前言

宇宙斗转星移，寒来暑往，自然界相生相克，适者生存，我们看到的是它们自主有序地运行和稳态演化，但是我们不知道是什么因素在起作用。

人体有自愈的能力，创口的自主愈合和感冒的不医而治是最简单的例子，这又是怎么发生的呢？

量子理论的诞生在给经典科学体系带来前所未有的冲击和震撼的同时，也带给人们认识世界的全新视角和手段，以至于爱因斯坦针对不确定性惊呼：上帝掷骰子吗？

这个世界有太多的东西需要我们去发现，甚至去重新认识了。

至少目前，我们知道宇宙的运行不是由上帝主宰的，而是靠自然法则，这是不以人的意志为转移的统御宇宙的隐性秩序，遵循吸引、自主创造和放任（自主决策）三大定律无始无终、无边无际地运行，它界定了宇宙万事万物之间的内在联系和互动关系，它是宇宙自有的运行规则，这些规则构建了大自然的适应性机制，保证了大自然的有序和演进。

人是自然界最复杂的个体，从中医角度来看，人体具有活力和维持一种稳态是由人的先天之炁和后天之气的运行、融合和转换而实现的。先天之炁是与生俱来的，是隐性的；后天之气是与环境交流（比如食五谷产生胃气）产生的能量，是显性的。后天之气得先天之炁，则生生不息；先天之炁得后天之气，始化化无穷。先天之炁与后天之气的转化维持着生命的稳定和进化。我们虽然对人体自愈原因的认识还有限，但是人病了，就是身体的稳态被打乱了，那么医生和药物的作用就是让人体重新趋向有序，从而恢复稳态。人体的自愈能力并不是由人的自我意识控制的，而是人自身就有恢复稳态秩序的能力，这种能力就是人体的自适应机制，而这种自适应机制的本质就是以“逆熵”为生。

世间万物包括人都是自然界的产物，我们不知道是“谁”在主宰它们，我们现在仅仅在认识世界、认识自己的道路上，但是我们应该知道，大自然生态演化是无中心的，我们最需要认知的就是那些促使大自然和生命体自主有序演化的隐性秩序，并使之转化为便于应用的显性规则，以更好地认识世界、服务人类。

人造系统的主要形式就是工程系统，而人造系统的最高境界就是模仿大自然。原来，我们人造的简单工程系统是有中心的，但是随着系统的组成越来越多，开始出现复杂工程系统，而复杂工程系统的多中心所带来的本质特性就是复杂性和不确定性。如何整体描述和把握复杂性和不确定性，并引导其向我们期待的方向演化成为我们新的挑战。

在新的挑战面前，复杂性带来了复杂工程系统的多中心使其演化也呈现更复杂的趋势，随着技术的进步和系统的异构多重，开始出现弱中心乃至无中心化的趋势，于是新的概念“体系”开始被更多地提及和关注，复杂工程系统如何向工程体系演化，体系是不是更大的系统，弱中心或无中心的复杂工程系统和工程体系的秩序是怎么制定和维护的，就成为本书研究的核心和重点。

系统需要秩序，所以早期的机械化时代有“行业”“产业”“配套”的概念；到了数字化时代开始出现“中心”这一概念，由中心实现管控；复杂系统的出现使系统秩序呈现多层多变的特点，于是开始了多中心化，并使系统的涌现呈现不可预测性；多个复杂系统的有机联系构建了体系，体系是弱中心的或没有中心的，无中心控制的人造体系如果要维持有序进化，就需要学习自然生态的生命属性，因为宇宙万物中只有生命体才可以抑制“熵增”。

自然界有其自身的自然法则和适者生存的适应性机制，而人造体系要想学习大自然的生态自主演化，不仅要赋能生命特性，还要学习大自然的自然法则。因此，人造体系首先要把自身从无机非智能体升级到有机智能体，其次人造体系内各主体的运行以及主体间协同的规则需要制定，并由一个无中心的引擎驱动，才能构建起复杂体系的适应性机制，才能像自然界似的形成生态，从而实现自主“逆熵”演化。

因此，人造体系的核心就是要构建一个稳态的“逆熵”机制，以适应各种冲击和正负反馈而恢复有序！构建这样的适应性机制，需要V++模型对体系整体进行全景的分层描述；需要CPS技术对体系内各种关联关系进行认知和挖掘；需要数字孪生把体系由无机转换成有机逆熵体；最终需要基于规则的无中心化引擎驱动体系像自然界有机生态一样存续与演进。

就像大自然的稳态恢复和演化是靠自然法则，病人的稳态恢复是靠医生或药物干预下的自我恢复，那么人造体系的稳态恢复和演化要依靠的，就是这个人造体系适应性机制的规则引擎！人造体系的规则引擎要具备活力，就像人体的经脉和气息，在制造的时候要赋予它们先天之炁，并在演化中赋予其后天之气，促使其不断演进，所以就必须建造一个可以具备生命力的智能体——基于数字孪生的逆熵体，让复杂体系的关联得到认知和挖掘，让隐性的秩序转换成显性的规则。相当于通过认知自然界的自然法则，或者称“上帝法则”，提炼总结人类生存发展的科学规律和社会准则，所以基于数字孪生的逆熵体可以说是认识复杂性的“上帝之眼”，基于V++的规则引擎可以说是管控复杂性的“上帝之手”，而统一起来，基于V++的智能引擎就可以称作“生命之魂”了。

在已经到来的智能时代，我们基于V++的智能引擎是赋能工程体系以有机生态，这样可以实现虚界与实界的握手、过去和未来的对话，用“上帝之眼”看未来，用“上帝之手”控全局，实现“虚界一天，实界一年”的千年梦想。这是转无机为有机、赋体系以生命的一次革命。

本书是笔者主编的复杂体系工程系列丛书中的一本，也是笔者复杂性研究三部曲中的第二部，是对大自然的致敬，更是对生命的致敬！在本书的成书过程中，笔者得到了李伯虎院士的亲切指导。李院士是长期从事仿真和智能制造领域的大家，他亲自为本书作序，既让笔者受到了莫大的鼓舞，也字句透出李院士对基于数字孪生智能制造的殷殷期待。同时，笔者还由衷感谢中信集团原董事长、中信改革发展研究基金会孔丹理事长；国际著名CPS专家、美国辛辛那提大学李杰教授和中国工程院院士、哈尔滨工程大学杨德森教授三位前辈和老师的精心指导和对本书出版的热情推荐。此外，笔者还要特别感谢我的妻子和女儿，我妻子用她天生的敏锐在每天的散步时光中不厌其烦地质疑和打磨着我的创新，让它从起初的漏洞百出到逻辑自洽；我女儿虽然在大学刚学习两年的法律，却在法律历史沿革的视角和架构上给了我复杂性三层规则全景描述的启发。在理论创新道路上还有太多的领导、同事以及朋友的帮助和支持，在此一并感谢，希望在你们的鼓励下，我能在复杂性研究的系统科学大道上继续前进！

2021年8月