一、邓聚龙教授首创灰色系统理论
1982 年, 《系统与控制通讯》(Systems & Control Letters)刊载了中国学者邓聚龙教授的第一篇灰色系统论文《灰色系统的控制问题》(The Control Problems of Grey Systems)。这篇开创性论文的公开发表, 标志着灰色系统理论这一新兴横断学科的问世。
灰色系统理论诞生后, 立即受到国内外学术界和广大实际工作者的积极关注, 不少著名
学者和专家给予充分肯定和大力支持, 许多中青年学者纷纷加入灰色系统理论研究行列, 以极大的热情开展理论探索以及在不同领域中的应用研究工作。灰色系统理论在众多科学领域中的成功应用, 使其能够在很短的时间内迅速奠定了一门原创学说的学术地位, 其蓬勃生机和广阔发展前景也日益为社会各界所认识。
灰色系统理论是一种研究贫信息不确定性问题的新方法。该理论以“部分信息已知, 部分信息未知”的“贫信息”不确定性系统为研究对象, 主要通过对“部分”已知信息的挖掘,提取有价值的信息,实现对系统运行行为、演化规律的正确描述,从而使人们能够运用数学模型实现对“贫信息”不确定性系统的分析、评价、预测、决策和优化控制。现实世界中普遍存在的“贫信息”不确定性系统, 为灰色系统理论提供了丰富的研究资源和广阔的发展空间。
二、高层次专门人才培养
20世纪90年代初期,邓聚龙教授开始在华中科技大学系统工程学科招收、培养灰色系统方向的博士研究生。他先后招收、培养了10名博士研究生,其中多位是入学前已从事灰色系统理论研究多年的青年学者。这些学者自然成为灰色系统理论新学说的第一代传人。
邓聚龙教授的多位博士研究生如南京航空航天大学刘思峰、福州大学张岐山、武汉理工大学肖新平、东南大学王文平、汕头大学谭学瑞等人在成为博士生导师后,都开始培养从事灰色系统理论和应用研究的高层次人才。
2000年,刘思峰教授作为南京航空航天大学引进的第一位特聘教授加盟这所具有航空航天特色的大学。同年,南京航空航天大学以刘思峰教授为首席学科带头人向国务院学位委员会提交设立管理科学与工程一级学科博士学位授权点的申请,成功获得批准。灰色系统理论自然成为南航管理科学与工程学科博士点的特色主导方向,同时成立的灰色系统研究所也成为灰色系统学者集聚的中心。一批优秀青年学者通过人才引进、进站开展博士后研究、攻读博士学位等途径汇聚于南航,形成灰色系统研究高地。南京航空航天大学灰色系统研究所现有12位博士生导师(其中全职博导6人),20年来,招收、培养灰色系统领域的博士研究生、博士后和国内外访问学者200多人。
一大批青年学者迅速成长,成为知名高校的教授、研究生导师。100多位灰色系统学者获得国家和省部级人才称号、担负起学术带头人的重任。
三、原创学说的创新和发展
40年来,经过几代人的不懈努力,灰色系统理论在邓聚龙教授原创思想和理论框架的基础上取得了长足的发展。
如关于灰信息表征与运算,发现了“代数和”运算情形下灰信息合成客观规律,定义了灰信息的“核”和灰度,基于“核”和灰度构建了灰数的简化形式,提出了一般灰数概念和灰数“和”、“差”运算灰度合成公理,构建了更为合理的灰数运算法则和灰代数系统。
发现了基于全局视角的贫信息系统积分关联规律,揭示了复杂系统要素之间接近性、相似性和高维关联规则,提出了灰色绝对关联度、相似关联度、接近关联度、三维关联度[12]等系列关联分析新模型,。2022年初,经过40年的不懈探索,终于突破逆向序列关联分析难题,提出了多种负灰色关联分析模型。
揭示了贫信息系统建模机理,深度挖掘灰信息数据序列累加、冲击扰动效应和高增长、自记忆等演化规律,提出了原始差分GM(1,1)模型、均值差分GM(1,1)模型、离散灰色模型、分数阶灰色模型、自记忆模型等系列原创概念与模型。
发现了指标信息集结的目标导向规律,提出了基于中心点和端点混合可能度函数的灰色聚类评估模型;针对聚类评估中贫信息属性指标挖掘难题,构造了四种新型一致效果测度函数,据此建立了一种新的多目标加权智能灰靶决策模型;针对灰色综合聚类系数向量区分度低及“最大期望值准则”决策悖论问题,构建了聚核权向量组,据此提出了一种两阶段灰色决策模型。
此外,关于序列算子和多种强化和弱化缓冲算子的构造及其性质研究、灰色投入产出模型、灰色博弈模型、GM(1,1, β)模型、GM(1,1,tα)模型、派生GM(1,1)幂模]、广义累加模型、随机振荡序列预测模型、微粒群建模方法、新信息离散模型、广义灰色 Verhulst模型、区间灰数关联分析模型、基于DEA的模糊多属性灰色关联分析、灰色多目标线性规划、灰色非线性时序组合模型、灰关联熵分析方法、灰色控制系统和序列算子频谱分析方法等方面,均取得了系统性创新研究成果。
四、原创课程与教学资源建设
1985年,邓聚龙教授开始为华中工学院的研究生开设灰色系统理论课程。
南京航空航天大学不仅为博士和硕士研究生开设了灰色系统理论课程,灰色系统理论作为全校各专业的核心通识教育课程受到同学们的欢迎。2008年,南航灰色系统理论课程入选国家精品课程;2013年,被国家教育部遴选为国家精品资源共享课程,成为向所有灰色系统爱好者免费开放的学习资源;2018年,被教育部认定为国家精品在线开放课程;2020年,又被评为国家线下和线上一流课程;同年,由中国、英国、美国、法国、加拿大、罗马尼亚等国学者合作录制的英文版课程Grey Data Analysis开始在iCourse International platform上线运行,为世界各地有兴趣学习灰色系统理论的学生和研究人员提供了一个平台。
1985年,国防工业出版社出版了邓聚龙教授的第一本灰色系统专著《灰色系统(社会·经济)》。同年,当时的华中工学院出版社推出了邓聚龙教授的《灰色控制系统》。这两部著作,将灰色系统理论这门新学说的框架结构完整地展示在世人面前。
据中国科学引文数据库(CSCD)发布的报道,邓聚龙教授的论著被引频次多次居于全国首位。
刘思峰教授编著的《灰色系统理论及其应用》也深受欢迎,已9次再版,印刷32次,被国内外数百所高校选为教科书,先后入选“十一五”“十二五”国家级规划教材。2017年被中国知网评为1949-2009年自然科学总论高被引图书第一名。刘思峰教授与林益教授、杨英杰教授合作,由Springer出版的《Grey Information》《Grey Systems Theory and Applications》《Grey Data Analysis》《Grey Systems Analysis》等不同版本的灰色系统理论论著均被海外大学采用为教材,促进了灰色系统理论在世界各地的传播。
国内外众多出版机构出版了不同语种的灰色系统学术著作100余种,包括中文、繁体中文、英文、日文、韩文、罗马尼亚文、波斯文和土耳其文等等。
2012年,科学出版社理科分社和经管分社联合推出刘思峰教授主编的《灰色系统丛书》,至今已出版32册。
2021年,Springer-Nature集团推出英文版《灰色系统丛书》,聘请刘思峰教授担任丛书主编。首期通过评审的3种图书已于2022年推出,第2期通过评审的3种图书将于近期问世。
众多学者编写了灰色系统建模软件,促进了灰色系统理论的普及推广。其中曾波基于面向对象的编程语言Visual C # 开发了新的灰色系统建模软件,极大促进了灰色系统理论的应用和普及,现已更新至9.0版,软件用户已达数十万人。
五、原创模型和方法的深入应用
在大数据时代,基于贫信息数据挖掘的灰色系统理论异军突起,成为人们从海量数据中萃取有价值信息的有效工具。据CNKI数据库,1982-2022年累计发表灰色系统论文超过24万篇。近年来,每年发表的论文均在1.5万篇以上。
图1 CNKI数据库发表灰色系统论文情况(2001-2021)
40年来,灰色系统方法和模型在社会科学、自然科学和工程技术众多领域的广泛应用,引发了各领域的创新和进步。如在高档数控机床与基础制造技术、大型油气田及煤层气开发、水体污染控制与治理、大型飞机等国家科技重大专项和数百项“973”“863”、国家科技支撑计划、国家自然科学基金重大、重点项目研究中得到实际应用,对我国科技进步和创新产生了重要作用。
图2 国家重要科技计划项目应用情况
据中国知网检索,目前我国所有双一流建设高校,以及中国科学院等重要研究院所和众多企事业单位,均发表了大量应用灰色系统模型、方法的学术成果。说明灰色系统理论在我国高层次人才培养中发挥了重要作用。
图3 灰色系统论文数排名前20的高校
六、内外联动,推动灰色系统理论走向世界
专委会通过与海外学者合作申请研究项目、建设联合实验室、创办国际学术期刊、主办国际学术会议、举办暑期学校以及教师互访、学生互换等举措,积极推动中国原创灰色系统理论的国际化。
据Web of Science数据库检索,世界上有130多个国家或地区的学者开展灰色系统理论和应用研究,发表了相关学术论文。近年来,每年发表论文超过1000篇(图3)。
图4 Web of Science数据库收录的灰色系统论文数
著名科学家钱学森、模糊数学创始人L. A. Zadeh(美)、协同学创始人H. Haken(德)、BWM方法提出者J. Rezaei(荷)、Type-2模糊集提出者R. John(英)和100多位中外院士高度评价或正面引用灰色系统理论研究成果。
2018年12月,时任中国科协党组书记、常务副主席、书记处第一书记(现任教育部部长)怀进鹏院士给刘思峰教授来信,称赞团队的工作:“是落实习近平总书记关于推动构建人类命运共同体重要理念的重要体现。”“有利于提升中国科技的国际话语权。”
2019年9月7日,时任德国总理默克尔在华中科技大学演讲时特别点赞中国原创的灰色系统理论,称赞灰色系统理论创始人邓聚龙教授和团队负责人刘思峰教授的工作“深刻地影响着世界。”