构建安全理论模型之窍门

——学点安全理论建模的方法论

文/吴超，黄浪

    理论模型可以揭示客观事物最本质、最基础的普适性联系。真正有价值的理论模型可以揭示一个学科的本质，展示一个学科的核心，并由它可以演绎和拓展成为一个学科体系，具有普适性和科学性。这些阐述同样也适合于安全科学模型。

   因此，近期课题组也比较热衷于安全科学理论模型的构建研究，同时也在思考一个安全科学理论建模的方法论问题，这也是极少数人研究的问题。

1.安全理论模型的内涵

安全理论模型是人们为了获得原型（客体）安全或危险的规律性认识所构建的，用以表征安全科学客体的某种本质特征（如原型的结构、功能、属性、关系、过程等）的物质形式或思维形式。其内涵如下：①安全理论模型是对安全科学客体的一种合理、正确的抽象，与实际原型相比，具有简化和理想化的特点；②安全理论模型是安全科学研究与实践活动中主体与客体之间的一种特殊中介，既是研究工具，又是研究对象；③安全理论模型是安全科学认识的阶段性成果，安全理论模型的构建过程实际上是对已有的安全经验、知识进行去伪存真的思维加工过程；④安全理论模型加入了安全科学工作者新的猜测和假设，含有新的思想和概念。因此，安全理论模型又是进一步研究原型客体的新起点。

任何模型都具有一定的系统性，任何系统又都有一定的结构。安全理论模型由4种要素构成，即模型目的、知识、程式和规则。这4种要素在安全理论模型中各占不同的地位，具有不同的功能和作用：①目的是安全理论模型的灵魂，它决定着程式、知识和规则，其他的要素都是为目的服务的，并随着目的的改变而改变；②知识是构建系统安全理论模型的基础和依据，它为目的、程式、规则提供经验和理论；③程式是安全理论模型的实践程序和规定，它标志着安全理论模型构建和应用所经过的路径；④规则是安全理论模型中诸要素的法约，它规定着诸要素的实用范围，从总体上全面规范着主体应用安全理论模型进行研究的行为。安全理论模型的整体虽然由上述4种要素构成，但在实际应用中并不是所有的安全理论模型都显现出4种要素，应该根据具体问题有所侧重和取舍。

根据安全理论模型定义、内涵和结构，以及安全理论模型在安全科学研究中的相关实践，从3方面论述安全理论模型特征。

（1）工具性与对象性。安全理论模型既是研究工具，又是研究对象。一方面，安全理论模型是安全科学工作者所创建的、用来研究客体的工具或手段；另一方面，安全理论模型又是客体的代表或替身，是安全科学工作者研究的直接对象。换言之，安全理论模型具有工具性与对象性双重性质。

（2）多样性与动态性。对于同一问题，人们从不同的角度去观察时，可以产生不同的认识。安全理论模型作为主体对客体的一种认识成果，不同的人、不同的科学共同体（学派），在研究同一安全客体的同一问题时，或由于采集到客体的不同信息，或采取了不同的思路和方法，或依据了不同的科学概念和假说等理论知识，或由于加进了不同的想象和猜测，都可能构建出不同的安全理论模型。此外，安全理论模型需要具备动态性，从而随着安全科学内涵和外延的拓展而与时俱进。

（3）局限性与开放性。在充分认识安全理论模型在安全科学研究中的重要地位和作用的同时，还必须清醒的认识到安全理论模型的局限性。安全理论模型虽然具有与客体在本质上的相似性，但毕竟只是一种相似物，相似的程度有高有低，加之人的认识过程和实践过程是极为复杂曲折的，这决定安全理论模型的局限性。正是局限性决定了安全理论模型还必须具有开放性，通过开放性对安全理论模型结构与功能进行调整与完善。强调模型的局限性，并不是要降低或冲淡安全理论模型的作用。相反，安全科学工作者只有正视局限性，并有意识的去克服局限性，才能构建更科学的安全理论模型。

安全理论模型需要不断地经受实践检验和不断的加以改进，还需要安全科学工作者善于综合地、灵活巧妙地运用多种方法的同时遵循一定的方法论原则。

（1）有效性。能够反映安全科学客体的基本特征，通过研究安全理论模型足以获得有关原型的一切必要信息，谨防片面的追求理论的漂亮而忽视原型的倾向，避免出现X的模型不反映X原型的情形。

（2）简单性。安全理论模型比原型简单，力求把原型的一切可以压缩的信息压缩。从原型到模型是一类信息压缩的操作过程，即在保持原型主要特征的前提下，把信息压缩到最低程度。

（3）可操作性。建模是一种研究手段或技术，能进行实验（至少是思想实验）和理论研究的安全理论模型才是有价值的模型。对于物质形式的安全理论模型，就是便于进行观察和测量等实验性操作；对于思维形式的安全理论模型，就是要便于进行逻辑推理和数学演算等理论性操作。

   （4）可检验性。如果一个安全理论模型不具有可检验性，就不是一个科学的模型。安全科研工作者应主动、自觉地利用模型的可检验性的进行检验。如果通过检验发现模型的缺陷，就要对模型进行修正，甚至代之以新的安全理论模型。

对安全科学研究领域中的某个基本问题及其有关问题，在积累了相当多的安全科学理论和事实的基础上进行系统地分析和综合，对研究客体做出科学抽象（简化或理想化），提出基本概念，构建反映研究对象内在关系的模型体系，并据此进行推论。

按照安全科学原理研究的三条路径，将安全理论模型构建路径分为三类：①逆向构建路径，即从事故出发以系统事故预防为主线进行安全理论模型构建；②中间构建路径，即从未形成事故的隐患出发以系统风险控制为主线进行安全理论模型构建；③正向构建路径，即从本原安全开始以系统安全为主线构建安全理论模型。

从方法论的视角来看，构建安全理论模型时可以采用相似-简单法、结构-功能法、演绎-归纳法。对于安全科学研究来说，一个新的安全理论模型，实际上是一条新的研究路径。因此，通过这些方法构建的安全理论模型必须经过实践的检验，并加以不断完善。

（1）相似-简单法。在相似性方面，按照所要研究的安全科学问题的性质和目的，通过对原型客体进行科学抽象，突出主要因素、主要矛盾和主要关系，抓住原型关键属性，从而建立与原型具有本质上相似性的安全理论模型。在简单性方面，对原型所处的状态、环境和条件进行分析比较，做出一些合理的简化、假设，以便能够运用已有的科学知识和科学工具，用低层次事物和比较简单的模型去解释高层次复杂性安全问题。

（2）结构-功能法。结构方法和功能方法相结合（结构-功能方法）在现代科学认识中具有极其重要的作用。根据模型的结构决定模型的功能这个辩证关系原理，在构建安全理论模型时通过优化模型结构使模型发挥最佳功能；同时，还可以根据安全理论模型的内部结构来推测和预见它的功能。此外，安全理论模型的功能以不同方式反作用于结构，因此可以通过改变安全理论模型的输出功能来调整安全理论模型的结构，也可以从所期望的安全理论模型功能来推知安全理论模型的内部结构。

（3）演绎-归纳法。演绎-归纳法通常采用演绎法或专家经验法，确定安全理论模型的类别和结构，然后用归纳法辨识和确定模型参数。其中演绎法是根据安全系统的一般原理、定律、系统结构和参数等的具体信息和数据，进行从一般到特殊的演绎推理和论证，建立面向子系统的安全理论模型。归纳法是利用实际安全系统的输入或输出的观测数据与统计数据，运用记录或实验资料，进行特殊到一般的归纳和总结，建立系统的外部等效模型。

6.安全理论模型研究与构建一般程式

安全理论模型在安全科学研究中的纲领性与指导性主要体现在其对安全现象的解释与预测、对安全规律和安全科学的刻画方面。安全理论模型构建方法论的研究应该着眼于各类安全理论模型构建一般步骤与方法的升华，侧重于安全理论模型的构建与完善。因此，从科学研究方法论的角度，按照安全理论模型的存在形态，从已有的安全理论模型和待提出的安全理论模型两个层面论述安全理论模型构建程式。

（1）已有安全理论模型研究程式。在进行安全科学研究时，很多时候需要运用国内外学者从不同的方向已经构建的安全理论模型。由于安全理论模型本身固有的局限性，决定了已有安全理论模型的使用范围和作用是有限度的。因此，在运用已有安全理论模型进行安全科学实践时，需要对不同的安全理论模型进行比较、评价和筛选。

（2）未知（待提出）安全理论模型构建程式。安全理论模型的构建过程实际上也是对原型客体本质属性（概念、范畴、规律等）和内在矛盾的认识过程，科学抽象的作用正在于发现并析取客体的某一或某些本质属性、关系和联系。因此，按照科学抽象的一般程式（从“感性的具体”到“抽象的规定”，再到“思维的具体”，最后到“实践中的检验”），提出构建安全理论模型的一般步骤：模型准备、模型假设、模型建立、模型求解、模型分析、模型检验、模型应用。其中“感性的具体”是指人们在实践过程中得到的关于安全科学客体的感性直观；“抽象的规定”是指运用安全科学思维对系统整体进行分解、分析，过滤其中偶然的和非本质的要素，抽出必然的和本质的要素，并对系统各方面的本质加以规定；“思维的具体”是指客观系统与主观思维形式的统一，它使安全科研工作者掌握原型各方面的本质以及它们的相互联系，进而对各种安全现象做出深刻而全面的解释和预测。“实践中的检验”是指用实际现象、数据等检验安全理论模型的合理性和适用性。安全理论模型在实践中的运用既是安全科学研究的终点，也是更高基础上的起点，从而构成安全科学研究与实践的螺旋式上升运动。安全理论模型的生命力及其科学价值也正在于此。

综合安全理论模型构建取向、一般方法以及已知安全理论模型和未知安全理论模型的构建程式，建立安全理论模型构建和研究的范式体系。安全理论模型的构建是以安全科学研究者为主体的一个动态、有序和系统的过程，研究主体的思维、知识、背景、技巧等影响着其对安全现象和安全问题的抽象以及安全理论模型构建取向的判断，进而影响着研究成果的客观性和科学性。新的安全理论模型要能够说明各种有关的安全实验现象、能够对过去已知的事实做出回溯性的科学解释、能预见新的安全事实。此外，安全理论模型的使用过程同时也是经受检验、获得评价和逐个更替的过程。

更多详细内容请阅读：

黄浪，吴超，贾楠. 安全理论模型构建的方法论研究[J]. 中国安全科学学报，2016，26（12）：1-6.

HUANGLang, WU Chao, JIA Nan. Study on methodology of safety theoretical modelconstruction[J]. China Safety Science Journal, 2016, 26(12): 1-6.