导 言
我们可以把今天尚待发展的各种先进信息技术的基础,看作是电子计算机这一划时代创举的自然延伸。电子计算机的实现不仅代替和减轻了各种日常性的脑力活动,并且改变了我们的社会环境(ōren1981,1982)。
二十世纪下半叶确实标志着一个新时代的开端,这有充分的文献根据:丹尼尔 · 贝尔(1976)杜撰了“后工业社会”一词称呼这个新时代。彼得 · 德鲁克(1968)更合适地把它称之为“知识社会”。琼 - 雅克 · 塞万 - 施莱伯(1980)使用了“计算机化社会”这个术语,而贝尔(1981)、约翰 · 奈斯比特(1982)和其他一些人则把它称为“信息社会”。这些词语(计算机、信息和知识)基本上被用作纪元、经济、时代、革命、社会和技术这样一些词的修饰语,以强调这种多侧面现象的不同方面。
我们所在的时代,有它自己的问题、工具、技术、工艺、价值态度、志趣和未来含义,其中有些东西是能够而且应该加以大力改进的。国际协会联合会(UIA,1976)曾就这些问题,组编了一本有趣的出版物,该著根据大量纪实材料系统地归纳了三千七百多个世界性的问题,其中许多问题是相互密切联系的。为了便于理解阅读,一个问题又不得不附加许多从先进信息技术看可能有益的纯技术性的问题,现时代的若干问题及其有关趋势和推论包括在贝尔(1976、1981)、迪博尔德(1970)、德鲁克(1968)、埃文斯(1980)、弗基斯(1969)、福雷斯特(1981)、加尔布赖斯(1976)、奈斯比特(1982)、塞万 - 施莱伯(1980)和托夫勒(1980)的论著中。我们多数人的任务是探索加速计算机化信息技术的增强和成熟的可能性,相信这样做有助于推进我们去寻找出对某些复杂问题的解答。
模型为基础的信息技术
纳利莫夫在谈到知识表示问题时说(1981,第196 ~ 197页),模型作用的一个重要方面是:
我们不知不觉地在目睹一种令人惊异的现象。直到现在,科学的发展仍在致力于获致一种具有最大缩减剩余信息的知识形式,即获取一种对世界事物的紧致表示。但是今天在我们眼前,实际上却出现了一种以扩展的形式,即用大量同等合理的模型,来表示知识的趋势。每一单个模型含有缩减形式的知识表示,但是在承认许多描述同一现象的模型的合法性的同时,也允许以扩展形式的世界知识的表示。
奈斯比特说,当前通行的信息技术的一个方面是为用户提供各种服务(1982,第12页):
联机信息选择商业已成为每年营业额达十五亿美元的企业;其中约80%的公司允许用户直接接触资料(资料数据库),其余的20%(文献目录数据库)则告诉使用者到什么地方去查找所需资料。
目前按照信息实用要求作出的大多数可用的信息是描述型的。这些数据库基本上不管数据的数据量和内部组织,仅对系统模拟模型的分类说明提供“静态结构描述”
模拟能提供增强信息效用的各种有用概念。可是,最近的一本关于数据模型的著作(Tsichritzis和Lockovsky,1982)既没有提及模拟也没有提及Simscript语言,虽然Simscript语言在其,最初的概念中,为描述那些可能存在于一模型的实体,为描述那些实体可能属于的集合(那些实体可以有实体的集合)和为描述那些实体和集合的属性,提供了一种强有力的方法。(Markowilz,Hausner和Karr,1963)。Simscript仍旧是一种广泛使用的语言,因为它可以用数据模型显影剂作为感化源。一个基于Simscript的实体、属性和集合观的数据管理系统已由一个团体建立起来,其中包括一位Simscript的先前撰稿者。这个数据库管理系统叫EAS-E(实体 - 属性 - 集合和事件)(Markowitz,1981)。
随着模型库的激增,计算机处理的行为发生模型就可能增加。这样就可以允许积累直接可以得到的、能派用场的(希望有用的)信息。这也许是同用后即可丢弃的模型(这是当前模拟研究的习惯做法)和仅有描写信息的数据库的一个重要背离。提高信息效用和建立成熟的模型为基础的信息技术有几种可能层次。可以把它们分类如下;
我们可以在知识库中采用:
1. 带轨迹行为的模型
2. 带结构行为的模型
3. 带点行为的模型
4. 带混合行为的模型
6. 图示知识
6. 符号模型处理技术
7. 人工智能技术
1. 轨迹行为模型的使用
像量子跃迁一样,为了提供预言能力和评价能力而不是单纯的描述能力,可以用增加知识库的办法来实现。数据管理系统只能提供描述信息。当代模拟方法论的种种规范可以为模型库的设计提供世界观。在这模型库中,模型的静态结构可以成为描述信息的基础,模型的动态结构可以成为预言信息和评价信息的基础。(ōren和Zeigler;ōren,Zeigler和Elzas,在印刷中)。
这方面,人们可能比奈斯比特的见解——“整个信息社会强调的是从供给到选择的转移”——更前进了一步。一旦提供了这样一种技术,询问系统不仅可以使用模型库中的可用知识来回答那些需要选择信息的问题;而且还能用来回答那些以往在各种场合可能不曾说明过的、因而需要发生模型行为的问题。这样,模型的效用就可能有生成信息的能力,而这种生成信息原来在知识库中是不存在的。
模拟方法论和一般系统论提供了大量能用于产生轨迹行为的模拟形式体系的范畴(Jain, 1981;Klir, 1981; ōren,1974; 1978a, 1979; Shingh,1884, Spriet和Vanstacnkiste, 1982; Wymore,1981; Zeigler , 1976; 1981)。
这些模型按其轨迹性质可划分为三大类:
· 离散变化模型
· 连续变化模型
· 拟连续变化模型
按其轨迹作的数学模型分类如表1所示。
2. 结构行为模型的使用
—种其系统的结构被先定的和通常不变的机械系统,可用一个足能显示轨迹行为的模型加以描述和模拟。
可是,大多数生命系统,包括生物系统和社会系统,需要更先进而强有力的形式方法作为它们的模型和模拟工具(Hanken和Reuver,1981,ōren 1979,Shakun 1981,Zeleny,1980)。
一般系统研究提供的两种模拟形式方法分类,对带有可变结构的系统的研究是非常适当的。以其子模型为基础的数学模型的分类列于表2。以追求目的为基础的数学模型的分类见表3所示。能为显示结构行为的各种模型提供模拟方法和模型管理应用的信息技术,可以增强我们理解和预言这种系统的能力。
3. 点行为的使用
模型为基础的信息应用并不限于那些只能发生轨迹行为或结构行为的模型。就是说,不仅仅局限于模拟模型。
在模型基本信息应用中,还可能有提供点行为的知识库。例如,任何最佳化模型,不管它是运筹学型的还是数值优化型的,都能提供一维或几维的点行为。作为一种点行为形式(同轨迹行为或结构行为相对比),它含有数据中已规定好的信息检索型的询问系统。
表4所提供的是按照它们的行为形式对模型库作的分类。
4. 混合行为模型的使用
长期以来,一批从事混合计算机模拟的模拟学家把模拟作为佳化方案的一种手段,更广义地说,这些从事连续变化模型的模拟学家对他们的研究领域作过高度的评价;航空以及其他许多工程、科学方面的众多成就均从这种积极态度中得到了好处(但是,由于狭隘主义的长期盛行,两个阵营即离散变化模型团体和非连续变化模型团体,都没有去探究他们所研究的领域的共同性。)。
还有一小部分模拟学家,即那些从事于离散模型和运筹学的模拟研究的模拟学家,对模拟的高度评价不作任何表示。例如,瓦格纳承认:
计算机模拟对一位管理科学起的作用无异于实验室实验对一位物理学家起的作用。(瓦格纳,1975,第906页)
他还说:
大多数运筹学分析家,“在所有其他方法都落空时,”把数字计算机模拟看作是一种“最后的招法”。
从这种观点看,模拟和其他一些判定支援领域没有什么紧密联系的理由就容易理解了。
但是,从模型管理规范看,我们可以把模拟(通过各种模型实验生成轨迹和/或结构行为)看作是点行为生成技术(如优化或信息检索技术)的一部分,或者反过来也一样。例如,在后一种场合,可以把优化方案用于选择一模拟模型的参数、初值或动态结构。
目前在离散模型战线方面的工作取得了一些进展。我们可以参考齐格勒关于离散事件模型形式方法的理论概念基础的发展的著作(齐格勒,1976,第141页),以及Shantikumar和Sargent(1982)关于混合轨迹生成技术的构思与使用方面的著作。
运筹学的日臻成熟也许会促进这种密切联系,一位重要的运筹学学家写道:
……当前运筹学和管理科学的一个紧迫任务,是将其研究成果运用于能迅速有效地学习和适应的决策系统设计,而不是运用于不能迅速有效地学习和适应的判定系统的生产(阿考夫,1977年,第2页)。
5. 图示知识库的使用
模型基本信息应用可以包括图示知识库。有几组可彼此影响增进这种知识库的活动:
· 作为图示信息的数字表示、传输和处理的硬件和软件,例如图像和图学。
· 图解程序编制,可用图形详细说明程序的各种要求。
· 图形模拟法(或几何模拟法),可详尽说明计算机所创造和处理的实体的几何结构。(参见Kingsley,Schofield和Case,1931;Atherton,1981)。
在图示知识库中,可以将知识用图形传递给系统,或者可由系统(或仍由活动图像)用图形显示出来。不仅如此,为了询问系统的利益,还可以用计算机对知识进行处理加工。
而且,对系统说,一个由几何模拟法说明的对象,时而也是由系创造的对象,通常可以用于图形输出(从对不同表面晶体组织的不同透视和在几种可能说明的情况下)。这种惯用法简称模型的静态结构。我们可以用提供一动态结构的办法来增强这种模型。因此,用几何模拟法,模拟各种不同目的这类模型,并用图形显示这些模型的轨迹行为或结构行为,是可能的。
例如,如果用图形设计出一机械零件,便可通过回火处理的冷却期模拟应力分布。这些知识库的形式必将成为CAD/CAM(计算机辅助设计/计算机辅助制造)装置的组成部分,这些装置能应用于包括VLSI(最大规模集成)设计和制造的若干工业部门。
6. 符号模型处理技术的使用
为了对模型提供有用的信息,可以把符号模型处理算法嵌入模型库(Nance,Mezaache和Overttreet,1981;ōren,1978 a. b. c,1982;Pichler 1984)。
符号模型处理活动可以纳入表5所示的一个分类中。描述模型分析的可能使用的系统分类包含在表6中。评价模型分析的可能使用的系统分类如表7所示。
7. 人工智能技术的使用
人工智能技术正在成为商业上通用的技术。此外,工业发达国家,在提供由人工智能增进的或以人工智能为基础的信息技术方面,正面临着一场挑战(Moto-Oka,1982)。包括人工智能技术在内的几种不同形式的模型基本信息系统,大有发展前途。在ōron的著作中(1984)可以找到详细的资料。
结 论
实现先进的信息应用有几种可能的层次。作为信息应用的数据库技术已经存在了一段时间。以系统研究为基础的模拟方法论的成就(Cellier,1982;Oren,Zeigler和Elzas,1984;Spriet和Vansteenkiste,1982;Zeigler 1976;Zeigler,Elzas,Kiir和ōron 1979),使模型为基础的模拟和系统理论贡献于其他知识处理领域成为切实可行。一种帮励我们理解和处置各种复杂问题的先进的以模型为基础的信息技术,可能会从普通系统论、模型为基础的模拟、软件工程和人工智能的协同作用中显露出来。
[Behavioral Science,1984年第3期]