每一點的幾何參數(shù)、力學(xué)參數(shù)都不一樣。在人為的施工因素的觸發(fā)下，這種多因素之間耦合相互作用的精確描述是極其困難的。洞室開挖前，原狀巖體千百年沒有什么變化，爆破開挖后，幾個毫秒的時間內(nèi)，巖體力學(xué)性態(tài)急劇變化，圍巖中有的地方會產(chǎn)生新的裂縫，有的地方原有的裂縫可能閉合，這時地下水也會跟著發(fā)生變化，原來有充填物的地方可能沒有了，有的地方會形成新的充填。地下水又會隨之發(fā)生變化。每條節(jié)理裂隙的開合度、充填物情況，各個點都是不同的，這導(dǎo)致地應(yīng)力的傳播方向逐點變化，更是無法逐點查明的（出示投影儀圖片）。所有這些大量的復(fù)雜因素多層次的相互作用，都是不能用還原論方法精確描述和預(yù)測的。（www.bdjt.com）
采集巖石樣本到實驗室做力學(xué)試驗，由于脫離了原狀巖體相互間的作用，試驗結(jié)果與原狀巖體中的實際狀況往往相差很遠(yuǎn)，甚至有數(shù)量級的差異，而且不可能把每一點的巖石都拿回去做實驗，實際上隧道周圍三倍到五倍直徑范圍內(nèi)的巖體你根本看不到，但它們都要對應(yīng)力、變形產(chǎn)生影響。（出示投影儀圖片）這是南嶺隧道的一個開挖斷面，有8種巖石，巖層褶皺的傾角逐點變化，甚至翻轉(zhuǎn)180度，每一點力學(xué)性狀都不同，在軟弱圍巖只有典型性。但是，隧道中每一個斷面的地質(zhì)條件都是變化著的（出示投影儀圖片）。顯然，逐個斷面、逐點進行精確的描述、測定和定量分析，是根本做不到的。軟弱圍巖搞不好是會塌方、死人的。因此，軟弱圍巖穩(wěn)定性的分析預(yù)測，是地下工程的一大難點，是巖石力學(xué)、工程地質(zhì)力學(xué)研究的一個重點。
巖石（體）復(fù)雜性的認(rèn)識，可以從一些主流科學(xué)家的論述中得到支持。如新奧法創(chuàng)始人之一、國際巖石力學(xué)學(xué)會首任主席米勒認(rèn)為，巖體是所有技術(shù)學(xué)科中最復(fù)雜、最難理解的材料；
中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會的創(chuàng)始人陳宗基明確指出：巖石是一種十分復(fù)雜的地球介質(zhì)，無論怎么進行研究也不可能把所有的問題都搞清楚。
二、三十年來，巖石力學(xué)界對圍巖穩(wěn)定性的分析預(yù)測往往與實際情況相差很遠(yuǎn)。這里介紹一個《小浪底水利樞紐工程地下廠房支護設(shè)計報告》中的實例：該廠房跨度26.20米，高度61.44米。設(shè)計階段清華大學(xué)的分析結(jié)果認(rèn)為，地下廠房開挖后，圍巖大部處于彈性狀態(tài)；
可是河海大學(xué)的分析結(jié)果認(rèn)為，圍巖大部分處于塑性狀態(tài)。兩種分析結(jié)果截然相反，而且都不符實際。這種情況在國際上也很常見。按照西方近、現(xiàn)代科學(xué)公認(rèn)的基本規(guī)范，在一個公理化系統(tǒng)中不能推出自相矛盾的結(jié)論。而工程實踐反復(fù)證明，巖石力學(xué)不能滿足無矛盾性的條件。顯然，巖石力學(xué)面臨著一種危機。錢學(xué)森先生提出：凡是不能用還原論方法，而要用新的科學(xué)方法來解決的問題都是復(fù)雜性問題。幾十年來世界各國地下工程圍巖穩(wěn)定性分析預(yù)測的實踐證明，它屬于復(fù)雜性問題是沒有疑義的。復(fù)雜性工程技術(shù)問題是一個客觀存在的事實。
可是巖體中的地下工程還是要做啊，而且在中國，西部大開發(fā)，工程規(guī)模越來越大，地質(zhì)條件越來越復(fù)雜。既然理論分析結(jié)果沒有準(zhǔn)頭，就只能依靠工程師的實踐經(jīng)驗，綜合多種方法互參互校，以經(jīng)驗判斷為主作出決策；
但這又難免有因人而異的缺點�，F(xiàn)在美國、日本等國家的技術(shù)規(guī)范、指南中，地下工程設(shè)計都是以工程類比法的經(jīng)驗方法作為首要方法，理論方法放在末位。請大家想想，這是不是現(xiàn)代科學(xué)面臨危機的一種突出表現(xiàn)？（www.bdjt.com）
今天用毛澤東思想指導(dǎo)進行反思，巖石力學(xué)作為一個學(xué)科，主要矛盾是研究對象（巖體）和工具（力學(xué)）的矛盾。工程巖體極其復(fù)雜，而力學(xué)分析是一種還原論方法。試圖單純（或主要）應(yīng)用還原論方法解決復(fù)雜性問題，這就是巖石力學(xué)內(nèi)在的主要矛盾，也是危機產(chǎn)生的根本原因。
由于巖體與力學(xué)的內(nèi)在矛盾，巖石力學(xué)理論與地下工程實踐，特別是在中國，矛盾特別尖銳。這就成為現(xiàn)代科學(xué)的一個薄弱環(huán)節(jié)。另一方面，以《巖石力學(xué)與工程學(xué)報》為代表的中國巖石力學(xué)界主流科學(xué)家，當(dāng)時堅持了理論聯(lián)系實際的方針。這些都是在中國有可能較早地產(chǎn)生一個突破的客觀條件。（www.bdjt.com）
下面講一講我是怎樣提出典型信息法假說的，與我的初期的實踐探索（1981－1991）。中國的近代科學(xué)技術(shù)是從西方傳入的。在我的第一個研究課題——在隧道設(shè)計階段，圍巖－支護系統(tǒng)穩(wěn)定性分析預(yù)測研究中，我所用的科學(xué)技術(shù)條件，也都是從西方學(xué)來的，不過有的在中國有所發(fā)展而已。但是，這項研究的指導(dǎo)思想是中國的。
在這項研究中，認(rèn)識與解決復(fù)雜性問題的思路方法從何而來？1981年，我雖然初步學(xué)習(xí)了一點系統(tǒng)科學(xué)知識，但還是很零星的。但是自從抗美援朝戰(zhàn)爭以來，我頭腦中一直有個明確的指導(dǎo)思想，就是毛澤東思想，具體來說是毛澤東軍事思想和哲學(xué)思想。不僅是進行此項研究，此前在我的學(xué)習(xí)和工作，用毛澤東思想指導(dǎo)是比較自覺的。但在文革中，除了小組會人人輪流說一遍以外，各級“講用會”我從來沒有講過，因為有自夸的味道�，F(xiàn)在，馬克思主義、毛澤東思想似乎不大時興了，我感覺可以如實說了。（www.bdjt.com）
首先是“總攬全局”，從而明確了“敵強我弱，相差懸殊”的基本態(tài)勢。當(dāng)代西方科學(xué)局限于專業(yè)化的思維模式，科學(xué)技術(shù)工作者總是嚴(yán)守自己的專業(yè)界限，很少有興趣考慮專業(yè)任務(wù)以外的全局性的問題。而毛澤東思想認(rèn)為：戰(zhàn)爭勝敗的主要和首先的問題，是對于全局關(guān)照得好不好。頭腦里有了這個指導(dǎo)思想，盡管組織上并沒有給我這個研究任務(wù)（當(dāng)時只是自選課題），出于“中國應(yīng)當(dāng)對于人類有較大的貢獻”的夙愿，我還是通過閱讀專著、期刊，特別是充分利用參加學(xué)術(shù)會議的機會，對國內(nèi)外本專業(yè)內(nèi)外的相關(guān)的現(xiàn)狀，默默地進行了系統(tǒng)的、周密的調(diào)查研究。
調(diào)查研究表明，20世紀(jì)40年代誕生的系統(tǒng)科學(xué)、電子計算機和“新奧法”，發(fā)展到80年代初，已經(jīng)為突破還原論的藩籬、初步解決“巖石力學(xué)理論和預(yù)測不符的難題”創(chuàng)造了條件。“新奧法”是基于整體思維提出的一種解決工程問題的新方法，首次提量測洞室周邊兩點間距離的變化，來觀察和控制圍巖整體變形。隧道開挖后洞室周邊的圍巖變形，是圍巖內(nèi)各點應(yīng)變增量在空間域和時間域的積分。同學(xué)們剛才看到了地下洞室每一點的應(yīng)力是不一樣的，但是奧地利人提出這樣一種辦法：開挖后作圍巖變形量測，就是量測洞室周邊圍巖兩點間距離的變化，如果變化很小而且很快就停止了，那說明圍巖是穩(wěn)定的；
如果一直在變，那可能就有問題。這是巖體力學(xué)基本特征的一種外部參量。一個復(fù)雜系統(tǒng)可能有很多無法描述的參量，它們可能累積起來相互作用形成個別的整體性的參量，(點擊此處閱讀下一頁)
通過這個整體性參量可以觀察和控制系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性。這就是系統(tǒng)科學(xué)中的序參量。“新奧法”的圍巖變形，即兩點間距離的變化，就是一個序參量。
如果能在工程現(xiàn)場做巖石力學(xué)大試件試驗研究的話，大試件內(nèi)包括多種巖石類型、節(jié)理裂隙，以及多種復(fù)雜因素的相互作用，得出來的結(jié)果和實際情況可能就比較接近。這是巖體力學(xué)基本特征的一種內(nèi)部參量。平時實驗室內(nèi)試驗的試件尺寸是50毫米左右，要在現(xiàn)場做一個立方米的試件，這在經(jīng)濟上、時間上往往是不可行的，國內(nèi)外隧道工程通常都不做。地質(zhì)、施工條件極其復(fù)雜，這就是說敵方極其強大，而我方的科學(xué)技術(shù)條件，隧道工程的經(jīng)濟條件十分薄弱。總攬全局，敵強我弱，實力相差懸殊。
按照毛澤東軍事思想，單純使用實驗加分析的方法，試圖解決圍巖穩(wěn)定性分析預(yù)測問題，等于是盲目地和強敵打陣地戰(zhàn)、消耗戰(zhàn)，失敗是必然的。對于復(fù)雜性研究對象來說，常規(guī)的力學(xué)試驗和數(shù)學(xué)分析是必要的，但顯然不能以此為主導(dǎo)。巖石力學(xué)必須在總結(jié)新奧法工程實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，與系統(tǒng)科學(xué)、計算機技術(shù)緊密結(jié)合，深入探索，才有可能逐步得出比較全面和深入本質(zhì)的認(rèn)識。轉(zhuǎn)弱為強的希望在于另辟蹊徑，打到“外線”去，牽著敵人的鼻子走，造成局部的優(yōu)勢，在力量有利于我而不利于敵的情況下，尋機決戰(zhàn)。（www.bdjt.com）
“調(diào)動一切積極因素，組成抗敵的統(tǒng)一陣線�！奔热粩硰娢胰酰紫纫_處理敵我關(guān)系，這是科學(xué)技術(shù)研究的戰(zhàn)略思想問題。“新奧法”和當(dāng)代一切可能利用的西方先進科學(xué)技術(shù)成果，都是本項研究的科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)。而“新奧法”存在問題的解決，就是本項研究試圖解決的重點問題�！靶聤W法”的局限在于挖一個洞，量測一個。在洞室的設(shè)計階段或開挖以前，情況到底如何是不清楚的。我想要解決的問題，最主要的就是在開挖前也能預(yù)測大概的實際情況。因此要調(diào)動一切積極因素，充分利用一切有利的科學(xué)技術(shù)先進成果，有關(guān)領(lǐng)域?qū)＜业慕?jīng)驗，現(xiàn)有的工程現(xiàn)場實測資料和既往的統(tǒng)計資料；
在計算機技術(shù)的基礎(chǔ)上，加以系統(tǒng)綜合；
正如抗日戰(zhàn)爭時連開明地主都要聯(lián)合一樣。這就是說，戰(zhàn)略思想只能是充分利用一切可能利用的有利條件，實行整體論和還原論結(jié)合。
要眼睛向下。不能只是眼睛向外，不看中國的情況和經(jīng)驗。在抗日戰(zhàn)爭中毛澤東主席反復(fù)強調(diào)了這個觀點。中國的山多、隧道工程多，改革開放以后中國人學(xué)習(xí)西方的先進經(jīng)驗，恭謹(jǐn)勤勞。有可能在某些方面青出于藍(lán)、后來居上。要從總結(jié)中國豐富的工程經(jīng)驗中學(xué)到一點東西，在此基礎(chǔ)上，獨立自主自力更生，而不是一味跟蹤國外，跟著西方爬行。
既然敵強我弱，要想實現(xiàn)目標(biāo)，必須要正確處理統(tǒng)一戰(zhàn)線的關(guān)系，包括暫時的同盟者；
還要因地、因時制宜，實行靈活機動的戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)。例如把一部分研究內(nèi)容納入他人負(fù)責(zé)的研究課題，或者是兼職單位的某一研究課題，并力爭創(chuàng)造明顯的成績，爭取在一段時間內(nèi)的支持。同時，應(yīng)該全心全意為地下工程服務(wù)，不計條件、不要報酬。工程實踐中發(fā)現(xiàn)的問題和典型經(jīng)驗，對于本項研究都是非常寶貴的，不是金錢能夠買到的。退休以后，繼續(xù)開展課題研究要靠朋友幫忙，在收入分配和成果署名等方面要處理好。為什么要千方百計采取靈活措施呢？原因就在于敵強我弱，相差太懸殊，必須處理好敵、我、友三方的關(guān)系。（www.bdjt.com）
“知其大略，知其要點”的指導(dǎo)原則。傳統(tǒng)上巖石力學(xué)圍巖穩(wěn)定分析，必須基于精細(xì)分析查明力學(xué)機理，然后建立理論分析模型，多參數(shù)輸入，要為用戶提供精確的、定量的分析結(jié)果。調(diào)查研究表明，這些要求完全不切實際。毛澤東思想指出，戰(zhàn)爭現(xiàn)象是較任何其他現(xiàn)象都更為復(fù)雜，更難預(yù)測的，戰(zhàn)爭的特性也很難把握，但不管在什么情況下，知其大略，知其要點是可能的，變劣勢為優(yōu)勢，變被動為主動是做得到的。由此得到啟發(fā)，以復(fù)雜系統(tǒng)為對象的研究，只能要求做到知其大略，知其要點，而精確的、完全符合實際的巖石力學(xué)分析既不可能，也非必要。
帶著如何用系統(tǒng)科學(xué)原理加以闡明的問題，學(xué)習(xí)系統(tǒng)論、控制論等有關(guān)論著三年。1988年，我在《巖石力學(xué)與工程學(xué)報》的“巖石力學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略討論”中，對巖石力學(xué)圍巖理論分析的三個基本環(huán)節(jié)——建模、輸入、輸出，提出三條指導(dǎo)原則：1. 圍巖－支護系統(tǒng)穩(wěn)定分析的機理和參數(shù)都不大清楚，應(yīng)屬于復(fù)雜系統(tǒng)與“灰箱”。因此，合理的建模原則不是傳統(tǒng)的、對應(yīng)于“白箱”的理論分析，而是經(jīng)驗分析和理論分析結(jié)合，即半經(jīng)驗、半理論方法。2. 對于復(fù)雜系統(tǒng)的控制原則，不是集中控制而是分層控制，因此合理的輸入方法不是集中控制下平等的多參數(shù)輸入，而是分層的、概略的模式輸入與精確的多參數(shù)輸入相結(jié)合。3. 基于復(fù)雜系統(tǒng)與精確描述不相容的原理，對于輸出結(jié)果的合理要求不是傳統(tǒng)的可供精確定量的，而是定性符合實際，可供半定量使用。這三條指導(dǎo)原則，是系統(tǒng)科學(xué)原理與地下工程實踐的有機結(jié)合，十余年來國內(nèi)外尚未見有人提出異議，已納入有的院校的研究生教材。（www.bdjt.com）
復(fù)雜性研究中，在系統(tǒng)整體的層次上，以典型 – 一般方法取代樣本 – 整體方法的思想基礎(chǔ)，就是毛澤東主席的觀點：“傷其十指，不如斷其一指”。在得出“知其大略，知其要點”的指導(dǎo)原則之后，一切可能利用的理論方法、專家經(jīng)驗和量測信息方法，以及當(dāng)時能夠見到的國內(nèi)外先進的巖石力學(xué)數(shù)值分析程序，我都熱切地學(xué)習(xí)過，親身試用過，實踐證明都不能解決問題。在“山窮水盡疑無路”之余，逐漸明確了，原來隧道圍巖穩(wěn)定分析預(yù)測可信度低的主要矛盾，在于隧道工程地質(zhì)條件以及相應(yīng)的施工條件的復(fù)雜性；
而主要矛盾的主要方面，即解決問題的關(guān)鍵在于，能否對分析預(yù)測對象的隧道工程圍巖 – 支護系統(tǒng)的地質(zhì)、力學(xué)性態(tài)，從整體上做出概略的、可信的定量描述。按照現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的常規(guī)方法，要么逐個工程進行原位測試，要么有大量的工程實測資料作數(shù)理統(tǒng)計，但是，二者都沒有現(xiàn)實可能性。這就明確告訴我，不能不下決心打破常規(guī)，另辟蹊徑。
國內(nèi)外巖石力學(xué)界從20世紀(jì)80年代就有一些學(xué)者研制人工智能專家系統(tǒng)，建立知識庫。如果有一百個地下工程資料就列出一百個，如果有一千個地下工程資料就列出一千個，根據(jù)待分析工程的條件逐個進行匹配。繼化學(xué)、軍事、中醫(yī)等領(lǐng)域的專家系統(tǒng)問世之后，國內(nèi)外巖石力學(xué)界也搞了一些專家系統(tǒng)，但是實際應(yīng)用很少，實效不佳。由于地下工程地質(zhì)條件極其復(fù)雜，而經(jīng)濟、技術(shù)、時間條件有限，只有極個別的重點工程可能具有進行比較系統(tǒng)、全面的原位測試的條件；
絕大多數(shù)隧道工程對于原位測試資料來說，要么一點沒有，要么只有一星半點。用毛澤東思想觀察，這樣的專家系統(tǒng)“知識庫”，實際上是把極其珍貴的“斷其一指”的典型信息，淹沒在“傷其十指”的一般工程信息的汪洋大海之中。本人孤陋寡聞，至今，我沒有見到過有人用專家系統(tǒng)解決一個軟弱圍巖隧道工程設(shè)計、施工問題；
也沒有見到過有一位醫(yī)生用專家系統(tǒng)“望、聞、問、切”給人看病。
20世紀(jì)70－80年代，中國曾經(jīng)在地下工程建設(shè)中大規(guī)模推廣“新奧法”，提高了工程的安全性和經(jīng)濟性。我們的20號工程地質(zhì)條件非常差。在當(dāng)時特殊的歷史條件下，我院委托中國科學(xué)院地質(zhì)所在工程現(xiàn)場針對9種工程地質(zhì)類型，做了16組試件從200毫米到1米見方，一共63個大試件原位測試；
我們埋設(shè)了68個圍巖變形量測斷面，測線134條，住在施工現(xiàn)場親身從事監(jiān)測，曾多次預(yù)報險情，及時處理，化險為夷。這些都是國內(nèi)外罕見的。
毛澤東主席歷來倡導(dǎo)典型方法。我作基層工作時，也有多次應(yīng)用典型方法的體驗。為了另辟蹊徑，我試圖把典型方法從社會科學(xué)移植到自然科學(xué)工程技術(shù)領(lǐng)域，把20號工程的原位測試資料作為典型信息源。由于20號工程可以看作力學(xué)分析三要素基本搞清的、“斷其一指”的、在軟弱圍巖中代表性良好的典型工程，由于20號工程的地質(zhì)條件，在國內(nèi)外圍巖分類中屬于最差的Ⅴ類圍巖中的極軟巖，而且偏于下限，因此，適用于20號工程的圍巖－支護系統(tǒng)的分析方法和程序，也應(yīng)該適用與同一圍巖類別的其他工程，而且更加安全。這是一個經(jīng)驗性假說。我們研制的計算機分析程序稱為BMP程序，BMP是“邊界元、錨桿、噴射混凝土”三個詞漢語拼音的第一個字母。這是一種選擇典型個體信息作為關(guān)鍵性定量描述的基準(zhǔn)，用典型信息對理論分析模型做反饋、修正，用以進行模擬的分析方法。從重要性來看，典型信息的權(quán)值應(yīng)該大于所有其他一般工程信息的權(quán)值之和，起碼要在0.6以上。我取典型信息的權(quán)值是0.8－0.9，其他信息之和的權(quán)值只有0.1－0.2。具體是多少，在不同的具體條件下可能有所不同。典型信息的作用是最重要的，其他一般信息的作用是次要的，但也是必要、不可缺少的。這就叫典型信息法假說，與數(shù)理樣本統(tǒng)計方法有根本區(qū)別，也與常規(guī)的人工智能專家系統(tǒng)方法有根本區(qū)別。充分利用中國特有的典型性信息資源，人工地造成局部優(yōu)勢，這正是在敵強我弱的條件下，打到“外線”去，克敵制勝的希望所在。（www.bdjt.com）
對于此項研究，我的整體目標(biāo)是：多、快、好、省。“多”是成果能用于絕大多數(shù)隧道工程；
“快”是比常規(guī)工程技術(shù)方法提高效率1到2個數(shù)量級；
“好”是簡便好用，分析預(yù)測比較接近實際，可信度高；
“省”是使用成本比常規(guī)方法降低1到2個數(shù)量級。其中“好”的綜合性定量指標(biāo)，取隧道圍巖變形分析值u與原位實測值U的接近程度（用比值u / U表示），同時，取一個經(jīng)驗性的可信度。這種對不確定性的表示方法，類似于一種置信概率區(qū)間。對于同一工程斷面的大量比值u / U的統(tǒng)計均值，要求接近于1.0（地下工程通常取0.8 – 1.2）；
對于每一個比值u / U，“好”的指標(biāo)應(yīng)取多少？。對于這種不確定性問題，參考《美國空軍防護結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》的作法：對確定性數(shù)學(xué)分析公式的計算結(jié)果，乘以（并除以）經(jīng)試驗統(tǒng)計得出的某一經(jīng)驗性的不確定度（如±2.0倍、±5.0倍等），即給出一個范圍值。本項研究對于單個比值u / U的指標(biāo)，研制期間曾取±5.0倍；
同時取經(jīng)驗性可信度取0.6。后來，經(jīng)過大量工程驗證，對于單個比值u / U的指標(biāo)取±3.0倍（大體相當(dāng)置信區(qū)間）；
同時對于隧道工程，取經(jīng)驗性可信度0.8 – 0.9，對于大型地下洞室群，取經(jīng)驗性可信度0.7（大體相當(dāng)置信概率）。
“多、快、好、省”的整體目標(biāo)，毛澤東思想的痕跡也很明顯。外國人做不到的，中國人為什么一定做不到？這才是毛澤東思想的真精神。我是個普通的工程師，提出這個目標(biāo)看似狂妄，當(dāng)時只能先做后說；
直到今天，在這一方面，中國人仍然領(lǐng)先國外。由于我的做法與主流科學(xué)界不同，在國內(nèi)發(fā)表論文曾經(jīng)阻力重重。實踐告訴我，只能采取迂回包圍的戰(zhàn)術(shù)：只要多、快、好、省得到了工程界的承認(rèn)，學(xué)術(shù)界最終也不得不承認(rèn)。而且，每次較大成果的國內(nèi)承認(rèn)，幾乎都是在國外承認(rèn)之后，這實在令人感到悲哀。（www.bdjt.com）
典型類比分析法的概念是什么？典型類比分析法是從整體上抓住復(fù)雜性系統(tǒng)問題的主要矛盾及其主要方面，對復(fù)雜多變的工程地質(zhì)條件和施工條件，以“知其大略、知其要點”為指導(dǎo)原則，作出概略的、可信的定量描述；
在系統(tǒng)整體分析中用典型信息方法取代樣本 - 總體方法；
用典型個體（系統(tǒng)）的典型信息，對尚未完善的理論模型（不是對輸入?yún)?shù)）進行反饋和綜合性修正，提出一種假說和新型的半經(jīng)驗、半理論模型；
充分利用一切可能利用的理論、經(jīng)驗和信息資料，典型、類比、分析三種科學(xué)方法相結(jié)合，在計算機技術(shù)基礎(chǔ)上綜合集成，形成人－機結(jié)合、以人為主的智能化系統(tǒng)。并且在科學(xué)分類的基礎(chǔ)上，用原位測試資料中的典型信息作為類比的基準(zhǔn)；
應(yīng)用于同類的一般個體（系統(tǒng)）的分析預(yù)測；
其經(jīng)驗性的可信度，由大量的演繹證明結(jié)果統(tǒng)計得出。典型類比分析法是典型信息法的一種常見的應(yīng)用形式。（www.bdjt.com）
下面介紹一個工程應(yīng)用的演繹證明實例，1991年9月，當(dāng)時世界上最大的水電站導(dǎo)流隧洞——二灘水電站導(dǎo)流隧洞正式開工，德國承包商根據(jù)他們的巖石力學(xué)分析結(jié)果提出：如果按照設(shè)計圖施工，軟弱圍巖區(qū)段必然不穩(wěn)定，建議大量增設(shè)預(yù)應(yīng)力錨索。在承包商發(fā)過來的“傳送單”中有四個答案讓二灘開發(fā)公司選擇：同意、修改后同意、修改再提交、不同意。本來他們可能想選修改后同意，在下面畫了一個問號。但是，水電部成都勘測設(shè)計研究院童建文先生用第一代的BMP軟件計算后，發(fā)現(xiàn)如果把承包商選定的參數(shù)輸入BMP程序，得到的結(jié)果和承包商報告的結(jié)果相近；
但如果按照該院20年來在二灘現(xiàn)場進行原位測試認(rèn)為比較可信的巖體力學(xué)參數(shù)輸入BMP程序，(點擊此處閱讀下一頁)
計算結(jié)果支持原設(shè)計。在李沃釗、樓叔英先生的支持下，成都勘測設(shè)計研究院和二灘水電公司達(dá)成一致意見，在“不同意”上劃了個勾，把傳送單打回去了。原來以為承包商收到這個答復(fù)后會跳起來，但一點動靜沒有。為什么呢？因為他們的分析計算也沒有多大準(zhǔn)頭。其實，當(dāng)前國內(nèi)外巖石力學(xué)分析預(yù)測的水平大體如此，只有典型類比分析法略勝一籌。二灘水電站導(dǎo)流隧洞在1993年完工，事實證明承包商所預(yù)測的“不穩(wěn)定”情況沒有出現(xiàn)，導(dǎo)流隧洞至今通水正常。1992年設(shè)計單位對我說，如果按照承包商的要求增設(shè)錨索的話，估計還要追加2000多萬人民幣的投資。
十余年來，典型類比分析法BMP程序系統(tǒng)的使用單位和成功的應(yīng)用實例，均已數(shù)以百計。用戶多、應(yīng)用效果好，在1992年第7屆全國人工智能學(xué)術(shù)討論會上，引起與會專家的關(guān)注；
1996年在第8屆全國人工智能學(xué)術(shù)討論會論文集，發(fā)表我的論文“典型類比分析法——數(shù)據(jù)匱乏的人工智能方法”。1995年、1999年總參兵種部兩次組織技術(shù)鑒定認(rèn)為：兩項研究成果總體上均達(dá)到國際先進水平，在指導(dǎo)思想和五個特點方面居于國際領(lǐng)先地位；
先后被評為軍隊級科技進步一、二等獎各一次。1998年經(jīng)總參謀部、總后勤部批準(zhǔn)，典型類比分析法列入一項國家軍用使用標(biāo)準(zhǔn)，在全軍施行。（www.bdjt.com）
我想應(yīng)該補充說明：為什么“在隧道設(shè)計階段，圍巖穩(wěn)定性分析預(yù)測研究”這一難題的初步解決，產(chǎn)生于中國人民解放軍的一個設(shè)計研究單位？我想大概有這樣一些原因：1. 兵貴神速，軍事工程歷來要求快，只要八、九不離十，必要時可以粗一點。這在客觀上符合了復(fù)雜系統(tǒng)研究的特性；
2. 在國內(nèi)我院從事防護工程設(shè)計最久，同時進行科研、論證；
專家多，綜合素質(zhì)較高，有重視工程實踐的傳統(tǒng)，不存在學(xué)科、學(xué)派的局限；
3. 我院設(shè)計并負(fù)責(zé)20號工程的設(shè)計和施工監(jiān)測；
4. 當(dāng)時我院有一個綜合性重點研究課題，為地質(zhì)與力學(xué)結(jié)合，為理論、經(jīng)驗、量測的結(jié)合提供了有利條件。本課題主要用于保障我軍坑道工程建設(shè)的快速反應(yīng)，同時可以滿足地方有關(guān)部門隧道工程的方案比較和搶修、搶建的需要，有效應(yīng)用范圍有限，只是初步解決問題。巖石力學(xué)還有大量的難題需要繼續(xù)研究和解決。以一次戰(zhàn)爭作類比，“隧道圍巖穩(wěn)定性分析預(yù)測可信度低”難題的初步解決，只是一個小小的前哨戰(zhàn)。前哨戰(zhàn)有其重要性，可以看出一些問題，但尚遠(yuǎn)非戰(zhàn)爭的徹底勝利。科學(xué)轉(zhuǎn)型歷史過程中的一次小小的前哨戰(zhàn)，這就是目前我對本項研究意義的認(rèn)識。（www.bdjt.com）
自然科學(xué)史表明，在西方的近代、現(xiàn)代科學(xué)當(dāng)中，不同形式的典型信息法在基礎(chǔ)理論研究中是很常見的，只是此前似乎還沒有從科學(xué)方法論的高度，加以概括總結(jié)而已。
在天文學(xué)上，典型信息法曾有效應(yīng)用于恒星內(nèi)部結(jié)構(gòu)演化問題的研究。北大天文學(xué)系羅先漢先生指出，恒星內(nèi)部結(jié)構(gòu)演化是現(xiàn)代天文學(xué)的前沿研究之一，是一個開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)問題。由于除了太陽以外其他恒星都非常遙遠(yuǎn)，只能作為點光源看待，很難取得豐富的觀測資料，太陽是距離地球最近的恒星，在對恒星內(nèi)部結(jié)構(gòu)演化問題進行研究的過程中，理所當(dāng)然地把太陽作為典型。分析結(jié)果表明太陽內(nèi)部大致分為核反應(yīng)區(qū)、輻射區(qū)和對流區(qū)。太陽結(jié)構(gòu)模型經(jīng)過可觀測量的檢驗，通過反復(fù)調(diào)整有關(guān)內(nèi)部參量后，導(dǎo)出的光度和表面溫度與實測值相比，誤差在千分之一以下。這就是研究與太陽同類恒星的類太陽模型。用類太陽模型，通過改變核心區(qū)參量，可依次導(dǎo)出紅巨星、白矮星、中子星的有關(guān)模型。20世紀(jì)60年代發(fā)現(xiàn)的脈沖星，就是對這種科學(xué)研究方法和預(yù)言的生動檢驗。
在地質(zhì)學(xué)研究中典型信息方法常見。例如，地質(zhì)歷史研究中的相對地質(zhì)年表，就是用地層中的化石做典型信息進行對比擬定的。20世紀(jì)中葉起，用放射性年齡測定法進行的絕對地質(zhì)年齡的測定，證明了相對地質(zhì)年表的科學(xué)性。
在生物學(xué)研究中選擇典型材料是一個傳統(tǒng)。孟德爾選取豌豆為典型，設(shè)計了植物雜交試驗的嚴(yán)密程序，創(chuàng)立了遺傳學(xué)理論。摩爾根沿著孟德爾開創(chuàng)的實驗生物學(xué)的研究途徑，選擇果蠅作為研究材料，果蠅的典型性突出，生活周期短，只有10 - 14天，更重要的是每個細(xì)胞的染色體只有4對，定量分析比較容易。通過以果蠅為典型信息進行的研究，摩爾根建立了遺傳基因理論。
最近的一個實例是程序性細(xì)胞死亡奧秘的探索，2002年獲得諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎的悉尼.布雷內(nèi)為了探索“程序性細(xì)胞死亡”的奧秘，早在20世紀(jì)60年代就正確地選擇了線蟲作為自己的研究對象。線蟲長僅一毫米，細(xì)胞數(shù)量少、功能也不復(fù)雜，而且身體透明，便于用顯微鏡觀察。他的這一選擇使得基因分析能夠和細(xì)胞分裂、分化以及器官的發(fā)育聯(lián)系起來。這是現(xiàn)代生物學(xué)研究中傳統(tǒng)的選擇典型研究對象的方法的新進展。（www.bdjt.com）
在信息網(wǎng)絡(luò)時代研究復(fù)雜性問題，還要不要親身實踐？復(fù)雜性事物的不可還原性，決定了單純的邏輯思維和間接經(jīng)驗已經(jīng)無能為力。正如毛澤東主席所說，只有在親身參加實踐斗爭的過程中，才能暴露事物的本質(zhì)而理解它們。如果否認(rèn)實踐和直接經(jīng)驗，復(fù)雜性研究勢將無從深入。所以我認(rèn)為在對復(fù)雜性問題進行研究的過程中，研究者的心理因素和主觀能動作用是不可或缺的。北大馮國瑞先生指出，社會實踐主體、手段和工具、客觀世界，三者構(gòu)成一種復(fù)雜性、動態(tài)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在這重要方面還需要進一步學(xué)習(xí)、思考。
典型信息法是形象思維與邏輯思維相結(jié)合，從感性到理性的認(rèn)識過程。在這里，“去粗取精”表現(xiàn)是：在信息不完全、不確定的系統(tǒng)群體之中，發(fā)現(xiàn)出在給定方面信息相對完全、確定的典型個體的過程；
“去偽存真”表現(xiàn)是：從群體信息不一致（有錯覺的表面現(xiàn)象）之中，發(fā)現(xiàn)出典型個體在給定方面相對一致的典型信息的過程；
“由此及彼”表現(xiàn)是：掌握了典型個體的典型信息，即可集中反映尚處于模糊狀態(tài)的、此類群體的本質(zhì)特征；
“由表及里” 表現(xiàn)是：發(fā)現(xiàn)某一個體具備典型形象的條件，也就是對同類事物相似的形象特征作出概括，屬于形象思維的高級階段；
同時也表明：掌握了典型信息，就有了用以擬合適當(dāng)?shù)睦碚摲治瞿Ｐ停ㄅc邏輯思維結(jié)合）的條件，即可由此深入認(rèn)識與反映同類系統(tǒng)在給定方面的全體、本質(zhì)和內(nèi)部聯(lián)系。（www.bdjt.com）
例如我在20號工程的實踐中，為了解決如何對絕大多數(shù)隧道工程的地質(zhì)條件從整體上作出定量描述的難題，經(jīng)過反復(fù)探索，在山窮水盡疑無路的情況下，突然涌現(xiàn)生20號工程的地質(zhì)條件是一種“典型地質(zhì)條件”的意象。這種意象不能從邏輯分析的角度推導(dǎo)出來，是一種形象思維與邏輯思維的結(jié)合的創(chuàng)造性思維，只能通過實踐去體驗、感悟。
正如錢學(xué)森指出的：“創(chuàng)造性的思維，在開始時是模糊的，到處搜索，但在思維的網(wǎng)絡(luò)中，總有一點突然變得清晰了，模糊的概率分布突然變得很集中了，這就是創(chuàng)造，就是智慧，就是智能”。他又指出：“從事物整體關(guān)系的‘形象’上抓事物的機理，這是科學(xué)研究中創(chuàng)新的老道理”。典型信息法的認(rèn)識過程，從一個側(cè)面對此作了具體而微的說明。（www.bdjt.com）
計算機能不能“感受”人的形象思維？目前沒有見到有人說是可能的。但是，典型信息法似乎是一個例外。1996年1月12日《國際巖石力學(xué)與礦業(yè)科學(xué)學(xué)報》主編、國際巖石力學(xué)學(xué)會主席Dr. J. A. Hudson來華，在交談中，我說，二灘水電站導(dǎo)流隧洞施工中設(shè)計復(fù)核，我不在現(xiàn)場，設(shè)計單位的工程師應(yīng)用BMP程序進行分析預(yù)測，就起到了有經(jīng)驗的專家在現(xiàn)場咨詢的作用（1994年12月我曾在該刊發(fā)表一文，二灘導(dǎo)流隧洞是該文三個工程實例之一）。Hudson先生說：“這個我就不大好想象了”，希望我再寫一篇論文，讓該刊的讀者都能理解。此文經(jīng)Hudson先生作英文編輯，并將“典型類比分析法”改譯為“Precedent Type Analysis”，1998年9月發(fā)表，說明西方同行已經(jīng)明白了：“為什么應(yīng)用一個軟件，可以起到專家咨詢的作用”。
實踐表明：只要能夠通過序參量（以及基本特征內(nèi)部參量）對系統(tǒng)的行為作出概略的定量描述，典型信息法就是讓計算機“感受”與模擬人的形象思維的、一種可操作的、可重復(fù)驗證的、比較有效的形式。（www.bdjt.com）
典型信息法實質(zhì)是一種經(jīng)驗性假說，是一種或然性推理。典型信息總是特定條件下的產(chǎn)物，既有特定的代表性，又必有局限性；
再者，任何復(fù)雜系統(tǒng)都是一個動態(tài)發(fā)展過程，而典型信息法，或者是特定時刻的產(chǎn)物（如典型類比分析法），或者是特定階段的產(chǎn)物（如變形速率比值判據(jù)），在應(yīng)用中必須謹(jǐn)慎從事，如果誤認(rèn)為是確定性真理，一成不變地盲目套用，必然會失敗。
筆者從事典型信息法研究20年，時常如臨深淵，如履薄冰；
深感由于對象復(fù)雜多變，演繹證明必須堅持以下原則：1. 階段性——由淺入深多次反復(fù)進行，大體有三個階段：① 既往工程實測資料驗證（其可信度由比值u / U的統(tǒng)計得出），② 重點工程試用驗證，③ 用戶廣泛的工程應(yīng)用驗證（其可信度取用戶滿意度，由調(diào)查統(tǒng)計得出）；
2. 徹底性——為了經(jīng)得起時間和歷史的檢驗，必須“放手發(fā)動群眾”，例如，用象征性收費或饋贈的方式，把程序和方法交給隧道工程界廣大工程技術(shù)人員，由他們自主地應(yīng)用和驗證；
3. 隨時準(zhǔn)備修正錯誤——在工程應(yīng)用驗證中，可能發(fā)現(xiàn)典型性的工程實例，也必然會發(fā)現(xiàn)前所未料的失誤或問題。對于后者必須公開承認(rèn)，隨時準(zhǔn)備修正錯誤，并在用戶監(jiān)督幫助下逐步加以解決。復(fù)雜性不可窮盡，隨時準(zhǔn)備面對層出不窮的新的問題，這是復(fù)雜性研究中應(yīng)有之義。（www.bdjt.com）
復(fù)雜性工程技術(shù)問題研究中的典型信息法，是社會科學(xué)中典型調(diào)查的類比應(yīng)用，二者的共性：
1. 它們研究的（系統(tǒng)）總體的同質(zhì)性都比較大，從中挑選有代表性的對象進行調(diào)查，是用以了解總體特征和本質(zhì)的方法；
2. 要求收集大量的一手資料，做系統(tǒng)的、周密的調(diào)查研究，搞清楚各方面的具體情況，從中得出具有指導(dǎo)意義的方法；
3. 研究者要有比較豐富的經(jīng)驗，在劃分類別、選擇典型上有較大的把握，人的因素起重要作用。
總結(jié)初步的實踐經(jīng)驗，復(fù)雜性工程技術(shù)問題研究中的典型信息法，由于必須符合自然科學(xué)研究中的基本規(guī)范，在科學(xué)方法論方面有以下明顯的特點：
1. 典型信息法應(yīng)用于復(fù)雜性工程技術(shù)問題研究的前提條件，是科學(xué)分類和因果類比；
2. 該系統(tǒng)存在序參量（基本特征外部參量，以及內(nèi)部參量）；
3. 現(xiàn)代科學(xué)已經(jīng)為該序參量的定量觀測，提供了成熟的技術(shù)；
4. 典型信息法中典型個體實測的基本特征外部、內(nèi)部參量，在同類個體中的代表性，不僅由研究者決定，而且必須得到同行公認(rèn)；
5. 進行分析預(yù)測的有效形式是半經(jīng)驗半理論的數(shù)學(xué)模型，它的分析結(jié)果具有專家咨詢意見的優(yōu)勢，而且充分發(fā)揮理論分析的長處；
6. 典型信息可能有多種不同的具體形式。典型信息法的研究從整體感受入手，通過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)典型材料，用典型信息反饋、修正尚不完善的理論分析數(shù)學(xué)模型，是整體論與還原論結(jié)合的一種可操作的形式；
7. 典型信息法是一種假說，必須通過大量演繹證明，統(tǒng)計得出經(jīng)驗性的可信度；
8. 典型信息法是一種不確定性推理，大量演繹證明能夠減少不確定性，但不能消除。（www.bdjt.com）
典型信息法與中國傳統(tǒng)文化是有聯(lián)系的�！吨芤住返摹叭∠蟊阮�，運數(shù)比類”是中國古代認(rèn)識與解決復(fù)雜性問題的一種基本方法。北大陳傳康先生指出：象數(shù)法與歸納法、演繹法并列，是適用于所有研究的科學(xué)方法。
典型、類比、分析三種方法的有機結(jié)合，與中國傳統(tǒng)思維方式的取象比類、運數(shù)比類，有著淵源關(guān)系�！叭∠蟆迸c“典型”都從整體觀察出發(fā)，為了對復(fù)雜事物的發(fā)展趨勢（吉、兇，或穩(wěn)定、失穩(wěn)）做出概略的預(yù)測，運用形象思維，選取最具有典型意義的事物作為類推的基準(zhǔn)，進行預(yù)測；
“比類”與“類比”相近，都著眼于事物的相關(guān)性；
“運數(shù)”與“分析”都應(yīng)用當(dāng)時先進而有效的數(shù)學(xué)工具，在典型事物與當(dāng)前對象之間，根據(jù)某種區(qū)間范圍對應(yīng)關(guān)系的“不變量”，進行對應(yīng)變換分析。
由此不難看出，在當(dāng)代復(fù)雜性工程技術(shù)問題的研究中，典型信息法之中有著明顯的《周易》的思想痕跡。我認(rèn)為當(dāng)代中國青年們的最佳選擇應(yīng)該是珍視與借鑒，而不是拒絕中國傳統(tǒng)文化為今天的科學(xué)研究服務(wù)，當(dāng)然不要牽強附會地去比附。在充分掌握當(dāng)代一切可能應(yīng)用的西方科學(xué)技術(shù)的有關(guān)精華的基礎(chǔ)上，(點擊此處閱讀下一頁)
有沒有中國傳統(tǒng)文化的思想啟發(fā)和借鑒，是大不相同的，這里可能有高低之分，快慢之分，在一定條件下甚至可能有成敗之分。
典型信息法雖然只是初步解決了當(dāng)代巖石力學(xué)危機中的個別課題，這已是國內(nèi)外公認(rèn)的一個事實，同時也是中西文化有所融合的點滴產(chǎn)物。中國改革開放以后，隨著西方文化轉(zhuǎn)型、科學(xué)轉(zhuǎn)型思潮的興起，開展了天文、地理（地質(zhì)）、生物、人體（人文）相結(jié)合的研究，以及中西文化比較研究、在保持全球文化多樣性的情況下實現(xiàn)整合的研究等。各方面成果雖然只是初步的，但也十分豐富多彩。實踐表明：當(dāng)代西方文化中心主義，向多種文化融合轉(zhuǎn)型的過程中，中國傳統(tǒng)文化并不是“像一切已經(jīng)或正在死亡的文化傳統(tǒng)一樣“，“起一些牽制和參考作用”；
也不是“中國人文”一枝獨秀，而是多種文化融合“拯救現(xiàn)代科學(xué)”。小草已經(jīng)開始轉(zhuǎn)青了，春天就要來到了。
典型信息法能夠取得出人意料的一些實效，自覺地用毛澤東思想來指導(dǎo)研究工作，是一個決定性的因素。大家知道，青年毛澤東在湖南第四、第一師范讀書五年半，是楊昌濟先生最得意的門生。楊昌濟先生留學(xué)英國和日本九年，他主張在研究中國國情的基礎(chǔ)上融合中西文化。他在湖南第一師范講授論理學(xué)，采用德國的《倫理學(xué)原理》作教材，經(jīng)常宣揚福澤諭吉以教育為天職、宣傳西方文明的思想；
但是，楊先生“所講不限西洋之倫理學(xué)說，中國先儒如孔、孟、周、程、張、朱、陸、王及王船山之學(xué)說，亦間取之”。
青年毛澤東所接受的主要是楊昌濟先生的熏陶。如果說，毛澤東思想是中國優(yōu)秀傳統(tǒng)文化與西方優(yōu)秀文化（馬克思主義）融合的產(chǎn)物，并且在中國革命實踐中有重大發(fā)展。這樣從歷史、發(fā)展、全面的觀點看毛澤東思想，可能是比較接近實際的。（www.bdjt.com）
點評：李曉寧（國際信息研究所副所長）
今天堅持下來的同學(xué)很好，聽懂沒聽懂是另一回事，但愿意去接受一種東西，肯去琢磨它的這種精神，很難得也是非常必要的。李老師今天講的東西是非常有意義的，意義在什么地方呢？當(dāng)初我們國家領(lǐng)導(dǎo)人重視研究上天的東西：衛(wèi)星、火箭等等，最好、最優(yōu)秀的人才都調(diào)到航天部門工作。在60年代中國發(fā)生了一次大的地震，死了不少人。國家對下地的事也開始關(guān)注。但是上天的事，特別是出了大氣層到達(dá)外太空以后，隨機變量很小，很好算。地下問題就復(fù)雜得多了。你看哥倫比亞飛機，在上空的時候好好的，但一進大氣層只要有一點事情發(fā)生就麻煩了。舉個簡單的例子來說：氣象問題�，F(xiàn)在預(yù)測今天、明天甚至一周內(nèi)會不會下雨都沒問題，但是你要測明年的某一天會不會下雨那就不可能了，因為有太多太多的變量，所以長期預(yù)報根本沒法做。但是如果換去搞地學(xué)，連當(dāng)天的情況我看都很難算出來。
李老師提出了典型信息法，為什么會在他這里出現(xiàn)？這是有條件的。以代數(shù)為例，大家都知道代數(shù)很重要，但代數(shù)既不是歐洲人發(fā)明，也不是中國人發(fā)明，而是突厥人、烏茲別克人發(fā)明的。代數(shù)為什么會從他們那里產(chǎn)生？原因在于條件的逼迫，在歐洲、中國很少欠債，就算有欠債也比較簡單。但是從事商業(yè)民族的債務(wù)要復(fù)雜得多，相互交錯，因此需要計算，需要等式之間的移項，對X進行假設(shè)，這是逼迫出來的。因此，雖然中國在各行業(yè)都出現(xiàn)了復(fù)雜性問題，但很多都避過去了，李世?老師這里提出了典型信息法來作為對策，因為在地學(xué)里頭，復(fù)雜性問題沒有處理好的話，就會塌方，就會死人，在這種逼迫下，出了典型信息法。這繼承了我們中國人的思維，西方人的邏輯思維已經(jīng)走到頭了。
李老師講的時候提到了一個非常重要的問題就是重視多維度的“元”，尋找典型信息，理解典型意義，非常具有哲學(xué)意義。我們一直在做的一個事情是希望大家首先把西方哲學(xué)、西方科學(xué)、西方方法論的來源搞清楚，完了再把中國的“元”搞清楚。李老師的研究充分考慮了這兩個“元”的因素。特別是他講的毛澤東軍事思想和毛澤東哲學(xué)思想。比如說前不久廣州流行的非典型性肺炎，對它的情況目前仍沒有具體的了解，只知道它是一種副粘液病毒的變體，在它之前沒有這種變體的任何典型，所以不好處理。人在實踐中間必須要有直覺和典型，這對人的生活來說是很有意義的。（www.bdjt.com）
提問與答問：
問題：李老師您好！您剛才講的復(fù)雜性問題和還原論我不是很懂，您能不能解釋一下它們的具體含義？為什么復(fù)雜性系統(tǒng)和精確描述不相容？還有，您在演講中特別強調(diào)了毛澤東軍事思想，我想知道您在研究過程中是否以毛澤東理論為指導(dǎo)？
答：首先說毛澤東軍事思想問題。我講的都是當(dāng)時真實的思想，不是后來才加進去的。我如果到清華去講創(chuàng)造性思維，可能和毛澤東思想聯(lián)系得更緊密。其實我的思想和司馬遷是相通的，當(dāng)然我沒有受他那么大的侮辱。我們這一代人，甚至包括北大的季羨林老先生，我們的心都有相通之處。建國初期，我們?yōu)槭裁磿羞@么大的熱情投入到各項工作、研究中去 ，一心跟著共產(chǎn)黨走，因為那個時候相信它是真理。當(dāng)時從舊社會過來的知識分子有一種負(fù)疚感，要爭取改造，這是那個時候知識分子的一種真實思想。
在抗美援朝戰(zhàn)爭時期，我在敵機轟炸掃射下當(dāng)了兩年多汽車兵，對戰(zhàn)爭有一點體會。入朝前西南軍區(qū)一位宣傳部長給我們作報告，他說根據(jù)毛澤東思想和抗日戰(zhàn)爭的經(jīng)驗，抗美援朝戰(zhàn)爭有三個特點：長期的、艱苦（殘酷）的、最后一定勝利的。1951年第五次戰(zhàn)役中，有人說要把美國人趕下海了。那時我就知道速勝是不可能的。實踐證明毛澤東思想指出的道路是正確的�？姑涝淦餮b備相差那么懸殊，從鴨綠江打到三八線，和美國人打了個平手。正如毛澤東指出的：“中國人民有志氣，有能力，一定要在不遠(yuǎn)的將來，趕上和超過世界先進水平�！焙髞淼杰娛鹿こ虒W(xué)院學(xué)習(xí)，我也是這個指導(dǎo)思想。所以當(dāng)在政治運動中被搞得人不是人，鬼不是鬼，是非顛倒、沒處講理的情況下，我還是滿腔悲憤，服從組織分配，埋下頭來到最苦、最累、最危險的地方去搞坑道施工圍巖變形量測，去搞別人不愿搞、人稱“無底洞”，出不了成果的巖石力學(xué)數(shù)值分析。大概這就是置之死地而后生吧�？拥篱_挖時一起爆，我和課題組組長邢念信先生馬上就跑到開挖工作面，爆破時候會產(chǎn)生大量的石粉，量測儀器上黑色的鋼卷尺一拉開，馬上就變白了，我們戴一個薄薄的口罩根本不頂事。但那個時候我就是有一種信念，隱忍茍活也罷，要為人類、為國家做點貢獻，我不能白活。這是我當(dāng)時真實的思想。
所謂還原論，就像鐘表一樣，能夠拆開，拆開后還能重新裝上。大家想想如果把人腦拆開了，還能不能重新裝上。像這些還原論解決不了的問題就是復(fù)雜性問題。真正的復(fù)雜性問題和精確描述是不相容的，如果你能把腦子里的每一點都做個精確描述，那顯然是能還原的，就不是復(fù)雜性問題了。而且復(fù)雜性問題隨時都在變化，就像洞室開挖以后，每一個時刻都不一樣。我今天本來還準(zhǔn)備介紹一個問題——在隧道施工中，如何定量地判斷圍巖的穩(wěn)定性，這也是我用典型信息法初步解決的國內(nèi)外難題，但沒有時間講了。在中國工程科學(xué)學(xué)報2002年第6期，我有一篇文章闡述這個問題�，F(xiàn)在我簡略地說一下。1992年我提出典型信息法在隧道施工中的另一種應(yīng)用形式——圍巖變形速率比值判據(jù)，有些工程應(yīng)用了，有些人不信。1999年有一個工程（廣東西部沿海高速公路貓山隧道），施工單位在前兩個斷面用了，及時預(yù)報，避免了塌方。到了第三個預(yù)報險情的斷面，設(shè)計單位、監(jiān)理單位和業(yè)主三方出來說，施工單位不能再用了。前兩個斷面本來設(shè)計沒問題，但你要用什么判據(jù)，原來只用5000元就能做好的斷面，你花了8000元、10000元。以后的斷面再不能浪費了，不準(zhǔn)再用了。結(jié)果，這個斷面發(fā)生了大塌方，塌下來720方的石頭，花了兩個多月清除，耗費100多萬。這才從正反兩個方面對典型信息法又作了一次嚴(yán)格的演繹證明。典型信息法是不能只用邏輯推理推出來的。邏輯推理非常重要，我采用的巖石力學(xué)分析程序和“變形速率比值”的比較都是邏輯推理。但是除此以外，還必須用中國的一些東西，比如說《周易》中的象，即典型信息。所以我認(rèn)為當(dāng)代的文化趨勢是中西文化融合。以復(fù)雜系統(tǒng)為對象的某一些科學(xué)研究，如果典型信息法也是一種可用的選擇，效果可能會更好一點。（www.bdjt.com）
問題：李老師您好，我聽了您講座很受啟發(fā)，您用毛澤東思想做指導(dǎo)，取得了很大的成績。我覺得從另一個層面來講，這也是辯證法的體現(xiàn)，因為辯證法強調(diào)的就是一種整體的思維。我在聽您的講座過程中有三個問題不太清楚，一個是您說的典型信息分析法和樣本分析法不同，二是經(jīng)驗分析和理論分析相結(jié)合的好處，三是您在前面提到典型類比法，后來說典型信息法，這二者是不是同一個意思，如果不是它們有什么差別？
答：我倒著說吧，我記性不太好。典型信息法在1991年最初提出時叫典型類比分析法，后來我又初步解決了幾個復(fù)雜性系統(tǒng)的難題，因為應(yīng)用典型信息的具體形式不同，搞得多了才概括為典型信息法，也就是說典型信息法包括了典型類比分析法。
理論分析和經(jīng)驗分析是由研究對象決定的，如果研究的對象是個“白箱”，機理清楚，參數(shù)清楚，純理論分析可以解決。如果你對對象一無所知，機理不知道，參數(shù)也不知道，那就只能用經(jīng)驗分析方法，試試再看。在地下工程中，知道一部分地質(zhì)條件和力學(xué)原理，但是大部分東西卻是未知的，所以是“灰箱”�！鞍紫洹睂�(yīng)理論分析，“黑箱“對應(yīng)經(jīng)驗分析，那么“灰箱”對應(yīng)的就是理論分析和經(jīng)驗分析的結(jié)合了，至于兩種方法分別占多大的比例，那就要看實際情況了。
所謂樣本 - 總體方法，學(xué)過概率論的同學(xué)應(yīng)該知道，總體和樣本中要么每個個體都是一樣的，要么只是隨機變化的。但很多情況下，樣本內(nèi)的個體除了隨機變量，還有某種質(zhì)的差別，例如，人和人是不完全一樣的。地下工程圍巖中質(zhì)的差別是普遍存在的。但巖石力學(xué)界還用樣本 - 總體方法；
又如專家系統(tǒng)，有些專家收集了100個工程的樣本，把它們放到知識庫中，給每個個體相差不很大的權(quán)重，這樣的分析結(jié)果科學(xué)性并不充分。所以我一直主張對復(fù)雜系統(tǒng)用典型信息法，就是收集盡可能多的實測資料，但是賦予其中的典型個體的典型信息以不小于0.6的權(quán)重。在我的研究中取的是0.8－0.9。這樣就既考慮了其他樣本的情況，又根據(jù)典型信息做出比較科學(xué)合理的分析預(yù)測。典型的確定，必須通過親身實踐，或者是親身做調(diào)查研究，絕不是從書本上來的。在實踐中接觸得多了，會逐漸產(chǎn)生一種感受、體驗、信念和直覺：這種事物的概略定量描述，確實能夠代表同類的其他事物。（www.bdjt.com）
（根據(jù)錄音對照講稿整理，“科學(xué)轉(zhuǎn)型”部分有增補）
熱點文章閱讀