傅志寰
中国工程院院士、原铁道部部长
我今天跟大家报告的题目是《关于“工程生态”研究几个问题的思考》。
在正式汇报之前，首先我作两点说明：第一，今天论坛的主题是“发展新质生产力”，而我的报告题目是“工程生态”，好像有点离题。但实际上没有离题，这是因为习总书记提出“发展新质生产力”的论断内涵十分丰富，我们可以从不同的维度加以研究，况且工程又是直接的、现实的生产力，所以我的汇报与本次年会主题是相契合的。第二，今天跟大家汇报的内容是基于中国工程院的研究项目，成果比较丰富，今天只能谈其中几个问题。同时这项关于工程生态的研究不是白手起家，它是工程哲学研究的发展和延伸，而工程哲学研究在工程院立项有20多年。下面开始正式汇报。
第一部分，关于自然生态与工程生态。
“工程”和“生态”两个词怎么结合？谈到生态，不能不谈到“自然生态”，“自然生态”涉及到生态学，而生态学的基本内容是：研究生物之间及其与周围环境的相互关系。生态学是德国生物学家恩斯特·海克尔在150年前开创的。目前生态学的影响越来越大，“生态学方法”具有“一般方法论”的意义，运用生态学的方法形成了“产业生态学”、“创新生态学”等新的研究方向。
我们研究的“工程生态”是以生态隐喻的方法来研究工程问题，研究对象是“工程”而不是“（自然）生态”。类似于产业生态、创新生态的研究（研究对象分别是是产业和创新）。其实在工程界，很早就利用这种隐喻（类比），采用全生命周期的理念研究工程的设计、建造、运营和退役过程。
“政治生态”是研究政治，不是研究生态。“工程生态”也是同理，主要是研究工程。“工程生态”就是把“工程（个体）”看作“生命体”，把“工程系统”看作是“（广义）生态系统”这个新的思维方式和理论框架，也就是说把“工程（个体）”理解为“类生命体”，以此为切入点，来认识和研究工程的“个体”、“物种”、“种群”和“群落”以及他们与周边环境的关系，以更好的认识工程中的许多问题。
为什么原来工程哲学研究得很好，现在要提出研究工程生态呢？因为时代在不断的变化，人的思想方式也必须与时俱进。近年来随着新能源的涌现和信息技术的进步、互联网的普及、人工智能发展，工程活动跨界已经成为时代的新潮流。而且工程本身内涵在不断的丰富，从硬件发展到软件，从实体发展到虚拟，并形成复杂的多层次的结构。一些工程个体被赋予智能，从“类生命体”演化为“人工智能体”，具有“自学习、自推理、自决策”的功能，更像自然界富有活力的生命体那样，而传统的工程思维把工程个体当作被动的“棋子”来看待。我们认为“工程生态”既有规划和设计的内容，但又不完全是规划和设计出来的，它具有开放性、随机性、内生性、隐蔽性、网络性、互动性、竞合性等。我们设计的“工程系统”跟“外在环境”边界应该是非常清晰的，但是从“工程生态”视角来看，它的边界是越来越模糊的。从“工程生态”视角来看，许多工程个体是互联的，并形成了“生态”网络。在这个网络中，工程个体可以看作其中一个节点，被称为“网器”，比如火车站就是个网器，它离开铁路网什么都不是。
所以，从“工程生态”的视角来看，应该把工程生态看作大的网络，在这个网络当中理解工程、定位工程，要从工程生态视角辨明工程个体之间、工程群体之间、工程与经济社会之间的复杂关系。所以在新的形势下，我们既要继承系统思维的理论体系，又不能拘泥于原有的体系，应该走向生态思维，做到系统思维和生态思维相得益彰。传统的思维方式已经难以准确反映工程活动及其与周边环境的复杂关系，所以工程哲学必须与时俱进，提供新思路、形成新理论、探索新范式，我们叫做“工程生态论”。
第二部分，关于工程生态的性质和特征。共有六方面：
第一，工程生态是多元异质要素构成的开放系统，其内涵和边界既有确定性又有随机性。 自然生物圈是一个复杂的开放的系统，多元异质的生命体既要适应外部环境，而且彼此之间要进行物质、能量和信息的交换。以交通为例，它也是由多元异质要素构成的开放系统，比如火车、飞机、船舶、汽车，把城市、农村、工厂连接成网，既为当地经济社会服务，也改变了周边的环境，从而构成了工程生态的新格局。以城市为例，在城市里我们不能以交通论交通，应该做到交通与周边土地的深度融合，比如在交通站点周围我们开发很多建筑群，把商场、写字楼、住宅和娱乐设施结合在一起。交通系统具有很强的开放性、渗透性，可使自己跟城市发展紧密结合，即“交通+”的概念，从而形成一种相互交织、相互嵌入、相互支撑的“生态”，把交通和城市密切结合起来。“工程生态”有别于传统的工程系统，传统的工程系统认为工程是计划建造出来的，具有确定性；从“工程生态”视角来看，认为工程不完全是计划出来的，有的是随机演化出来。在古代，交通网络具有随机性，正如鲁迅先生所说“其实地上本没有路，走的人多了，也便成了路”。即使在近代，主要道路由政府规划从而有其确定性，但由于道路网络是开放的，一些道路（如农村公路）可以随时接入。
第二，工程生态是自主性和建构性的统一、自组织和他组织的统一。 在自然界，生物具有“生命自主性”，其生长和繁衍是“自组织”的，人类难以干预。而在人工世界，除了有“他组织”特点以外，也表现某种“自组织”的形态。所以立足于“工程生态”的思维，更容易理解交通运输出现的各种平台和新业态。比如运输网络服务平台，他们与货主、承运商建立合作机制，通过整合资源解决“车找货”和“货找车”的难题。客运也是如此，很多打车平台并没有自有车辆，却调度了大量私人客车，将消费者的需求与“网约车”的供给精准对接。运输网络服务平台它不是政府构建的，是自发产生的，其与消费者的关系类似于自然界的生物种群和生命个体的关系。货运平台、打车平台与其服务的对象之间的合作，它们的互动不是随意的，要服从相关法律和政府的管理，体现了自主性和建构性的统一、自组织和他组织的统一。
第三，工程生态是多网融合的网络，并且涌现了前所未有的新功能。 自然界各种生物间是具有多样性且彼此间有十分复杂的网络链接现象，被称为“生态网络”，比如有食物链、信息交换、碳循环等。与此类似，目前交通基础设施的网络是越来越复杂的，点、链相互交织，汇集车流、人流、货流，具有立体网络特征，体现出广覆盖、强渗透、跨界融合的态势，创造了新的工程形态。交通本身就是一个网，但是交通基础设施这个网又和通信网、能源网、服务网等实现融合，创造了许多新的功能、新的业态，这是交通运输服务的升级与改善。如普通的单车加了互联网、加了移动支付就变成共享单车，从私有变成共享，所以网络的作用很神奇。
第四，工程生态具有竞争、合作、共生共存的关系。 在自然界，物种内和物种间除了存在竞争，还存在共生合作。与此类似，铁路与公路、水运、航空之间既有竞争又有共生共存的关系。比如青藏铁路修通前有人预测火车的竞争将导致进藏的民航旅客减少，但结果并非如此，铁路开通后民航和铁路客运量均呈上升的态势，旅游者进藏乘火车、离开坐飞机或者相反，呈现出互补合作的关系。公、铁、水、航一方面相互争夺市场，另一方面也发挥各自的优势，开展公铁联运、海铁联运、集装箱运输的合作，成效也非常明显。
第五，工程生态在认识论上既有透明性又有隐蔽性。 对于工程活动，我们以往强调其“透明性”，否则就没法设计，可是在工程生态论视野中，还有“隐蔽性”的一方面。比如对于几十公里的长大隧道复杂而又隐蔽的地质情况，很难在勘测时搞得十分清楚，这为掘进施工带来很大难点，甚至会出现意外（突水、岩爆、高温、甚至塌方等）。所以关于“工程生态既有透明性又有隐蔽性”的认识不但具有理论价值，而且具有实践意义。
第六，要区别工程生态与自然生态的异同。 我们是用类比、隐喻的方法，把工程和生态联系起来，但是两者有根本的区别。自然生态是“自然过程”，工程生态系统是人的能动性发挥的过程。自然生态系统中的“稳定性”明显，工程生态“变异性”（创新性）突出。自然生态演化周期很长，以千万年为单位，而工程生态的演化要快得多，如从第一次产业革命到第三次产业革命只有200多年的时间。工程生态更加重视工程的“基因突变”和新“物种”的形成机制，也更重视技术创新。
第三部分，工程生态的微观、中观、宏观层次表现及分析。
目前很多人把工程理解为“微观的项目”，即“狭义工程”，这不全面。工程和工程生态不应该局限在微观层次，而应该涵盖“微观、中观、宏观”三个层次范围，我们称为“广义的工程”。三者可以互相贯通、相互作用。这正如自然生命体层次结构中个体、种群、群落、生态系统彼此之间相互影响一样。我们讲工程生态的微观是指企业和特定的工程项目，中观指行业或地域，宏观就是更大的范围，国家工程发展乃至世界工程的总体。
分析一个案例即三次工业革命。第一次工业革命发端于蒸汽机，催生了新的人工系统。以蒸汽机为动力，铁路、轮船将各类产业和人工系统像链条一样关联起来，从而形成一个以蒸汽技术为基础的工程生态。第二次工业革命，内燃机和电力技术不断扩展到全社会，每个工程个体都被纳入了电网和石油供应网络之中，形成了以电力和内燃机技术为基础的工程生态，把更多的国家乃至整个世界都关联起来了。第三次工业革命是信息技术革命，催生了万物互联的新世界。
无论是以蒸汽技术为基础的工程生态、以电力技术为基础的工程生态还是以信息技术为基础的工程生态，本质上都是一种网络关系。随着科学技术发展，这种网络关系的边界不断拓展，复杂程度不断提升。正在发生的新的科技革命，将智能工程推向前台，以人工智能为基础的智能工程生态已呼之欲出。由此不难看出，历次工业革命都是发端于工程的微观（如蒸汽机），放大至中观，成就于宏观的一个过程。反过来，在每次工业革命的发展进程中，宏观和中观的新潮流形成以后，又会强力的“催生”很多“微观工程”，并再“卷回”到宏观和中观的新潮流当中。
再举一个案例即能源互联网。美国学者杰里米·里夫金于2011年在他所著的《第三次工业革命》中，预测到新工业革命的来临。他认为，能源互联网的技术可以和可再生能源融合，预示着新的经济时代也就是第三次工业革命到来，而第三次工业革命有五大支柱：其一是向可再生能源转型，其二是将每所建筑转化为微型发电厂，其三是发展储能装置，其四是建立能源互联网，其五是发展新能源汽车。里夫金的过人之处，在于见微知著，富有远见。他将微观问题（每所建筑转化为发电厂，发展储能装置和新能源汽车），中观问题（向新能源转型，建立能源互联网），宏观问题（第三次工业革命），紧密联系起来。把能源中的微观变化（新能源的涌现）上升为战略问题并开展大跨度研究，进而推断出未来的发展态势。这么多年过去，尽管“第三次工业革命”的提法没有被普遍认可，但是里夫金预测的能源互联网新时代却出现了迅猛发展的态势，并在改变着世界。在能源互联网中，微观个体成为中观乃至宏观生态的组成和演化单位，同时宏观生态的存在也变成了中观和微观生态存在和演化的前提。因此某些“局域”事件很快变为“全局”事件，从而发挥“牵一发而动全身”的作用。反过来，任何宏观层面的变化都会迅速直达每个局部，而发挥统摄性作用。任何工程（事物）的微观、中观、宏观层面的变化都不是孤立存在的。在相互循环当中，“网络建设”起到十分重要的作用。所以说工程生态研究不但具有理论价值，还有现实意义。
第四部分，值得关注的几个问题。 研究中有几个问题尚需深化，请求大家给予支持。
第一，关于工程内涵的演化。 对于什么是工程，认识是不断深化的。十几年前我曾认为：工程是人类造物活动的过程和结果。所谓“物”是就是摸得着的硬件、看得见的活动，属于物质范畴。随着科技的发展，工程的内涵也在不断的丰富。目前我们已经觉察到工程不但是物质的，也可以是非物质的；可以是实体的，也可以是虚拟的。工程不但是人造之“物”，还有人为之“事”，不但包括工厂、机器，也包括软件工程、信息工程等。在现代科技的背景下，非物质、虚拟的工程对象（如仿真、数字孪生等）已经成为工程领域不可分割的组成部分。所以要深化对工程本身的认识，这是值得进一步研究的课题。
第二，关于人工智能体在工程生态中的定位。 人工智能（机器人等）在认识论中是有争议的。从一个角度看，机器人可以被视为工程客体，因为它们是人为设计、制造和编程的产物。在这种情况下，机器人作为技术对象，是人类认识和改造世界的工具之一。然而换个角度看，随着人工智能技术的不断发展，机器人逐渐具备了一些人类的智能特征（如自主学习，判识、决策等），表现出自主性和能动性，从而模糊了工程主体与客体的界限。未来的机器人将会挑战人类的主体地位，并带来一些新的伦理问题，需要深入探讨。
第三，关于技术经济与工程生态的关系。 工程生态作为认识工程活动的新理念、新范式的作用正在显露出来。用工程生态论来认识工程发展问题，这既是工程哲学研究的方向，也与技术经济研究密切相关。特别是在进入数字化、网络化、智能化时代的今天更是如此。所以希望从事技术经济研究的学者们、老师们关心和支持“工程生态论”的研究与应用，让我们一起共同落实好习总书记关于发展新质生产力的要求，一起做出贡献！
谢谢！
中国技术经济学会
2024年11月27日
