1. 「开放的复杂巨系统」理论概述

1.1 理论提出背景

钱学森提出的「开放的复杂巨系统」理论，是在他长期从事系统科学、思维科学和人体科学研究，并在领导中国航天工程的实践中，深刻认识到还原论在处理复杂问题时的局限性以及整体论在某些方面的不足之后，逐步形成和发展起来的 。早在20世纪70年代末，钱学森就明确指出，他所提倡的系统论，既非单纯的还原论，也非纯粹的整体论，而是强调整体论与还原论的辩证统一 。这一思想为他后续提出开放的复杂巨系统理论奠定了哲学基础。进入20世纪80年代，钱学森在对军事对阵模拟等复杂问题的研究中，进一步意识到传统方法的不足，并开始探索新的方法论 。特别是在指导王寿云编著《现代作战模拟》一书的过程中，他从兰彻斯特的工作中提炼出半经验半理论的处理复杂对阵问题的方法论，这可以视为综合集成思想的早期萌芽 。随着对系统科学研究的深入，特别是在组织「系统学讨论班」的过程中，钱学森与于景元、戴汝为等学者共同探讨，逐步提炼并最终在1990年正式提出了「开放的复杂巨系统」这一概念及其方法论 。这一理论的提出，标志着中国科学家在复杂系统研究领域取得了突破性进展，形成了一个全新的科学领域 。

1.2 基本定义

根据钱学森及其合作者在多篇著作中的阐述，「开放的复杂巨系统」（Open Complex Giant Systems, OCGS）是指一类具有特定复杂性的系统。其基本定义可以从以下几个方面理解：

首先，从系统的构成来看，这类系统包含的子系统数量极其庞大，通常是成千上万，甚至达到上亿万的数量级，因此被称为「巨系统」 。其次，这些子系统的种类繁多，可能达到几十种、上百种，甚至几百种，这种多样性构成了系统的「复杂性」 。再次，这类系统与其外部环境之间存在着持续的物质、能量和信息的交换，这种与环境的交互作用使得系统是「开放的」 。

具体而言，钱学森在《再谈开放的复杂巨系统》一文中明确指出，判断一个系统是否为开放的复杂巨系统，主要依据以下三个特征：系统本身与系统周围的环境有物质的交换、能量的交换和信息的交换，因此是「开放的」；系统所包含的子系统数量非常多，成千上万，甚至上亿万，所以是「巨系统」；子系统的种类繁多，有几十、上百，甚至几百种，因此是「复杂的」 。此外，开放的复杂巨系统通常还具有层次性，即从可观测的整体系统到子系统之间存在多个层次，这些层次结构可能随着系统的演变而发生变化，甚至中间层次的细节并不完全清楚 。

典型的开放复杂巨系统包括生物体系统、人脑系统、人体系统、地理系统（包括生态系统）、社会系统、星系系统以及信息网络系统等 。这些系统在结构、功能、行为和演化方面都表现出高度的复杂性，至今仍有许多问题尚未被完全认识清楚 。

1.3 核心特征

「开放的复杂巨系统」理论的核心特征可以概括为开放性、巨量性、复杂性和层次性。这些特征共同构成了这类系统的本质属性，也决定了研究这类系统需要全新的方法论。

开放性：指系统与外部环境之间存在持续的物质、能量和信息的交换 。这种交换使得系统能够适应环境的变化，同时也受到环境的影响。例如，社会系统需要从环境中获取资源，并向环境输出产品和废弃物；人体系统需要从外界摄取食物和氧气，并排出代谢废物。开放性还意味着系统内部子系统之间以及子系统与外界环境之间也存在各种形式的信息交换 。这种开放性使得系统的行为和演化更加难以预测，因为外部环境的微小扰动都可能通过系统内部的复杂相互作用被放大，从而对系统整体产生显著影响。

巨量性：指系统由数量极其庞大的子系统构成，这些子系统的数量可以达到成千上万，甚至上亿万的级别 。例如，一个城市系统包含了大量的居民、建筑、交通设施等子系统；人脑系统则由数百亿个神经元组成。这种巨量的子系统使得系统内部可能存在的相互作用数量呈指数级增长，从而使得系统的整体行为难以通过简单叠加子系统行为来理解。

复杂性：主要体现在子系统种类的多样性以及它们之间相互作用的复杂程度上 。开放的复杂巨系统通常包含几十种、上百种甚至几百种不同类型的子系统 。这些不同种类的子系统具有各自独特的定性模型和行为规律 。它们之间的相互作用是非线性的、动态的，并且可能随着时间和环境的变化而改变。此外，知识在开放的复杂巨系统中扮演着至关重要的角色，子系统可能拥有不同的知识表达方式，并以各种方式获取和利用知识 。这种复杂性使得传统的还原论方法难以奏效，因为将系统分解为独立的子系统进行研究，往往会丢失子系统之间复杂的关联信息。

层次性：这是从开放性、巨量性和复杂性中引申出来的一个重要特征 。开放的复杂巨系统通常具有多层次的结构，从微观的子系统到宏观的整体系统之间存在多个中间层次。这些层次之间并非简单的叠加关系，而是存在着复杂的涌现现象，即高层次的性质和行为不能完全由低层次的规律来解释 。有时，我们甚至不清楚系统具体有多少个层次，或者中间层次的细节是什么 。这种层次性进一步增加了理解和建模这类系统的难度。例如，社会系统可以从个人、家庭、社区、国家等不同层次进行分析，每个层次都有其独特的规律和特征。

2. 理论的核心特点

2.1 开放性

开放性作为「开放的复杂巨系统」的首要核心特点，指的是系统与其所处的外部环境之间持续不断地进行物质、能量和信息的交换 。这种交换并非单向的，而是双向的互动过程。系统从环境中获取必要的输入，例如资源、能量、信息等，以维持自身的运行和发展；同时，系统也向环境输出其产物、副产品或信息，从而对环境产生影响。例如，一个城市系统（开放的复杂巨系统）需要从外部输入食物、水、能源、原材料等，同时输出产品、服务、废弃物、信息等。这种与环境的密切联系意味着系统并非孤立存在的，其行为和演化深受环境因素的影响。环境的任何变化，无论是微小的扰动还是剧烈的变革，都可能通过开放的边界传递到系统内部，引发系统内部状态、结构甚至功能的改变。反之，系统内部的变化也会通过其输出影响到外部环境。因此，在研究开放的复杂巨系统时，必须充分考虑其与环境的相互作用，不能将系统视为一个封闭的「黑箱」。开放性也意味着系统内部子系统之间以及子系统与外部环境之间同样存在复杂的信息交换和物质能量流动 。这种内外交织的开放特性，使得系统的动态行为更加难以预测和控制，也使得传统的、主要针对封闭系统或简单开放系统的理论和方法在处理这类系统时显得力不从心。

2.2 巨量性

巨量性是「开放的复杂巨系统」的另一个显著核心特点，它指的是构成系统的子系统数量极其庞大，通常达到成千上万，甚至上亿万的级别 。这种数量上的「巨」并非一个模糊的形容词，而是对系统规模的一个基本界定。例如，人体系统由数以万亿计的细胞组成，每个细胞都可以被视为一个子系统；一个国家的经济系统则包含了无数的企业、家庭、个人等经济主体，它们共同构成了系统的巨量子系统基础。这种巨量的子系统直接导致了系统内部相互作用的复杂性和多样性。随着子系统数量的增加，子系统之间可能存在的连接和相互作用方式会呈指数级增长，即使每个子系统的行为相对简单，它们之间大量的、非线性的相互作用也可能导致系统整体涌现出高度复杂的、无法从个体行为简单推断出来的宏观行为。这种「整体大于部分之和」的涌现现象是复杂巨系统的重要特征之一。巨量性也带来了计算和建模上的巨大挑战。传统的基于精确解析的方法往往难以处理如此大规模的系统，因为涉及的变量和方程数量过于庞大，超出了当前计算能力的范围。因此，研究开放的复杂巨系统需要发展新的、能够处理大规模、高维度问题的理论和方法，例如基于统计物理、网络科学、计算机模拟等跨学科手段。

2.3 复杂性

复杂性是「开放的复杂巨系统」理论中一个核心且多维度的特点，它不仅仅指系统包含的子系统种类繁多，通常有几十种、上百种，甚至几百种 ，更体现在这些异质子系统之间相互作用的多样性和非线性，以及系统结构和行为的动态演化上。首先，子系统的种类繁多意味着系统内部存在多种不同的行为模式、功能特性和演化规律 。例如，在一个社会系统中，同时存在着经济、政治、文化、教育、科技等不同类型的子系统，它们各自遵循不同的运行机制，但又紧密联系、相互影响。其次，这些不同种类的子系统之间的关联关系异常复杂，它们可能通过多种方式、多种层次进行通讯和相互作用，形成错综复杂的网络结构 。这种相互作用往往是非线性的，即小的输入可能引起大的输出，或者系统行为对初始条件极为敏感，导致「蝴蝶效应」。再者，开放的复杂巨系统的结构并非一成不变，而是会随着系统的演变和外部环境的变化而不断调整和改变 。例如，社会结构、经济结构、生态系统结构等都处于动态演化之中。此外，知识在开放的复杂巨系统中扮演着至关重要的角色，子系统可能拥有不同的知识表达方式，并以各种方式获取和利用知识，这使得系统的行为更加难以用传统的物理或数学模型来描述 。例如，人脑系统、社会系统等都涉及到知识的产生、传播和应用，这些过程极大地增加了系统的复杂性。

2.4 层次性

层次性是「开放的复杂巨系统」理论中一个由开放性、巨量性和复杂性引申出来的重要特征，它指的是这类系统通常具有多层次的嵌套结构 。从可观测的宏观整体系统到构成它的微观子系统之间，存在着多个中间层次，这些层次之间通过特定的相互作用和约束关系联系在一起。钱学森在《再谈开放的复杂巨系统》中特别强调了这一点，他指出，如果从整体系统到子系统只有一个层次，那么还原论的方法可能仍然适用，可以通过从子系统直接综合到巨系统来理解整体行为 。然而，开放的复杂巨系统的特点在于，其层次数量众多，并且中间的许多层次可能尚未被充分认识，甚至不清楚具体有多少个层次 。这种多层次的、部分未知的结构，使得传统的、试图通过分解还原来理解系统的方法面临巨大困难。因为简单地分解到某一层次，可能会忽略更高层次对当前层次的约束以及更低层次细节对当前层次行为的贡献。不同层次之间往往存在着「涌现」现象，即高层次的性质和行为模式不能简单地归结为低层次性质的叠加，而是由低层次元素之间的非线性相互作用在特定条件下产生的新质。例如，在生物体中，从分子、细胞、组织、器官到个体，构成了一个多层次的结构，每个层次都有其独特的规律和功能，而生命现象则是这些多层次相互作用的结果。理解开放的复杂巨系统的层次性，要求研究者不仅要关注单一层次的结构和功能，更要关注不同层次之间的关联、互动和涌现机制。

3. 「开放的复杂巨系统」理论的应用领域

3.1 社会系统

社会系统是钱学森「开放的复杂巨系统」理论最为典型和重要的应用领域之一 。社会系统由大量的人（本身就是复杂巨系统）以及由人组成的各种社会组织、机构、制度等构成，这些构成了社会系统的巨量子系统。这些子系统的种类繁多，包括经济、政治、文化、教育、科技等各个领域，它们之间存在着复杂的相互作用和信息交换 。社会系统与外部环境（如自然环境、国际环境）持续进行着物质、能量和信息的交换，具有显著的开放性。例如，一个国家需要从外部获取资源、技术和信息，同时也向外部输出产品、文化和影响力。社会系统的复杂性体现在其动态演化、非线性相互作用以及人的主观能动性等方面。人的意识、知识、决策和行为对社会系统的运行和发展起着至关重要的作用，这使得社会系统比一般的物理或生物系统更为复杂 。钱学森等学者明确指出，处理社会系统这类开放的复杂巨系统，唯一有效的方法是定性定量相结合的综合集成方法 。例如，在宏观经济决策中，需要综合考虑各种经济因素（如财政补贴、价格、工资等）以及非经济因素（如政策、社会心理、国际形势等），通过专家体系、知识体系和计算机体系的结合，进行从定性到定量的综合集成分析，才能为决策的科学化、民主化和程序化提供支持 。钱学森还强调，社会系统工程是组织和管理社会经济系统、社会政治系统和社会意识形态系统，并协调它们之间以及与外部环境关系的技术 。

3.2 人脑与人体系统

人脑系统和人体系统是「开放的复杂巨系统」理论的另一个关键应用领域，钱学森对此给予了高度关注 。人脑是一个由数百亿神经元和更多神经胶质细胞组成的复杂巨系统，其结构和功能极其复杂。人脑不仅处理来自感官的输入信息，还涉及记忆、思维、推理、情感、意识等高级认知功能，其输入输出特性随时间、经验和学习而动态变化，远非简单的「条件反射」所能描述 。由于人脑的复杂性和意识的作用，其内部子系统的相互作用方式不仅复杂，而且具有极大的易变性和适应性。人体同样是一个开放的复杂巨系统，它由众多的器官、组织、细胞等子系统构成，这些子系统种类繁多，功能各异，并通过神经、体液、免疫等多种方式进行复杂的通讯和调控。人体系统与外部环境不断进行物质、能量和信息的交换，如呼吸、饮食、感知等，同时人体内部也进行着精密的自组织、自适应和自修复过程 。钱学森认为，研究人体系统需要综合运用生理学、心理学、西医学、中医学以及气功、人体特异功能等多种学科的知识和方法，采用从定性到定量综合集成的方法论 。他强调，人体是对小到生活周围、大到宇宙都开放的复杂巨系统，这一观点被称为「人天观」 。理解人脑和人体这类开放的复杂巨系统，对于揭示生命奥秘、发展医学科学、乃至探索智能的本质都具有至关重要的意义。

3.3 地理与生态系统

地理系统和生态系统是「开放的复杂巨系统」理论应用的又一重要领域，这些系统通常也被统称为地理系统或地球表层系统 。地理系统是一个复杂的综合体，它包括了岩石圈、水圈、大气圈、生物圈以及人类活动圈层等多个相互作用、相互渗透的子系统。这些子系统种类繁多，从宏观的地质构造、地貌形态、气候系统、水文循环，到微观的土壤组成、生物种群、生态系统过程等，构成了一个多层次、多过程的复杂网络。地理系统与外部环境（如宇宙空间、地球内部）存在着物质和能量的交换，例如太阳辐射、地热能等。同时，地理系统内部各圈层之间也进行着持续的物质循环、能量流动和信息传递。生态系统作为地理系统的重要组成部分，同样具有开放的复杂巨系统的特征。一个生态系统由生物群落（生产者、消费者、分解者）和非生物环境（阳光、空气、水、土壤等）组成，它们之间通过食物链、食物网以及各种生态过程紧密联系。生态系统的开放性体现在它与周围环境进行物质和能量的交换，其复杂性则体现在生物多样性、种间关系、生态位分化以及系统对外界干扰的响应和恢复能力等方面。钱学森指出，研究地理系统需要运用生态系统和环境保护以及区域规划等综合方法，采用从定性到定量综合集成的方法论 。例如，在区域可持续发展、自然灾害防治、全球变化研究等领域，都需要将地理系统或生态系统视为开放的复杂巨系统，综合考虑自然因素和人文因素的相互作用，进行整体性的分析和调控。

3.4 宇宙系统

宇宙系统，特别是星系系统，也被钱学森列为开放的复杂巨系统的例子之一 。尽管在已有的搜索结果中，关于宇宙系统作为开放复杂巨系统的具体阐述相对较少，但我们可以根据理论的基本特征进行推断。宇宙系统无疑具有巨量性，包含了数以百亿计的星系，每个星系又包含数以千亿计的恒星以及大量的行星、星云、黑洞等天体。这些天体种类繁多，构成了系统的复杂性。宇宙系统也具有一定的开放性，尽管在宏观尺度上，宇宙的整体演化可能受到其自身规律的支配，但在局部区域，例如恒星系统、星系团等，天体之间存在着物质（如星际物质、恒星风）、能量（如辐射、引力波）的交换。星系之间的相互作用，如碰撞、并合，也是宇宙演化的重要过程。宇宙系统的层次性也非常明显，从基本粒子到原子、分子，再到行星、恒星、星系、星系团、超星系团，直至可观测宇宙的整体结构，形成了一个多层次的复杂体系。研究宇宙系统这类开放的复杂巨系统，需要天文学、物理学、宇宙学等多学科的知识，以及强大的观测手段和理论模型。虽然钱学森本人可能未及对此领域进行深入的方法论探讨，但其提出的开放复杂巨系统理论框架，为理解和研究宇宙的复杂结构和演化规律提供了一个新的视角。

3.5 其他潜在应用领域（如经济、管理等）

除了上述明确提及的社会、人脑人体、地理生态和宇宙系统外，「开放的复杂巨系统」理论及其方法论——从定性到定量的综合集成方法，还具有广泛的其他潜在应用领域，特别是在经济、管理以及新兴的信息网络等领域。在经济领域，宏观经济系统本身就是一个典型的开放复杂巨系统，涉及生产、消费、分配、流通等多个环节，以及众多的经济主体和复杂的市场机制 。钱学森等曾以「财政补贴、价格、工资综合研究」为例，说明了综合集成方法在处理这类复杂经济问题时的有效性 。在管理领域，特别是大型组织或项目的管理，也面临着处理大量异质元素（如人员、部门、资源、信息）及其复杂相互作用的挑战。开放的复杂巨系统理论为理解组织复杂性、优化决策过程、提升管理效率提供了新的思路。例如，航天系统工程的成功实践，本身就体现了处理复杂系统问题的思想和方法，而开放的复杂巨系统理论则将其提升到了更一般的层面 。

信息网络系统，特别是互联网，是近年来迅速发展的一个领域，也被认为是开放的复杂巨系统的一个典型代表 。互联网由数以亿计的计算设备、通信链路、软件应用以及用户构成，其规模巨大、结构复杂、动态演化，并且与物理世界和人类社会紧密互动。研究互联网的拓扑结构、信息传播、网络安全、群体行为等问题，都可以借鉴开放的复杂巨系统理论和方法。此外，一些学者还将该理论应用于科技创新体系的研究 ，以及开放复杂智能系统的分析与设计 。这些应用探索表明，开放的复杂巨系统理论具有强大的普适性和生命力，能够为理解和解决现实世界中各种复杂的、跨学科的问题提供有力的理论指导和方法论支持。

4. 钱学森著作中对「开放的复杂巨系统」的具体阐述

钱学森在其多部著作和论文中对「开放的复杂巨系统」理论进行了系统而深刻的阐述。下表总结了部分核心著作及其主要贡献：

著作名称 (中文)	著作名称 (英文/拼音)	主要阐述内容	关键贡献/特点
《一个科学新领域——开放的复杂巨系统及其方法论》	A New Field of Science: Open Complex Giant Systems and Their Methodology	正式提出「开放的复杂巨系统」概念及其三大基本特征（开放性、巨量性、复杂性），列举典型实例（社会、人脑、人体、地理系统），并初步提出「从定性到定量的综合集成方法」作为研究这类系统的方法论 。	奠基性文献，标志着该理论和方法论的正式提出，为后续研究指明了方向 。
《再谈开放的复杂巨系统》	Re-discussion on Open Complex Giant Systems	进一步深化对「开放的复杂巨系统」的理解，明确补充层次性为第四个核心特征，强调其与简单巨系统的区别，并再次强调「从定性到定量的综合集成技术」是处理这类系统的有效途径，指出这是中国学者的独创 。	厘清概念内涵，突出层次性的关键作用，并对综合集成技术的独特性及其与国外复杂性研究的区别进行了阐述，强调马克思主义哲学的指导作用 。
《创建系统学》	Creating Systematology	汇集了钱学森在「系统学讨论班」期间的讲话和文章，记录了他对系统学基本思想、开放的复杂巨系统方法论提炼的过程，将控制思想引入系统学，并构建了从简单系统到复杂巨系统（特别是社会系统）的系统学框架 。	构建系统学理论体系，将开放的复杂巨系统理论作为系统学的重要组成部分，体现了钱学森对系统科学发展的重大贡献，并锻炼了中青年科学工作者的创造性思维 。
《论系统工程》（及增订版）	On Systems Engineering (and its expanded editions)	总结了系统工程在航天等工程领域的成功实践，并逐步将其应用范围扩展到更复杂的社会经济系统。蕴含了开放的复杂巨系统理论的早期思想和方法论雏形，如整体观念、分解与综合思想、多学科交叉、定性定量结合等 。	系统科学思想演进的重要阶段，为理解和处理更复杂的开放复杂巨系统问题提供了前期的理论准备和实践经验，其蕴含的思想与综合集成方法一脉相承 。
《钱学森系统科学思想文选》	Selected Works of Qian Xuesen’s System Science Thoughts	收录了钱学森关于系统科学各个方面的代表性文章、讲话和书信，通常包含《一个科学新领域——开放的复杂巨系统及其方法论》、《再谈开放的复杂巨系统》等核心文献，以及在其他场合关于这一理论的阐述 。	全面了解钱学森系统科学思想的重要资料，有助于系统把握开放复杂巨系统理论的背景、过程、核心观点及其方法论，理解其在钱学森科学思想体系中的地位和意义 。
《智慧的钥匙：钱学森论系统科学》	The Key to Wisdom: Qian Xuesen on System Science	由上海交通大学钱学森研究中心编辑的钱学森系统科学论述原著精选集，内容通常分为系统科学的体系结构、开放的复杂巨系统与综合集成方法、系统工程的发展与实践三部分，收录了理解该理论的重要文献 。	系统学习和掌握钱学森关于开放复杂巨系统原创性思想的权威文本，通过阅读可以清晰把握其核心观点、方法论构建及应用前景，是重要的参考资料 。

Table 1: 钱学森关于「开放的复杂巨系统」理论的核心著作及其阐述

4.1 《一个科学新领域——开放的复杂巨系统及其方法论》

《一个科学新领域——开放的复杂巨系统及其方法论》是钱学森与其合作者于景元、戴汝为于1990年发表在《自然杂志》第一期上的重要论文 。这篇论文标志着「开放的复杂巨系统」这一新科学领域及其方法论的正式提出，是理解钱学森相关思想的核心文献。文章首先回顾了系统科学在过去二十年的发展成就，并指出近年来涌现出了一个由马宾同志发起的关于开放的复杂巨系统研究的新领域 。论文明确给出了开放的复杂巨系统的定义，即那些与周围环境有物质、能量、信息交换（开放性），包含大量子系统（巨量性），且子系统种类繁多、关联复杂（复杂性）的系统 。文章列举了这类系统的典型实例，如社会系统、人体系统、人脑系统、地理系统等 。

该文的核心贡献在于提出了处理开放的复杂巨系统的方法论，即「从定性到定量的综合集成方法」 。文章批判了那种试图将基于还原论的定量方法论简单套用于开放复杂巨系统研究的做法，认为这必然会碰壁 。相反，综合集成方法强调将科学理论、经验知识和专家判断力相结合，通过人机结合的方式，将大量零星分散的定性认识、点滴知识甚至群众意见汇集起来，形成一个整体结构，最终达到定量的认识，实现从定性到定量的飞跃 。论文还阐述了这一方法论在三个复杂巨系统研究实践中的提炼过程：社会经济系统中由数百或上千个变量描述的定性定量相结合的系统工程技术；人体系统中综合生理学、心理学、中西医等的研究；以及地理系统中综合生态系统、环境保护和区域规划的研究 。该文的发表，不仅为系统科学开辟了新的研究方向，也为解决复杂性问题提供了具有中国特色的方法论，其意义被评价为「为实现马克思关于自然科学把关于人类的科学总括在自己下面的预言，找到了科学的和现实可行的途径与方法」 。

4.2 《再谈开放的复杂巨系统》

《再谈开放的复杂巨系统》是钱学森于1990年10月16日在系统学讨论班上的发言，后发表于《模式识别与人工智能》1990年第1期 。这篇文章可以视为对《一个科学新领域——开放的复杂巨系统及其方法论》的进一步阐述和补充。钱学森在文中首先肯定了戴汝为从人工智能和知识系统角度对开放复杂巨系统问题的研究，并强调解决这类问题需要人与机器的结合，单靠计算机或单靠人都是不够的，需要建立从定性到定量的综合集成方法或技术 。

文章的核心内容是对「什么是开放的复杂巨系统」进行了更深入的探讨。钱学森重申了开放的复杂巨系统的三个基本特征：与环境的物质、能量、信息交换（开放性）；包含大量子系统（巨量性）；子系统种类繁多（复杂性） 。在此基础上，他明确提出了第四个重要特征：层次性 。钱学森指出，如果从整体系统到子系统只有一个层次，那么还原论的方法可能仍然适用，可以通过计算机从子系统直接综合到巨系统。然而，开放的复杂巨系统的特点在于其层次很多，而且中间的层次往往不认识，甚至不清楚有几个层次。对于这样的系统，还原论方法就失效了，必须采用从定性到定量的综合集成技术（meta-synthetic engineering） 。他还区分了简单巨系统和复杂巨系统，认为像混沌、湍流、自旋玻璃等问题，虽然也被称为「复杂性」问题，但本质上还是属于有路可循的简单性问题，因为它们通常只涉及一个层次或少数几个清晰可辨的层次，可以用还原论方法处理，或者说是简单巨系统的问题 。这篇文章进一步厘清了开放复杂巨系统的概念内涵，特别是强调了层次性的关键作用，并对综合集成技术的独特性及其与国外复杂性研究的区别进行了阐述。

4.3 《创建系统学》

《创建系统学》是钱学森关于系统科学，特别是系统学（系统科学的基础科学）构建的重要著作，其中也包含了他对开放的复杂巨系统理论的深入思考 。该书汇集了钱学森在20世纪80年代领导「系统学讨论班」期间的一系列讲话、文章和书信，记录了他与中青年科学工作者共同探讨系统学基本思想、提炼开放的复杂巨系统方法论的过程 。钱学森在讨论班中强调，要吸取现代自然科学的研究成果，将其作为建立系统学的基础，并试图将运筹学、控制论、信息论与贝塔朗菲、普里戈金、哈肯等人的工作融会贯通，加以整理，最终写出《系统学》这本书 。

在《创建系统学》中，钱学森不仅关注简单系统和简单巨系统，更将研究重点扩展到了开放的复杂巨系统（包括社会系统） 。他明确界定系统学是研究系统结构与功能（系统演化、协同与控制）一般规律的科学，并将控制的思想与概念引入到系统学中 。书中详细阐述了从简单系统、简单巨系统到复杂巨系统和特殊复杂巨系统（社会系统）为主线的系统学提纲和内容，构成了系统学的基本框架，奠定了系统学的科学基础，并指明了系统学的研究方向 。开放的复杂巨系统理论及其方法论（从定性到定量的综合集成方法）是《创建系统学》中的重要组成部分，体现了钱学森对系统科学发展的重大贡献。该书不仅提炼了系统学的一些基本思想，也锻炼了中青年科学工作者的创造性思维能力，体现了钱学森研究与宣传马克思主义哲学的生动形式以及培养科学事业接班人的不倦精神 。

4.4 《论系统工程》（及增订版）

《论系统工程》是钱学森系统科学思想的重要代表作之一，其增订版进一步丰富和发展了相关内容，其中也蕴含了开放的复杂巨系统理论的早期思想和方法论雏形 。系统工程作为组织管理系统的技术，是钱学森早期研究的重点。早在1978年，钱学森就在《文汇报》发表了《组织管理的技术——系统工程》一文，系统阐述了系统工程的理论与应用 。在《论系统工程》及其后续的增订版中，钱学森总结了系统工程在航天等工程领域的成功实践，并逐步将其应用范围扩展到更复杂的社会经济系统。

虽然《论系统工程》主要聚焦于工程系统和一般大系统，但其蕴含的整体观念、分解与综合的思想，以及强调多学科交叉、定性定量相结合的方法，为后来开放的复杂巨系统理论的提出奠定了基础。钱学森在指导王寿云编著《现代作战模拟》时，从兰彻斯特的工作中提炼出半经验半理论的处理复杂对阵问题的方法论，并在《论系统工程》（增订版）的说明中赋予了这一方法论更广泛的含义：处理复杂行为系统的定量方法学，是科学理论、经验和专家判断力的结合，是半经验半理论的 。这种思想与后来开放的复杂巨系统的方法论——从定性到定量的综合集成方法——在核心理念上是一脉相承的。可以说，《论系统工程》及其发展是钱学森系统科学思想演进的重要阶段，为理解和处理更复杂的开放复杂巨系统问题提供了前期的理论准备和实践经验。

4.5 《钱学森系统科学思想文选》

《钱学森系统科学思想文选》这类著作通常会收录钱学森关于系统科学各个方面的代表性文章、讲话和书信，是全面了解其系统科学思想，包括开放的复杂巨系统理论的重要资料。例如，上海交通大学钱学森研究中心编的《智慧的钥匙：钱学森论系统科学》就属于这类文选 。这类文选通常会按照系统科学的体系结构、开放的复杂巨系统与综合集成方法、系统工程的发展与实践等主题进行组织 。

在这些文选中，关于开放的复杂巨系统的论述，很可能会收录《一个科学新领域——开放的复杂巨系统及其方法论》、《再谈开放的复杂巨系统》等核心文献，以及钱学森在其他场合关于这一理论的阐述。通过阅读这类文选，可以更系统地把握钱学森提出开放复杂巨系统理论的背景、过程、核心观点及其方法论。例如，可以了解到钱学森如何从系统工程实践中逐步认识到复杂性的挑战，如何借鉴和融合多学科成果（如人工智能、思维科学、人体科学等），最终形成具有独创性的理论和方法。此外，文选中可能还包含钱学森对系统科学未来发展方向、人才培养以及马克思主义哲学指导作用的思考，这些都有助于更深刻地理解开放的复杂巨系统理论在整个钱学森科学思想体系中的地位和意义。

4.6 《智慧的钥匙：钱学森论系统科学》

《智慧的钥匙：钱学森论系统科学》是由上海交通大学钱学森研究中心编辑的一本关于钱学森系统科学论述的原著精选集 。这本书旨在全面展现钱学森在系统科学领域的深刻见解和重要贡献，其中必然包含了对「开放的复杂巨系统」理论的详细阐述。根据该书的简介，其内容分为系统科学的体系结构、开放的复杂巨系统与综合集成方法、系统工程的发展与实践三个部分 。这意味着读者可以从中找到钱学森关于开放的复杂巨系统定义、特征、方法论以及具体应用案例的权威论述。

书中收录的文章，如「现代化、技术革命与控制论」、「组织管理的技术——系统工程」、「系统思想和系统工程」、「我对系统学认识的历程」等，虽然标题不一定直接点明「开放的复杂巨系统」，但都是理解这一理论提出的思想背景和发展脉络的重要文献 。通过这些文章，可以追溯钱学森从早期工程控制论和系统工程研究，到逐步形成系统学思想，最终聚焦于开放的复杂巨系统这一科学新领域的完整过程。特别是关于「开放的复杂巨系统与综合集成方法」的部分，很可能会集中收录钱学森与于景元、戴汝为等人合著的《一个科学新领域——开放的复杂巨系统及其方法论》以及《再谈开放的复杂巨系统》等核心论文，这些是理解该理论最直接、最权威的文本。通过阅读《智慧的钥匙：钱学森论系统科学》，可以系统地学习和掌握钱学森关于开放的复杂巨系统的原创性思想，以及他所倡导的从定性到定量综合集成方法论的深刻内涵和实践路径。

5. 研究「开放的复杂巨系统」的方法论

5.1 「从定性到定量的综合集成方法」的提出

「从定性到定量的综合集成方法」（Meta-synthetic Engineering）是钱学森及其合作者在研究开放的复杂巨系统过程中，针对这类系统的特殊复杂性而提出的一种全新的、具有开创性的方法论 。这一方法的提出，源于钱学森等学者在20世纪80年代初对处理复杂系统问题的实践探索和理论思考。最初，钱学森将其概括为「经验和专家判断力相结合的半经验半理论的方法」 。随着研究的深入，特别是在对社会系统、人体系统、地理系统等具体开放复杂巨系统研究实践的基础上，这一思想被进一步提炼、提高和系统化，最终在1990年发表的《一个科学新领域——开放的复杂巨系统及其方法论》一文中，正式提出了「从定性到定量的综合集成方法」 。

该方法的提出，是基于对传统科学研究方法局限性的深刻认识。钱学森等学者指出，对于开放的复杂巨系统，单纯依靠基于还原论的定量方法，或者仅仅停留在思辨和定性描述层面，都难以有效地认识和解决问题 。开放的复杂巨系统往往涉及大量难以精确量化的因素，以及人的经验、知识和智慧。因此，必须找到一条能够融合定性认识与定量分析、整合专家经验与科学理论、结合人的智慧与计算机能力的新的研究路径。综合集成方法的提出，正是为了满足这一需求。它强调将专家体系、知识体系、机器体系有机结合起来，通过从定性综合集成到定性、定量相结合综合集成，再到从定性到定量综合集成的螺旋式上升过程，逐步深化对复杂巨系统的认识，并最终找到解决问题的有效途径 。这一方法论的提出，被认为是处理开放的复杂巨系统（包括社会系统）的唯一有效方法，是中国科学家在复杂系统研究方面提出的划时代的科学方法论 。

5.2 综合集成方法的核心思想

「从定性到定量的综合集成方法」的核心思想在于强调多学科、多领域知识的交叉融合，以及人的智慧与计算机技术的高度协同，通过一个动态迭代、逐步逼近的过程，实现对复杂巨系统从初步的定性认识到精确的定量把握的转化。 其核心要素可以概括为以下几个方面：

首先，专家体系的合作：综合集成方法高度重视领域专家的知识和经验。它强调组织不同学科背景、不同实践经验的专家群体，形成一个知识互补、智慧碰撞的专家体系。这些专家通过研讨、辩论等方式，对复杂问题提出经验性的假设、判断和定性认识 。

其次，人机结合，以人为主：该方法强调人与计算机的有机结合，并且明确人在其中占据主导地位 。计算机在这里不仅是强大的计算工具，更是信息处理、模型构建、仿真模拟、知识管理的平台。人的作用则体现在提出创见、把握方向、进行价值判断以及处理计算机难以解决的模糊性、非结构化问题。人机结合能够充分发挥人的创造性思维和计算机的高速处理能力，实现优势互补。

再次，从定性到定量的综合集成过程：这是一个动态的、迭代的、螺旋式上升的过程。它通常始于专家群体对问题的定性分析和经验判断，形成初步的定性认识。然后，利用数学模型、计算机仿真等手段，对这些定性认识进行量化描述和验证，实现定性与定量的初步结合。在此基础上，通过人机交互，不断修正模型、调整参数、深化认识，逐步从模糊的定性走向精确的定量，最终实现对复杂巨系统整体行为的定量把握和预测 。这个过程不是一蹴而就的，而是需要多次循环往复，逐次逼近问题的本质。

最后，整体论与还原论的辩证统一：综合集成方法体现了钱学森所倡导的系统论思想，即整体论与还原论的辩证统一 。它既强调整体把握，从系统的整体目标出发，关注系统的涌现行为；也注重对系统组成部分及其相互关系的分析。通过分解与综合的有机结合，最终达到从整体上研究和解决问题的目的。

综合来看，综合集成方法的核心思想在于通过多学科专家群体的智慧、先进的信息技术手段以及科学的认识论方法，将分散的、不完整的定性知识和经验，系统地整合提升为对复杂巨系统全面而深刻的认识，从而为科学决策和问题解决提供有力的支持。

5.3 综合集成技术的实践意义

「从定性到定量的综合集成技术」（Meta-synthetic Engineering）作为处理开放的复杂巨系统的方法论，具有深远的实践意义，尤其在解决现实世界中各种复杂的、跨学科的难题方面，展现出独特的优势和应用价值。其实践意义主要体现在以下几个方面：

首先，为复杂决策提供科学支撑：在面对社会经济、国家安全、环境保护、公共卫生等领域的复杂决策问题时，综合集成技术能够整合来自不同领域专家的知识、经验和判断，结合大量数据和模型分析，为决策者提供更为全面、客观、科学的决策依据。例如，在宏观经济调控、重大工程项目评估、城市发展规划等方面，该方法可以帮助决策者系统分析各种影响因素，评估不同方案的潜在风险和收益，从而提高决策的科学化、民主化和程序化水平 。

其次，促进跨学科交叉与知识创新：开放的复杂巨系统问题往往涉及多个学科领域，单一学科的知识和方法难以独立解决。综合集成技术强调多学科专家的协同合作，搭建了不同学科之间交流、碰撞、融合的平台。通过这种跨学科的研讨和集成，可以激发新的思想火花，产生新的知识增长点，推动科学技术的创新和发展。例如，在人体科学研究中，综合集成方法促进了生理学、心理学、中医学、西医学等多学科的交叉融合，为探索生命奥秘和解决健康问题开辟了新途径 。

再次，提升系统思维和解决复杂问题的能力：综合集成技术的应用过程本身就是一个培养和锻炼系统思维能力的过程。它要求研究者从整体上把握问题，关注系统各组成部分之间的复杂关联和动态演化，学会运用定性定量相结合的方法进行分析和综合。通过参与综合集成研讨，科研人员和实践者可以不断提升自身认识和处理复杂问题的能力，这对于培养高素质的创新型人才具有重要意义。

此外，推动系统科学和信息技术的发展：综合集成技术的实现离不开先进的信息技术支撑，如大规模数据处理、高性能计算、人工智能、虚拟现实等。对综合集成技术的需求反过来也促进了这些相关技术的发展和应用。同时，综合集成技术作为系统科学在实践层面的重要体现，其成功应用也进一步丰富和发展了系统科学的理论体系和方法论。

总而言之，综合集成技术作为一种创新的方法论，为解决开放的复杂巨系统这类「棘手问题」提供了有效的工具和途径，其应用已经并将在更多领域持续产生重要的实践价值，对于推动科技进步、服务社会发展具有不可替代的作用。

6. 结论与展望

6.1 理论的重要性和影响

钱学森的「开放的复杂巨系统」理论及其方法论——「从定性到定量的综合集成方法」，是系统科学发展史上的一个重要里程碑，具有深远的理论意义和实践影响。 该理论深刻揭示了自然界和人类社会中一类广泛存在的、具有高度复杂性、开放性、巨量性和层次性特征的系统的本质规律，突破了传统还原论方法的局限，为理解和处理这类复杂系统提供了全新的视角和框架。其重要性体现在以下几个方面：

首先，理论创新性：该理论是中国科学家在复杂系统研究领域取得的原创性重大成果，丰富和发展了系统科学的理论体系。它强调从整体上把握复杂系统，关注系统的涌现行为，并将人的智慧、经验知识与计算机的定量分析能力相结合，形成了一套独特的方法论。

其次，方法论指导意义：「从定性到定量的综合集成方法」为解决现实世界中各种复杂的、跨学科的难题提供了有效的工具和途径。它不仅在航天、军事等工程领域取得了成功应用，也为社会经济、环境保护、公共卫生、城市管理等领域的科学决策提供了有力的方法论支持。

再次，学科交叉融合的推动：开放的复杂巨系统理论及其方法论强调多学科知识的交叉与融合，促进了自然科学、社会科学、工程技术以及思维科学等多个领域的交流与合作，推动了新兴交叉学科的发展。

最后，哲学层面的启示：该理论体现了辩证唯物主义的思想，强调整体与部分、定性与定量、人与机器的辩证统一，对于丰富和发展马克思主义哲学的认识论和方法论也具有积极意义。

钱学森的这一理论不仅对中国系统科学的发展产生了深远影响，也在国际上引起了广泛关注，为全球复杂性科学研究贡献了中国智慧。

6.2 未来研究方向

尽管钱学森的「开放的复杂巨系统」理论已经取得了显著的成就，但随着科学技术的不断进步和人类对复杂性认识的不断深化，该理论在未来仍有广阔的研究空间和发展方向。

首先，理论体系的进一步完善与深化：需要进一步深化对开放复杂巨系统基本特征、演化规律、控制机制等基础理论问题的研究，探索更普适的理论模型和数学工具，以更精确地描述和预测这类系统的行为。

其次，综合集成方法的智能化与普适化：随着人工智能、大数据、云计算、物联网等新一代信息技术的飞速发展，应积极探索将这些新技术更深度地融入综合集成方法，提升其智能化水平，拓展其在不同领域、不同尺度复杂问题中的应用能力。例如，发展更先进的智能决策支持系统、大规模并行仿真平台、以及基于数据的复杂系统建模与分析技术。

再次，特定领域开放复杂巨系统的深入研究：针对社会、经济、生态、人脑、人体、信息网络等特定领域的开放复杂巨系统，需要结合各领域的具体特点，开展更深入的应用研究，解决这些领域面临的重大复杂性问题。例如，在社会治理方面，如何利用综合集成方法提升国家治理体系和治理能力现代化水平；在生命健康领域，如何更有效地理解和干预复杂疾病的发生发展过程。

此外，人才培养与学科建设：需要加强开放复杂巨系统理论与综合集成方法的教育和培训，培养一批既懂理论又懂实践的复合型创新人才，推动相关学科的建设和发展，为理论的持续创新和应用提供人才保障。

最后，国际交流与合作：应积极开展与国际复杂性科学界的交流与合作，吸收借鉴国际先进的理论和方法，同时向世界展示中国在开放复杂巨系统研究方面的成果和贡献，共同推动全球复杂性科学的发展。

展望未来，钱学森的「开放的复杂巨系统」理论必将在应对日益增长的复杂性挑战、促进科学技术进步、服务人类社会可持续发展等方面发挥越来越重要的作用。