3.8 功能模拟和黑箱方法

3.8.1 功能模拟

模拟方法是一种普遍适用的科学方法。“模”是法式、标准的意思；“拟”是设计、打算的意思。模拟既有按一定法式、标准进行设计的含义，又有模仿的意思。从婴儿的模仿大人学说话，到小学生的描红练习书法；从飞机学苍鹰翱翔蓝天，到潜艇学鱼类沉游海底，都是在进行模拟。

所谓功能模拟方法，是指在对系统原型的内部结构未能深入了解或不可能深入了解的条件下，用一个与它的内部结构不同、但功能特性具有相似性的模型来对系统的功能特性及其规律进行研究的方法。

在功能模拟方法中，所谓功能模型，就是只以功能行为相似为基础而建立的模型。模型与原型的功能相似，但结构可以完全不同。例如猎手瞄准猎物的过程，与自动火炮系统的自动瞄准功能行为是相似的，但二者的内部结构和物理过程是截然不同的，这就是一种功能模拟。

利用功能模拟方法研究系统问题，不是企图研究“系统是什么东西”的问题，而是研究系统能做什么”的问题。功能模拟的特点是：

（1）只以功能相似为基础。

（2）不要求模型与原型在结构上相同。

（3）通过功能模拟，能够发现系统可能的一些新的特性。

其实，电子数字计算机就是利用功能模拟的方法，模拟人的计算过程而研制出来的：计算机的输入装置模拟人的感受器官接收外来信息的功能；存储器模拟人的记忆功能；运算器模拟人的逻辑判断、选择、计算功能；控制器模拟指挥协调功能；输出装置模拟人的向外界表达的功能。以计算机为基础的一些智能型系统，模拟的是人的更高级的智能活动功能。

3.8.2 黑箱方法

功能模拟的一个特点是检查所模拟的对象从整体上来看对于输入有什么输出反应，而对其内部的组织结构不考虑。这种方法也被称为“黑箱方法”，因为这个模型就像一个黑箱一样。

黑箱的概念源自于电工理论，对于一个电工设备或者电路，在输入端加上一定的输入电压或电流），就会在输出端产生一定的输出，通过输入与输出的关系可以了解到这个设备或电路的某些性能，而不必去探究内部的细节。这个设备或电路就被看成一个密闭的黑箱。

作为现代科学手段之一的黑箱方法是在20世纪的中期出现的，但是我国2000多年以前的中医就是使用黑箱方法来认识人体的。中医把人体当做一个黑箱，并不像现代西方医学那样进行解剖来了解人体各部分的组织结构，而是根据外来的致病因素的输入，通过望、闻、问、切来了解人体的输出反应，从输入与输出的关系来进行诊断。其治疗方法也是通过服药、针灸、按摩等向人体黑箱输入治疗作用，使人体恢复正常。

人类认识客观世界一开始还只能从外部来观察系统，从外部来研究系统的形状、行为和功能。可以说，人对任何客观事物的认识，是从黑箱开始的。

在现实生活中，有许多系统受到条件限制，是无法打开的，例如对于人脑的研究：也有的是由于人们研究问题的性质没有必要把它打开，例如人们在使用某些大规模集成电路时，关注的是它的功能，不需要知道芯片内部的细节。这时，只要知道它的输入与输出关系就行了。

黑箱方法在技术创新工作中是很有用的，在我们剖析某一个设备而又不能将它拆开时，就可用黑箱方法从其对某些特定的输入产生什么输出，来分析它的功能和特性。

有时候，人们对系统或装置的内部有一些了解，使得人们可以依赖这些局部了解建立一些依赖于结构的模型，这样的情况可以认为是一种“灰箱分析”法。

在本书的后面章节中还有关于黑箱与灰箱方法的进一步讨论。

3.8.3 隐喻

功能模拟方法是以类比和相似为基础的，与类比很接近的一种概念和方法是“隐喻”。隐喻是将一种概念领域与另一种概念领域进行暗含的比较。这种比较并不像所谓“明喻”那样明白地说出两个概念领域的相似性，而是使一个概念领域或者现象领域先去认同另一个概念领域或现象领域，或者说从一个概念领域映射到另一个概念领域，从而用一个领域来理解另一个领域。例如“电脑出现病毒”，或者“人生是一个旅程”，都是这样的例子。

隐喻不仅仅是一个语言的修辞问题，而是一种思维方式，是不同概念领域之间、不同学科领域之间的一种映射关系。通常是运用比较具体的或者人们比较熟悉的领域，作为另一个比较抽象的或者比较生疏的领域的映象，来解释或者预言这后一个领域的特征概念。例如组织是社会的有机体”这一隐喻，就可以找出下列对应关系。

（1）组织成员对应于生命有机体的细胞。

（2）组织的部门对应于生命有机体的器官。

（3）组织的决策对应于人的大脑活动的输出。

（4）组织的传统和人员的培训与创新对应于生命有机体的遗传和变异。

（5）组织的发展和壮大对应于生命有机体的生存与发展。

通过这样的对比，使人们对组织的认识会更具体、更深入。

在系统工程任务中，隐喻的运用能够很好地对环境和现状有更深入和广阔的体会和理解，有助于获取可意会不可言传的隐性知识，并将其外化为显性知识，有助于开阔思路和产生新的创意。