——ERP之后的量子力學方案

　　王飛躍 中國科學院自動化研究所

　　上個世紀之始，光的波動和黑體的輻射終于“烤制”出量子力學。這一理論不但宣告了現代物理學的到來，也開啟了人類思維和意識的新紀元：牛頓力學不再神圣，確定性不復存在。那么，理性還存在嗎？沖擊巨大，各種關于量子力學的解釋理論也應運而生，迄今從著名的教科書能查到的已近二十余個。其中早期、也是最為經典的，就是1927年玻爾和海森伯格的哥本哈根解釋—它是在波恩標準的概率假說基礎上提出的，認為量子世界在本質上是不確定的，只能通過概率來描述，任何對量子狀態的測量過程只能是隨機地“抓住”其波動函數所允許的可能狀態之一。這一解釋顯然使許多人從哲學到信仰上都無法接受，就連愛因斯坦也表示反對，稱“上帝不擲骰子(God does not play dice with the universe)”，他認可的是更合乎常識的統計解釋。今天，哥本哈根解釋仍然是多數物理學家的共識。

　　在為研究解釋量子力學所設計的許多“思想實驗(Thought Experiments)”中，最為著名的就是奧地利物理學家埃爾溫·薛定諤的“貓”。通俗地講，就是一個在密封盒子中的貓，能夠處在一種既死又活的“疊加”狀態。可一旦打開這個盒子，就神不知鬼不覺地發生了“疊加塌陷”，專業術語就是“波函數塌陷”，結果你就只能發現一只死貓或一只活貓，永遠看不到那只“死去活來”又死又活的貓了。為什么？因為打開盒子的動作干擾了量子狀態，使得原來“純潔”的量子世界一去不復返。聽起來像

　　但既死又活的貓確實令人心煩。因此，50年前，美國普林斯頓大學的一位博士生休·埃弗雷特(Hugh Everett)發表了量子力學的多重世界(Many-Worlds)解釋，即平行宇宙(Parallel Universes)假說。埃弗雷特的理論，不僅是革命性的，而且還是駭人聽聞的，比“薛定諤的貓”更離譜！以至震驚“無”余，煩都沒有心思煩了。為什么？如果平行宇宙是正確的，那么此時此刻，在宇宙的某一個角落，正有一個同樣的你，正好也在讀這篇文章，不但周圍環境完全相同，而且連眼里看到的心里想到的也一模一樣絲毫不差！幻想嗎？看來莊子的蝴蝶夢是千真萬確的，可惜不肖子孫后來發明的只是能看風水的指南針之類，非“玄之又玄”純思維的薛定諤之偏微分方程和平行宇宙思想。科學？哲學？神學？有意思的是，埃弗雷特出生于1930年11月11日，就是同一天，愛因期坦在Berliner Tageblatt發表了《關于宗教與科學》的著名文章。而且，埃弗雷特在12歲時就給愛因斯坦寫信，問到底是一些隨機的還是統一的東西把宇宙弄在一起。1943年6月11日，愛因斯坦回信道：“休，你好！沒有一個不可抵抗的力量或者固定的物體。但是，卻有一頑固的少年已經勝利地沖出他自己為此目地所制造的奇怪困難(Dear Hugh: There is no such thing like an irresistible force and immovable body. But there seems to be a very stubborn boy who has forced his way victoriously through strange difficulties created by himself for this purpose)。”

　　50年后的今天，愛因斯坦的戲言成真：當年的那個“頑固的少年已經勝利地沖出他自己為此目地所制造的奇怪困難”。現在許多主流的物理學家已相信，只要量子力學是正確的，只要宇宙是無限的，那么平行宇宙就是千真萬確的，而且至少還有從簡單到數學四個層次的平行。更有甚者，德國的一位物理學家把埃弗雷特的多重世界擴展成為多重思維(Many-Minds)的假說。1982年埃弗雷特英年早逝，同事考德威爾(Caldwell)痛切地追憶道：“有人曾經注意到，休本應該申請一個國家計劃，投入探究新理論所需的更多時間和資源(Someone once noted that Hugh Everett should have been declared a‘national resource’，and given all the time and resources he needed to develop new theories)。”說不定繼續研究下去連傳說中頭上的九重天界、腳下的十八層地獄都是真的！今年7月的《自然》雜志，特出專刊紀念埃弗雷特平行宇宙假說發表50周年。專刊中，不但有科學文章，還列有許多相關的科幻小說，有些小說甚至還發表在埃弗雷特的博士論文之前。

　　自己與平行宇宙理論相遇，實屬偶然。2003年應邀為《天遇—混沌與穩定性的起源》寫書評《人間的天遇：從渴求穩定到遭遇混沌》時，還額外得到伽莫夫的名著《從一到無窮大：科學中的事實和臆測》，故而又“額外”寫了一篇《何時從無窮大到一？》的書評，其中曾有：“說不定現時現刻在伽莫夫‘臆測’的宇宙某個角落里的另一種生命正在譏笑人類：‘唉，進化了這么多年，人口都超過了60億，可還是連第三類無窮大都數不到，蠢啊！’”的感嘆。一位同事，也是研究宇宙學的著名學者看過后，建議我看一看平行宇宙方面的文章。萬幸我遵從了他的建議，網上一查，立即找到了Max Tegmark發表于2003年3月號的《科學美國》(Scientific American)的“Parallel Universes”。讀后驚嘆之余，突然想到這與自己正在從事的復雜系統計算方法的研究有著內在且深刻的聯系。之后短短的幾天里，迫使我重新審視認識人工社會、計算機仿真和自適應控制等方法，初步形成了以人工系統建模，以計算實驗分析，以平行執行控制和管理復雜系統三步曲的想法。2004年，陸續發表了相關的文章，但那時自己并沒有放開寫，主要是由于好多想法并不成熟，不想引起不必要的爭端。

　　簡單地說，我們還無法確定埃弗雷特的平行宇宙是否正確、是否存在，但他的理論為我們管理和控制復雜系統開辟了一條新的思路，就是利用人工社會甚至人工世界，在信息空間里構造平行宇宙。換言之，人工社會就是平行宇宙在計算機中的虛擬實現，也是在網絡空間之Cyber-Physical結構中的虛實呈現。它們與物質精神的自然社會同構并映，構成研究和處理復雜問題的平行系統。進一步，物理學家用他們聰明絕頂的人腦設計了各種各樣的“思想實驗”來研究驗證平行宇宙和其他的量子力學解釋，而計算機號稱“電腦”，所以就可以利用“計算實驗”來分析其所“培育”的人工社會和對應的平行系統，從而在另外的世界中克服對復雜系統問題，特別是涉及人的復雜問題無法進行實驗的根本性困難。

　　實際上，書本中的“人工社會”更多更古老。從中國古代的“大同世界”，“理想國”，“桃花源”和烏托邦，直到近代各種各樣的社會理論都可以視為“人工社會”的藍圖，它們存于我們的腦海，與現實社會并行互動，并指導著我們把現實向“人工社會”轉化，甚至有時還通過血腥的方式和殘酷的手段來進行這樣的轉化。在正常的現實社會條件下，政府宣傳提倡的模范組織、先進個人之類，還有不同宗教所宣揚的“善行義舉”，也都可以看成是“平行組織”或“平行人物”的企圖。人工社會或人工系統所進行的，其實就是把人們腦中和現實社會里的“平行意圖”和“平行行動”移到計算機中，放在網絡空間里而已。在現實系統和人工系統所構成的平行系統的基礎上，我們就可以實行對復雜系統的學習與培訓、實驗與評估、控制與管理，實現虛實運行的平行執行。最終，系統化、綜合化、科學化地組織使用這些手段，形成復雜過程運行的平行管理系統(Parallel Management Systems, PMS)理論與方法。

　　平行管理的設想不但與量子力學有著內在的聯系，特別是與第四層次的平行宇宙直接對應，而且，這種做法還有著相應的哲學基礎。上世紀最杰出的哲學家之一波爾普曾經提出了人類知識的“三個世界劃分”概念，即知識的物理世界、知識的心理世界和知識的人工世界。所謂人工世界，就是“表示或闡明的(Expressed or Stated)世界”，差不多就是人類語言所描述的世界，因為語言中的許多事物和概念是人為構造或理想化的，在自然界并不存在。人工世界又被進一步分為：世界3.1，在物理世界有相對應但不存在的人工物品；世界3.2，在心理世界有相對應但不存在的人工情感；世界3.3，在第一和第二世界皆無相對應的人工物品和概念。50多年前，哈佛教授Zipf提出社會物理學和人類社會行為的“最小努力原理”，而他本人是一個語言學家，差不多就是語言構成的第三人工世界的“物理學家”。由此看來，把社會物理學視為人工世界的物理學，不無道理。可惜的是，Zipf英年早逝，沒有給我們留下完整的社會物理學理論。在此，我用圖1初步給出相關的哲學、學科和方法之間的粗略關系。

　　在企業管理方法中，我們經歷了MRP和MRPII ，現在正是ERP、ARP和類似產品的時代，我國的許多大型企事業組織也正在實施采用ERP和ARP。但今年初，因計算機管理系統故障導致整個日本航空運營停止，造成巨大經濟損失，已為ERP模式的安全和可靠性敲響了警鐘。對于許多生產過程，一旦ERP出現問題，將造成生產無法進行。因此，ERP正成為生產安全和可靠性的瓶頸。所以，必須考慮ERP之后是什么。 我們認為，PMS是ERP之后的一種非常可能的選擇。

　　PMS正在許多實際工程中得到或開始了應用。小到大型橋梁、水壩和高層建筑的監控和管理，中到農業與經濟作物的種植制造化，森林生態系統的管理與火災防控，大到乙烯生產過程、城市交通、社會態勢的分析與預警、軍事管理與作戰指揮、國家戰略分析與社會突發事件應急管理，等等，PMS都有用武之地。比如，將人工橋與實際橋通過傳感器網絡相連，可以在重型車或一般車流通過實際大橋之前，先在人工橋上走一遍，安全過后才可使用實際大橋。類似地，可以產生人工洪水、人工臺風，不時地沖擊一下人工大壩，不時地沖刮一下人工大廈，有問題時快查真的大壩大廈；比較不同的澆溉和施肥施藥方案在人工植物上的效果，然后在實際植物上實施；在人工森林中放一把火，看不同風向不同氣候條件下火勢是如何發展的，不同應急方案的效果如何。諸如此類，從人工結構、人工植物，直到人工動物和人工人物，我們可以構造各色各類的人工系統，進行建模分析，并通過平行執行實現對復雜社會和工程系統的監控與管理。

　　平行管理系統也是計算機仿真研究和利用參考模型進行自適應控制的自然擴展與升級。首先，相當程度上，它要求仿真與模擬的正規和常態化。例如，仿真不再是橋壩高樓等結構建成之前仿一仿就可以了，而將是永遠伴隨著這些建筑，時時刻刻，永不間斷，用于監控，用于管理。其次，它要求經驗與知識的數字化、動態化和即時化，過去馬馬虎虎的習慣和深藏于文獻或歷史中的知識，都必須重新組織表述，從而使其至少80%可以自動地隨需隨取隨用，剩下的20%，再向專家咨詢。目前的狀況，能夠20%自動就算不得了。最后是游戲與動漫的工作化，相信未來它們將不只是娛樂的一部分，而是每個社會企業、每個政府機構之必不可少的一部分工作，就像今天各種設計、規劃、檢驗、評估工程師的工作一樣。只有這樣，人工社會才能成為真正的另外一半的社會，虛實才能一體，計算實驗才能成為真正的分析手段。

　　50年前，埃弗雷特使平行宇宙成為一個科學的設想，更使我們不再感到孤獨。人類也多了一個生存的理由和期望，盡管另外的我們平行地活在遙不可及的遠方。我們必須更好地管理好這個世界，維持她的可持續性，否則無論有多少其他世界與我們平行，都將失去意義。希望平行管理系統的方法，能夠成為維持世界平行發展的一種有效工具，成為ERP量子跳躍后的升級方案。

　　作者按：

　　本刊3月的《未來的管理》是論文《關于復雜系統的建模、分析、控制和管理》的散文縮寫，而這篇雜文是《平行管理系統：概念與方法》的自由發揮。有興趣的讀者，歡迎一起來進一步地討論這些還不十分成熟的思想與方法。