論設計科學

謝友柏

(上海交通大學 機械與動力工程學院， 上海 200240； 西安交通大學 機械工程學院， 西安 710049)

設計是人類一切有目的活動的開始，是為了實施而制定實施結果的面貌和實施路徑，以求達到活動目的.在手工業時代，設計和實施往往集中在同一人身上，競爭靠的是工匠的技藝.到了工業社會，科學技術迅速發展，物質產品(即滿足物質需求的產品)的生產規模極度擴張，設計競爭所需要的知識越來越廣泛和深入，而實施則由人操作機器進行，因此設計不得不與實施分離而成為一個專門領域，與設計相關的研究也隨之發展起來.然而，在精神產品(即滿足精神需求的產品)的設計中，在很大程度上設計與實施依然集于一人之身，而對于社會產品(即滿足社會需求的產品)的設計則兼而有之[1].

Gropius和Fuller[2-4]較早地提到了設計科學(Design Science)這個詞.Gropius在主持德國國立建筑學院(Bauhaus)工作期間(1919～1927年)以及后來在美國哈佛大學任教時，力圖為設計尋求一個技術和藝術的公分母，實現技術和藝術的統一，并將這個追求表達為設計科學.Fuller是有名的建筑師和發明家，他的理念是在設計中有效地利用科學原理，使地球上的有限資源能夠滿足全人類的需求而不破壞這個行星的生態過程.他在世界各地演講，宣傳他的利用世界資源造福人類的主張，并宣告將有“世界設計科學10年(1965～1975年)”的到來.雖然設計科學并沒有如愿被人們給予應有的重視，這些愿望時至今日仍舊可以作為關于設計科學研究的指向標.然而，此后僅僅是物質產品的設計方法論研究成為人們關注的重點，這與自然科學進展以及物質產品生產規模競爭和二次世界大戰需求的推動不無關聯[1,5].典型代表作可以舉Pahl 和 Beitz 的系統設計方法(Systematic Approach，1977年)[6-7]和Suh 的公理設計(Axiomatic Design，1990年)[8-9].Suh的一個重要貢獻是認為設計不僅僅是產品設計，還有制造過程和系統(即工廠和制造單元)的設計，模擬或數字電路、通信系統和計算機硬件、軟件系統的設計，企業組織機構的設計，室內家具布置和裝飾的設計，城市政府機構以及戰略規劃的設計等，都要遵守設計的兩個公理：功能獨立公理和最小信息公理[9].這就意味著存在所有設計，包括物質產品、精神產品和社會產品的設計都要遵守的基本、共同規律，這就給予人們一個對設計的更為全面的理解.然而這些研究都沒有具體分析知識在設計中的行為，前者認為設計需要的知識在培養中就必須注入工程師的頭腦，后者的研究則沒有涉及如何取得和運用知識來滿足設計的兩個公理.此后的研究逐漸深入到設計與知識的關系[10].如Gero等的功能-行為-結構(FBS)模型(1990年)[11-12]，研究了認知在設計師頭腦或者設計智能體(Agents)中的形成，采用外部世界(External World)、期望世界(Expected World)和演繹世界(Interpreted World)以及情景(Situatedness)等概念描述各種信息在人的頭腦中形成設計知識的過程.Hatchuel等的概念-知識理論(C-K Theory, 2003年)[13-15]，研究的是概念和知識在設計過程中的區分和相互轉換過程，由于力圖以命題邏輯推理來說明這個轉換過程，把本來很容易弄明白的事變得晦澀難懂.Gero和 Hatchuel研究的過程，概括起來就是設計中經常采用的迭代回歸(Suh 稱其為zig-zag)過程的更精細分析，進入到研究知識在設計中行為的深度.從這個發展歷程可以看到，隨著社會進步的需要，設計研究一步一步向縱深發展，雖然還不能說已經深入到涉及所有領域設計的基本、共同規律和共同原則的研究，也不能說已經充分實現了Gropius和Fuller的理想.

這些研究，存在4方面不足：① 沒有全面探討設計中的知識流動和運用，或者僅僅涉及知識在設計師(或者團隊,下同)頭腦里的演變.實際上，知識在社會中的流動對設計競爭力的影響要遠遠大于在一個人(或者少數人)頭腦里的流動.② 在設計方法論研究潮流影響下，這些研究更多關注的是設計過程知識，無視設計構成知識的性質和來源，認為設計構成知識在培養階段已經注入設計師的頭腦.近百年的教育實踐表明，在知識爆炸時代，沒有一種教育體系能夠完成這樣的任務.③ 相比設計過程知識，設計師更需要但是更缺乏的是設計構成知識，而這更依賴于社會的知識供給[16].當設計中的構成知識大量由社會供給而不是受教育后就存儲在設計師頭腦里，設計知識特別是設計構成知識的流動和集成就產生了許多新的問題，而這些問題是此前所未曾涉及的.④ 這些研究都把設計看成是一個技術問題，僅僅為了招攬顧客而不深入設計的社會屬性和必須遵守的共同原則.不計自娛自樂的設計，如果將凡是要提供給社會的事、物，統稱為產品，產品的產生和分配，是一個社會問題，設計什么和不設計什么對人類命運會產生重大影響是顯而易見的.任何設計都不僅要考慮滿足物質需求、精神需求，也要考慮滿足社會需求，也就是要滿足人們追求共同美好生活和社會和諧發展的需求[17].

設計的研究在各個不同專業領域中向縱深發展，對覆蓋所有領域設計的基本、共同規律和必須遵守的共同原則缺乏關注是當今的現狀.設計科學的研究就要承擔起這樣的任務.當一個全新的社會理想要在當今社會環境中脫穎而出時，設計科學研究和基于設計科學的設計就顯得尤為重要.

1 設計的知識基礎

設計知識是能夠回答一個設計問題的答案，這個答案可以多種不同形式存在和表達，例如文字、圖像、公式、模型等，可以是隱性知識，也可以是顯性知識.回答一個獨立存在最小問題的答案稱為知識條，知識條往往要從復雜問題答案中經過知識處理提取出來，以便于在解決設計問題時應用.本文所提知識都是指設計知識[18].

設計本質上是一個知識流動、集成、競爭和進化的過程，設計科學中有4個關于設計知識的定律，即：設計以已有知識為基礎定律，設計知識競爭性定律，設計以新知識獲取為中心定律和設計知識不完整性定律[19].設計以已有知識為基礎定律是指：人不可能以不知道的事、物來設計.即使是做夢，夢里的情景也是由已經知道的事、物隨機構成.已有知識浩如瀚海，不可能囫圇吞棗地全搬到一個設計中，而是要針對設計要滿足的需求取其相關部分重新組合，這就是所謂的集成.設計知識競爭性定律告訴人們：集成中采用或者不采用哪些知識是競爭，競爭存在于設計的每一個步驟.競爭不僅存在于設計中，而且會延續到實施、使用和報廢處理階段.競爭的結果是人們得到新知識，在設計之前由于還不存在這些知識，結果當然是不知道的，這就是設計以新知識獲取為中心定律.Hatchuel用命題邏輯闡述設計中的已知和未知以及新知識和新目標(Objects)，其實這個普遍存在的事實用定律來歸納更能夠說明問題.正由于競爭存在于設計及其后續過程的全生命周期，設計時不可能然而要盡可能得到設計所需要的各方面知識，于是就有了設計知識不完整性定律，這個定律是人類追求真理的動力，人們總是希望知道得更多、更完整.要使設計正確，在此后的競爭中取勝，對于每一個決策都要想方設法去獲取其在未來(后續設計、實施、實施后的運行以及生命周期結束后的處理過程)可能發生問題和處置措施的知識，這就是新知識獲取.設計以新知識獲取為中心定律告訴人們，設計的每一個決策，都不能不計后果.特別是對于后設計知識的獲取絕不能掉以輕心，不論是物質產品、精神產品或者社會產品的設計都是如此.

說到底，如圖1所示，設計是一個按照過程知識將構成知識集成起來的過程，其產物是一個新知識集，按照這個知識集的規定去實施，需要達到活動期望的目的.設計過程知識告訴人們，集成要遵循一定的順序進行，與Gero的FBS模型不同，我們的團隊正在研究一個需求-功能-結構-行為(RFSB)模型[20].研究表明，在不知道結構知識(S)的情況下，很難從功能知識(F)得到行為知識(B).Pahl & Beitz的原理解(Principle Solution)也存在同樣問題，從功能需求出發很難找到能夠實現需求的科學“原理”.兩者都需要有設計師額外的已有知識支持，當額外知識需要由社會提供時問題尤為突出.如果定義行為是結構變化的描述，在不知道結構的情況下，就無所謂行為，從知識的視角看這一點很容易理解[17].

圖1 設計過程是知識集成的過程[16]Fig.1 Design as a process of knowledge integration[16]

與Suh不同的是，RFSB模型將需求知識(R)明確定義為以自然語言表述的設計需求[21].自然語言表達的需求往往是模糊的、有歧義甚至是矛盾的，這反映了人的思維本身的不確定性和矛盾.Hatchuel為此專門定義了一個概念空間(Concept Space).知識集成不能在不確定的情況下進行，特別是自動化的集成，因此設計必須在系統模型上進行，也就是設計構成知識需要由確定的、無歧義的系統建模語言表達，這一點此前的研究從未見有明確討論.RFSB模型定義F是以系統建模語言表達的功能知識，在設計開始階段，設計師做的第一件事是從R詮釋F.設計從集成功能知識開始，是基于任何有目的活動都是為了實現目的也就是功能的認知.并不排除R可能包含功能以外的需求，例如對于物質產品要減輕重量，精神產品要降低成本，社會產品要提高實施效率等等，然而這只能通過改變S而改變B來實現，不能因為要滿足這些需求而損失F.不同設計師的詮釋有他的主觀性，R及F是否能夠實現，要經過如圖1所示的復雜的知識流動、集成、競爭和評價過程，并不能如Hatchuel所說那樣用幾個命題邏輯的運算符就能解決.

RFSB模型下一步的工作是要從F求S.能夠匹配F的S一般是不存在的，即使有這樣的S，也要通過設計考察是否有改進的必要.當找不到匹配F的S，就要將F分解成若干個小的Fi，從F=∑Fi中的Fi找Si.∑在這里表示集成而不是簡單的求和.只要分解得充分小，匹配Fi的Si總是比較容易找到.即使有少數找不到，也有可能通過構建以創意為核心的解決方案(將在下面討論)得到.這時生成的F=∑Fi是一個功能知識集，是能夠實現F的功能架構知識.其中Fi是一個功能知識子集，當一個Fi小到不必再分時，就稱為功能子集或者功能單元.

設計的功能架構知識F=∑Fi說的是F可以由這些Fi集成得到，而通過互聯網從社會上得到這些Fi的研究已經有相當進展，包括Fi以輸入、輸出和傳遞函數組成的系統建模語言表達，R和Fi的分類，在互聯網上發布和搜索的原則，搜索算法和集成的算法等等[17，22-24].不過目前社會上能夠按照要求供給Fi的供應商很少，這些研究還有待實踐檢驗.一個重要的設想是Fi的供應商應該能夠同時提供匹配功能子集或者功能單元Fi的Si和Bi.當有了Si以后，目前還不能完全依賴算法從Si集成得到S=∑Si，還需要人的介入.這是由于Si的表達非常復雜，還沒有自動處理諸Si之間相互關系的合適的解決方案.功能是一個高度抽象的概念，而結構則十分具體，很難規范為簡單的概念并以各種應用都能夠接受的規范方式表達.對于物質產品、精神產品和社會產品，它們的結構知識在表達上有很大差異，也是一個原因.即使僅僅是物質產品的結構知識，目前也沒有規范的可以滿足集成要求的系統結構模型.CAD軟件一般只表達結構的幾何知識，對于非幾何知識就沒有規范的表達方法，甚至連幾何的測量基準也很難在不同的CAD軟件供應商之間規范和統一.SysML是系統工程的建模工具，但是缺乏規范表達結構細節的能力.

Bi的集成，可以通過由S=∑Si建立的系統數值模型模擬計算或者在系統實體模型上測試得到.這在理論上沒有問題，不過對于特別大的系統，對整個系統建立數值模型計算[25]或者制作實體模型[17]測試工作量都非常大，除非特別重要的產品，往往只做其中某些子系統或者某些方面行為的模擬或者測試.其他則認為可以從已有知識經過簡單推算得到，例如以傳遞函數方程計算各個功能單元輸入、輸出的量值.某些行為單獨模擬或者少數行為聯合模擬，有不少商品軟件做得很好，可以采用.

結構決定行為，行為實現功能，設計最終給出的是實施結果的面貌和實施路徑，也就是結構知識和如何實現這個結構的知識.如同此前所有研究都表明的那樣，S并不能一次得到，F=∑Fi和S=∑Si都可能有諸多選擇，采取哪一個方案或者不采取哪一個方案是由評價決定，是競爭的結果.評價包括是否滿足R、是否滿足可知的約束條件、是否違反設計必須遵守的共同原則以及預測競爭取勝的可能性.也許最終所有的方案都不能通過評價，那么就要回過來修改F、F的架構，也就是從R詮釋出不同的F、采用不同的∑Fi或者改變R.這在設計中是經常發生的.

既然知識對于設計和設計競爭如此重要，那么一個社會的設計知識供給做得好不好和如何能夠做得更好就是一個不能不研究的設計的基本、共同規律問題，包括今天的知識供給和明天的知識供給，涉及到社會上知識流動的組織和國民教育，特別是對明天的設計師的培養[26]，也是一個社會從主要依靠精英階層創新轉變到能夠萬眾創新所必須解決的問題[16].

知識到了設計師手里，如何能夠高效運用，也是設計和設計競爭要解決的重要命題.除掉下面將要分析的藉助直覺和靈感產生創意的條件外，還包括如何利用自動化和智能化手段輔助知識集成，限于篇幅不再進一步討論.

2 創新與設計的關系

創新是人類的有目的活動，其目的是在競爭中取勝.所以創新也包含設計和實施兩個部分，也需要設計，也必定遵循設計的基本、共同規律和必須遵守設計的共同原則.深入研究創新的內涵、創新的過程、創新成功的條件，特別是創新與設計的關系非常重要.

創新有3個要素：采用此前未曾用過的知識，滿足現在未能滿足的需求，在競爭中取勝[17].所謂此前未曾用過的知識，是在滿足該需求上未曾用過，不同的使用方法亦認為未曾用過.否則要么是勝算不大，要么就是模仿.如果不是滿足現在未能滿足的需求，創新也就失去競爭的價值.在采用此前未曾用過的知識，滿足現在不能滿足的需求時，如果有若干不同方案(可能來自不同的競爭參與方)，就存在競爭，只有競爭取勝的方案，才能夠達到創新的目的.這3個要素，采用此前未曾用過的知識是關鍵.怎么去找此前未曾用過的知識？怎么使用找到的知識去滿足現在未能滿足的需求？找到的知識用起來是否有競爭力？這些都是設計科學要研究的問題.知識不會自動變成創新，只有通過設計.設計是知識(包括高新技術)流向創新的紐帶或者橋梁，沒有正確的設計，就沒有成功的創新.現在到處都貼創新標簽，卻很少提到設計，提到設計科學，這實際上是對創新的內涵、創新的過程和創新成功的條件缺乏研究的表現.例如講“科技創新”，簡稱“科創”，作為口號當然可以，如果把它理解為創新之路，就有不妥當的地方.科學(Science)和設計(Design)是人類兩種性質不相同的活動[2,5,17].科學是探索已經客觀存在事、物的未知規律，設計是用已有知識主觀塑造尚不存在事、物的面貌和實現面貌的路徑.科學研究獲取到的新知識，并不都能夠立馬成為創新，有的也許長時期都不能為當前的創新所采用.過分強調科學的生產力屬性使科學承擔了不能承擔的壓力，助長了功利主義的科學觀[27].設計以已有知識為基礎定律告訴人們，知識獲取與知識積累是科學的不可替代的使命，是創新的競爭力的基礎.沒有深厚的知識積淀，創新就是無源之水、無米之炊.積淀是一個長期的過程，是一個“坐冷板凳”的過程，不能期望一蹴而成、立等可取.一些地方搞高新區，不問知識從哪里來，以為圈一塊地，蓋一排樓，弄一批企業進住，掛上牌子，就能夠創新，這是不了解知識積淀對于創新的意義.有人不贊成在科學研究上提倡彎道超車[28]，這是對的.探索已有事、物的未知規律，因為是客觀存在又不為人知，只能老老實實地探索，任何投機取巧都可能錯失正確認識這客觀未知規律的良機.不過對于設計，正好相反，設計是塑造尚不存在事、物的面貌和實施路徑，存在不同方案(知識集)之間的競爭，競爭需要的恰恰是彎道超車，這就是設計和科學的不同之處.彎道超車要采用此前未曾用過的知識，滿足現在不能滿足的需求.不彎道超車，就是模仿一個已經存在的事、物，如果都是這種設計，人類就不能進步.

有了知識，是不是就能夠創新成功？還需要解決設計知識供給和設計中知識的高效運用問題.在科學家頭腦里積淀的知識不等于設計師能夠得到，寫在書本上的知識不等于設計師就能夠高效運用，只有經過處理以一定形式存在和表達，才有利于設計的集成[17].所以設計知識供給并不是一個簡單的問題，需要認真解決.比如，如果沒有網上交易和快遞物流的支持，消費不可能有如今這樣的發展.有了充分的知識供給，知識集成就成為是否能夠高效運用知識的重要步驟.

設計中，有一個對于設計和創新非常重要且與知識運用相關的難以捉摸的概念，叫做：創意.在文化藝術產品，也就是精神產品的設計中經常強調創意，甚至有所謂創意產業的說法，而在工程領域的設計中則很少看到創意這個詞.尋求創意是設計中解決現在未能滿足需求的最核心的步驟，所以說：創意引領設計！Hatchuel認為C-K理論與實用主義設計理論相比是唯一能夠在設計中包含創意的理論[15]，然而他并沒有給出創意產生的機制.創意來自直覺和靈感，腦科學正在深入研究產生靈感的腦思維、腦生理和腦結構之間的聯系，不過從知識流動角度也可以推想創意產生的機制，圖2是這個推想的一個模型.

圖2 創意產生的一個模型[16]Fig.2 Model of breeding a creative idea[16]

對于現在未能滿足的需求，先要以如同看顯微鏡的精細來鎖定關鍵難點.設計以已有知識為基礎定律告訴人們，包括形成創意在內，設計都不能脫離已有知識.關鍵難點一般不會有現成的解，面對關鍵難點，設計師要有意識地將已有知識分解成碎片，與關鍵難點逐一比較、相互啟發、重新拼接直至閃現一個可能解的想象.圖2形象化地給出這個將已有知識打碎、發酵(啟發)和編織的過程.人們常說創意來自直覺和靈感，其實這是在知識海洋中苦苦思索的結果，所謂眉頭一皺，計上心來，說的就是這個冥思苦想過程的外部表現.

創意的產生有兩個重要特征：一個叫實踐性，另一個叫隨機性.實踐性說的是產生創意必須要與問題相關事物有親密接觸，甚至是長期的親密接觸，這是創意產生的知識基礎重要組成部分.不親密接觸，就不可能感覺到什么是未能滿足的需求，更不可能看到其中的關鍵難點.當然局外人也可以通過調查研究了解問題和問題的關鍵難點，不過調查研究終究不可能有親歷者所得到的感受.而一個與未能滿足的需求及其關鍵難點從來沒有接觸過的人、團隊或者公司，擁有的知識中是否會包含具有構成關鍵難點解的成分，是可以質疑的.當然，可以通過調查研究、學習和轉讓取得別人的知識，不過要遇到含有相關的知識片段、悟到這個片段、用上這個片段和由之產生解的想象，就如大海撈針，不經過長時間的探索難以成功.這個很長時期的調研、學習、接受轉讓和思考過程，也是親密接觸實踐的過程.否認創意實踐性的異想天開，往往是有意無意編造的神話.隨機性表現在不是所有親密接觸的人都會產生創意，特別是有競爭力的創意.這取決于不同的人在解決這一需求問題上是否有足夠的驅動力(包括興趣)，是否擁有可能通過比較找到問題關鍵難點的知識，在擁有的知識中是否含有構成關鍵難點解的成分以及在是否有運用知識片段產生想象的能力的差異.創意的實踐性是設計知識高效運用能力的組成部分.從這個視角，可以研究如何更為正確和有效地引導、組織創新，可以研究設計師的正確培養方式，也可以比較精英階層和萬眾階層在創新方面各自的優勢和劣勢，并為實現萬眾創新局面創造條件.

3 設計要遵守的共同原則

設計科學研究的重點不在自娛自樂事物的設計，而在于那些要提供給社會的事物的設計，后者對人類是否能夠有共同美好生活和社會是否能夠和諧發展有巨大影響.社會的人，不同人有不同的需求，不同人的群體有不同的需求，設計怎樣去滿足這些不同的需求，是一個很復雜的問題，這就需要知識，既需要自然科學知識、心理科學知識，又需要社會科學的知識.只有對社會這樣一個極其復雜的系統，其與設計目的相關部分可能的相互作用有充分了解，才能夠設計得正確.這個部分如圖3所示，通常稱為環境.

圖3 在設計系統與環境相互作用Fig.3 Interaction of designing system and environment

工業社會在很長的一個時期中，由于物質產品生產的規模競爭和資本追求超額的利潤，不論一些人表面上說得如何冠冕堂皇，設計在很多情況下演變為專注于滿足資本對超額利潤的追求.當年Fuller賦予設計科學的使命是“在設計中有效地利用科學原理，使地球上的有限資源能夠滿足全人類的需求而不破壞這個行星的生態過程.”因此，設計時應該盡可能地去獲取決策后果的新知識并認真對待，包括產品生成過程和生成后會對人類共同美好生活和社會和諧發展產生影響的知識.這個問題不僅對物質產品需要重視，對于精神產品和社會產品更需要重視.

馬克思[29]在他的《資本論》里引用過一段話：“資本…為了100%的利潤，它就敢踐踏一切人間法律，有300%的利潤，它就敢犯任何罪行，甚至冒著絞首的危險.”不論是Kano的需求分析模型[30]，還是Maslow的需求層次模型[31]，雖然研究的都是人的心理，但這些研究在現實中往往被用于支持資本對超額利潤的追求，所謂興奮性需求，則被用以營造刺激顧客的購買欲望，激發顧客在一霎那間做出購買決定，至于購買后是否真的對顧客有用或者用起來真能興奮則與之無關.需求層次理論完全從個人心理出發，較少涉及對人類共同美好生活和社會和諧發展的影響問題.當今社會應該鼓勵設計新的產品參與競爭，針對經營策略的設計也應該更多地考慮顧客的利益和社會需求.應該堅持腳踏實地、艱苦攀登、心懷大眾、團結奮斗的精神.

總之，設計科學必須研究與人類共同美好生活和社會和諧發展相關的設計問題.利潤在一定限度內，是社會發展的必需，具有推動人奮進的作用，而超過這個限度，就會使社會矛盾激化.同時要重視教育，通過教育讓設計師認識到自己對一個健康發展的社會所應承擔的責任，認識到設計既需要自然科學和心理科學知識，也需要社會科學知識.不論是物質產品的設計，精神產品的設計或者社會產品的設計，都要同時顧及物質需求、精神需求和社會需求，都要學習設計必須遵循的基本、共同規律和必須遵守的共同原則，也就是要學習設計科學和充分擁有和運用所有相關的知識.法律是必須遵守的底線，而道德則是人的行為的標桿.一旦萬眾創新成為現實，人人都為人類的共同美好生活和和諧發展設計，社會就會達到一個理想的境地.

4 結語

能夠為達到目的，集成知識以規劃實施和實施結果的面貌，也就是能夠設計，是人類區別于其他動物的重要標志.所謂實施，可以是個人行為，也可以是人的群體行為，也可以是受人或者人的群體操縱的其他人、人的群體或者非人事物的行為.人的一切有目的活動都可以分為設計和實施兩個部分.從工業化生產開始，關于設計的研究越來越向縱深發展，主要體現在各個專業領域設計學的發展上.本來，設計科學與設計學在概念上沒有什么差別，不同專業領域的設計學專注于自己領域的設計問題也無可非議，建筑領域形成了建筑領域的設計學，機械領域形成了機械領域的設計學，……結果設計學發展成為一種固定的模式，顯然不同于Gropius和Fuller理想的設計科學.Simon[5]寫過：“很少有工程師和作曲家能夠進行一場關于各自專業工作內容的有共同價值的對話.然而我認為他們可以進行關于設計的這樣一種對話.這就可以發現他們都在從事相同的創造性活動，可以分享他們在創造性的專業設計過程中的經驗.”這說明，不管專業的差別有多大，設計都有其跨越專業范疇的共同的問題需要研究.這些問題甚至比專業領域設計問題的解決對于設計更為重要.從個體看，隨著物質需求已經比較容易滿足，精神需求和社會需求就突顯出來，物質、精神和社會需求同時滿足越來越成為廣大人群而不再是少數達官顯貴的追求，人的需求越來越突破專業領域的范疇；從社會看，全球經濟一體化、物流和信息技術突飛猛進帶來的跨領域事務與日俱增，這就導致跨學科設計的共性問題研究的重要性更加突出，設計科學也就理所當然地重新被提到重要的研究日程上.

致 謝感謝國家自然科學基金長期對我們團隊在設計科學研究上的鼓勵和支持.感謝劉昂、孟祥慧、陳泳、張執南、李響同志審閱本文初稿并提出許多非常重要的修改意見.