文章源自：

Wu C, Paving a road to safety and sustainability: Construction of theoretical framework for positive systematology and its outlook, Journal of Safety and Sustainability, https://doi.org/10.1016/j.jsasus.2026.07.004. 

通往安全与可持续性之路——正系统学理论框架的构建及其展望（摘译）

吴 超

（1中南大学 资源与安全工程学院，湖南 长沙 410083；2中南大学 安全理论创新与促进研究中心，湖南 长沙 410083）

摘 要: 为了发展系统学新分支和促进系统学的应用更具针对性，采用极端化思维方式，从工程实践出发将系统学分为正系统学和负系统学，在此基础上运用逻辑思辨和科学学科学的研究方法，参考负系统的学科框架体系，开展了正系统学的学科基础理论研究：给出正系统学的定义及内涵，建立正系统学的概念体系，阐述了正系统学的研究范畴和主要研究内容，归纳了正系统学的基本原理，总结了正系统学的研究方法和范式，展望了正系统学的分支及前沿课题。研究结果表明：正系统学更加有利于专注提升工程系统的正涌现、可持续性、安全韧性等目标的达成，有关正系统学的定义、内涵、研究对象、基本原理、研究方法和范式等构成了正系统学的学科基础理论和学科雏形，并丰富和发展了系统学的内容。

1 引言

场境极端化思维不仅是一种有效的元科学方法，而且是许多学科新分支创立的思想起源。它之所以有效，其主要原因为：其一，极端条件能够揭示事物本质，迫使事物展现出其最核心、最底层的运行规律和极限能力，如超高压、超高温、极速、极大或极小规模等，都可以打破常规情况下的平衡；其二，能发现或暴露出现有理论和技术的边界与漏洞，为研究和改进提供了明确的靶向，如最坏的情况：系统崩溃、材料失效、伦理困境等；其三，能驱动催生出在常规路径下无法诞生的颠覆性解决方案，如对最好的追求：最强、最快、最智能、最稳健等。典型的学科分支生成例子如：材料科学衍生的“极端材料学”，医学与生理学衍生的“航天医学与高原医学”，计算机科学与人工智能衍生的“高性能计算”、“对抗性机器学习”，物理学衍生的“高能物理”、“凝聚态物理”，经济学衍生的“危机经济学”，心理学与行为科学衍生的“变态心理学”“积极心理学”等。

在系统科学领域也有从两极思维的方式创建系统学新分支的例子，高隆昌等从概念上把一个客观对象分做“虚”与“实”两个层次形成所谓“二象系统”，并就其属性空间开展讨论，揭示出数学模型参数空间的客观实在，并结合物理学中的“二相”论、数学中的“对偶”论、哲学中的“辨证”论和传统文化中的“阴阳”论为例加以论述^[1]。经过深入研究之后，从概念、理论、方法、应用等四个层次对二象系统加以系统阐述和应用分析，高隆昌等撰写出版了《系统学二象论: 理论与方法》一著作^[2]，开创了一门系统学的新分支。

作者基于上述的思维模式和已有大量的系统学在极端场景的运用实践（如系统学在各种实际问题的优化和在事故灾难防控方法等的应用^[3-5]），从系统的功能涌现出两类极端结果的思想出发，首次从创立系统学新分支的学科建设层面，将系统分为正系统和负系统，进而提出构建正系统学和负系统学新分支，并对负系统学的学科基础理论开展了比较深入的研究，形成了负系统学的雏形^[6]。负系统学是一门专注于系统的失效、崩溃、脆弱性、错误、故障、病态、退化、失控、冲突、熵增等“负面”演化过程、状态和涌现的系统学新分支。

然而，与负系统学相对应的正系统学在学科理论层面的研究迄今仍为空白。正系统学作为系统学新分支来创建的意义与负系统学同样重要。例如，在安全生产领域，长期以来，人们更多的是关注不出事故和出错的原因，却忽略了我们更要去关注没有做错的事情和使事情做得更好、更经济、更安全、更有韧性等。正系统学正是基于后者这种更加积极主动的理念和思想来构建的。同样对于安全生产的例子，正系统学将有利于指导现代企业更加积极主动地做好生产安全工作，实现零事故和可持续安全的目标。

因此，本文将在负系统学学科理论研究的基础上，采用新学科学的创建理论与方法^[7]，对正系统学的学科基础理论开展创新性研究，为正系统学成为一门新的系统学分支奠定学科基础。

2 创建正系统学的意义

正系统学和负系统学既可以视为系统学的一种新分类，又可以视为系统学的两门新分支。正系统学作为系统学的新分支创建，其意义主要体现在以下方面：

1.有利于聚焦系统学的研究视角与核心问题

1）负系统学专注的核心问题是系统为什么会失败，如何防止或应对失败，如何防止和利用系统失败的机制等；研究重点是退化过程、失效模式分析、脆弱性识别、容错设计、崩溃机制、抗干扰能力、冲突管理、风险评估、熵增控制等；主要的应用领域有风险管理、工程安全、网络安全、灾害防治、生态崩溃预警、组织失败分析、医疗事故预防等^[6]。

2）正系统学是一门专注于系统的健康、活力、成长、进化、有序、适应、学习、协同、可持续性、优化、熵减等“正面”演化过程、状态和涌现的系统学新分支。正系统学侧重的核心问题是系统如何有效运作、发展并实现其目标，如何设计或引导系统走向好的状态；研究重点是系统优化、适应性、自组织、进化机制、协同效应、学习能力、可持续发展、目标导向设计、效率提升、有序形成、正涌现等；应用的典型领域有系统的可靠性和安全韧性、组织发展与管理优化、生态系统保护、社会经济发展与规划优化、复杂网络优化等。

2.有利于正系统学与负系统学之间的互补

1）互补系统两极研究的客观需求。一般的系统研究通常是理解系统的结构、功能、行为或如何设计实现特定功能的系统。如果从人类关注的切身利益出发，我们更希望了解控制系统的“负面”（失败、风险）状态与掌握保持系统的“正面”（成功、优化）状态，系统的两类极端状态同等重要，尤其是在处理高度复杂、相互依赖且可能带来重大后果的现代巨系统时。

2）互补系统分析框架和方法论。负系统学往往需要借鉴故障树分析、事件树分析、风险评估矩阵、脆弱性评估、鲁棒性分析、危机管理理论、冲突理论、熵增理论等；正系统学则可能更多运用优化理论、控制论、进化计算、复杂适应系统理论、自组织理论、协同论、学习理论、可持续发展模型等。这两类研究在理论、方法和工具等都需要互补互鉴。

3）深化对系统复杂性的理解。复杂系统的行为往往是非线性的，微小的扰动可能导致灾难性后果（如负系统学关注的蝴蝶效应），也可能产生意想不到的积极涌现（如正系统学关注的协同效应）。这两类研究有助于更细致地探究系统复杂性中蕴含的双重可能性。

4）满足人类实现更高的追求。人类不仅希望能防灾减灾救灾，而且希望追求更好的生活条件。例如，系统不失效还不够，我们还要求系统有安全韧性和能可持续。理解系统的脆弱性是构建系统安全韧性的基础。只有知道系统可能在哪里断裂，才能有针对性地加固它；理解系统的适应性、进化、协同等才能实现系统可持续性和长期健康发展，才能让系统在变化的环境中持续繁荣。

综上可以看出，创建正系统学具有重要的理论和实际意义。

3 正系统学的定义及其内涵和核心概念体系

“正系统”这一术语较早出现在控制系统领域，主要描述系统呈现正反馈控制的状态和形式^[8]，即那里的“正系统”并没有用于表述学科术语上的意义。正系统在系统科学的学科层面的意义描述，是在文献[6]中才正式提出的。

3.1 正系统学的定义及其内涵

1.正系统与正系统学的定义

文献[6]指出，正系统是一个处于一定环境中，由2个或以上可以相互区别和相互依存的协同组分，为达到某一目的被整合而成的一个和谐发展统一体，而且，这个正系统本身又赋存于一个更大的系统之中或成为另一系统的组成部分，当该正系统运行时或运行一段时间以后，就会涌现出比既定目的更加有利或超出人们期望的正面结果。

下面由简到深给出正系统学的定义：正系统学是一门研究正系统良性演化规律和机制的系统学分支。具体说，正系统学是一门研究具有建设性交互关系的元素如何形成有序结构，并通过动态平衡实现功能正涌现，其核心在于揭示从微观要素到宏观功能的正向转化机制，为系统工程提供正向发展范式。正系统学致力于研究系统在健康、活力、进化、有序、适应与可持续性等方面的良性演化机制与正向属性，其核心关注系统如何通过优化、自组织、协同、学习等机制实现有效运作、目标达成与状态提升，强调对系统正向涌现与熵减过程的理解、设计与引导，典型应用包括韧性系统构建、组织管理优化、生态保护与社会经济系统规划等领域。

还应该指出，与负系统学一样，正系统学是系统学的一门聚焦性分支学科。当脱离人类自身的功利和从纯科学层面理解时，“正”不是价值判断，“正”也并非指绝对好，而是指对系统期望的功能、成长、优化等状态的研究，正面结果是系统各要素依据一定的规律相互作用和演化产生的结果，在科学层面并无所谓褒贬之分。

2.正系统学的核心内涵

正系统学旨在研究复杂系统如何实现有效运行、持续优化、适应性进化、目标达成及健康可持续发展的机制、原理与方法。它关注系统的积极属性（如活力、秩序、协同、创新、韧性、学习能力），致力于揭示系统从无序到有序、从低效到高效、从脆弱到健壮的内在动力，并指导人工系统的设计与自然系统的正向干预。正系统学的核心内涵及其应用例子阐述如下：

1）目标导向性。正系统学以系统功能目标（如效率、稳定性、可持续性）为研究起点，探索系统结构、行为与目标的匹配机制等，如经济系统中的优化供应链以达到最小化成本的导向、设计生态系统以达到最大化生物多样性的导向、规划城市系统以达到发展可持续的导向等。

2）动态演化与适应性。正系统学研究系统如何通过学习、反馈、自组织适应环境变化，实现动态平衡或进化跃迁等，如经济系统通过市场调节机制适应政策变化、生物种群通过自然选择进化等。

3）协同与涌现。正系统学探索子系统间协作、竞争、信息共享等如何产生宏观有序性、创新功能或集体智慧，转化各种场景为正系统和实现“1+1>2”效应等。

4）优化与效率提升。正系统学运用数学工具主动设计或调整系统，实现资源分配、流程、结构改进等，如交通系统通过智能信号灯优化车流、工厂通过精益管理减少浪费。

5）可持续性与生命力。正系统学关注系统长期存续的核心能力，如资源循环利用、抗干扰恢复力、创新迭代能力。

6）正反馈强化机制。正系统学研究良性循环，如“技术进步→成本下降→应用普及→新投入→新的技术进步”的构建与维持。

3.2正系统学的概念体系

参考系统学的四个层次^[9-10]，给出正系统学四个层次的核心概念体系：基础概念群、特征概念群、规律概念群和工程概念群。基础概念群表达正系统学的组成，特征概念群表达正系统学的核心特性和结构层次，规律概念群表达正系统学的运动和演化规律，工程概念群表达正系统学的应用实践和效果。正系统学的概念体系及其具体内容如表1所示。

表1 正系统学的概念体系

4 正系统学的理论基础

很显然，作为系统学的学科分支，正系统学的理论基础依然继承系统学的理论基础^[9-13]，但作为一门系统学的新分支，一定需要有部分相对独立的理论基础。正系统学在定量化方面比系统学更加依赖以下数学工具，如：动力系统理论、统计与随机数学、复杂网络与非线性数学、分形几何与混沌理论等；正系统学在应用中除了涉及物理学、生物学与生态学、社会科学与经济学等自然科学和社会科学之外，正系统学在处理复杂性问题更加依赖计算工具，如：计算机仿真技术、多智能体模拟、系统动力学建模、人工智能与大数据等；正系统学的本质是研究如何通过要素间的建设性互动，实现系统功能增益与可持续演进，其理论构建不同于传统系统论的维稳，实践应用需要融合数智赋能与跨域协同，需要形成主动建设的系统方法论基础。

同样，正系统学是系统学的分支学科，其学科理论层次也类似于系统学的理论层次^[9-10]，可分为正系统哲学、正系统基础科学、正系统技术科学、正系统工程，具体见表2。

表2 正系统学的学科理论层次

5 正系统学的基本原理

正系统学作为系统学的分支，系统学的基本原理同样适用于正系统学，如整体性原理、层次性原理、开放性原理、动态性原理、目的性（或功能性）原理、关联性原理等^[11-13]都仍然适用，而且这些原理相互关联、相互支撑，共同构成了正系统学思维的基础框架。作为系统学的新分支，正系统学在聚焦于系统如何实现高效运行、持续优化与正向演化过程中，也需要依据正系统学的特点，加持有其更加具体化的基本原理，这些基本原理构成了正系统学的重要理论体系。

1）目的性牵引原理。核心内涵是正系统的设计、干预和演化必须由一个清晰、积极且共识性的高阶目标所牵引。所有子系统的活动、资源的配置和决策的制定都应服务于这个终极目标的实现，这是正系统走向期望状态的起点。例如，在组织管理中，这意味着确立一个鼓舞人心的共同愿景，以此来引导创新和协同。

2）整体优化原理。这是系统整体性思想在正系统学中的应用体现。在对正系统进行干预或设计时，追求的不应是系统中单个组成部分的局部最优，而应是正系统整体的功能最优。例如，在一个生产流水线上，单纯追求某个工序的速度极致（局部最优），可能会造成上下游工序的库存堆积或等待，反而降低了整体效率（整体次优）。因此，系统管理者必须从全局视角出发，识别并优化制约整体性能的关键环节，牺牲部分局部利益以换取整体效益的最大化。

3）适应性学习与进化原理。核心内涵是正系统必须具备持续从环境反馈中学习、并据此调整自身结构、策略和行为的能力，这不仅是被动的适应，更是主动的自我革新与进化。正系统需要形成学习型组织，建立快速试错、反馈迭代的机制。例如，在生态恢复中，引入具有强适应性和学习能力的元素，推动整个生态系统向健康状态进化。

4）协同增效原理。核心内涵是通过精心设计子系统间的互动关系与接口，激发系统的正涌现效应，使正系统整体效能远超各部分之和。正系统学专注于创造正向的协同，而非仅仅避免内耗。例如，在打造跨职能创新团队，促进不同知识背景的成员碰撞产生新想法；通过优化供应链网络，使企业间产生共生共赢的协同效应。

5）可控涌现原理。核心内涵是承认系统的正涌现性，但并非被动等待，而是通过塑造初始条件、设定基本规则和创建赋能环境，来积极地引导和培育所期望的、具有建设性的涌现结果。例如，平台经济的成功不在于控制每个用户的行为，而在于设计好激励规则和互动框架，引导用户自发涌现出丰富的生态和创新；城市规划中通过设计开放的公共空间，引导涌现出充满活力的社区文化。

6）可持续性与韧性原理。核心内涵是正系统的优化与发展必须以长期维生能力为核心。这意味着系统不仅要高效，更要具备韧性，能抵御、吸收冲击并从逆境中恢复甚至转型的能力。例如，构建分布式可再生能源网络，其本身比集中式电网更具抗打击能力；在企业中，建立多元化的业务结构和敏捷的供应链，以应对市场波动。

7）正向秩序生成原理。核心内涵是正系统的健康与活力体现在其能自发地生成和维持内在秩序，以对抗熵增。这种秩序并非僵化的控制，而是源于共同目标、共享规则和自适应调节的动态平衡。例如，优秀的组织文化是一种“正向秩序”，它能无形中规范成员行为，减少对繁琐规章的依赖；成功的自组织团队依靠共享的愿景和原则来维持协调和秩序。

8）抗脆弱优化设计原理。核心内涵是超越单纯的稳健性。正系统学的优化旨在使系统能够从波动、压力、挑战和不确定性中获益，变得比之前更强大、更优越，即具备抗脆弱性。例如，引入合理的竞争机制，使组织在压力下激发潜力而非崩溃；通过故意注入小剂量的故障进行“压力测试”，使复杂软件系统变得更加健壮。

9）反馈控制原理。核心内涵是维持正系统稳定性和实现目标性的核心机制，将系统的输出结果通过特定通道返送回输入端，并对系统的后续行为和输入产生影响的过程。例如，在社会管理系统中，建立有效的反馈通道并合理利用负反馈纠偏和正反馈激励创新或增长至关重要。

10）模型化与仿真原理。核心内涵是对于难以直接进行实验的复杂系统，可以通过构建简化模型来模拟系统的结构、功能和行为，并通过在模型上进行“试验”来预测系统在特定条件下的反应，从而为决策提供依据。例如，直接对现实中的大型系统（如城市交通、生态系统）进行试错性干预，成本高昂且风险巨大，模型化允许在虚拟环境中低成本、高效率地测试不同策略的可能后果。

11）分解协调原理。这是处理系统层次性和复杂性的核心方法论。为了研究和管理系统，可以将其按照结构或功能分解为一系列相互关联的子系统，在分别对这些子系统进行分析或优化的基础上，再通过上级系统的协调指令或子系统间的协商，来保证所有子系统的行动最终能够协同实现系统的总目标协调。例如，在研发一个复杂产品（如汽车）时，可以将其分解为动力、车身、电子、内饰等子系统团队（分解），各团队并行开发，但必须遵循顶层定义的总接口标准、性能指标和进度节点（协调），以确保最后所有部件能无缝整合成一个完整的、功能正常的整车。

12）动态适应性与演化原理。核心内涵强调系统管理者和设计者必须用动态和发展的眼光来看待系统。系统需要具备根据环境变化而主动调整自身结构、参数或行为（适应性），乃至通过创新和学习发生根本性变革（演化）的能力。例如，一个现代企业必须建立市场监测机制，能够快速感知客户需求和技术趋势的变化（适应性），并可能需要进行业务转型、组织重组或商业模式创新（演化）来保持竞争力。

13）系统优化冗余原理。核心内涵是效率提升与韧性冗余需动态平衡，而非追求绝对精简。例如，关键路径优化、非关键环节保留冗余等，更具体的例子如备用服务器保障网络系统可用性、高铁调度系统在准点率优化中保留应急班次等。

6 正系统学的研究方法

正系统学是建立在系统学的基础之上，很多情况下正系统学的研究方法和范式雷同于系统学，仅在特殊情况需要更加具体的方法，如优化理论、控制理论、复杂适应系统理论、自组织理论、协同学、演化博弈论、多智能体建模方法、机器学习、设计科学、系统工程方法论、可持续发展评估方法等^[15-16]。

结合正系统学的建设性导向和增益特征，参考负系统学研究方法框架^[6]和相关文献^[3,17-18]，同样从整体性、横断性、还原性三大维度展开，可以构建正系统学的研究方法体系，如表3所示。

表3 正系统学的研究方法体系

7 结论

1）正系统学是基于积极主动的理念和使系统向更好、更经济、更安全、更有韧性等演化的现代先进思想，故正系统学的构建有利于系统学聚焦正向重大系统科学问题，有利于扬长避短获得最优系统和制定最佳策略，特别是对系统韧性提升、组织系统发展与管理优化、生态系统恢复与保护优化、社会经济系统发展与规划优化、复杂网络优化等课题研究具有重要的引领作用。

2）研究给出了正系统和正系统学的定义及正系统学的概念体系，阐明了正系统学的研究范畴和主要研究内容，论述了正系统学的学科基础，归纳了正系统学的基本原理，总结了正系统学的研究方法和范式，形成了正系统学的学科雏形。

3）尽管正系统学不是一门全新的系统学分支，而是从极端视角研究追求系统向好演化而对其进行整合应用改革的结果，这一过程重构了许多新的概念、理论和方法，而且随着正系统学的深入研究，还可能涌现出更多新的理论、方法和原理，进而能够丰富和发展了系统学。

参考文献：

[1]高隆昌, 徐飞. 系统学二象论初探: 一个理论框架[J]. 系统工程理论与实践, 2007, (5): 95-100.

[2]高隆昌, 徐飞, 陈绍坤. 系统学二象论: 理论与方法[M]. 北京: 科学出版社, 2014: 38-56

[3]申曙光. 灾害系统论[J]. 系统辩证学学报, 1995, 3(1): 102-106，110.

[4]苗东升. 灾害研究与复杂性科学[J]. 河池学院学报, 2009, 29(1):1-7.

[5]吴超. 安全科学方法学[M]. 北京：中国劳动社会保障出版社, 2011: 1-25.

[6]吴超. 负系统学的创建研究[J]. 中国安全科学学报, 2023, 33 (3): 1-10.

[7]吴超.“新学科”学的基础理论研究[J]. 技术与创新管理, 2022, 43(3): 342-350.

[8]吴冲锋, 王浣尘. 时滞正系统全时滞稳定性的简单代数判别及其性质[J]. 系统科学与数学, 1993, (1): 28-32.

[9]叶立国. 国外系统科学内涵与理论体系综述[J]. 系统科学学报, 2014, 22 (1): 26-30.

[10]叶立国. 国内系统科学内涵与理论体系综述[J]. 系统科学学报, 2013, 21 (4): 28-33.

[11]苗东升. 系统科学大学讲稿[M]. 北京：中国人民大学出版社，2007: 12-20.

[12]系统论, 曾国屏. 系统论[M]. 北京: 清华大学出版社, 1995: 201-276.

[13]陶家渠. 系统工程原理与实践[M]. 北京: 中国宇航出版社, 2013: 81-166.

[14]吴超. 一组表达安全创新的新概念及其关联问题[J]. 安全, 2020, 41(2): 65-72.

[15]张维明, 刘忠, 阳东升, 等. 体系工程理论与方法[M]. 北京: 科学出版社, 2010: 25-34.

[16]赵青松, 杨克巍, 陈英武, 等. 体系工程与体系结构建模方法与技术[M]. 北京: 国防工业出版社, 2013: 72-94.

[17]黄欣荣. 复杂性科学的方法论研究（第2版）[M]. 重庆：重庆大学出版社, 2012: 1-23.

[18]叶立国. “系统科学范式”研究述评[J]. 系统科学学报, 2009, 17 (04): 25-30.

[19]中国科学技术协会, 中国系统工程学会. 2014-2015系统科学与系统工程发展报告[M]. 北京中国科学技术出版社, 2016: 5-30.

[20]狄增如, 陈晓松. 复杂系统科学研究进展[J]. 北京师范大学学报(自然科学版), 2022, 58 (3): 371-381.

[21]王亚,李永欣,黄文华. 人类脑计划的研究进展[J]. 中国医学物理学杂志, 2016, 33(2):109-112.

[22] Swuste P, Groeneweg J, van Gulijk C, et al. The future of safety science[J]. Safety Science, 2020, 125: 104593.

[23]Wu C. Investigation of foundation theory of safety & security complexity[J]. Journal of Safety and Sustainability, 2024, 1: 14-25.

[24]吴超. 新时期安全科技的学科结构及专业设置研究[J]. 安全, 2021, 42(8): 30-36.

[25]廖勇, 韩小金, 刘金林, 等. 可解释性人工智能研究进展[J/OL].计算机工程, 1-28 [2025-09-04]. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0069925.

Paving a road to safety and sustainability: Construction of theoretical framework for positive systematology and its outlook

Chao Wu

ABSTRACT

To pave the way toward safety and sustainable development and to promote the broader applications of systems science, this study divides systematology into positive systematology and negative systematology by adopting an extreme thinking approach. To make this distinction, logical speculation and scientific discipline-building methods are employed to construct a theoretical framework for positive systematology. The fundamental theoretical research proceeds as follows: defining and elucidating the connotation of positive systematology, establishing its sub-conceptual system, delineating its research scope and principal contents, summarizing its basic principles, presenting its research methods and paradigms, and identifying its future research directions and frontier topics. Furthermore, the relationship between negative/positive systematology and Safety-I/Safety-II is compared, and positive systematology is also compared with Safety-III from a multi-dimensional perspective. The findings indicate that positive systematology can serve as a new branch of systems science dedicated to enhancing the positive emergent properties of systems and strengthening engineering resilience, thereby advancing the goals of safety and sustainability.

Keywords: positive system; positive systematology; safety and sustainability; Safety-I/II/III; theoretical framework; discipline construction

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