钟崴：系统工程、“互联网+”与能源互联网——读《论系统工程》与《能源互联网与智慧能源》

我国著名科学家钱学森先生在20世纪50年代，结合我国航空航天工程的实践提出了系统工程的理论与方法，后被广泛应用于指导我国多行业、多领域的发展和建设工作，他的重要思想总结于1988年出版的《论系统工程》著作之中。

钱学森先生在《论系统工程》中，以“局部与全部的辩证统一，事物内部矛盾的发展与演变等”，指出系统代表的是整体与局部的关系。认为“系统”是指由一些相互关联、相互作用、相互影响的组织部分构成并具有某些功能的整体。这一科学认识，是唯物主义哲学与方法论在系统科学领域的实践理念。

钱学森先生按照系统结构的复杂程度，将系统分为简单系统、简单巨系统、复杂巨系统和特殊复杂巨系统，常见的复杂巨系统有生物体系统、人脑系统、地理系统、星系系统和社会系统等，其中社会系统作为最复杂的系统又被称作特殊复杂巨系统。这些复杂巨系统都是开放系统，与外部环境会进行物质、能量和信息的交换，所以又称作开放的复杂巨系统。

开放的复杂巨系统的主要特性包括：①开放性，系统对象及其子系统与环境之间可以进行物质、能量与信息的交换；②复杂性，系统中子系统的种类繁多，子系统之间存在复杂的关联度与相互作用；③巨量性，系统的子系统的数量十分巨大；④进化与涌现性，系统中子系统之间的相互作用，会从整体上进化出新的性质，实现与各子系统不同的新的功能；⑤层次性，系统部件与功能上具有层次关系。

对于系统工程与控制论和计算机技术的结合，钱学森先生预见性地给出如下描述：“据控制论原理，运用电子计算机技术，把系统复杂的工程的组织管理工作建立在定量的基础上，使得各个分系统、分系统中的每个仪器、组件、元件的工作，协调一致、同步运转，大大提高效率。”在此基础上，他进一步研究和总结前人解决问题的过程方法，得到采用计算机解决问题的方法：

· 问题的表达（Representation）：把问题的有关因素明确下来，把因素之间的关系明确下来；

· 找问题的解（Search）：从不知到知，盲目的；

· 图像识别（Pattern Recognition）：从失败中认识到问题中的特征，寻解可以避开不大会成功的途径；

· 学习（Learning）：总结以前的经验；

· 程序（Planning）：把之前盲目的Search转换成有目的的寻解以提高效率；

· 归纳（Induction）：到一定程度的总管全局的归纳。(https://www.daowen.com)

我们不禁惊叹，钱学森先生上述关于系统科学与计算机技术结合的应用描述，正符合了今天数字经济蓬勃发展、“互联网+”赋能各行各业、信息系统与物理系统融合的发展现实。

今天，“互联网+”为开放复杂巨系统的精细化、优化管理提供了技术实现途径。利用互联网信息平台，对传统行业进行优化升级，连接资源要素，统筹配置资源要素，发挥系统效益，这正是系统工程的核心理念。如今，“互联网+”已经深入工业、商业、服务业等，并与其深度融合，衍生出“互联网+教育”“互联网+旅游”“互联网+制造”等多种新的经济形态，产生了诸如滴滴出行、淘宝、大众点评、扫码点菜、抖音等多种多样的“互联网+”平台，我们的生产和生活方式已被“互联网+”技术彻底改变。

针对复杂巨系统，钱学森先生于1990年提出“从定性到定量的综合集成法”，1992年又进一步形成了人机结合、“从定性到定量的综合集成研讨厅”的体系。综合集成研讨厅是研究复杂巨系统的方法论，其实质是将专家群体（各领域的专家）的定性认识、大量数据和各种信息、高性能的计算机、先进的网络等信息技术有机结合起来，把各种学科的科学理论和人的认识结合起来，基于网络构成人机融合的智能决策系统。

在“互联网+”与能源行业的结合方面，我推荐大家阅读冯庆东先生撰写的《能源互联网与智慧能源》一书。此书对能源互联网的架构进行了深入浅出的剖析，从智慧能源系统的多元化、集约化、清洁化、精益化、低碳化和智能化等特点出发，阐述了推动能源精细化管理的目标和途径，通过能源总量调控、能源生产消费优化配置，提高我国能源利用的安全性、清洁性和高效性。

伴随信息技术与能源技术的发展，通过综合运用先进的电子技术、信息技术和智能管理技术，可以将能源系统这种开放的复杂巨系统中大量的装置和设备互联起来，并进一步在信息层面实现人机融合、实时优化，可实现系统的协调优化与资源互补。这是开放复杂巨系统的核心要义，也正是钱学森先生当年提出的综合集成研讨厅体系的一个落地实现。

按照“互联网+”的理念与系统工程的方法论，未来的能源互联网和智慧能源系统可以用先进的传感器、控制和软件应用程序，将“源-网-荷-储”各环节设备连接起来，形成复杂巨系统的“物联基础”；进而，在信息空间中通过模仿仿真、大数据分析、机器学习、智能优化等技术获得系统的优化运行调度策略，最终实现系统各环节设备面向安全、能效、环保等多重优化目标的协调运行。

近年来，能源行业中已相继衍生出了智慧电网、智慧热网、智慧燃气等相关概念。其中，智慧热网是针对现有供热系统装备与技术落后、自动化调节水平低等问题提出的一种自组织、自调节、自优化的新型供热模式，而智慧燃气通过物联网技术来实现燃气的智慧化管理。城市能源系统能够因时择优地自主做出优化决策，可将其比喻为“城市能源大脑”。

■分享人简介：

钟崴，杭州英集动力科技有限公司创始人、首席科学家。博士，博士生导师。浙江大学能源工程学院、工程师学院教授，热工与动力系统研究所副所长。主要从事智慧能源与能源互联网技术研究。主持研发了我国锅炉装备制造行业处于主导地位的产品性能设计仿真软件，曾获省部级科技进步奖10项，入选2018年浙江省“151人才工程”第二层次（数字经济专项）培养对象，现任中国城镇供热协会技术委员会委员、中国城镇供热协会标准化委员会委员、《区域供热》杂志编委。

自“九五”初期起，在国家科技计划项目的支持下，钟崴主持研发了具有完全自主知识产权的“通用锅炉性能设计仿真软件”，该软件已推广应用于我国锅炉装备制造行业产值排名TOP 50 中的41家，每年支撑的锅炉制造产值超100亿元，为我国锅炉装备制造行业提高自主创新能力和产能、消化引进技术发挥了重大作用。2014年以来，钟崴敏锐把握到我国能源转型及发展“互联网+”智慧能源的重大战略需求，带领团队开展智慧城市供热系统运行调控技术的攻关研发，并在“双创计划”支持下创办了杭州英集动力科技有限公司，以推动相关科技成果转化和应用落地。

■公司简介：

杭州英集动力科技有限公司（以下简称英集动力）以构建中国智慧城市“供热大脑”为目标，借助工业互联网、大数据、人工智能、建模仿真等新一代信息技术，实现城市能源系统状态监测、安全分析、故障诊断、优化调控的智慧升级。英集动力通过建立供热系统的“数字孪生”模型实现热能供应链的数字化整合，采用人工智能算法在线实时生成供热系统的优化运行调控方案，构建城市供热大脑，打造城市供热系统的智慧操作系统。英集动力的核心产品viHeating®具有完全自主知识产权，经成果鉴定已达到“国际领先”技术水平。截至2019年年底，这一城市供热大脑实施项目已应用于北京、上海、郑州、天津、沈阳、济南、贵阳、无锡等十多个重点城市，接入的城乡居民供暖面积已达3.5亿平方米，系统接入的工业园区生产供热项目及城市级蒸汽供热项目覆盖总里程超1000公里。该项目已经取得显著的经济效益和环境效益，并于2019年获得中国电力企业联合会技术科技创新一等奖、上海市科学技术进步奖二等奖。英集动力已于2019年5月获得千万级Pre-A 轮投资，投资方为“城市大脑”提出者、阿里巴巴集团技术委员会主席王坚院士发起的云栖创投基金。

◆高峰按：

钟崴教授带来了钱学森先生在系统学领域的经典之作。钱老是我国的导弹之父，也是长时间领导我国重大科学事业发展的巨擘，《论系统工程》站在哲学的高度，从“整体”与“局部”的辩证关系视角对系统工程理论在社会各领域的推广和应用进行了深入浅出的经典阐述。当今社会已经进入“互联网+”和“万物互联”的数字化、智慧化时代，以复杂系统的切入视角来研究“互联网+”理念在新时代下的演变和发展，对于进一步推动我国各领域产业数字化和智慧化转型有重大的意义。