非线性系统理论与预测研究新范式

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1、非线性系统理论与预测研究新范式《预测》l999年第2期?专论?学科前沿?/非线性鬃矗l式../"xi竖I/'舍肥工业大学管理学院.0O..竹摘要现代预测理论与方法是传统科学范式影响的产物,是机械论,还原论在预关键词翌苎苎筮垫{}些些墨丝堡垒l现代预测范式形成的科学背景3/

2、l《现代预测范式的形成可以追溯到远古时代古希腊哲学家亚里士多德(Aristotle,前384～前300)认为:世界是由大量相互合作,共生的部分为获得更大的最终目标而构成的协同整体;每一个物体或系统的行为都服从于整体计划或命运的安排:上帝主宰一切.这是整体观(holism)

3、的思想原子论者德谟克利特(Democritus,前460前370)认为世界仅仅是一些在虚无中运动的原子,是一部受着盲力驱动着的机器,世界的变化并没有什么整体计划或终极的原因,变化的唯一方式就是原子的旋涡运动和其它原子的形状,没有偶然性.这是还原论(reductionism)的思想.亚里士多德的思想贯穿于基督教之中,深深地影响着西方人的思想;还原论一直在科学研究中占据着主导地位.牛顿三太运动定律的发现.可以说是古希腊世界观成功的范例牛顿运动定律表明,在这个有着确定性规律的宇宙之中,一个运动的物体一旦初始位置和速度给定,它的运动就完全由作用于它

4、的力所决定.因为所有的物理系统都遵循牛顿定律?所以对物理系统作出精确预测的关键,只是要做出精确的计量据此,法国数学家拉普拉斯(P.S.deLaplace,1749～1827)在1819年宣称:"世界上没有什么是不确定的,即使未来对我们的眼晴来说可能会表现出不确定性,实质上它在每一个时刻的每一细节上都已固定下来了"早在本世纪初的1903年,法国数学家彭加勒(H.Poincar~,1854～1912)就曾指出:"一个非常细微的不为人们觉察的偏差,产生了一个一定为人们所能看得到的结果","我们得到的是偶然现象."但由于学科之间的封闭和计算,实验手

5、段的局限,彭加勒的思想并没有引起人们的共鸣.二百多年来人们相信拉普拉斯所说的,并认为世界就象一部机器,只要能够找到构成这部机器的最基本部件及其运动规律,那么机器的未来也就确定下来了这就是拉普拉斯决定论(LaplaceDeterminism)在这一思维方式下,人们试图通过对事物结构的解剖和部分运动规律的把握来预见其未来.一切不确定随机事件的发生,都被归咎于那些尚未得到了解的或未知因素(或?本研究得到国家自然科学基金资助(79700008)收稿日期:1999一Ol一10部分)作用的结果,以为只要搜集到有关系统的足够信息,一切自然也就确定_r量子

6、力学的发展则为世界上的不可预见事件的发生找到了另一条解释的理由.海森堡(Heisenberg,1901～1976)测不准原理表明],对两个共轭变量同时进行测量会给测量精度带来一种必然的限制在极端的情况下,一个变量的绝对精确会造成另一个变量的绝对不精确人们刻划世界的任何规律,事实上都是对客观世界运行规律的一种近似描述t不可能准确地获得某一事物的初始状态,因而不能准确地确定其未来的运动状态也就是正常的了.玻尔茨曼(L_BoRzmann,1844～1906)有序原理认为,一个系统中同时发生的许多事件彼此的作用在统计的意义上相互抵消,从时序角度看,

7、它们会遵循一定的随机分布规律,比如均值为零的正态分布.因此,在建立描述事物运动规律的模型中,加入一个随机项现已成为一种惯例.预测理论与方法的形成与发展是以人们所处时代的科学范式为背景的.考察现有教科书中所讲述的经济技术预测的理论与方法,一般都是基于预测的相关性原理,惯性原理,类推原理和概率推断原理..在这些原理基础上建立起来的各种预测方法所基于的基本思想和基本假定可归结为如下几点:(1)过去产生一定规律性的力量,在未来也将会产生同样的规律性因此,对历史数据的拟合程度常被作为评判预测模型的一项重要指标(2)事物的发展总是存在惯性,未来可以从过

8、去得到延伸.对于惯性大的事物,从其历史轨迹上就可推断未来t即认为这类事物的发展是连续的;反之,惯性小的事物,由于随机因素作用的缘故,其未来就不易从过去得到延伸.(3)初始条件越精确给定,预测结果就会越有效(4)只要解释变量是充分的,被解释变量的拟合误差就可以减少误差被认为是不可解释变量作用所引起的,具有随机性.(5)事物之间的关联程度是可以测量的当两个变量之间或一个变量与多个变量之间存在相互作用或作用与被作用关系时t它们之问的相关系数就大,反之就小.(6)任何事物的发生与发展都是有原因的;原因相同,结果就相同预测的这些基本思想和基本假定为人

9、们认识社会,经济,技术系统的运动规律,展望它们未来发展的图景,提供了思维框架和建模的原理也不难看出t它们是传统科学范式影响的结果,是还原论,决定论在预测学上的具体体现2预测学的发