探索復雜世界
——記北京師范大學系統科學學院教授狄增如

于德萍

狄增如

網絡時代，為什么好友的空間位置仍然重要？好友的空間分布中隱藏著怎樣的秘密？這些看似深奧的問題，應用系統科學就可以輕松給出答案。

“可以用‘熵’（一個系統內在性質的度量）的概念來理解。我們的社交網絡有多樣化以獲得更多社會效益的追求，但維系社交關系又需要投入一定的時間精力，因而局限了朋友數量。追求熵極大，也就是在一定資源約束下尋求朋友關系的多樣化，就形成了朋友關系空間分布的有趣規律?！北本煼洞髮W系統科學學院教授狄增如介紹。同時，在科研大數據的基礎上認識科學研究本身的規律，例如一個科學家整個學術生涯會涉及多少領域，不同領域之間的遷移對其科研產出又將帶來哪些影響，這也是狄增如團隊研究的課題之一。

師從系統科學開拓者方福康教授，作為國內較早從事系統科學研究的學者之一，狄增如在碩士生階段就開始介入非平衡系統的自組織理論及其在社會經濟和生命科學的應用研究領域。30余年的沉淀和積累，讓他在生命科學復雜性研究、復雜網絡結構與功能研究、社會復雜系統中的規律研究等方面碩果累累，也成為一名“為中國系統科學崛起而奮楫篤行”的堅毅斗士。

謀新求變 為未來而學

信息網絡技術的發展，極大地強化了萬事萬物間的關聯，讓我們身處的世界越來越系統化、復雜化。20世紀中葉，為探索、解決復雜世界管理運籌方面的科學問題，系統科學與工程應運而生，并在許多實際應用領域獲得成功。在中國，生產力的巨大發展帶來許多大型、復雜的工程技術和社會經濟問題，“兩彈一星”杰出貢獻者錢學森以前瞻視野提出利用系統思想推動系統工程研究和應用，創建并推動了我國系統科學的發展。

彼時，北京師范大學物理系教授方福康、漆安慎、胡崗、趙崢作為我國最早一批公派出國的進修人員，赴比利時布魯塞爾自由大學，跟隨諾貝爾化學獎獲得者伊利亞·普里高津（Ilya Prigogine）教授學習非平衡系統理論，獲得非平衡統計物理博士學位?；貒?，方?？甸_始關注社會經濟教育方向，漆安慎更多關注生物方向，胡崗繼續研究基本理論非線性動力學，趙崢則將非平衡系統理論應用于天體研究，并最終促成了北京師范大學系統科學學科的建立與系統科學學院的誕生。

狄增如與系統科學的結緣，即源于考研前與方福康先生的一席談話。非平衡態統計物理拓展了狄增如的眼界，也讓他初步窺識到系統科學——這一面向未來的學科的冰山一角。“從科學認識來講，系統科學和物理學是一致的，都致力于探索客觀世界的底層規律；但從研究方法來講，系統科學更加強調超越還原論，強調綜合集成，更加注重系統整體的功能?！?990年，北京師范大學獲得系統科學一級學科博士學位授權點。這個學科成為和物理學平行并列的理學一級學科。狄增如在獲得理論物理學碩士學位的基礎上繼續攻讀系統科學博士，開始在推動中國系統科學發展的道路上，躬耕不輟、孜孜前行。

“最早我和方福康老師研究的是如何利用系統科學的自組織理論優化教育結構體系，助力教育教學改革。后來，我們開始更多地關注社會經濟問題，用系統科學的方法探討經濟增長和經濟發展?！钡以鋈缯劦?。如今，狄增如在系統科學領域的研究已在國內外享有很高聲譽。2016年，基于在復雜系統分析、復雜網絡等方面的成就，狄增如獲中國系統工程學會第三屆系統科學與系統工程科學技術獎理論貢獻獎。

系統科學的影響正滲透社會經濟發展的方方面面，重要性日益凸顯。如“十四五”時期，“堅持系統觀念”是制定經濟社會發展規劃必須遵循的一個重要原則；在新冠疫情肆虐時，新冠病毒復雜傳播模型的建立可以幫助人類更好地抗擊疫情。

“這進一步證明了錢學森、方?？档壤弦惠吙茖W家的遠見卓識，他們在20世紀80年代確定的系統科學的學科內涵和理論方法，即使過去近半個世紀仍不過時?！钡以鋈缯劦溃拔液苄疫\能成為中國第一批系統科學博士，并用余生所有的時光，在這條面向未來的研學道路上發展自己?！?/p>

奮楫篤行 為國家立命

談及在系統科學方面的成就，狄增如很謙遜。但無論是可激發系統中螺旋波的研究對心臟疾病的貢獻，還是城市演化模型建立對城市化發展的重要意義，都見證著狄增如在我國系統科學發展方面立下的赫赫“戰功”。

“系統科學是研究系統的結構與功能關系、演化和調控規律的科學，系統科學以各個領域的復雜系統為研究對象，從系統和整體的角度，探討復雜系統的性質和演化規律，讓我們可以用人類認識客觀世界、改造世界的整個科學體系，去觀察、分析、研究和解決問題。”狄增如深入淺出地介紹道。

狄增如（右）在中日科學家高層對話活動中與日本學者交流

2009年，狄增如科研小組與美國加州大學洛杉磯分校屈支林教授合作開展的“關于可激發系統中螺旋波的研究”成果，被《自然中國》（Nature China）專文評述，引起學術界廣泛關注。專欄評述認為：“這一研究利用計算機數值模擬分析了螺旋波在各種非均勻介質下的漂移行為，并首次給出了相關漂移動力學的理論解釋，揭示了心臟的不同區域對電信號的可能影響。”而與法國巴黎第七大學伯川·若何納（Bertrand Roehner）教授合作取得的“對于生物體系相互作用的度量和定量刻畫的研究”成果，受到了麻省理工大學技術縱覽（MIT Technology Review）學術網站的關注，并連續發表兩篇評述文章，認為“研究結果利用新的思路和方法揭示了人類之間的相互作用強度高于果蠅和蟻群，但弱于蜂群之間的關聯強度，相關研究的思路和方法將創新對生物群體行為的研究”。

城市化快速發展及城市群建設加速，帶來更多復雜的資源配置和社會治理的挑戰。始終致力于系統科學事業發展的狄增如，再次為國家立命，帶領團隊投入復雜網絡結構與功能的研究之中，積極探索復雜網絡方法在現代都市圈和城市群建設中的廣泛應用。

2011年，狄增如科研小組在社會網絡空間結構研究中，利用最大信息熵原理，揭示了社會網絡空間標度性質的形成機制，并將成果在《物理評論快報》（Physical Review Letters）上發表。隨后，在城市發展大數據基礎上，他們針對城市演化中的規律性問題展開研究，驗證了城市演化中普遍存在的標度律，并建立了關于城市演化的簡單模型，利用吸引、匹配、道路溝通等基本機制，再現了城市演化中的空間標度律。

2017年《政府工作報告》明確提出：“要推動內地與港澳深化合作，研究制定粵港澳大灣區城市群發展規劃，發揮港澳獨特優勢，提升在國家經濟發展和對外開放中的地位與功能。”同年，北京師范大學、廣東省、珠海市共同簽署《共建北京師范大學珠海校區協議》，以北京師范大學11個“雙一流”學科與14個全國第四輪學科評估A類學科為基礎，以科學研究為助推力，充分發揮高校社會服務職能，為粵港澳大灣區經濟建設和社會發展提供智力支撐。

系統科學，正是北京師范大學“雙一流”學科之一。為實現珠海校區發展與大灣區、廣東省、珠海市發展高效協同，珠海校區復雜系統國際科學中心正式成立，狄增如受命赴任，身兼教學、科研雙重任務：一是作為復雜系統國際科學中心主任，帶領團隊做好學科建設，開展學術研究，爭取高水平、高質量的科研成果；二是作為一線教師，做好本科生教學任務，使教學和科研有機結合,相輔相成。

如何以系統科學服務粵港澳大灣區科技創新與社會經濟發展，是狄增如殫精竭慮思考的問題。“最核心的原則，就是要服務于大灣區發展需求?！钡以鋈绫硎?。復雜系統國際科學中心按照北京師范大學“雙一流”建設規劃方案要求，并與廣東省和珠海市社會經濟、科技發展的需求相配合，主要圍繞人類行為大數據系統分析與應用、類腦以及群體人工智能的研究與應用等核心內容展開。2020年，珠海校區人工智能與未來網絡研究院成立。狄增如團隊不僅以生命系統尤其腦系統的研究成果為依托，助力大灣區人工智能技術的創新突破；同時，以系統科學方法積極推動大灣區未來教育發展。

在研究中心，狄增如也總是第一個來，最后一個走。他表示，做好科研需要真誠熱愛的心和嚴謹踏實的作風。“當你收集來了一堆數據，數據就擱在這兒，枯燥而單調。但是當你按照思考的邏輯、概念、方法重新整理的時候，你會發現這些數據排成一條線，是如此規律而美麗?！?/p>

談及團隊，狄增如信心十足：“吸引并整合國內外優質人才方面，我們的要求是不低于北京本部?！必撠熛到y科學教育與普及、復雜系統數據分析與理論研究工作的吳俊教授，是國防科技大學、倫敦帝國理工大學聯合培養博士，中國系統工程學會青年科技獎獲得者；負責腦與人工智能科學研究與技術研發工作的張柯研究員，曾在中國科學院上海生命科學研究院神經科學研究所從事研究工作，曾獲得中國科學院盧嘉錫青年人才獎等；青年教師劉鶴研究員，一直在腦認知機制與類腦人工智能方面開展研究，獲得了科技委優秀青年創新人才項目支持，并成為廣東省優秀青年人才。同時，中心還獲得中國科學院院士、生物物理學和腦科學家郭愛克的特別支持。

面向未來，系統科學還將在更廣泛的領域發揮重要作用。一方面，它與中國傳統文化整體性、系統性的思維方式相契合。另一方面，它也將推動科學技術的全面突破，促進大量新技術、新產業的產生。同時，它會對經濟管理理論創新、軍事基礎理論創新、國家深化改革產生積極影響。

“以傳統醫學為例，西醫著重研究的是單一靶點、簡單因果和線性關聯。從系統科學來看，它忽視了人體作為一個系統的復雜性。現在的一些系統性疾病，如高血壓、糖尿病、癌癥，尋找單一靶點、簡單因果的研究線路一定不能科學地認識和解決問題。這些疾病是跟我們人體的系統性響應聯系在一起的，它們的真正解決一定需要系統生物學，從系統的角度重新審視人體、生命本身。傳統文化中的中醫理論，在這方面可以貢獻很多的思想和智慧?！钡以鋈缯劦?。

北京師范大學珠海校區復雜系統國際科學中心

狄增如在課堂上

回頭再看2008年的金融危機，會發現這不僅僅是實體經濟的危機，也是經濟理論的危機。古典和傳統的經濟學都是以“理性經濟人”假設為理論前提的，產生經濟活動必不可少的要素——聯系，卻被割裂或簡化掉了?！坝械慕洕鷨栴}一定要從復雜系統的角度才能認識和解決，比如對金融市場的理解、宏觀經濟和微觀經濟的關聯、貨幣金融跟實體經濟之間的聯系等?！钡以鋈缯J為，創新經濟學的基本線路就是沿著復雜系統、復雜性的線路。經濟有很強的內在關聯，會使經濟系統產生完全不同的性質。

初心如磐 為教育舍身

教育，是狄增如一生熱愛的事業。

“當個好老師教書育人，是我在求學時期的執念。”回首往事，狄增如對當初的選擇依然欣慰，“最幸福的一點，就是能把自己對教育事業的熱愛和對系統科學研究的興趣完美結合?！?/p>

在眾多同行和后輩眼中，狄增如的雙面也分外鮮明。一面是“嚴謹治學、恪盡職守”的系統科學“大拿”，另一面是“幽默和善、心中有愛”的儒雅恩師。

“做一個好老師，有兩點最重要：熱愛你教的這門課、熱愛坐在講臺底下的孩子們?！钡以鋈缯劦溃靶闹杏袗?，是一名合格老師的基礎?！痹谥楹Ｐ^，狄增如為本科生講授“基礎物理學”“熱學”“復雜性思維”“分析力學”等課程，同時還擔任新生導師。對于一些不愛學習的同學，狄增如會經常找他們聊聊天，了解他們的未來規劃，幫助他們確立職業發展目標；對于學習吃力的同學，則經常犧牲周末時間給他們“開小灶”，幫助他們更好地吸收和消化科學知識。平時無論多晚，只要同學們在微信上留言請教問題，他都會及時回復，有時深夜一兩點還在班級群里答疑。和學生溝通，狄增如也非常耐心和包容，談心談話時會根據學生不同的個性，采取不同的方式進行溝通：對于急躁的同學會不斷告訴他“別著急”，對不自信的同學經常會說“挺好的”，對驕傲自滿的同學則會告訴他“再想想”。

生活中，狄增如則是同學們亦師亦友的最佳玩伴。他微微瞇起的眼睛，溫和的笑容，總是讓人親切感倍生；和同學們組隊打籃球、乒乓球、羽毛球，甚至跑到山上去聚餐，都是常規操作?！皩W生不光要會學習，還要‘會玩’。我一直跟同學們講，你連玩都不會，你還會干嘛？”狄增如談道。心懷對學生的熱愛、對教學的熱愛、對生活的熱愛，狄增如將陽光帶到了身邊的每一個角落，深受同學們喜愛。學生王澤說：“狄老師臉上永遠有笑容，身上永遠放光芒。這光來自于他內心對教學科研事業的熱愛?！?/p>

普及系統科學，也是狄增如最大的夢想。北京師范大學對系統科學發展的高度重視，則為這一夢想提供了充分發揮的舞臺。

系統科學是一門綜合性、交叉性非常強的學科，以不同領域的復雜系統為研究對象。因此，不管是自然科學、社會、經濟、地理、生物等任一領域的學科、專業，這種系統性的思維和方法都能成為學科研究的一個重要支撐。狄增如表示：“系統科學思想和方法的培養，是北京師范大學人才培養的特色之一。面對當下社會經濟發展的復雜性和系統性挑戰，我們希望讓所有的學生都具備系統思維和系統科學方法?！?/p>

在珠海校區本科生專業確認中，不僅有理科實驗班的同學，也有人文社科的同學選擇了系統科學。采訪中，狄增如的言語和眼神中，都洋溢著高興?！拔移诖嗖煌瑢W科背景的同學選擇系統科學。”他表示，“在這不但能學習最核心的數學物理學知識，還能掌握從系統科學的角度認識世界和改造世界的方法，并運用到生物、社會、人工智能等領域，何樂而不為？在我眼里，系統科學就是最完美的學科?？偠灾?，來就對了！”

21世紀，所有的科學研究領域都將面臨研究復雜性、調控復雜系統的前沿問題。越來越多社會實踐、學術問題對系統科學提出新的要求；科學研究，也正進入系統科學的時代。“作為面向未來的學科，系統科學能為中華民族的偉大復興貢獻磅礴力量。”狄增如認為，“進入新時代，系統科學研究和系統科學普及已迫在眉睫?！?/p>