流体力学概念汇总精选(九篇)

前言：一篇好文章的诞生，需要你不断地搜集资料、整理思路，本站小编为你收集了丰富的流体力学概念汇总主题范文，仅供参考，欢迎阅读并收藏。

第1篇：流体力学概念汇总范文

关键词：节电，电费，节能措施。

中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：

一、在讨论节电之前，先介绍几个关于电费计算的基本概念：

对于工业用电企业来说，国家供电部门对其每月消耗的电能的结算主要分为两部分：电度电费和基本电费。

1、电度电费：每月按电表上显示的实际电度读数，再乘以倍率及单价而计算出的电费。对于工业用电，收费方式为分时段复费率：将一天24小时分为尖、峰、平、谷四个时段。

对于不同电压等级的用户，收取的电费单价是不同的，对于一个10k高压用户来说，收费标准为1—10kV大工业用电。一般电压等级越高，电单价越低。

2、基本电费：供电部门会根据企业的设备报装容量（单位为kVA），每月收取一定的基本电费，单价为23.3元 / kVA。报装总容量与单价的乘积为每月的基本电费，与本月用电负荷的多少无关。

3、其他：除了以上所说的两种电费之外，在企业与供电部门签订的供电合同中，还包含了对用户负荷功率因数的考核：

考核目标为0.9，规则为高奖低罚。具体的奖惩原则是根据用户每月用电负荷的多少，并结合功率因数综合考虑，并乘以相应的系数得出奖惩的金额。

二、在了解了上述基本概念之后，就展开来谈谈企业的节能措施了：

基于电力收费的原则，在节电过程中，可以从两方面下手：

1．节约基本电费：

可以通过向供电部门申请高压设备暂停或者减容，来节约基本电费。只有这种措施才是最直接的减少电费支出。

1．1报申请暂停要经过复杂的程序，而且是有时间限定的。并且在对一个用电账户申请一次之后，下次再申请暂停需要至少半年之后才可以.。

1．2如果对设备进行减容，不仅程序上复杂，有时间限定，而且在增容时还要再重新交纳一笔不少的费用。

所以进行此措施的前提，必须要对企业的用电负荷进行认真的核算，保证在未来的几年生产发展中，不会再产生大幅度的负荷增长，否则不要轻易采用此办法。

2．节约电度电费：

2．1．变压器节能：

2．1．1 制造工艺改良：

如果一个厂区的配备的变压器数量较多，容量较大，那么其运行的总损耗是不容忽视的。

新型节能的变压器，比如SCB-10系列干式变压器，空载损耗、短路损耗与老式的油变相比，具有低噪音、低能耗、运行费用低的优点。

2．1．2 经济运行：

变压器的经济运行是指在传输电量相同的情况下，通过择优选取最佳运行方式和调整负载，使变压器电能损失最低。变压器经济运行无需投资，只要加强科学用电管理，即可以达到节电和提高功率因数的目的。

每台变压器都存在有功功率的空载损耗与短路损耗，无功功率的空载损耗及额定负载损耗。变压器的容量、电压等级、材质不同，决定了上述参数的不同。因此必须选取参数好的变压器，并通过最佳运行参数的组合来达到变压器的经济运行。

一般变压器的经济运行点控制在60%至70%的负荷率，如果对于一个生产负荷率一般的工厂来说，就可以通过调配负荷运行方式，来达到节能的目的。

2．2 电力电容器节能：

2．2．1高、低压变配电所可以配备电容器，通过无功自动补偿装置对本段母线的电压、电流、频率、功率因数等参数进行实时监测，根据监测到的实际功率因数与设定的目标值进行判定电容器的投切组数，并自动投切。

2．2．2 节能效果：

功率因数衡量的是有功功率在视在功率所占的比例的大小，如果有功功率的比例提高了，电力系统的效率就提高了。合理有效的无功补偿可以使电网及变压器等配电设施上的有功损耗可降低35%--50% ，设备带载能力可增加20%--30%。

2．2．3 具体措施：

对于用户来说，最好在低压侧进行补偿，可以提高变压器的效率，为我们自己的设备节能，如果低压无功补偿还是无法满足高压进线功率因数的要求，再投入高压电容器，给上一级电力系统输送无功功率。

2．3变频器节能：在许多工厂企业中，许多设备的运行都采用了变频器控制方式，采用此方式要达到节能效果，必须在工艺上存在节能空间。

由流体力学可知，P(功率)=Q(流量)╳H(压力)，流量Q与转速N的一次方成正比，压力H与转速N的平方成正比，功率P与转速N的立方成正比，如果水泵的效率一定，当要求调节流量下降时，转速N可成比例的下降，而此时轴输出功率P成立方关系下降。

另外变频的软启动方式减少了对电网的冲击，降低输入电流，节约了电费；可以提高功率因数，减少无功损耗。

由于电机为直接启动或Y/D启动，启动电流等于(4-7)倍额定电流，这样会对机电设备和供电电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用变频节能装置后，利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命。节省了设备的维护费用。

避峰填谷节能：

这种节能概念是一种负荷整形管理技术，包括削峰、填谷、移峰填谷3种。根据电力系统的负荷特性，以某种方式将用户的用电需求从电网的高峰负荷期消减、转移或增加电网负荷低谷期的用电，已达到电力需求在时序上的分布，减少日或者季节性的峰荷，提高系统运行的可靠性及经济型。还能减少新装设备容量，节省电力设备投资，降低预期的供电成本。

计量抄表系统：

可以在常去的每个重要的单体都设置智能抄表终端，并且通过光缆传输，将电度数据及时准确地汇总至中控室的上位机后台中。

自动抄表系统可以克服以往人工抄表带来的种种缺陷，对分钟数据、日数据、月数据进行采集分析，帮助运行人员处理各种报表，并核算出损耗率，使整个电力计量系统更加完善，为科学的电气运行奠定了技术基础。

三、提高员工节能意识：

作为企业的每一位员工，都要向对待自己家一样来爱护自己的企业，时时刻刻存在节能意识。

要养成随手关灯的习惯；对于室内可以进行自然采光的，就尽量减少开灯的时间；在夏季，不要将空调温度开的太低；只要室内长时间没有人工作，就要关闭办公用电设备。

通过对某中型制剂厂区每月电力消耗的统计，仅仅照明这部分就要占用电总量的六分之一，每月产生多达5万多的电费。如果每天少开几盏灯，就会大大节约照明用电量。

结束语：通过对以上这些措施的合理调配，可以有效地节约工厂企业电能的电力消耗，从而达到控制产品成本的目的，同时也响应了国家节能降耗的号召。

参考文献：

[1] 国家电网公司，《国家电网公司电力安全工作规程》（变电部分），中国电力出版社，2005版

第2篇：流体力学概念汇总范文

[关键词]钱学森；复杂系统；本体论；认识论；方法论；实践论

[中图分类号]BO　[文献标识码]A　[文章编号]1672-2426(2011)01-0008-06

导言

认识世界，特别是认识人类自身，是人类认识发展的永恒主题。随着技术的发展和海量数据的产生，人类知识正以前所未有的速度向复杂性进军。虽然理性认识已高度普及，科学理论还是面临前所未有的挑战，其中突出的挑战是：如何应对复杂性?

当前，科学界普遍面临着三大复杂性难题的挑战：如何整合大量数据和知识，以形成对事物的深入系统的认识并用于指导社会实践?如何在认识论和方法论上融合自然科学、社会科学与人文学科?如何综合人类的知识体系，构建关于人与自然的和谐的科学图景?传统的还原论观点难以解决这些难题。

社会虽然高度发展，但社会管理不断面临新的需求和挑战，尤其在医疗和教育两大领域。“看病难，看病贵”等社会现象，催化对医疗体系的深度思考，正在呼唤着以保障健康为目标、重在全民参与的新医疗体系。教育体制改革、人才强国战略的实施，呼唤新的教育理论，对杰出人才的需求将催生以开发人体心智潜能为目标的新教育模式。建立在解剖学、生物化学、生理学和心理学等人体还原论基础上的医学模型已经远远不能满足实践需求，基于学科分类的知识结构理论，也对知识的整合、教育模式的更新设置了障碍。人们迫切需要对“人”和社会形成系统的认识，并从根本上加深对知识与实践的关系的理解，形成从认识到实践、到荐认识持续循环的科学认识过程。

正是在上述科学、文化、社会发展的诸多需求背景下，产生了复杂系统科学，特别是钱学森复杂系统思想。

钱学森复杂系统思想是20世纪末我国系统学研究之辉煌成果。有“大成智慧”之誉。将复杂系统研究运用于国计民生是力学泰斗钱学森教授几十年来的深切愿望。“从定性到定量”的综合集成法将社会科学与自然科学有机衔接，“专家研讨厅”体系将精确逻辑思维和开放直觉思维有效集成，开放的复杂巨系统理论进一步为研究脑与思维、人与社会等复杂系统提供了基础的科学模型，为面对社会系统开展认识、实践、再认识的科学思维活动提供了行之有效的认识论和方法论。这里，钱学森以力学家特有的气魄，引导人们在新世纪各种变幻莫测、错综复杂的事物面前，进行严谨的科学思考，作出智慧的判断决策。他表示：“我在余生中就想促进这件事情：建立一个科学体系，并运用它解决社会主义建设中的问题。”

一、钱学森复杂系统思想

钱学森在长达数十年的探索过程中，与他周围的专家学者，紧密跟踪国际学术发展趋势，以解决重大科学和社会实践问题为目标，创建了“现代科学技术体系”、“开放的复杂巨系统理论”、“从定性到定量的综合集成法”等若干原创性的学术思想。这一学术体系正在发展为服务于社会发展的大成智慧。

其中，开放的复杂巨系统理论和从定性到定量的综合集成法，是钱学森复杂系统思想的核心。在此基础上。钱学森还提出创建一系列新学科的构想。例如，把人脑作为复杂巨系统来研究，提出了“思维科学”；把地球表层作为复杂巨系统来研究，提出了“地理科学”；把人体作为复杂巨系统来研究，提出了“人体科学”等。这些学术构想，为新时期的学科创新指出了方向。

在钱学森复杂系统思想中，哲学观具有核心作用。爱因斯坦曾指出：“如果把哲学理解为在最普遍和最广泛的形式中对知识的追求，那么，显然，哲学就可以被认为是全部科学研究之母”。影响科学发展的哲学观包括本体论、认识论、方法论和实践论四大层面。在对复杂事物的认识中，这四个层面的相互影响更为突出。对事物本质的认识(即本体论)深刻地影响着人们提出问题和解答问题的方式(即认识论)，影响着学者对系统的观测和建模(即基础科学)，最终影响人们对系统实施干预的目的和方法(即技术和工程)。因此，钱学森复杂系统理论的发展应该贯穿哲学观、基础科学、技术科学与工程实践四大层次，形成一个完整的学术体系。

二、复杂系统本体论

1.开放的复杂巨系统论

复杂系统复杂在何处?为什么传统的科学方法论难以处理?钱学森在对这些基本问题的深入思考中，提炼出一些复杂系统的本质性特征。他从开放性、子系统特征、相互作用特征等几方面对系统进行了分类，提出了“开放的复杂巨系统”的概念。人脑系统、人体系统、地理系统、生态系统和社会系统等，都是典型的开放的复杂巨系统。这些系统的复杂性特点表现在：(1)系统与环境之间有丰富的物质、能量和信息交换(开放性)；(2)系统存在多层次的子系统(层次性)；(3)子系统数量巨大，种类多样，定性模型各异(多样性)；(4)子系统之间相互作用关系复杂(复杂性)；(5)系统的结构和功能处于永久的进化过程中(进化性)。对于这样的系统，传统的认识论和方法论不能提供有效的指导。钱学森指出，对这类系统的研究，需要运用从定性到定量的综合集成法。

对复杂系统的研究不适于简单地走自下而上的路线。与简单系统不同，对复杂系统的观测必然产生大量的、多层次、多层面、甚至相互对立的丰富信息。对这些信息进行综合并形成理论模型的途径是不唯一的，不同理论模型拥有不同的自洽度。事实证明，依靠传统的简单模型的思路来收集数据，通过自下而上的整合信息来获取对复杂系统的认识，在理论和实践上都是极为困难的。经验告诉我们，对任何具体的复杂系统的有效认识，必须首先有一个原始的复杂系统论的模型作为出发点，再结合具体系统的知识(数据)，形成具体的模型和认识。这样获得的认识一定是初步的，有待深入完善的，必须在应用于实践，然后收集实践效果的真实资料，来重新认识。这样形成的一个迭代检验、修正认识的完整途径，在复杂系统研究中占据一个远比简单系统研究中更为重要的地位。

那么，最原始的复杂系统模型从哪里来呢?应该从对复杂系统的本质特征的认识中来!对系统本质特征的严密论述，就上升到了哲学本体论。因此复杂系统研究的突破，在最根本的层次上取决于哲学本体论的突破。复杂系统科学研究需要发展复杂系统的

本体论。

2.复杂系统的本体论

东西方哲学思想中蕴含着大量的关于本体论的阐述，从苏格拉底、柏拉图和亚里士多德的古代希腊哲学，到康德、黑格尔、柏格森和罗素的近代西方哲学，从孔子、释迦摩尼和老子的古代东方儒释道朴素的哲学思想，到当代运用、并结合中国发展的实践所产生的思想等，对事物本质的阐述(本体论探索)始终占据核心的位置。

我们在深入梳理上述学术思想的同时，在继承钱学森复杂系统思想的基础上，融合现代自然科学原理，探索建立一个集古今东西方哲学、科学成果于一体的复杂系统哲学观。由此，我们提出如下的存在论命题：宇宙中普遍存在“形体一元二面多维多层次”的开放的复杂系统，钱学森的开放的复杂巨系统是其一般表达形式。

特定的复杂系统和宇宙(自然)构成一个完整的整体，这个整体就是一元。整体一元性的科学依据是系统的自组织性，而开放性是系统在一元性下支撑其存在的条件。开放的复杂系统的运动遵循两大科学原理，即物理宇宙的能量守恒原理和生命世界的达尔文进化原理，其运动表现形式可以概括为形体二面复杂多层次性。其中，显现的一面是体，隐现的一面是形。体以结构为表现形式，形以功能为表现形式，数学上表现为场，或形态，与体结构相伴而同时存在。形体二面的存在性源于量子物理的观点，证明如下：如果确认波函数是对宇宙的精确描述，则复杂生命系统同时存在宏观的振幅密度分布和相位梯度场，前者可以直接观察，后者可以通过前者的运动来推知。一个形象的比喻是天空中飘浮的白云和推动白云运动的气流，云为体，气(流)为形，气流与云的运动是一个整体。多维，即指多自由度，指系统包括大量的子系统。也只有当子系统数目巨大时，才能产生所谓的“涌现”，形成新的层次和维度。跨层次的结构和功能一般处于不同的维度，它们之间的联系常常难以建立，甚至难以理解。正因为多层次性，才构成复杂系统。多层次性是复杂的自组织性的体现，层次的数目刻画了系统的复杂性。

以人体生命系统为例。核酸、蛋白质、细胞、组织、器官、系统、人体等属于多层次的体系统结构，形成丰富的体世界，同样，人体形系统也存在对等的多层次结构。与体系统的结构性相对立，形系统的数学形态是场，通常的运动形式是波，两者形成鲜明的对照和互补。思想、观念、认识、意识等都是个人的形世界中的子结构，这些结构的变化和演化，就是社会变化发展的主要内容。

上述内容构成一个相对完整的复杂系统的哲学本体论，虽然还有待深入和完善，它已经可以指导我们来研究复杂系统。那么，从这一哲学本体论出发，研究复杂系统的思路是什么呢?那就是：针对一个具体的复杂系统，我们首先问，系统的一元性、二面性、多维性、多层次性体现在何处?应该用什么方式(文字，数学)来刻画?对这些问题的解答，构成了对特定对象的复杂系统论模型。

一个特殊的复杂系统是人类的认识系统，它的运动规律就是人类的思维规律。对思维本质规律的阐述，就是认识论。对具体思维过程的阐述，就是思维科学的内容。我们运用上述复杂系统的本体论开展对人类面对复杂系统时开展思维活动和规律的探索，形成复杂系统的认识论，以及描写思维活动的普适数学模型，发展思维模型，同时，从宏观上指导人们开展高效率的复杂系统思维。这是钱学森对发展思维科学所寄予的厚望。

三、复杂系统认识论和思维模型

1.钱学森论复杂性思维

钱学森指出，认识复杂系统的主体不应该是抽象的个人，而应该是一个由具备多方面知识和经验的群体。这是因为，用来认识和优化复杂系统的知识是多样化的，不但包括成文的知识，而且包括专家直觉和经验，后者在对复杂系统的认识过程中起到极为重要的作用。

对复杂系统的深刻的认识和有效的干预，必须将先前的认识(直觉和经验)和当前认识结论(决策)将要产生的效应(实践效果)综合起来考虑。这是复杂性思维的特色，是研究思维创新的关键。科学发展遭遇到瓶颈，正暴露了传统思维的局限性。以物理学为例，爱因斯坦曾指出，在遇到发展瓶颈的时刻，如果科学家“不去批判地考查一个更加困难的多的问题，即分析日常思维的本性问题，他就不能前进一步”。对思维本性的认识就是哲学认识论。爱因斯坦指出，“科学要是没有认识论――只要这真是可以设想的――就是原始的混乱的东西”。

2.复杂系统的认识论原理

在学习、继承钱学森复杂性思维的基础上，以及在上述的复杂系统本体论的指导下，我们提炼了复杂系统认识论的三条原理，即认识主客体的相对复杂性原理、认识的时空相对性原理以及理性知识的层次性和可综合性原理。

认识主客体的相对复杂性原理是指，高级复杂系统拥有更大的复杂度，才能概括和表达低级复杂系统的特点。科学哲学家雷舍尔指出，“认识论最基础性的原则之一就是，较低智商必定被更高智商所迷惑”。从更积极角度看待这个规律，就是要充分提高认识主体的复杂度，运用高复杂度的认知系统来概括低级复杂系统的特点。由此产生的一个关于认识论的基本命题是，为了研究一个复杂系统，首先必须界定问题的性质和其复杂度，然后，选择适当的研究工具，包括研究主体。钱学森“从定性到定量的综合集成法”的认识论基础就在此。

认识的时空相对性原理。我们将稳定的公共的认识，称为真理。真理本质上是人类文明(形世界)在长期进化过程中形成(涌现)的公共的稳定的认知结构。历史告诉我们，没有恒定不变的认知结构，真理具有相对性。复杂系统本体论指出，形体世界具有一元两面的特性，它们的密切相互作用是推动“真理”这个认知结构产生演化(观念进化)的动力。传统的真理观只注重真理的时间相对性，这里倡导的认识时空相对性原理同时还注重“空间”的相对性，即不同的人群可以拥有其相对稳定的、内容独特的认知结构。生命世界和文化的多样性发展，必然带来认识的多样性，这是复杂系统科学相对于自然科学真理观的挑战，值得深入探讨。这一原理对未来世界大同、多文化和谐共存的图景有重要意义。

理性知识的层次性和可综合性原理。理性知识是人类的一类特殊的认知结构。古代，哲学是表达理性知识的形式。科学的发展，极大地丰富了理性知识体系，形成了人类文明史上最为庞大的知识体系。但是，随着技术的先进，人们可以从多个角度获得见解和知识――由于复杂性，在一般情况下，这些知识和见解之间存在冲突，这是复杂性的来源。层次性和可综合性原理的正命题是说：存在一个多层次的整体，将互相冲突的知识安置在合适的层次和层面。我们将这一整体性的认知结构形象性地表述为“知识宝塔”。知识宝塔的存在是基于复杂系统的自组织性：无论系统如何复杂，它在

现实世界中依靠自组织形成一个有机的整体，知识宝塔是与这个现实的整体最贴近的表述。相互冲突的见解，如果它们在客观上是合理的，就是对事物的不同侧面和不同层次的性质的反映。发现知识宝塔，就是找到了综合这些合理见解的途径，也就解决了冲突――在更高层次上统一了相互冲突的知识。

上述认识论原理对于认识复杂系统的现象，集成观察数据，开展科学建模，以及指导实践具有指导性意义。具体地，也可以指导研究思维本身的具体的和微观层次的规律，这就是思维科学的内容。

3.思维科学与思维网络动力学模型

钱学森一直高度重视对思维规律的探索。他从系统论的思想出发，依照复杂度和应用特征，将思维分为四个层次――抽象逻辑思维，形象直感思维。灵感顿悟思维和社会集体思维，并且提出了若干课题和猜想。钱学森有关思维的论述集中体现了以下几点：首先，思维具有多层次性，从抽象思维、到形象思维、到灵感思维，以及更多的层次；其次，思维是开放的系统。钱学森有关思维的猜想虽然不具体，但更具有科学模型的特征，对中国思维科学的发展起到重要的推动作用。

过去几年，我们在系统梳理西方哲学认识论的基础上，尝试将康德的有机体概念落实到思维模型的构建中，形成与康德和黑格尔哲学思辨相呼应的思维和知识模型，并结合神经科学的最新发现，具体地将知识结构与网络回路联系起来，将思维过程与网络通道的激发和回路竞争动力学联系在一起，形成能够统一理解数理逻辑、辩证逻辑，甚至更广泛的复杂思维逻辑的理论框架，这就是思维的网络动力学模型。

在思维的网络动力学模型中，知识是一个存储在网络中的、具有多层次性及开放性特点的复杂系统，网络是对这个有机整体结构的描述，思维活动可以表述为是网络中存在的各类激发。具体地说，人在思维时，在大脑中形成一系列的网络通路激发，这些激发分为自下而上和自上而下的双向组织和调控过程。思维活动所形成的理性知识。是在诸多激发中形成的稳定回路结构，它们是一种亚宏观涌现，我们称之为知识回路。从神经科学和心理学的若干证据出发，我们猜想，知识回路展现出非线性多尺度动力学行为和网络状可变拓扑结构。这些认识形成了如下的知识回路模型：以概念形成思维网络的元节点，将命题表述为概念元之间的连接通道，将知识表述为多个命题通道形成的网络回路。

多层次、多连通的知识网络是对复杂系统多层次和多层面性质表述的需要，也是辩证逻辑发展的必然结果。辩证逻辑不要求命题之间无矛盾，它本身就是在处理有矛盾的命题过程中发展起来的。在我们提出的知识网络系统中，包含康德所提出的双向因果，它体现为由多个命题回路形成的自反馈超回路；随着概念元和连接数量的增加，网络层次可以多方位拓展，超越层次的回路结构可以形成，为完成黑格尔的辩证法思维提供保障。在形式逻辑层面上相互矛盾的命题，在更广泛的多层次的网络结构中可以存在。

4.复杂概念网络与新一代专家系统

上述的思维网络动力学模型建立了以网络回路之间的竞争动力学来实现演绎推理等思维活动的理论新框架，这为新一代专家系统的设计提供了理论基础。

思维的网络动力学模型，为我们解读实际的复杂思维提供了有力的理论工具。以中医临床医疗的辨证论治复杂思维为例，我们构建了基于复杂概念网络的中医思维动力学模型和模拟方法：(1)用概念网络的有序激活模拟推理；(2)用回路输出模拟医疗推理的结论和深层解释；(3)用多层次概念的逐层激活模拟推理的方向；(4)用多回路激活与竞争动力学模拟中医辨证论治；(5)用“多次迭代、逐级逼近”实现思维收敛并提高准确性。

中医的思维动力学模型，可以运用于中医典籍和临床医案的解读，进而构建中医复杂概念网络知识库和设计推理运算。2009年，我们初步构建了中医《伤寒论》的概念子网络，进行了中医诊断思维的初步模拟试验，获得与医案记载一致的结果。并在此基础之上，开始研制智能中医知识网络原型。这一研究，有望为新一代中医专家系统研究提供理论基础，为中医现代化和计算机智能化的发展建立一个新的基础。

四、复杂系统方法论

1.从定性到定量的综合集成法

1990年，钱学森提出的“从定性到定量的综合集成方法”，是对复杂系统本质认识的运用。综合集成法把专家集体的知识和存储在计算机里的丰富系统信息有机结合起来，开展综合模拟和分析。这一方法的运用，把人的思维成果、经验、知识、智慧以及各种情报、资料和信息加以综合集成，从整体的模糊的定性认识细化到局部的精确的定量认识。综合集成法的运用分为三个步骤：(1)集成多方面专家意见形成假设；(2)形成多参数定量模型；(3)形成预言并开展模型检验(实践)。上述三个步骤构成一个持续迭代的循环，促进对复杂系统认识的不断优化。2006年，于景元将钱学森复杂系统思想概括为钱学森综合集成体系――从综合集成思想、综合集成方法、综合集成理论、综合集成技术到综合集成工程。

上述复杂系统认识论的主体与客体的相对复杂性原理，为综合集成法提供了认识论基础。对于复杂度高的系统，例如人体和社会系统，必须依靠一个专家群体，运用多学科的综合知识，才能构建全面和深入细致的理解，形成有价值的模型和较为全面的行动方案。

综合集成法凝聚了钱学森多年从事科学研究和工程管理的经验，具有丰富的实践基础。钱学森指出：从定性到定量的综合集成法，“本质上是科学和经验的结合。”需要在充分运用以后，“才能再升华出理论，现在还只是方法而已”。人们普遍关注，如何运用综合集成法?多学科的知识如何集成?从理论上来说，首要的科学问题是通过怎样的宏观思维来确定复杂系统的维度(广度)和层次度(深度)，对系统形成合适的知识宝塔，这是有效集成多学科知识的前提。其次，对局部的精确建模也十分重要，这就涉及到复杂系统具体建模的方法论。

2.复杂系统建模的方法论策略

在多年从事复杂力学系统建模的基础上，我们提炼了如下复杂系统建模的方法论策略。

首先，复杂系统建模必须有明确的目标和问题。因为复杂系统包含着巨大数量的要素，而且还具有永恒的动态性，因此通常表现为数据众多而理论不足，在数据与目标、问题之间显现出巨大的鸿沟。所以，首先要对系统的问题目标展开理性的思辨和优化确定。明确阶段性认识目标，合理地规划对数据的分析，是首要任务。为此，必须从本体论原理出发，最大限度地利用复杂性共性实现对系统的“触类旁通”，并以此为基础鉴别所观察的信息和所提出的问题的价值。这就是“知识宝塔”的重要性，信息都应该在知识宝塔上有正确的定位，其重要性取决于它与系统研究目标和所解答的问题的

相关度。

其次，充分理解复杂系统的多层次结构性和动态性，不能期望一劳永逸地解决问题。其认识论依据是理性知识的多层次性和可综合性原理。为此，对复杂系统要梳理出多层次的目标和问题，明确分阶段的优化目标以及相关问题的重要程度和迫切程度，开展多层次和迭代重复的表述。每一次表述都不是终极的，它为下一次表述做准备。

在上述原理指导下形成的复杂系统的方法论策略为：“多层表述，逐级定量，多次迭代，逐步近似”。下面，我们介绍将这一策略应用于湍流世纪难题攻关的一些情况。

3.湍流世纪难题的攻关

湍流世纪难题始于1883年流体力学家雷诺的研究，一个多世纪以来，人们孜孜不倦地探讨着，如何定量精确地预测湍流平均流动的性质，形成了湍流世纪难题。20世纪30年代，德国科学家普兰特发展了边界层理论，被誉为上一世纪流体力学、应用数学领域最重要的十大成果之一。这一理论是当今航空航天计算设计的核心基础。但是，理论局限在简单边界和低速下，对高速飞行器的设计形成极大的制约。湍流世纪难题的重要性再次成为航空航天界的热点课题。

在对湍流研究百年来思想发展脉络的考察后，我们认为：“要实现湍流世纪难题的突破，必须在认识论、方法论上有所创新。必须对传统的还原论进行改造，既要重视理性的力学基本原理，又要充分考虑来自边界和复杂介质的信息，后者通常以经验的形式出现，两者的有机结合才能完成对宏观湍流的精确刻画。”于是，我们提出了湍流“结构系综”的新思想。

所谓结构系综，是对湍流脉动结构的宏观功能开展统计的、定量的和系统的描述。首先通过引进序函数、统计相关结构等一系列新概念，建立从数值模拟的经验知识中提取湍流结构统计效应的研究平台。2008年，以该思想为核心申报的科技部973项目“飞行器力学与光学设计中的关键湍流问题”成功立项。2010年，运用这一平台，我们成功地从大规模数值模拟数据中总结出边界层的多层结构理论，该理论定量推广了普兰特的边界层理论，正在用于指导设计新型的航空航天湍流计算模型。最近，多层结构理论又在理论上取得极有意义的进展，一个基于多层李群对称性的湍流边界层理论正在诞生。该理论旨在延续统计物理平均场理论的传统，将朗道创立的序参数理论、威尔森创新的临界现象的重整化群理论推广到湍流平均场，为解决经典物理的最后一个难题带来新的希望。

湍流这一硬科学的难题，其最终突破将是哲学认识论、方法论和严谨的数理逻辑推理的共同产物。复杂系统思想应用于具体实践，终究要将这几方面有机结合，才能产生实质性的创新。

五、复杂人体系统科学原理的提炼

1.钱学森论人体复杂系统

钱学森指出，“要建立开放复杂巨系统的一般理论，必须从一个一个具体的开放复杂巨系统人手。”我们这里以复杂人体系统为例，发展钱学森复杂系统思想。

科学飞速发展的20世纪，众多思想家在不同的背景下指出，应该加强对人体的系统性和复杂性的认识。但在众多学者中，钱学森是提出建立系统人体模型的第一人，是提出建立以人体系统模型为核心的专门学科――即人体科学的第一人，是探讨创立这门学科的方法论的第一人，更是认识到这门学问的重大价值，极力倡导发展这门学科的第一人。

钱学森指出：“人体是一个巨系统，不断地与环境、与宇宙交往联系，其内部结构也必然形成许多层次，层次各有其特征，层次又有互相的交往，有反馈调节控制。人体科学的任务就是理解这样一个复杂的巨系统”。

2.应用于运动训练的人体复杂系统模型

在负责组织奥运竞技体育项目――皮划艇激流回旋――科技攻关项目的过程中，我们尝试运用钱学森复杂系统思想，研究运动员人体系统，并在实践中总结并发展复杂人体系统研究的思路、方法和原理。在这场特殊的、跨领域的攻关实践中，我们以复杂系统的本体论、认识论、方法论为指导，以开发优化人体系统(培养冠军运动员)的技术和促进人体系统工程实践(创新高效的运动训练系统)为目标，以当代生命科学、生理学、心理学、神经科学、运动训练学等学科前沿知识为基础，提炼了人体复杂系统科学的若干原理。

首先，从复杂系统多层性特征的本体论出发，我们提出人体系统的多层次耦合作用原理，目标在于建立从分子细胞到人体行为的多层次关联。我们特别提出，显意识、潜意识与下意识与人体不同层次的神经系统功能有对应，意识的调控对应着神经系统的改变，进而影响人体功能。这一理论打破了心理、体能、技术训练之间的隔阂，为综合性心身训练提供了理论基础。

其次，从复杂系统的开放性出发，我们提出了人体意识系统的开放性原理和心理能量模型。个人的认知、情绪、思维以及心理动力的变化，只有在心理开放性原理下才能得到理解，并为心理能量的来源问题提供了新的视角，为心理训练提供了新的方法。

再次。从复杂系统的网络相互作用机理出发，我们提出人体行为控制的网络作用模型。人体系统不是机械的演化，而是拥有“期望”和“行为控制”方式的进化能力。人的理性自主活动可以概括为如下动态循环过程：愿望产生――设定目标――产生计划――执行计划――效果反馈。上述诸要素及相关子系统构成行为调控网络，该网络的建立为运动训练的科学化提供坚实的基础。

上述原理在与神经科学、认知科学、中医学、系统科学和运动训练学等学科的碰撞下，进一步形成一系列运动训练方法。例如，“技术认知训练方法”、“心理能量训练方法”、“意志力训练方法”、“科学思维训练方法”和激流训练特殊的“表象训练三部曲”方法，形成了一个综合的激流训练新体系。

这些研究成果，一方面丰富了运动训练理论，提出了新的运动训练学研究课题，同时促进了对人体系统的相关基础科学研究。这些原理和训练方法，对中国激流国家队运动员竞技能力的提升已经起了显著的作用，被竞技体育专家李少丹教授认为“对传统的运动训练学构成了有力的冲击”。

六、复杂系统实践论与大成智慧工程

1.钱学森“综合集成体系”与“大成智慧工程”思想

钱学森提出的“从定性到定量综合集成研讨厅体系”，是他领导并组织实施的两弹一星大规模科学技术工程实践经验的结晶。本质上这是一套理性的运用众人之力、处理复杂系统问题、探索复杂系统规律的实践方法。

综合集成研讨厅体系旨在把下列成功的经验和科学技术成果汇总起来，并升华：①国际学术讨论会(seminar)的经验；②从定性到定量的综合集成法；③军事作战模拟；④情报信息技术；⑤人工智能；⑥灵境技术(Virtual reality)；⑦人一机结合的智能系统；⑧系统学；⑨“第五次产业革命”中的其他各种信

息技术等。

综合集成研讨厅体系的目标是集“大成智慧”来解决实践中的复杂问题，钱学森指出，“大成智慧……就在于微观与宏观相结合，……既不只谈哲学，也不只谈科学；而是把哲学和科学技术统一结合起来。哲学要指导科学，哲学也来自科学技术的提炼。这似乎是我们观点的要害：必集大成，才能得智慧!”

钱学森把运用综合集成法的集体称为“总体设计部”，他希望将之建设成国家进行长远规划、解决各种复杂系统问题的决策咨询和参谋机构。从中央到地方、从军事到法律、从科技到文艺……等不同层次、不同部门、不同系统，都可以设立自己的总体设计部。并指出，总体设计部作为领导部门的决策咨询机构，应由德高望重、学识渊博、勇于开拓的总体设计师及各行各业具有团结、务实、创新精神的科技专家组成。

总体设计部的实施对于中国社会的发展具有特殊的意义。那么，它的成功实施需要具备什么条件?这个问题只能通过理论结合实践的道路才能够得到解答。

2.科技奥运中“大成智慧工程”的成功实践

理论探索和实践之间形成快速迭代，是成功开展复杂系统研究的必要条件。这一条件必须由社会系统来提供，这是复杂系统研究取得社会性成果和效益的保障。我国竞技体育系统具有目标清晰化和组织结构准军事化两大特征，是一个可以提供保障的社会系统。前者以竞技成绩为标志，使得理论成果能够得到快速而鲜明的检验；后者则提供专家研讨厅的组织保障。因此竞技体育系统是实践钱学森“综合集成研讨厅体系”和“总体设计部”的难得的实验平台。

从2006年1月到2007年8月，在举国支持的科技奥运攻关活动中，我们在国家体育总局水上运动管理中心的组织下，在激流回旋国家队主持了创新型、学习型、复合型教练团队的建设，该团队包括“中外科”(中方教练+外籍教练+科研人员)三方面的人员。在钱学森综合集成法与专家研讨厅思想的指导下，这支团队快速集成国际先进激流知识，并根据中国运动员特点创新中西结合的新型训练方法。这是一个由系统论主导的过程，既充满了东方思维特色，又合理运用了西方科学的精确思维特点。三支力量有机凝聚，集中发挥了“1+1+1>3”的特殊系统功能。

运动员人体是复杂的，运动训练是复杂的；竞技比赛充满不确定性和艺术性，更为复杂。通常，这些复杂性是由教练员这个具有丰富实践经验的“人”来承担的，它受到教练员个体认识的局限。由专家学者来主导运作教练团队，将经验与理性相结合，是钱学森大成智慧工程的特色。但在实际运作中，面临着跨领域探索的巨大挑战，需要克服一系列困难。正是这些困难，为实践和检验钱学森的“大成智慧”思想提供了难得的平台。

我们在科技奥运的这一实践活动中，对“专家研讨厅”的运作规律进行了细致的总结，提出了如下认识：专家研讨厅的成功运作，需要满足四个条件，即有目标、有方案、有标准和定期研讨，这也是“专家研讨厅”高于常规的“开会”之处。一个持续的、多轮迭代的运行是成功的关键，为此，还需要有三点保障：(1)人心需要安稳；(2)组织需有结构；(3)目标需要崇高。实现这些条件的关键是人才和组织支撑，人才的关键在于专家研讨厅的首席科学家，他的目标、胸襟、才干、方法以及人生积累，是集体智慧能够不断集成的关键要素；组织支撑是团队高效率和可持续性运行的保障。两者缺一不可。

上述实践在较短的时间内就给中国国家激流队带来了新气象。复合教练团队实现了经验、知识和智慧的快速集成，迅速掌握了这个项目的系统规律，带来了中国国家激流队竞技水平的快速提升。2005年以前，中国选手从未打人世界大赛的前10名。2007年，在复合教练团队指导下，中国队获得首枚男子双划世界杯铜牌，实现了历史性突破，国际划联专门致电祝贺。从那时起，中国队在国际大赛中已经近20次打进决赛，并取得1金3银3铜的成绩，令国际激流界瞩目。

2006年8月，原先从未进入前六名的年仅18岁的国家队女子皮艇运动员李彤被选为科技奥运“试验田的种子选手”，开始接受北大团队在新的理念和方法指导下的系统训练。2006年下半年，李彤就在国内和亚洲比赛中获得6枚金牌。2007年7月，在德国奥格斯堡经典的激流赛道，第一次接触这个赛道、第一年参加世界杯比赛的李彤就成功打进决赛圈(前十名)，创造了激流史上的一项纪录。国际划联官方网站的成绩记录表明，李彤是该年度世界上进步最快的女子皮艇运动员。2008年3月，在大洋洲锦标赛暨奥运资格选拔赛上，李彤获得银牌，创下了与2004、2008年两奥运金牌选手卡琳斯卡仅差0.6秒的佳绩，赢得了中国女皮国际大赛历史最高荣誉!

七、钱学森复杂系统思想的学术意义和展望

1.对国际复杂系统研究的意义

钱学森开创复杂系统研究始于20世纪80年代，当时相关的科学探索还处于萌芽状态，如今复杂系统研究经历了从关注现象到关注方法、进而探索原理的过程，已经成为科学研究的前沿。1999年，美国“Science”杂志，刊登了一组标题为“复杂系统”(ComplexSystem)的专辑文章，这些文章就化学生物学、神经学、动物学、自然地理、气候学、经济学中的复杂性问题进行了论述；2001年，英国“Nature”杂志，也就复杂性的某些共通的侧面，例如“噪声与秩序”、“复杂网络”等展开讨论。2009年，“Science”杂志发表的“复杂系统与网络”的专辑文章，进一步关注刻画复杂系统的一个重要工具，即“复杂网络”。2008年11月，美国国家科学基金会召开了一次题为“物理科学和工程中的复杂系统研究基础”的工作会议。美国工程、数学和物理科学理事会委托给会议专家的任务是：确认在复杂系统研究道路上的“障碍”和“突破口”。与会学者们提出了复杂系统研究别突出的4大类问题，即：研究复杂系统的最好模型是什么?复杂系统的结构是如何约束它的涌现行为的?复杂系统演化和适应的结果是什么?如何校正复杂系统并且预见它们的行为?

上述问题的本质在于：如何提炼复杂系统的原理、以及如何在实践中优化复杂系统。而本文所述的钱学森复杂系统思想及其最新发展，为系统地解答上述问题提供了新的思路。

复杂系统研究应该更紧密地依赖哲学本体论，将刻画整体结构的概念网络与刻画局部变化过程的传统数学进行有机对接，并反复迭代。从这个意义上讲，需要大力发展复杂网络这一数学工具，来回答上述第一和第二个问题。针对后两个问题，钱学森复杂系统思想倡导有机地运用人(专家)的思维，甚至专家群体的思维，将经验和直觉与计算机(精确数学模型运算)进行有机对接。客观地说，这些思想超出了西方学者的视野，走在国际复杂系统

研究的前沿。如果能够有效地落实，对发展跨学科研究，特别是针对人和社会的复杂性问题的研究，有不可替代的价值。

2.对国家建设的意义

我国处在经济高速发展阶段，各类社会矛盾正在集中爆发。医疗问题、教育问题，以及社会繁荣和稳定问题，都是典型的复杂性问题。一直以来，这些问题的解决依赖于各级政府与各个社会机构，依赖于德才皆备的各级领导。但是，随着信息社会的来临，随着社会的民主化和人们需求的多样化，需要政府处理复杂性的能力有较大的提升。钱学森的“大成智慧”学说正是未雨绸缪，因这样的需要而产生的。钱学森复杂系统思想，对社会发展必将起到重要作用。

从本质上说，社会是人实现生命价值的场所。以此为准则，以充分发挥人体潜能为目标，对社会活动开展复杂系统工程设计，使参与活动的人群在活动中体会生活、体会生命、体会人生价值，这将从深层次上重新评估现有的政治、经济、管理、科学研究、教育和医疗活动。社会实践以提升人体素质为目标，就不是个别理论和个别技术所能处理和解决的。社会科学应该是生命群体的系统科学，而社会实践在本质上是生命群体的系统工程，即社会系统工程。如果这些思想能够得以付诸实践，必将对中医现代化工程、教育体制改革、运动训练系统工程、社会健康保障系统的设计和实施起到有力的推动作用。

参考文献：

[1][3][4][10][11]钱学森，创建系统学(新世纪版)[M]，上海：上海交通大学出版社，2007：99-100、138-147.108-118.108-118.103.126.

[2][5][6]爱因斯坦文集(1)[M]，北京：商务印书馆，1976：519.341.480

[7]尼古拉斯・雷舍尔复杂性：一种哲学概观[M]，上海：上海科技教育出版社。2007：32

[8]钱学森主编，关于思维科学[J]，上海：上海人民出版社。1986

[9]于景元钱学森综合集成体系[M]，西安交通大学学报(社会科学版)，2006，(26)

[12]钱学森，论人体科学[M]，北京：人民军医出版社，1988：36

[13]倪志勇运动人体与医学思维的复杂系统研究[D]，北京大学博士论文2010

[14]钱学敏钱学森科学思想研究[M]，西安：西安交通大学出版社2008

[15]钱学敏钱学森科学思想研究[M]，西安：西安交通大学出版社2010：85