灰色系统理论及其应用（第8版管理科学名家精品系列教材十二五普通高等教育本科国家级规

作者简介

刘思峰，男，南京航空航天大学特聘教授、博士生导师、管理科学与工程一级学科博士点和博士后科研流动站首席学科带头人、灰色系统研究所所长，是中央联系的高级专家和江苏省高等学校优秀科技创新团队、哲学社会科学重点研究基地、江苏省科技思想库和国家级教学团队首席专家。 主要从事“灰色系统理论”和“复杂装备研制管理”等领域的教学和研究工作。主持国家重大、重点课题和国际合作项目多项，发表论文600多篇。担任IEEE灰色系统委员会主席、IEEESMC江苏一南京分会主席、中国优选法统筹法与经济数学研究会复杂装备研制与运维管理专业委员会理事长、灰色系统专业委员会名誉理事长等职务。 曾被评为“全国优秀科技工作者”“全国优秀教师”“全国留学回国先进个人”“享受政府特殊津贴的专家”和“国家有突出贡献的中青年专家”等。

内容简介

第1章　灰色系统的概念与基本原理
　　1.1　灰色系统理论的产生与发展
　　1.1.1　灰色系统理论产生的科学背景
　　现代科学技术在高度分化的基础上出现了高度综合的大趋势， 导致了具有方法论意义的系统科学学科群的涌现. 系统科学揭示了事物之间更为深刻、更具本质性的内在联系， 大大促进了科学技术的整体化进程; 许多科学领域中长期难以解决的复杂问题随着系统科学新学科的出现迎刃而解; 人们对自然界和客观事物演化规律的认识也由于系统科学新学科的出现而逐步深化. 20世纪40年代末期诞生的系统论、信息论、控制论， 60年代末70年代初产生的耗散结构理论、协同学、突变论、分形理论以及70年代中后期相继出现的超循环理论、动力系统理论、混沌理论等都是具有横向性、交叉性的系统科学新学科.
　　在系统研究过程中， 由于系统内外扰动的存在和人类认识能力的局限， 人们所获得的信息往往带有某种不确定性. 随着科学技术的发展和人类社会的进步， 人们对各类系统不确定性的认识逐步深化， 对不确定性系统的研究也日益深入. 20世纪60年代以来， 多种不确定性系统理论和方法被相继提出， 其中扎德(L. A. Zadeh)教授于6年代创立的模糊数学(fuzzy mathematics)(Zadeh L A， 1965)， 邓聚龙教授于80年代创立的灰色系统理论(邓聚龙， 1982)， 帕夫拉克(Z. Pawlak)教授于80年代创立的粗糙集理论(rough sets theory)(Pawlak Z， 1991)等， 都是产生了广泛国际影响的不确定性系统研究之重要成果. 这些成果从不同视角、不同侧面论述了描述和处理各类不确定性信息的理论和方法.
　　1982年， 中国学者邓聚龙教授创立的灰色系统理论， 是一种研究小数据、贫信息不确定性问题的新方法. 该理论以“部分信息已知， 部分信息未知”的“小数据”“贫信息”不确定性系统为研究对象， 主要通过对“部分”已知信息的挖掘， 提取有价值的信息， 实现对系统运行行为、演化规律的正确描述和有效监控. 现实世界中普遍存在的“小数据”“贫信息”不确定性系统， 为灰色系统理论提供了丰富的研究资源和广阔的发展空间.
　　1.1.2　邓聚龙教授首创灰色系统理论
　　按照辩证唯物主义的科学技术发展观， 任何一种新理论、新学科的产生都有必然性和偶然性两个方面. 科学技术发展规律决定了在一定历史时期、一定发展阶段， 必然会有某种新理论、新学科应运而生; 而在科学发展的分支点上， 扬弃已有理论、创立新理论、新学科的工作则需要具有超人胆略和非凡智慧的科学家来完成， 具备这种特质的科学家的出现又是偶然的. 纵观自然科学发展史， 不少著名科学家处在科学发展的关键分支点上， 几乎就要踏上新理论的门槛， 却由于思想为传统观念和业已形成的框框所禁锢， 长期徘徊歧路， 最终未能跨出那决定性的一步！
　　灰色系统理论作为一门新兴的横断学科， 它的产生首先是社会需要和科学发展的必然结果; 同时也是其创始人邓聚龙教授数十年锲而不舍、不懈求索的结晶. 邓聚龙教授是一位富于开拓进取精神， 并具有非凡智慧和胆略的科学家. 因此他能够顺应社会需要和科学发展规律， 在科学发展的分支点上创立新学科并获得巨大成功.
　　1933年， 邓聚龙出生于湖南省涟源县. 1955年， 在华中工学院电机专业毕业后留校， 转到自动控制工程系任教. 读书期间， 他十分重视数学课程的学习， 并注意跟踪数学及相关科学领域的新思想、新发现， 这无疑为他后来从事多变量系统控制问题的研究奠定了坚实的基础. 1965年， 邓聚龙基于对国产T61 K重型机床进给系统控制的科学实验， 提出了“多变量系统去余控制理论”. 他撰写的题为《多变量线性系统并联校正装置的一种综合方法》的学术论文在《自动化学报》第3卷第1期发表后， 当时的苏联科学院对他的研究成果作了摘要介绍. 20世纪70年代初期， 在美国召开的控制理论国际会议上， “多变量系统去余控制”被作为一种具有代表性的方法给以肯定.
　　1965年， 美国加利福尼亚大学伯克利分校的扎德教授提出了模糊集系统理论. 邓聚龙开始积极关注扎德教授的工作， 后来应邀担任过多种模糊数学期刊的编委. 20世纪70年代中后期， 我国改革开放的大潮风起云涌， 为服务改革发展大计， 邓聚龙教授在“经济系统预测、控制问题”研究方面投入了较多的精力. 面对大量“部分信息已知， 部分信息未知”的一类不确定性系统， 如何找到一种有效的方法来描述其运行行为和演化机制%邓聚龙教授和他的同事进行了十分艰辛而又卓有成效的探索.
　　1982年， 北荷兰出版公司出版的《系统与控制通讯》(Systems & Control Letters)杂志刊载了中国学者邓聚龙教授的第一篇灰色系统论文《灰色系统的控制问题》(The Control Problems of Grey Systems)(Deng J L， 1982); 同年，《华中工学院学报》刊载了邓聚龙教授的第一篇中文灰色系统论文《灰色控制系统》(邓聚龙， 1982). 这两篇开创性论文的公开发表， 标志着灰色系统理论这一新兴横断学科的问世. 当时的《系统与控制通讯》主编、哈佛 学著名学者布洛基(R. W. Brockett)教授转给邓聚龙教授匿名审稿人对《灰色系统的控制问题》一文的评价: “这篇文章所有内容都是新的， 灰色系统一词属于首创”， 充分肯定了邓聚龙教授的创造性工作.
　　灰色系统理论诞生后， 立即受到国内外学术界和广大实际工作者的积极关注， 不少著名学者和专家给予充分肯定和大力支持， 许多中青年学者纷纷加入灰色系统理论研究行列， 以极大的热情开展理论探索以及在不同领域中的应用研究工作. 灰色系统理论在众多科学领域中的成功应用， 尤其是在全国各地经济区划和区域发展战略规划研究和制订过程中的大量应用， 使其能够在很短的时间内迅速奠定了一门新学科的学术地位， 其蓬勃生机和广阔发展前景也日益为社会各界所认识.
　　2007年， 在首届IEEE灰色系统与智能服务国际会议上， 邓聚龙教授荣获灰色系统理论创始人奖; 2011年， 在系统与控制世界组织(WOSC)第15届年会上， 邓聚龙教授当选系统与控制世界组织(WOSC)荣誉会士(Honorary Fellow).
　　1.1.3　走向世界的灰色系统理论
　　目前， 美国、英国、德国、法国、日本、罗马尼亚、澳大利亚、加拿大、匈牙利、波兰、俄罗斯、南非、土耳其、荷兰、伊朗、韩国、朝鲜和我国港澳台地区等有许多知名学者从事灰色系统理论的研究和应用. 1989年在英国创办的英文版国际学术刊物《灰色系统学报》(The Journal of Grey System)已成为《英国科学文摘》(SA)、《美国数学评论》(MR)和《科学引文索引》(SCI)等重要国际文摘机构的核心期刊; 1997年在中国台湾创办的中文版学术刊物《灰色系统学刊》， 2004年改为英文版， 刊名为Journal of Grey System. 2010年2月， 英国著名期刊出版集团Emerald董事会决定， 支持南京航空航天大学灰色系统研究所创办新的国际期刊Grey Systems: Theory and Application. 全世界有数千种学术期刊接受、刊登灰色系统论文， 其中包括各个科学领域的国际顶级期刊; 近年来， 系统与控制世界组织会刊Kybernetes(Emerald出版集团， SCI源期刊)先后出版了十多期灰色系统专辑; 美国计算机学会会刊、《模糊数学通讯》、《南京航空航天大学学报(英文版)》、海洋出版社、农业出版社、河南大学出版社、华中理工大学出版社、IEEE出版集团、Springer-Verlag等出版了灰色系统专辑和论文集.
　　国内外许多著名大学开设了灰色系统理论课程. 在南京航空航天大学， 不仅博士和硕士研究生开设了灰色系统理论课程， 而且灰色系统理论作为全校各专业的公共选修课受到同学们的欢迎. 2008年， 灰色系统理论入选国家精品课程; 2013年， 又被遴选为国家精品资源共享课程， 成为向所有灰色系统爱好者免费开放的学习资源.
　　中国的华中科技大学、南京航空航天大学、武汉理工大学、福州大学， 加拿大Waterloo大学、Toronto大学， 英国De Montfort大学， 土耳其Bogazici大学， 南非Cape Town大学， 罗马尼亚Bucharest经济大学， 日本Kanagawa大学和中国台湾的多所大学招收、培养灰色系统专业方向的博士研究生和博士后研究人员， 世界各国高等学校计有数万名硕士、博士研究生运用灰色系统的思想方法开展科学研究， 撰写学位论文.
　　国内外许多出版机构如科学出版社、国防工业出版社、华中科技大学出版社、江苏科学技术出版社、山东人民出版社、科学技术文献出版社、全华科技图书出版社、高立图书有限公司、日本理工出版社、美国IIGSS学术出版社和Taylor & Francis出版集团、德国Springer-Verlag出版公司 出版了多种不同语种的灰色系统学术著作100余种， 包括简体中文版、繁体中文版、英文版、日文版、韩文版、罗马尼亚文版、德文版等.
　　先后有100多项灰色系统理论及应用研究课题获得中国国家自然科学基金和欧盟、英国皇家学会、英国Leverhulme Trust基金会和加拿大、西班牙、罗马尼亚等国家基金支持.
　　一批新兴边缘学科如灰色水文学、灰色地质学、灰色育种学、灰色医学、区域经济灰色系统分析 应运而生. 国家及各省、市科学基金积极资助灰色系统研究， 每年都有一大批灰色系统理论或应用研究项目获得各类基金资助. 据统计， 全国各地有300多项灰色系统成果获得国家或省部级奖励; 2002年， 我国灰色系统学者刘思峰教授获系统与控制世界组织奖.
　　据不完全统计， SSCI， SCI， EI， ISTP， SA， MR， MA等国际权威检索机构收录我国学者的灰色系统论文超过30000篇. 1993年， 国家科学技术委员会编撰出版的《中国科学技术蓝皮书(第8号)——中国软科学》一书肯定了中国学者创立的三种软科学新方法， 包括钱学森教授提出的“综合集成研讨厅系统”、华罗庚教授提出的“国民经济大范围优化模型”和邓聚龙教授提出的“灰色系统理论”. 2008年， 中国科学技术协会组织编撰的“学科发展研究系列报告(2007—2008)”把灰色系统理论作为我国管理科学与工程学科的创新性成果之一重点介绍.
　　自1984年以来， 共召开了28次全国灰色系统理论及应用学术会议， 2006年起， 多次会议受到中国高等科学技术中心(李政道先生任中心主任， 周光召院士、路甬祥院士任副主任)资助， 极大地促进了灰色系统理论的发展.
　　许多重要国际会议如不确定性系统建模国际会议、系统预测控制国际会议、国际一般系统研究会年会、系统与控制世界组织年会、IEEE系统、人与控制国际会议、计算机与工业工程国际会议 把灰色系统理论列为讨论专题. 灰色系统理论成为许多重要国际会议关注、讨论的热点， 对于世界系统科学界同行进一步了解灰色系统理论无疑会起到积极作用. 2007年， 2009年， 2011年， 2013年， 2015年， 第1—5届IEEE灰色系统与智能服务国际会议(IEEE International Conference on Grey Systems and Intelligent Services， IEEE GSIS)分别在南京、澳门和英国Leicester召开， 每次会议都收到来自中国、美国、英国、德国、法国、西班牙、瑞士、匈牙利、波兰、日本、南非、俄罗斯、土耳其、罗马尼亚、荷兰、马来西亚、伊朗、乌克兰、哈萨克斯坦、巴基斯坦、哥伦比亚， 以及中国台湾、中国澳门、中国香港等国家和地区学者的大量投稿