第2期 崔铁军，等：安全科学中的故障信息转换定律 ·361· 主要集中在安全技术的发展，而对安全科学基础 的成就。信息与智能的处理起源于二战时期，以 理论的研究相对较少。特别是当今随着信息科 1936年图灵机的出现为标志，直到今天机械还原 学、数据科学、智能科学及系统论的发展，现有安 方法论仍是智能科学及信息科学的主流方法论。 全科学基础理论越来越难以适应未来要求。但借 目前国际学界对于智能及信息处理形成了三大流 助于信息、数据、智能科学及系统论发展安全科 派。结构主义流派，他们认为信息与智能是人脑 学基础理论，无论是对安全领域研究者或是信 结构决定的，基于现代医学研究成果，将人脑结 息、数据及智能科学领域研究者都是困难的问 构剖析为神经元、连接及电信号的传递。因此此 题。他们与安全科学有何切入点，如何将他们的 流派将人对信息的处理和智能行为归结于人脑结 理念融入安全科学具体地研究系统可靠性，使系 构，从而在1943年提出神经元数理逻辑并最终发 统可靠性方法具备信息分析、数据处理和智能推 展成为神经网络模型。神经网络已广泛应用于对 理能力都是亟待解决的问题。 对于上述问题的相关研究并不多见。这些 各行业数据的预测分析。但随着研究的深入，神 经网络的庞大结构及指数爆炸导致其难以扩展。 方法在安全科学系统可靠性研究领域都尝试了信 息化、数据化和智能化，也都取得了相当的研究 因此诞生了功能主义流派，他们认为只需要在功 成果，但都缺乏适合的方法论和数学基础。因此 能层面上对信息和智能进行处理，最终与人所表 本文尝试一种新的思路研究系统可靠性。首先将 现的功能相同即可。随着计算机的出现，便使用 空间故障树)理论作为系统可靠性研究的平 计算机对人脑进行模拟。在1956年提出了物理 台，从而接纳新方法论和数学基础理论。使用基 符号系统，后逐渐退化为专家系统，其代表为“深 于信息的信息生态方法论作为故障信息分析的方 蓝”和“AlphaGo”。进一步地，使用计算机实现专 法论，从系统总体来考虑主体客体之间信息的流 家系统，最重要的前提是有完备的知识库。而知 动，而摒弃分而治之的机械还原方法论。使用因 识来源于客体表现出的现象和行为，主体对这些 素空间1四理论作为故障数据的智能分析数学基 现象和行为进行抽象形成知识，因此基于客体行 础，从因素差异角度对可靠性进行研究。三者在 为的行为流派诞生了。其思想是通过感知客体的 因素、系统及其变化方面具有相同或类似的出发 运行和行为来模拟智能行为，从而使客体表现出 点和立足点，因此具有天然地结合性。 智能行为，如“六脚甲虫机器”。 本文主要论述信息生态方法论，三种思想和 上述三大流派虽然在各自方向都取得了成 方法结合的可行性，及在空间故障树框架内实现 绩，但都是基于机械还原方法论的分而治之理 故障信息转化定律。这也是首次将信息生态方法 念。将人对信息处理和智能行为割裂，分别从人 论引入安全科学领域，也是三种思想的首次结 脑结构、智能功能、智能行为角度来研究信息处 合。从而为故障信息到安全决策提供有效信息处 理和智能。但任何方法论都应该是系统的，可借 理和智能分析方法，实现安全科学中的故障信息 的是系统论在20世纪50年代才提出，其兴起和 转化定律。 普及更是滞后的。从系统论角度出发，分而治之 的方法明显存在不足。机械还原方法论将系统拆 1信息生态方法论概述 分，所得到的若干子系统根据其特征分别使用不 信息生态方法论是钟义信等232提出的以信 同的方法论、方法、概念和模型进行研究，然后再 息为核心的处理客体与主体之间信息流动的一种 组合起来还原系统。当然这种方法自身也具有简 方法论。与传统的基于物质方法论的分而治之做 化问题的能力，但忽略了系统内部各子系统物 法不同，信息生态方法论是一种综合的、全局的、 质、能量和信息的交流。使用机械还原方法论研 完备的方法论。 究的系统必将失去系统的整体性和功能性。 基于传统物质方法论的机械还原方法论已在 钟义信教授提出的基于信息的信息生态方法 当今科学界各领域根深蒂固。这种方法论可以有 论初步解决了三大流派分而治之的状态。信息生 效地用于调节物质之间及物质与人之间的关系。 态方法论是基于系统层面研究问题的。提出了人 但随着信息科学和大数据的发展，信息与信息之 类智能活动的典型模型，认为智能过程可表示为 间及信息与人之间的矛盾凸显出来。当然这些矛 “信息-知识-智能转换”，即信息转换定律。更具 盾使用机械还原方法论来处理也取得了令人瞩目 体的过程“本体论信息一认识论信息一知识一基主要集中在安全技术的发展，而对安全科学基础 理论的研究相对较少。特别是当今随着信息科 学、数据科学、智能科学及系统论的发展，现有安 全科学基础理论越来越难以适应未来要求。但借 助于信息、数据、智能科学及系统论发展安全科 学基础理论，无论是对安全领域研究者或是信 息、数据及智能科学领域研究者都是困难的问 题。他们与安全科学有何切入点，如何将他们的 理念融入安全科学具体地研究系统可靠性，使系 统可靠性方法具备信息分析、数据处理和智能推 理能力都是亟待解决的问题。 对于上述问题的相关研究并不多见[1-4]。这些 方法在安全科学系统可靠性研究领域都尝试了信 息化、数据化和智能化，也都取得了相当的研究 成果，但都缺乏适合的方法论和数学基础。因此 本文尝试一种新的思路研究系统可靠性。首先将 空间故障树[5-18] 理论作为系统可靠性研究的平 台，从而接纳新方法论和数学基础理论。使用基 于信息的信息生态方法论作为故障信息分析的方 法论，从系统总体来考虑主体客体之间信息的流 动，而摒弃分而治之的机械还原方法论。使用因 素空间[19-22] 理论作为故障数据的智能分析数学基 础，从因素差异角度对可靠性进行研究。三者在 因素、系统及其变化方面具有相同或类似的出发 点和立足点，因此具有天然地结合性。 本文主要论述信息生态方法论，三种思想和 方法结合的可行性，及在空间故障树框架内实现 故障信息转化定律。这也是首次将信息生态方法 论引入安全科学领域，也是三种思想的首次结 合。从而为故障信息到安全决策提供有效信息处 理和智能分析方法，实现安全科学中的故障信息 转化定律。 1 信息生态方法论概述 信息生态方法论是钟义信等[23-26] 提出的以信 息为核心的处理客体与主体之间信息流动的一种 方法论。与传统的基于物质方法论的分而治之做 法不同，信息生态方法论是一种综合的、全局的、 完备的方法论。 基于传统物质方法论的机械还原方法论已在 当今科学界各领域根深蒂固。这种方法论可以有 效地用于调节物质之间及物质与人之间的关系。 但随着信息科学和大数据的发展，信息与信息之 间及信息与人之间的矛盾凸显出来。当然这些矛 盾使用机械还原方法论来处理也取得了令人瞩目 的成就。信息与智能的处理起源于二战时期，以 1936 年图灵机的出现为标志，直到今天机械还原 方法论仍是智能科学及信息科学的主流方法论。 目前国际学界对于智能及信息处理形成了三大流 派。结构主义流派，他们认为信息与智能是人脑 结构决定的，基于现代医学研究成果，将人脑结 构剖析为神经元、连接及电信号的传递。因此此 流派将人对信息的处理和智能行为归结于人脑结 构，从而在 1943 年提出神经元数理逻辑并最终发 展成为神经网络模型。神经网络已广泛应用于对 各行业数据的预测分析。但随着研究的深入，神 经网络的庞大结构及指数爆炸导致其难以扩展。 因此诞生了功能主义流派，他们认为只需要在功 能层面上对信息和智能进行处理，最终与人所表 现的功能相同即可。随着计算机的出现，便使用 计算机对人脑进行模拟。在 1956 年提出了物理 符号系统，后逐渐退化为专家系统，其代表为“深 蓝”和“AlphaGo”。进一步地，使用计算机实现专 家系统，最重要的前提是有完备的知识库。而知 识来源于客体表现出的现象和行为，主体对这些 现象和行为进行抽象形成知识，因此基于客体行 为的行为流派诞生了。其思想是通过感知客体的 运行和行为来模拟智能行为，从而使客体表现出 智能行为，如“六脚甲虫机器”。 上述三大流派虽然在各自方向都取得了成 绩，但都是基于机械还原方法论的分而治之理 念。将人对信息处理和智能行为割裂，分别从人 脑结构、智能功能、智能行为角度来研究信息处 理和智能。但任何方法论都应该是系统的，可惜 的是系统论在 20 世纪 50 年代才提出，其兴起和 普及更是滞后的。从系统论角度出发，分而治之 的方法明显存在不足。机械还原方法论将系统拆 分，所得到的若干子系统根据其特征分别使用不 同的方法论、方法、概念和模型进行研究，然后再 组合起来还原系统。当然这种方法自身也具有简 化问题的能力，但忽略了系统内部各子系统物 质、能量和信息的交流。使用机械还原方法论研 究的系统必将失去系统的整体性和功能性。 钟义信教授提出的基于信息的信息生态方法 论初步解决了三大流派分而治之的状态。信息生 态方法论是基于系统层面研究问题的。提出了人 类智能活动的典型模型，认为智能过程可表示为 “信息−知识−智能转换”，即信息转换定律。更具 体的过程“本体论信息—认识论信息—知识—基 第 2 期 崔铁军，等：安全科学中的故障信息转换定律 ·361·