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“发现”构造论(2006-04-13 13:20:42)
2006年4月13日星期四  温州 
 
1
 
今天上午王甲佳领到了邮购的3期《新发现》杂志,其中2006年3月号的封面文章的大标题立马引起的我的兴趣:《大自然:神奇的构造大师》!直觉上断定这篇文章一定与“模式语言管理”有关。急忙翻开来读,里面介绍的是美国北卡罗莱纳州杜克大学机械工程学教授阿德里安·(王白)简(Adrian Bejan)提出的“一个简单的、富有逻辑而有效的方法,能够确保设计出的机器的完美结构,这便是构造论”。
 
Bejan的论点新颖独到:
 
合理配置不完美:“既然我们注定不完美,那么我们可以做的,就是通过几何学的方法,尽可能地将这些不完美实行合理配置。……(针对一个微小表面冷却系统)考虑到上述目标和局限,我们如何设计出合理的结构,使其在时空、层级和构造上的阻碍得到最佳分配,使其效能达到最大化?
 
简化问题:“要想为这个问题找到一个直接解决办法行不通。工程师在设计中……不论他具有多么强大的计算能力,也总是无法获得完美的结果。构造论则建议将问题简化,以绕过困难:
 
首先,找到可用的最小的基本层级的优化结构,然后将几个这种基本结构组装成一个更大层级的优化结构,以此类推,由小到大地将各种不同大小的优化结构一一组装起来,直到形成一个完整的结构。”(《新观察》杂志2006年3月号30页 上海文艺出版社2006.3.1)
 
看到这一几行字,我那本来很小的眼睛瞪得大大的,赶紧找去一支铅笔,工工整整地在下面画上线,跑到隔壁王甲佳的办公室里向他报告我的“重大发现”。
 
这个思路与“模式语言管理”的思路完全一致。2005年元旦写成的那篇《管理的永恒之道》中,就充分注意到了这个问题:
 
经济学家把理性限定为一个简洁的设定:人们试图最优化。这个简洁的“最优化”原则的好处是便于用数学模型来表述,但同时也是它的根本缺点:太精确。事实上,我们只是在信息和理解的局限之内,在可行的选择制约下,在喜好和趣味的引导下,试图作出理性的选择。也就是说,依靠管理者个人有限的理性,是不可能驾驭企业组织这个复杂系统的各种力场,实现力的和谐的。它太微妙、太复杂了。面对这样一种困境,美国加州大学伯克利分校环境结构中心的亚历山大给我们指出了一道通往“力的和谐”的“门”——“模式语言”。……模式为什么能够成为达到有机秩序的大门呢?道理很简单:依靠任何个人的理性都没有足够的能力通过总体设计来实现企业这个复杂系统所有力的和谐,但可以通过对一个一个模式的力场分析、现场测试、经验总结等等管理过程而在人的理性可以把握的限度内,使得每个模式中的各种关系、机制、结构、规则都实现力的和谐,让每一个模式都充分允许所有内力自行解决,使每一个模式都成为“活”的模式,然后再参照这种“活”的模式进行组织设计、制度设计,在这些“活”的模式支持下,逐步“生成”整体的有机秩序。通过模式这扇门,我们就不必要求管理者都像经济学家所假设的那样具有完全的理性能力。企业中的每一个人,几乎都在依靠自己的感受、认知、设想、试验、总结创造并建立一些适应“力场”要求的模式。大量的能够实现力的和谐的模式组成可以共享的模式库,在人们进行管理决策、工作决策、问题解决时则可以得到这些“老朋友”的有效帮助。这样,企业就不再仅仅依靠几个精英人才进行管理,而是将每个成员的智慧凝聚成一个有机整体(智慧圈),使企业成为一个大写的人(有机体),而且,这个由个体成员的智慧组织而成的更高层次的“智慧圈”比其中的任何一个人拥有更多的智慧。
 
上面摘自《管理的永恒之道》的这段话,与“构造论”简化问题的方法如出一辙。同样的道理被建筑大师亚历山大发现,而在机械工程领域中由被一位“热能学流体力学领域的世界级领袖”发现,将这其中的智慧应用于企业管理应该是没有多大问题的了。
 
自从受亚历山大《建筑的永恒之道》启发,将研究目标聚焦于“模式语言管理”以来,发现当代复杂性科学、中国古代哲学思想都支持这一理论,而这一管理理论却与以“哈佛教”为代表的传统企业管理理论严重冲突,今天从“机械工程设计”这个“理性主义”最强大的领域里发现了能够支持“模式语言管理”的思想,更加坚定了探索“模式语言管理”的信念。这是一片肥沃的土地,等待着我们来开垦。
 
接着读杂志:
 
“比如,对于冷却回路,信奉构造论的工程师考虑到构造的实际局限性,一开始就会对可以安装热收集器的最小矩形面积的几何比例进行研究。通过对这一层级的热传播情况进行分析——而这一层级的热传播情况是相对比较简单的——他发现温度分布的变化与矩形形状有很大关系:如果这个矩形太方或太长,也去分布的情况就比较糟糕。根据傅里叶的方程,它就能推算出最合适的形状,其高和宽的比例最有利于温度的分布……考虑到实际中的局限和我们要达到的目标,这便是在一个基本面上对不可避免的缺陷进行配置的最佳办法。
 
“这时,它便可以进行到第二步:将这种基本面拼接成一个微型的热收集网络。同样,根据物理学法则,我们完全可以计算出这一组合的各个细节,能够对这一层级上的冷却进行最佳配置,而不会对前一层级的优化产生任何影响。就这样,我们一步一步地、渐进地增加层级直至所需要的大小,这样便得到了一个具有最大效能的冷却网络、一个最能合理分配阻碍的理想的树状结构,也就是一种完美的设计。因为它是我们可以做到的无可挑剔的设计了!
 
“接下来就要进展到更高的一个层级,也就是将数个如图B所示的基本表面组合起来构成一个可以将热传导向一个单一点的网络。这一组合自身也是根据方程优化的,可以将热区缩到最小。
 
“通过一层一层的组合,整体的冷却网络就形成了。这样设计出来的结构,其所有特性都是根据局限和目的而严格确定的,保证了整体性能的最优化。
 
“这种新方法刚刚开始在工程师的圈子里普及,目前主要在美国传播,但在法国,也有几十位研究者相当热衷于此。……对于工程师来说,这种方法很容易掌握,它使用的是一些非常传统的方程式,而且在绝大部分情况下,并不需要进行大量的计算。最大的困难到在于从心底里接受这一方法。因为它已经改变了我对自己工作的看法。……构造论的发展还处于初级阶段,但这正是工程师们一直以来所需要的一个工具。
 
“首先明确想要达到的目标……和所受到的限制因素。然后根据一些物理方程式……层层推算出……所有的几何特征……最后,……制造出……符合构造论的物品……
 
无限的应用:……“利用这种理论来设计城市的供暖网络……要对整个系统加以优化,常常需要高度周密的考虑,如果没有构造论,这一切都很难把握。……构造论的应用领域几乎是无限的。……只要在使用相关流体方程的同时,遵循这样一条简单、唯一而有效的构造论原则:由小到大,用几何学的方式对缺陷进行最佳配置。(不能不让我想起亚历山大的“一次一个模式”!)
 
“(王白)简的理论是真正具有革命性的:它与现代物理学由大到小步步简化的方法背道而驰,是由小到大层层建构;它通过基本结构的组合构建整体的宏观结构;它为工程师们指明了一条合理的路线,引导他们一步一步,一层一层通向最优化的设计。这也许就是通向完美结构天堂的第一条阶梯……
 
“这套理论使用的都是一些150年前就已经提出的方程式,而且一般情况下都不需要繁重的计算。……莱布尼兹、莫培督或拉格朗日教诲的影响:根据他们的理论,在所有可能的进程中,唯一实现的进程必然是代价最小的进程。这是一种伟大的断定,它包括了优化进程,已经非常接近构造论了。但是当代物理学没有靠这个方向发展……
 
“我选择“构造”一词是为了与“分形”一词相对应。“分形”一词……用来描绘那些新的几何学结构,其原型由大到小不断重复直至无限。我因为“分形”一词提供了一个错误的方向:事物不是不断碎化的,而是不断聚合的、由小到大逐层构建的。
 
“我的确相信我们在自然界中所看到的一切结构都是经过优化的进程。……自然界的结构都是由优化配置缺陷的原则决定的。……我看到到处都是符合构造法的结构。
 
读完Adrian Bejan关于“构造论”的描述,我毫不置疑的相信,这就是“企业管理系统设计”、“企业管理信息系统设计”的最佳路径!
 
去年四月中旬,《模式语言管理》一文正式在《企业管理》杂志发表,标志着“模式语言管理”理论的诞生,在过两天,就是它的一周岁生日了。去年的这个时候稍早几天,王甲佳在北京中企联竹邻的办公桌上看到了《企业管理》杂志2005年第4期的清样,发端新来报告了《模式语言管理》发表的消息,今年又是王甲佳邮购来《新发现》杂志让我“发现”构造论,进一步把“模式语言管理”从“技术”研究引向“工艺”研究阶段,似为天意……
 
 
2
 
“……根据一台机器的局限和目的,对算出能使其达到最大效能的结构。而这样一个优化结构,恰恰是我们在森林中常见的、有着树干、枝叶和根须的树木!所以说,大自然创造的一切完全可与最优秀的工程师的作品媲美。
 
“当然,森林里有着各种各样的树木。……有这样一条规则可以解释这些差异的存在:设计上的微小差别并不会对作品的完美程度产生重大影响。因此,树汁导管的最佳截面图应该是一个圆形,但即使这个截面图不是一个标准的圆形,树汁流动的完美性也不会受到多大影响。所以各种树木尽管各有不同,但都可以说是绝佳的。根据构造论,我们完全可以将树木构造解释为优化的结果。(按:我认为,应该是更佳的“结果”,因为树木在千万年的“构造”过程中,适应了更多的“力场”结构。)
 
“大自然无欲无求,它怎么会像工程师一样进行设计呢?这是因为随着时间的流逝,大自然通过进化的作用,逐渐筛选出了最合适的结构。……通过构造论的观点,我们能够达尔文理论这条核心原则加以明确——“某种自然系统如果随着时间的流逝而长存,它的进化就必须能要使它体内液体的流动更加畅通。”而这一法则甚至也可以推广用来解释那些无生命的结构,那些其中存在着流动的结构。
 
“人类的肺、鸟的羽毛,甚至土地的龟劣,所有有生命或无生命的结构都可以被看作是有着各自流体、局限和目的的能量系统,因此今后也可以用工程师的目光重新加以审视。比如,通过构造论的推理,我们就能够解释为什么我们身体中不同层级的血管的直径总是依据一个恒定的系数缩减,为什么鸟儿喜欢结队飞行,为什么河床总是半圆形的。
 
“包括从老鼠到大象在内的所有动物的身材大小与消耗能量之间的比例关系,身材与心律的比例关系,这些比例关系几乎在动物们身上都是相同的……不论在哪种情况中,对缺陷进行优化配置是主宰结构形成的一项重要原理。
 
“构造论绝对不只是由工程师们垄断的用来设计机器图纸的一个简单方法,而是由着广泛的多的内涵:它是一门关于天然的或合成的、有生命或无生命的各种能量系统的宏观形态学理论。
 
“从来没有一门理论能够用这样一条原理来解释如此纷繁众多的系统。特别值得一提的是,尽管构造论关于不同层级之间关系的解释可能显得非常抽象,但它与大自然中的实际情况却十分接近。
 
任何自然系统的整体结构都不是被预先设计好的,而是通过结构内部由小到大的各环节之间逐步发生大量的局部的相互作用而渐渐形成的。骨骼的整体结构是局部优化的总和,身体感觉器官持续的衡量骨骼所受的压力,并促使受力大的部位形成强壮的骨骼。
 
“结构不是通过分裂形成的,而是通过构建和优化形成的。构造论由小到大地组织空间中的层级,从这个意义上来说,显得‘自然’的多。
 
“构造论是预言性的(它对所有的流动系统都采用一种唯一的优化原则)、现实的(它为最小的细枝确定一个大小)、具有多样性的(它根据相关物理学法则为每一个层级确定一种专门的结构)。
 
“这一理论尚未得到科学界的普遍了解,因此它的科学地位尚未建立。……相信这一新观念将会在科学界发生爆炸效应!……这种观念将能使我们更好地理解其(大气模型)宏观运动方式,并更好的对未来的气候变化作出预测。因为,我们无须为自然的这一精巧作品强加什么神秘主义的诠释:天空之所以显得如此完美,其实完全是由其目的决定的。而它目的中,并不包括住在人类的幸福。……
 
3
 
“他们梦想揭开表象的纱幕,找到幕后那普遍的、主宰自然形态的程序,那赋予万物结构的格式。
 
“自然环境在很大程度上决定了生物的构造,……
 
“自然结构的形成就是受物理学力的作用限制的结果。(按:“管理力学”?)
 
“叶子上的脉络结构并不是预先决定的,而是以系列复杂的力的作用的结果。……自然生物结构形态的秘密也许就藏在它们的生长过程之中。它们的结构形态可能只是为了适应外部环境而进行持续协调和调整的结果,是在生长的同时形成的。……将基因组看作是自组织进行的原型、看作在构造中成长的第一块基石。(按:看到了一个侧面,就忘记另一个方面,还是“摸象”!)
 
“那些非常复杂的结构可以由某一具有简单规则的结构自主重复构造……
 
“构造论综合了几何学、进化论、自组织理论和多层级的视角,加入到了这一漫长的探索之中。……完美的结构是不自然的。或者说,在这个平凡的物质世界中,想要达到完美,只能对其中不可避免的不完美加以优化配置。”
 

 
想起十年前做秘书的时候,面对一大堆单页文件,想把它弄整齐了,只能采取一个办法,就是每次只“双”齐十几页,然后把这十几页作为一组,再把几组“双”齐了……这个办法正式“结构论”的方法。
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