本人在天涯社区发现了熊继光 （美籍华裔）的贴子，好激动。人是渺小的，人类也很有限，宇宙无限。
从上帝视角看熊继光的创见，完全一致。圣经里记载的神迹，人不敢想，但在上帝那里无所不能，因为人的维度太有限，上帝是无限的维度。上帝是非线性的，不是一加一等于二。上帝的复杂，我们无法揣度。现举圣经的10个神迹来佐证。以证明熊继光的追求和方向是多么宝贵。
1.耶稣的复活
圣经的四部福音书里面都记录了耶稣基督被钉死在十字架上，三天后复活的事。耶稣复活后，显现在门徒的眼前，使这群因为拉比被杀而担惊受怕的门徒们明白，耶稣是真正的“弥赛亚”，是天上的统治者。
耶稣的复活可谓是人类史上最伟大的奇迹，虽然之前也有被耶稣拯救而从死里复活的拉撒路，然而这意义是千差万别：耶稣是胜过死亡，不受死亡辖制的。
2.以色列人过「红海」
在《出埃及记》当中，神赐给摩西分开红海的能力，使以色列人得以行走在海中如同走在干地之上，从埃及人的追兵当中脱离。
过红海的经历代表着重生，从此脱离了罪的捆绑，得以自由。每个基督徒在信仰成长的路上，都要有“过红海”的经历。过红海意味着“我”不再是罪的奴隶了，而是新生的属神的子民。
3.燃烧的荆棘
在《出埃及记》里面，灌木丛在摩西的面前自燃，并以神的身份和他对话，说：“不要近前来，脱下你的鞋子，因为你所站之地是圣地。（出3:5）”。
“鞋”也暗喻着我们“旧人”的样子。神让摩西在圣地脱掉自己的鞋，其深意是要脱去我们污秽的、旧人的样式，在神面前更新、洁净自己，存敬畏的心来到他面前。
4，埃及十灾
神在《出埃及记》里面，降下十灾来惩罚埃及人。想想就觉得可怕！不过更可怕的是埃及人，竟能扛得住血灾、蛙灾、虱灾、蝇灾、畜疫之灾、疮灾等这十灾。
不过，神所施的这十灾，一一对应的都是埃及“人手所造的神”，神要告诉埃及人，他们的这些“神”根本不值一提。更重要的是，神要在这件事上，让以色列人看到，他就是上天下地独一无二的那位真神！
5.耶稣在水面上行走
人常常喜欢“眼见为实”，耶稣在水面上行走这件事，有门徒们亲眼所见。耶稣的双脚，踏平了海面上的万倾波涛，驱散了狂风漫卷的千重浪，一步一步走向门徒们。
耶稣走的，不仅仅是海面，也是一条通往永生的道路。彼得随后也领受了信心下到海面，想要走向耶稣基督。不过最终他还是因为看到脚下汹涌的海浪而惧怕，落入海水之中。我们在这个世上行走的时候，应当紧跟耶稣的脚踪，以得胜的步伐战胜狂风巨浪。
6.大卫争战歌利亚
歌利亚是非利士人中的一员，圣经里记载他高大魁梧，身着重甲，手持重铁抢。歌利亚对着以色列人骂阵40天，以色列众人当中居然没有一人敢与他单挑。当时的大卫只是一个放羊人，穿着放羊的衣服，一手拿杖，一手拿机弦，口袋里带着5块光滑的石子，就迎战歌利亚去了。
大卫对神是有着绝对的信心的。在面对这样庞大的巨人，若有一点点的胆怯，是无法上前的。想想那些不敢去迎战的以色列人，听到歌利亚的挑衅时「就惊慌，极其害怕（撒上17:11）。」然而大卫仅仅靠着「5个石子」就上了战场，这里有大卫的信心，也有神的工作。若非神迹奇事，5个溪水边的小石子，怎么可能战胜巨人一样的歌利亚——换成5块巨石可能还有点靠谱。
7.五饼二鱼
五饼二鱼这个神迹，是耶稣所行的神迹当中最为公开的一个。耶稣行过很多的神迹，有些是暗暗行的，有些行完后也嘱咐他们“不要告诉别人”。然而五饼二鱼的神迹，耶稣是行在几千人的面前。
神的儿子不但能够体恤我们的需求与不足，也愿意供应我们所需要的。在人看来，仅仅五个饼两条鱼怎么能让5000人吃饱呢？但耶稣基督却使所有的人都吃饱：无论好人、歹人，凡是进前来的，都得到饱足。
8.过约旦河
以色列人从出埃及到旷野四十年的路程，本身就已经是一个神迹奇事，然而此后过约旦河，更是看到了神的大能与带领。神让以色列百姓过约旦河时，提到的最重要的一个行为就是：抬着约柜在前面的带路。
约柜里放着的是神的律例和典章。让约柜行在前面，意思是要顺服神的旨意，在生活当中要让神的旨意行在前面。我们很多时候就是有事了找基督，没事了就忘记基督。这样的灵命是没有办法成长的。无论环境如何，都要跟着约柜走，相信神一定有他的安排。
9.拉撒路从死里复活
耶稣基督也曾复活过其他人，但拉撒路是比较具有代表性的——因他复活之时，已经死了足有四天。虽然这个神迹奇事是被记载在福音书里面，但是对比我们的今天，如果没有神的拯救，人的灵魂最终只能走向灭亡。
拉撒路是已经死了四天，被耶稣从坟墓里唤了出来。他没有做任何的事情，是白白领受了耶稣基督的恩典。我们在神面前也是如此，并没有去做什么很了不起的事情，然而仅仅是因为神爱我们，所以他将这救赎的恩典白白施与我们，「要救一切信他的，不至灭亡，反得永生。（约3:16）」。
10.约拿在鱼腹中三天三夜
这是一个很有趣的神迹奇事。
先知约拿被抛在海中，神安排了一条大鱼吞没他，他在鱼腹中三天三夜，最后毫发无损的出来。很难想象一个人在鱼的肚子里，居然可以存活三日？
神是全能的神，他说有就有，命立就立。地上的一切都是他所造的，我们不可能用自己的有限来低谷神的全能。约拿能在鱼腹中三日平安，实在是个神迹。因为「在人不能，在神凡事都能。」（太19:26）
以基于复杂性科学的全学科全产业整体革命使中国提前60年进入22世纪
熊继光 （美籍华裔）
中国下一代软件研发创新基地
熊继光软件工程研究所（常州）
“科学技术是第一生产力”
-- 邓小平
“21世纪是复杂性科学的世纪”
-- 霍金
在此，请容许我 -- 一个血管里流着炎黄子孙的热血的美籍华人，为中华民族的振兴献计献策,并出钱 (间接, 通过免费向中国所有公司和个人提供每套价值数十万元的国际领先的革命性软件开发、测试、维护与可视化平台)和出力(我发明的、基于复杂性科学的非线性、整体性与定量软件工程体系(简称NSE体系)已经被中国软件行业的智联联盟标准委员会提案为中国下一代软件工程体系标准, 并委托我组织力量详细制定) !
我想首先提及，“习以为常”是人类文明进步与科技发展的惰力，并理一理何谓一个科技领域（产业）的革命，然后提出具有真正意义上的革命的国家发展战略 --以基于复杂性科学的全学科全产业整体革命几个数量级地快速提升国家的财力、物力、军力和人民生活必需品，从而与不进行这一整体革命的国家相比，提前60年左右进入22世纪, 使得中国长久地成为全世界国最强民最富国家。
一、“习以为常”是人类文明进步与科技发展的惰力
先让我们一起思考几个问题 -- 难道这些都是正常的、可以零容忍的吗：
1）为什么几十年过去了至今还不知道艾滋病的成因，也没有预防针和特效药？
2）为什么几十年过去了至今还不知道癌症的成因，也没有预防针和特效药？
3）为什么几十年过去了至今还还不知道精神分裂病的成因，也没有预防针和特效药？
4）为什么有那么多儿童有出生缺陷?
5）为什么使许多行业实现了自动化和智能化的软件产业， 其本身却是最落后的少、慢、差、费产业, 一直存在效率低、成本高、质量往往不达标的严重问题?
6）为什么因为软件可靠性问题而引起的灾难频频发生？
7）为什么芯片的EDA（电子设计自动化）体系的开发只占了人力物力的20%左右， 而其升级维护却占了80% 左右？
。。。。。。
还可以列出许许多多个为什么，特别是在生命科学、医学、药物学以及软件工程、芯片的EDA系统等存在的问题, 但大众都习以为常了， 以为这都是合理的。
不！ 这是极不合理的！其原因是:
(1)先天缺陷 -- 几乎所有科学和所有产业都基于还原论和线性思维而创立
在1979年比利时科学家普里高津提出复杂性科学概念之前,几乎所有科学、产业都是基于还原论和线性思维发展出来的， 都已过时! 还原论和线性思维认为系统是线性地发展的, 系统的整体就等于其局部之和, 认为只要知道一个系统的各个局部,就了解其整体; 只要知道一个系统的过去就可以知道其现在，局部问题只需要局部解决...
(2)后天的错误技术路线 -- 继续以还原论和线性思维为基础进行研究与实践, 存在方向性、路线性、原则性的致命错误 -- 继续以还原论和线性思维的方式方法来处理复杂的非线性系统所存在的一系列关键性问题！但是，现实世界里的系统几乎都是复杂的非线性系统， 其特点是： 系统的整体大于其局部之和，一个小小的局部改动都有可能最终引起整个系统的巨变 -- “蝴蝶效应”（亚马逊河流域的一只蝴蝶煽煽翅膀， 引起周围气流的微弱变化， 周围气流的微弱变化又引起更大范围的气流的变化， 几周后可能形成德州的一场暴风雨！）。
结论: 不仅工业, 而且全学科全产业都要来一场从基于还原论和线性思维到基于复杂性科学和非线性思维的整体革命, 才能打破现有发展瓶颈, 取得突破性重大成果， 以便几个数量级地快速提高整个国家的财力、物力、国防、社会财富与人民生活必需品，与不进行这一整体革命的的国家相比，让中国全方位、全产业快速实现国际超越， 比其他国家提前60年进入22世纪！
二、何谓一个科技领域(产业)的革命
根据被广泛接受的“科学革命的结构”一书的严格定义，一个科技领域的革命必须满足三大条件：
1、 该领域的理论基础与体系的完整的、根本性转移(改变);
2、 能有效地解决该领域存在的一系列根本性问题;
3、 所提供的有效解决该领域一系列根本性问题的方案具有唯一性。
三、进行基于复杂性科学的全学科全产业整体革命必要性
在1979年比利时科学家诺贝尔化学奖得主普里高津提出复杂性科学这一概念之前, 所有科学和所有产业都是基于线性思维和牛顿力学以及还原论而创立的, 都已经过时，所以, 各行各业包括所有学科和所有产业(而不仅仅是工业)都应该来一场从基于还原论和线性思维的旧体系到基于复杂性科学和非线性思维的新体系的革命, 并在完成了各行各业的革命后, 通过相互作用使得我们所期待的国家产业整体所需要的特性和行为涌现, 才能实现各行各业的飞速发展。
四、进行基于复杂性科学的全学科全产业整体革命的可行性
1、理论根据与理论基础 -- 复杂性科学与木桶原理
1)理论根据 -- 如上所述, 在1979年比利时科学家诺贝尔化学奖得主普里高津提出复杂性科学这一概念之前, 所有科学和所有产业都是基于线性思维和牛顿力学以及还原论而创立的, 都已经过时， 都无法适应21世纪的发展需要。
2)理论基础 -- 本战略方案的理论基础是:
A)复杂性科学, 它是系统科学发展的新阶段，是科学的前沿而不仅仅是学科的前沿。在处理复杂系统的整体与其局部的关系时，复杂性科学认为系统的整体大于其局部之和，系统整体的行为与特性是其各个组成部分的相互作用以及系统与其所处的环境的相互作用而涌现出来的，是其各个局部所不具备的，也不能从其局部的特性推断出来。复杂性科学的发展，不仅引发了自然科学界的变革，而且也日益渗透到哲学、人文社会科学领域。英国著名物理学家霍金称“21世纪是复杂性科学的世纪”。复杂性科学为什么会赢得如此盛誉，并带给科学研究如此巨大的变革呢?主要是因为复杂性科学在研究方法论上的突破和创新。在某种意义上，甚至可以说复杂性科学带来的首先是一场方法论或者思维方式的变革。虽然目前人们对复杂性科学的认识不尽相同，但是可以肯定的是，复杂性科学的理论和方法将为人类的发展提供一种新思路、新方法和新途径，具有很好的应用前景。复杂性科学是研究复杂系统、解决复杂系统问题的科学，着重于揭示客观事物构成的原因及其演化的历程，揭示复杂系统的有关特性，例如：非线性、混沌、突现、自组织、非还原性等。复杂性科学的研究方法是定性判断与定量计算相结合、还原论与整体论相结合、微观分析与宏观综合相结合、科学推理与哲学思辨相结合。复杂性科学在处理一个复杂系统时，通常采用隐喻类比、模型建构、数值计算、虚拟仿真、综合集成（此法由钱学森大师创立）等研究方法。
B)木桶原理: 一个木桶能够装多少水,取决于其中最短的那块板, 而不是其中最长的那块板, 见图1.
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图1 木桶原理
2、实施各行各业的革命的工作框架 -- 五维结构综合法
五维结构综合法是本人在传统的HALL三维系统工程结构法(见图2)的基础上创立的。
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图2 HALL三维结构法
HALL三维系统工程结构法的三维分别为:
（1）时间维：系统工程活动需分阶段以一定顺序进行。通常可分6个阶段：
①规划阶段
②分析阶段
③设计阶段
④实施阶段
⑤安装与运行阶段
⑥更新阶段
（2）逻辑维：系统工程在每一个阶段通常要经历 7个工作步骤：
①明确问题
②选择目标
③系统综合
④系统分析
⑤优化与评价
⑥系统决策
⑦系统实施。
（3）知识维：完成系统工程各阶段和各步骤所需要的各种专业知识、技能和素养。
Hall 三维结构法的不足之处：
* 霍尔三维结构法是在1969年提出的，所基于的，不是复杂性科学 － 因为，1979年比利时著名科学家普利高津才首次提出了“复杂性科学”概念；
* 它用于以各行各业的专业知识来解决一个个具体的系统级（“树”）问题，不是以复杂性科学为利器来解决各行各业的体系级（整个“森林”）问题；
* 虽然也考虑系统所处的环境的影响，但基本上是“封闭式求解”，没考虑到“环境往往造就系统的复杂性”观点-- 对于某些应用而言，“环境维”可能成为主要要考虑的因素 -- 例如，城市建设。
各个领域实现革命性的体系转移的通用工作框架 － 五维结构综合法的创立：
五维结构综合法见图3。
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图3 五维结构综合法
五维结构综合法的五元及其相互关系见图4。
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图4 五维结构综合法的五元及其相互关系
五维结构综合法的特点：
* 以复杂性科学为纲，加上了“复杂性科学维”
* 考虑到系统整体的行为与特性不仅仅是其各个组成部分相互作用也是其与所在环境的相互作用而涌现，所以， 还加上了“环境维”
* 用于两者：第一步，用于各个领域的革命体系的创立；第二步，在完成了第一步后，通过复杂性科学和新的体系进行具体的系统级应用
* 具有普遍适用性
* 具有实用性和可操作性
* 已经取得了“杀手级”应用成果 -- 被用于成功创立了基于复杂性科学的非线性、整体性与定量软件工程革命新体系（简称NSE体系 - Nonlinear Software Engineering paradigm）, 完成了软件工程从基于还原论与线性思维的旧体系到基于复杂性科学和非线性思维的新体系的革命， 开创了多、快、好、省软件开发与测试和维护的新途径。
五维结构综合法的应用：
将要介绍的NSE软件工程革命新体系，就是应用五维结构综合法而成功创立的。应用这一框架进行各行各业新的体系创建时，新体系的各组成部分都必须遵从复杂性科学的一系列基本原则。因此，对于软件工程而言，类似瀑布模型或者微瀑布模型是不可能被创立的，因为它们不符合复杂性科学的非线性原则与整体性原则。
3、推荐的实现各行各业革命的方法论 -- 多过程并行处理与多目标同时优化方法论，以及跨学科与多学科解决问题方法论
(1)多过程并行处理与多目标同时优化方法论
1)多过程串行处理与多目标分别优化的弊端
大家知道, 基于还原论和线性思维的传统方法, 认为系统是线性地变化和发展的, 总是线性地和串行地执行多个过程, 把前一过程的输出, 当成现过程的输入, 然后把现过程的输出, 又作为下一个过程的输入, 以此类推;并进行多个目标的分别优化, 结果往往是, 一个目标的优化往往需要以另一个目标的劣化为代价,是一种少、慢、差、费的劳民伤财笨方法。 例如， 在软件工程方面, 总是先做需求分析 (请主意 “分析”两个字， 是还原论的典型语言), 然后做建模, 再进行设计, 继而进行编码, 在完成编码之后才进行测试和质量保证, 然后进行系统的修改维护, 见图5 -- 这样一来， 在前端引入的软件错误， 就会被传播到后端并被一再放大， 最后即使把错误通过测试找出来了， 其纠正费用也数量级地增加了。此外， 在三大目标即质量高、成本低、和产品率高之间, 彼此相互约束 -- 往往提高了质量, 就需要以降低生产率和增加成本作代价。 此外, 对于芯片的EDA系统, 也类似, 总是先做布局, 再做布线, 然后做时序模拟等。 其结果是, 满足了布局面积小时, 可能布线无法完成;布线实现了最短化后, 时序可能通不过， 于是就得反反复复迭代，劳民伤财。
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图5 现有典型的软件过程模型
2)多过程并行处理以实现多目标同时优化方法论的创立根据
多过程并行处理以实现多目标同时优化方法论的创立根据包括：
A)复杂性科学的基本原则, 特别是其非线性原则、整体性原则、动态性原则、开放性原则、自组织原则与自适应原则；
B)戴明产品质量保证原则 -- 不要靠产品完成后的检测来保证质量, 要把质量保证放在首位从一开始就融入产品制造的全过程, 做到免检;
C)产品制作的不同过程之间是相互影响的, 不可以完全孤立地进行。 例如, 软件的设计结果会影响编码, 而在编码中常常会发现设计问题而需要修正, 例如, 设计时模块A只需要调用模块B, 但在编码时可能发现模块A还需要调用模块C, 这就需要有一个机制自动更新设计结果, 否则设计与编码之间就会出现不一致性, 影响到最后的软件维护。 所以, 软件设计和编码应该并行处理, 使得设计成为预编码, 而编码成为自动再设计。
3)多过程并行处理以实现多目标同时优化方法论
这是本人推荐的处理非线性系统的方法论, 以便实现多目标的同时优化。 在实际应有时, 到底哪些过程可以并行处理, 需要具体问题具体处理。
下面以两个知识最密集而且处理过程最复杂的领域为例, 说明多过程并行处理与多目标同时优化的可行性:
A)软件开发工程
如上所述, 传统的方法是多过程串行处理的,而且软件测试要在完成编码后才进行。 但是, 业界发现, 75%以上的严重软件错误都是在需求开发与建模和设计阶段引进的,见图6。 于是, NIST(美国技术与标准研究所)的结论是: “简言之，软件与系统的测试经验表明，想通过软件测试来达到高的安全性与可靠性，从实践的观点来看，是不可能的”。
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图6 现有测试方法的应有范围
多过程串行处理还会把前端引入的错误传播到后端, 将错误一步步放大, 使得排除错误的费用数量级增加, 见图7。
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图7 线性过程使得错误被放大
多过程并行处理：例如，软件测试（使用独创的透明盒测试法，把功能测试与结构测试融为一体，可以动态地应用于无实际输出的场合 -- 这时主要比较实际的程序执行路径与所期待的执行路径（用控制流表示）是否一致，见图8）与软件质量保证，就从需求开发与建模开始，都融入到各个增量开发的过程中，来数量级地提高软件的质量。不仅如此, 在我发明的基于复杂性科学的非线性整体性与定量软件工程体系(简称NSE体系)中, 很多的过程都是并行地进行处理的, 见图9。
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图8 透明盒测试法
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图9 NSE体系的多过程并行处理模型
多目标同时优化：根据复杂性科学原理，系统整体的行为和特性是其各个组成部分的相互作用而涌现出来的，不能从其个别组成部分的行为和特性推断出来。对于传统的软件工程体系而言，其质量的提高往往要以减少生产率或者提高成本为代价， 从而不能给软件开发机构带来实际利益，这就使他们失去提高质量的动机。只有通过种种方法与技术同时实现软件产品质量的数量级提高的同时，使得软件生产率起码加倍而成本减半 -- 通过全过程动态测试和缺陷预防来减少传播到软件维护时的缺陷数目，并通过整体性、全局性与定量软件维护和一系列双向可追溯技术来预防软件修改或者需求变更的实现过程中可能引入的副作用，才可以使得原来占了软件产品开发总工作量和总成本75%以上的软件维护费用减少到原来的1/3左右 -- 等效于软件生产率加倍和成本减半。
B)芯片的EDA(电子设计自动化)体系
类似地, 现有国际所有芯片的EDA体系, 依然是线性思维和还原论的产物, 采用的依然是落后的多过程串行处理与多目标分别优化的方法。 2016年春天我应邀在国防科技大学的两个学院分别作了”基于复杂性科学的下一代芯片的EDA体系(简称麒麟体系)”与”基于复杂性科学的下一代软件工程体系”两个讲演。 我提出的”基于复杂性科学的下一代芯片的EDA体系”的立项依据及拟解决的关键科学问题见图10:
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图10 立项依据及拟解决的关键科学问题
本项目要解决的关键科学问题见图11:
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图11 本项目要解决的关键科学问题
专家对现有芯片的EDA体系存在的主要问题的评论, 见图12和图13:
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图12 专家对现有EDA技术存在的主要问题的评论(1)
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图13 专家对现有EDA技术存在的主要问题的评论(2)
专家对于实现多目标同时优化新技术路线的期待, 见图14
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图14 专家对于实现多目标同时优化新技术路线的期待
现有EDA体系实现多目标同时优化所面临的困境见图15:
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图15 现有EDA体系实现多目标同时优化所面临的困境
我提出的”基于复杂性科学的下一代芯片的EDA体系”与国际现有基于还原论的EDA系统的综合比较见图16。 详细的比较见图17至图21。 关于麒麟EDA系统可以实现多目标同时优化的说明见图22。更详细的内容请见我的另一篇相关文章:
“15年前就立足于超越的中国’下一代芯片的EDA’ 973项目死于谁手?”
[url]https://lt.cjdby.net/forum.php?mod=viewthread&tid=2471480&fromuid=1112278[/url]
(出处: 超级大本营军事论坛)
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图16 所提出的麒麟体系与现有EDA体系的比较
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图17 方法论上的比较
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图18 前端电路设计与后端物理设计关系的比较
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图19 物理设计基本模型的比较
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图20 关于物理设计错误和存在问题的对策的比较
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图21 多目标与多过程处理方式的比较
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图22 麒麟系统实现多目标同时优化的可行性
多过程并行处理以实现多目标同时优化方法论的成功应用实例见第五节的第6小节 -- “成功案例 -- 基于复杂性科学的全方位软件工程体系革命”。
(2)跨学科与多学科解决问题方法论
他山之石可以攻玉 -- 各个领域容易解决的问题恐怕历经那么多年早就已经解决了，留下来未能有效地解决的问题都是老、大、难问题， 仅仅靠本领域本学科的知识往往难以取得突破， 而需要运用跨学科甚至多学科的知识和经验才能取得突破。一个成功的实例是关于芯片设计自动化技术的最短路径布线的算法与实用系统 -- 这本来是个拓扑学问题， 美国科学家C.Y. Lee 运用波的传播理论， 基本上能够找到任意两点间的一条最短路径（如果存在）。但当布线精度提高100倍时， 例如从0.5微米发展到5纳米的工艺时， 其所需要的存储信息量与计算时间都要增加10000倍。后来我发明了基于波的绕射和障碍物几何形状分析的新算法，在处理0.5微米的布线精度时，其所需要存储的信息量和计算时间都只需要Lee氏算法的百分之一左右； 而且，其所需要存储的信息量与计算时间都几乎不随布线精度的提高而改变。所以， 当运用于5纳米级工艺时， 与Lee 氏算法相比， 可提高效率一百万倍左右。 见第七节的第（6）小节更详细的说明。
4、为什么光有全产业的革命还不行, 还必须进行全学科的革命
这是因为:
1) 科学技术是第一生产力
2) 科技革命是产业革命的前提
3) 进行全学科革命的必要性与可行性
A）必要性
在1979年普里高就提出复杂性科学之前， 不仅所有产业而且所有学科也都是基于还原论和线性思维而创立， 都已经落后、过时了。而且， 现在依然继续以还原论和线性思维的方式方法来试图解决非线性的系统问题。
B）可行性
与产业革命类似地， 我们已经具备如下条件：
* 有了坚实的理论基础 -- 复杂性科学
* 有了进行全学科从基于还原论到基于复杂性科学的体系转移工作框架 -- 五维结构综合法
* 有了实现这一革命的两个推荐的方法论 -- 多过程并行处理与多目标同时优化方法论， 以及跨学科与多学科解决问题方法论
* 有了实现了这一革命的成功案例 -- 软件工程体系革命， 及其我写的相关专著 --
《New Software Engineering Paradigm Based on Complexity Science》， 746页， 2011年由美国Springer公司出版。
5、判断各行各业的革命是否取得成功的验收标准
判断一个学科、一个产业是否完成其革命的验收标准有三点：
（1）是否完成了从基于还原论和线性思维的旧体系到基于复杂性科学和非线性思维的新体系的转移（改变）；
（2）是否能有效地解决该学科、该产业存在的一系列根本性、关键性问题；
（3）所提出的、解决该学科、该产业存在的一系列根本性、关键性问题的解决方案是否具有唯一性。
6、成功案例 -- 基于复杂性科学的全方位软件工程体系革命
作为复杂性科学理论、五维结构综合法工作框架和多过程并行处理与多目标同时优化方法论三者的一个应用实例，作者已经初步完成了软件工程体系的革命 -- 发明了基于复杂性科学和非线性思维的非线性、整体性、全局性和定量软件工程新体系， 相关的中文论述见2008年由清华大学出版社出版的我写的500多页中文书《新一代软件工程体系与实践》(该书的封面见图23, 电子版下载地址: [url]http://www.nsesoftware.com/NSE/01_NSE_Paradigm.zip[/url]);
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图23 关于NSE体系的中文论著封面
相关的英文论著见我写的746页英文书《New Software Engineering Paradigm Based on Complexity Science》, 2011年由Springer公司在美国出版, 该书的封面见图24, 其电子版本（供领导与专家评阅）下载地址为: [url]http://www.nsesoftware.com/NSE/05_EnglishBook.zip[/url] ),
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图24 关于NSE体系的英文专著封面
有关NSE体系的三篇论文还被选入了《2013 Recent Advances in Computer Science》（2013年 计算机科学最新进展） 一书 (其封面见图25, 论文下载地址: [url]http://www.nsesoftware.com/NSE/Recent_Advances.zip[/url]), 论文的标题分别是:
（1）Nonlinear and Quantitative Software Engineering Method Based on Complexity Science （基于复杂性科学的非线性与定量软件工程方法）
（2）Transparent-Box Method Combining Structural and Functional Software Testing together Seamlessly （把功能测试与结构测试融为一体的透明盒测试法）
（3）Automated Generation of Software Documents Consistent with and Traceable to and from Source Code （与源代码一致，而且可以相互追溯的软件文档的自动生成
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图25 关于NSE体系的三篇论文被选进”2013年计算机科学最新进展”一书
而且, NSE体系已经实现了产品化， 完成了其实施支撑平台艾赛银弹/Panorama®++(美国依然有效的注册商标)的开发， 并从理论上和初步的实践上解决了软件开发长期存在的生产率低、成本高、质量差的根本性关键性问题(但还有待于通过中国软件产业界大规模的应用实践来进一步验证和确认)。 NSE体系得到了国际现有软件工程之父Ramamoorthy教授和Yeh教授以及计算机科学大师Kunii教授的大力推荐, 见图26, 他们的推荐信译文和原文下载地址为: [url]http://www.nsesoftware.com/NSE/06_Recommendation.zip[/url] )。
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图26 国际计算机科学大师对NSE体系的推荐
NSE体系与传统的软件工程体系的原则性区别在于: NSE体系的开发方法基于复杂性科学的生成整体论 -- 先有整体(胚胎), 然后其各组成部分增量地发展成熟, 每个阶段系统都可以运行, 因而用户测试和系统测试时时刻刻都可以进行(见图27, NSE方法);
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图27 NSE方法
基于还原论的传统方法, 是先有局部, 然后才通过集成形成整体, 因而用户测试和系统测试必须在所有组成部分都完成编码后才能进行 -- 一旦发生严重错误, 就因为”米已经煮成饭”而难于排除, 即使排除了, 费用也数量级地增加了。两者的比较见图28。
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图28 软件开发方法比较
NSE体系的构成见图29。
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图29 NSE体系的构成
NSE体系要同时实现的最低目标是软件开发效率加倍、成本减半而且产品质量提高几个数量级, 并且能有效地处理软件的复杂性、可变性与一致性, 见图30。
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图30 NSE体系的创立目标
为什么要同时实现这些目标？因为，对于传统的、基于还原论的软件工程体系而言，软件产品的质量与生产率和成本之间是相互制约的：例如，如果以某种方法或者技术将质量提高了，则往往要以减少软件生产率或者增加成本为代价，从而无法提高软件开发商的利润，软件开发商就不愿意采用（参见《软件安全败局启示录》）。
为什么要非线性？如何实现非线性？因为线性过程违反了人的自然本质：人非机器，容易想错、写错、看错、用错、做出错误的判断和决定，需要自己反复纠正。要避免盲目的“非线性” -- 不是毫无根据地“回头看”回到上游软件开发过程，而是要通过准确而且精确的双向可追溯性机制来发现上游存在的问题，或者上、下游不一致的问题时，才有目的地返回到前面的过程来解决问题。软件工程的非线性特别体现在双向与多过程的并行处理。
为什么要定量？如何实现定量？既然我们把软件开发看成是一种工程，就不能像现有方法那样定性地进行，而必须定量地进行，才能保证质量。造一座桥如此-- 要用多少水泥、多少沙、多少水，都要一一度量，否则造出的桥的质量就无法得到保证，何况需要很多软件工程师共同开发的、复杂的软件系统？但遗憾的是， 现有的软件工程体系却是单向、线性地、定性地进行的--由于没有准确而且精确的一系列双向可追溯性机制支持。实现定量软件开发和维护的关键，是要有一系列建立在软件需求、文档以及测试用例和源码之间的准确而且精确的动态、双向可追溯性机制支持(见图31) -- 这是非线性与定量软件工程的基础。这样一来, 当需要修改一个模块时, 我们就可以通过一系列双向可追溯性机制定量地知道其修改关系到几个需求的实现, 关系到几个文档和测试用例, 以及几个其他相关的模块（它们也许也得做相应得修改）, 而不像现有体系那样只有定性的部分信息而难免引起软件修改的不一致性和副作用的发生。
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图31 NSE的准确而且精确的动态双向自动维护可追溯性机制
为什么要“先有整体”然后才增量地让其各组成部分发展成熟？传统的软件工程方法基于还原论，认为软件系统的整体等于其局部之和，系统整体可以通过“分析”成为许多小的组成部分先完成，然后通过集成来构成整体--这使得系统测试和用户测试都太晚进行，一旦发现较大的错误，就很难修正，而且代价也高； NSE整体性、非线性与定量软件开发方法，基于生成（而非构成）整体论，系统先有整体“胚胎”（骨架），然后其各个部分增量发展成熟 -- 由于每个版本都可以执行，所以可进行系统动态测试与用户动态测试，及早发现问题与解决问题，使得软件质量更有保证。
现在, NSE体系已经被中国软件行业的智联联盟标准委员会提案为下一代软件工程体系标准, 并指定本人负责组织力量详细制定, 见图32。
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图32 NSE体系被提案为下一代软件工程体系标准
NSE体系的实施支撑平台艾赛银弹/Panorama®++已经通过了中国软件产业智联联盟组织的、由北京大学计算机系主任陈钟教授和北航软件工程研究所所长刘超教授主持的专家鉴定会的鉴定， 见图33。
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图33 NSE体系的实施支持工具平台艾赛银弹/Panorama++ 通过了专家鉴定会的鉴定
我的中国公司还被授牌“中国下一代软件研发创新基地”（不是可以随便冠之“中国”两个字的）， 见图34。
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图34 我上海公司还被授牌”中国下一代软件研发创新基地
此外， 在2016TID软件竞争力大会上，会议主办方还特意主办了一场由我们的NSE体系团队与国际软件工程体系联合团队（包括敏捷方法、CMMI（软件成熟度模型集成）等国际主流方法）的大PK， 结果我们NSE体系团队取得了胜利， 见图35。
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图35 NSE体系与国际软件工程体系联队的大辩论， NSE体系团队获胜
为了更有利于NSE软件工程体系新标准的制定与推广, 以便加速中国软件产业整体(而不仅仅是几个企业)全方位实现国际超越, 我已经决定从今年7月份起（将在2018TID软件竞争力大会上正式宣布）, 让中国所有用户，全都免费使用由我的美国公司和我的中国公司的100多位软件工程师在我指导下花了上亿元人民币(实际市场价值数十亿元)开发的、百万行源码级的NSE体系的实施支撑工具平台艾赛银弹/Panorama®++, 并开放其源码! 艾赛银弹/Panorama®++是基于我的一系列算法创新完成的第三代软件开发、测试与维护和可视化工具平台。其第一代产品叫做Hindsight（后景），在1990年推出时， 就以国际同类产品（每套使用权大约700美元）高出30倍的价格（每套使用权23，000美元）扬名国际， 用户包括美国某大飞机公司（按照合同我们不可以公布该公司的名字）、IBM，HP， Sony， 西门子等许多大公司， 还被太阳微系统公司选为除了操作系统之外的所有软件的标准测试与维护平台， 见图36。 其第二代产品叫做Panorama（全景）， 被《软件工程 实践者的方法》一书的作者Pressman教授誉为“提供了面向对象软件开发完整的工具集”， Panorama的多项工具还被Kit评为最佳产品, 见图37。 其第三代产品艾赛银弹/Panorama®++不仅仅是一个功能齐全的软件开发工具支撑平台， 而且全方位支持NSE体系的实施与应用。
关于NSE体系的详细介绍资料， 请下载：
[url]http://www.nsesoftware.com/NSE_Paradigm.zip[/url]
[url]http://www.nsesoftware.com/Software_engineering_revolution.zip[/url]
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图36 Hindsight
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图37 Panorama的多项工具被选为最佳产品
7、需要足够的资金支持
这个基于复杂性科学的全学科全产业整体革命， 将历时22年，需要足够的资金支持， 具体多少需要专门的专家论证估算。 但起码是十万亿元计的项目。
五、为什么说通过基于复杂性科学的全学科、全产业的整体革命有可能提前60年进入22世纪
所谓提前， 是与不进行这一基于复杂性科学的全学科全产业的整体革命的国家相比而言。我认为， 通过基于复杂性科学的全学科、全产业的整体革命使得中国提前60年进入22世纪（国力、财力、军力、人民生活必需品等的综合水平达到按照常规发展速度的22世纪的水平）是可能的， 理由如下：
（1）科学技术是第一生产力（邓小平） -- 产业革命必须以相应的科技革命为前提。
（2）21世纪是复杂性科学的世纪（霍金） -- 在1979年比利时科学家、诺贝尔化学奖得主普里高就提出复杂性科学概念之前，所有科学、技术、工程与产业体系都是基于还原论和线性思维而创立的， 都已经过时。所有学科如果继续以还原论为基础、以线性的方式方法来研究和解决非线性的系统问题， 势必难以突破其发展瓶颈，即使多发展60年也无济于事。
（3）革命就意味着解放生产力。
（4）改良往往只能带来百分之几十或者几倍的生产力提升， 而革命则往往能带来几个数量级的生产力提升。
（5）可期的全方位突破
当经过22年左右的奋斗，全学科全产业完成从基于还原论和线性思维到基于复杂性科学和非线性思维的整体革命后，可以预期各行各业都将取得重大突破， 特别是在生命科学、脑科学、病理学、医学、药物学、物理学、化学、生物学等等， 都将出现奇迹 -- 人的寿命将可以达到200岁（根据理论估计）， 癌症、艾滋病、精神分裂症等发生的原因将被找到，预防针和特效药将被普及等等， 使得国家的财力、物力、军力和人民生活必需品都得到数量级的发展。
（6）革命的威力 -- 芯片EDA最短路径自动布线的革命性算法带来百万倍效率提升的案例
这是跨学科与多学科解决问题方法论的一个应用实例： 5纳米级芯片EDA最短路自动布线的算法革命及其效率的提升 -- 提高效率不止一百倍或者一万倍， 而是一百万倍！
关于最短路径的迷宫算法，1962年美国科学家C.Y. Lee发明了当时被认为是唯一的权威算法 -- 基于波的传播的算法， 基本上能找到两点之间的一条最短路径（如果存在）：
A）Lee氏算法
1）一个迷宫：见图39
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图39 一个迷宫
2）假设我们要进行0.5微米级的布线，Lee氏算法的探索过程要点是：按照布线宽度0.5微米（包括线与线之间容许的距离）将布线平面形成格子，从终点（或者起点）给周围不在障碍物上的格子编号，从0至7后回到0， 直至起点（或者终点）；回找过程：从起点依次选择编号小1的格子，至0后回到7，直至终点：见图40。
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图40 Lee氏基于波的传播的最短路布线说法
3）Lee氏算法找到的一条最短路径：见图41。
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图41 Lee氏说法找到的一跳最短路径
4）Lee氏算法的弱点： 需要记住波传播时的庞大信息， 而且计算时间长。特别是， 当布线精度提高10倍时，所需要记忆的信息量和计算时间都将增加一百倍（见图42）；当布线精度提高100倍时（例如从0.5微米到5纳米）， 所需要记忆的信息量和计算时间都将增加一万倍！
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图42 Lee氏算法的缺点
B）我发明的、基于波的绕射的最短路线布线算法
我作为我国第一批公派访问学者留学日本期间， 发明了基于波的绕射的最短路径布线算法 -- 要点如下：波在不同象限传播时遵从不同的规律（见图43），当波在传播过程中碰到障碍物时会发生绕射，在绕射发生时我们就设立一条绕射边界，并注明是从什么象限绕射到什么象限， 然后丢弃整个波的传播历史，只记住绕射边界（信息量实现数量级减少）。回找：以波在不同象限的传播规律相反（例如，波在第一象限传播时，是从X 到 X+1，Y 到 Y+1，那么回找时就是X 到 X-1；Y 到 Y-1），碰到绕射边界后就进入发生绕射的主象限，继续回找，直到始点：
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图43 波在不同象限的传播规律
1）波的绕射规律 -- 见图44。
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图44 波的绕射规律
2）绕射波法的探路过程与绕射边界的设立 -- 见图45。
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图45 波在不同象限的传播与绕射, 以及绕射边界的设立
3）绕射波法的所需要记忆的信息（绕射边界数目）和回找到的一条最短路径 - 见图46。
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图46 绕射勃法的探路过程与回找到的最短路
4）绕射波法的计算机程序实现过程 - 见图47。
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图47 绕射波法的计算机程序处理过程
5）绕射波法的迷宫最短路应用例 - 见图48。
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图48 绕射波法的应用实例
6）绕射波法所需要记忆的信息量不随布线精度的提高而增加 - 见图49。
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图49 绕射波法需要记忆的信息不随布线精度增加而增加
7）我的绕射波算法与Lee氏算法相比， 在应用于0.5微米级自动布线时，所需要记忆的信息量只有Lee氏算法的百分之一，而所完成布线的速度是Lee氏算法的一百倍左右。因而， 被中国科学院列为重大科研成果， 人民日报的相关报道见图50。
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图50 人民日报相关报道
C）我进一步发明的、基于障碍物几何形状分析与波的绕射的新算法 -- 在应用于5纳米级芯片设计时， 比Lee氏算法提高效率一百万倍左右！
基于上述绕射波法的发明， 我成为中国与美国国家级合作项目“电子电路的布局布线算法与理论研究”的中方首席科学家，应邀到美国着名的柏克莱大学进行合作研究， 见图51。
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图51 熊继光作为相关中、美国家级合作项目的中方首席科学家前往美国柏克莱大学工作
此期间， 我发明了更有效的、基于障碍物几何形状分析与波的绕射的新算法：
1）绕射波法的要点在于找到各绕射点的位置来设置绕射边界。于是,可通过探索线碰到的障碍物的形状直接确定绕射点的位置 – 也就是说，用波一步步来寻找是多余的，见图52。
http://img3.laibafile.cn/p/m/294815282.jpg
图52 绕射点的位置可通过探索线碰到的障碍物几何形状决定， 用波一步步探索多余
2）基于波的绕射与障碍物几何形状分析的探路过程(黑色虚线) 与回找过程(红色)非常类似， 需要从起点和终点同时进行探索，见图53。
http://img3.laibafile.cn/p/m/294815338.jpg
图53 基于障碍物几何形状分析的绕射波法的探路与回找过程
3）新算法的计算机处理过程，见图54。
http://img3.laibafile.cn/p/m/294815399.jpg
图54 基于障碍物几何形状分析的绕射波法的探路法的计算机程序处理过程
4）这一算法已经被扩展到基于公共边分析的多点互连最短路算法， 见图55。
http://img3.laibafile.cn/p/m/294815578.jpg
图55 独创的多点互联最短路径算法
5）更重要的是， 这一新算法需要记忆的信息量与所需要的计算时间几乎都不随布线精度的增加而改变，因为: 一个象限的波传播到它可以到达的所有区域为止,其所能发生绕射的绕射点的总数目几乎是固定的,不会随着波长的长短而改变。波长更短时,其各个绕射点的位置就更接近障碍物的拐点,仅此而已， 见图56。
http://img3.laibafile.cn/p/m/294815609.jpg
图56 基于障碍物几何形状分析的绕射波法的探路时间不随布线精度增加而增加的原理
6）于是， 当布线精度从0.5微米提高到5纳米时， Lee氏算法所需要记忆的信息量和计算时间将增加万倍。我的这一算法与Lee氏算法相比， 就提高了效率一百万倍！而且， 由于探路过程可以随时按需要改变布线宽度， 也更适合电源布线。但是要注意的是, 最早找到的路径未必是最短的. 所以, 在设置绕射边界时,还要记住该绕射点到始点的曼合顿累积距离（井字形街道距离）; 当找到一条路径后, 还要比较两端最新的绕射点到对应的出发点的曼合顿累积距离, 判断它们是否还有可能找到更短的路 -- 如果有, 则需要对哪些具有找到更短路径的绕射点继续进行探索.
应用实例：
应用于可变宽度电源布线，见图57。
http://img3.laibafile.cn/p/m/294815651.jpg
图57 基于障碍物几何形状分析的绕射波法的可变宽度电源布线应用实例
应用于双层布线， 见图58。
http://img3.laibafile.cn/p/m/294815689.jpg
图58 基于障碍物几何形状分析的绕射波法的双层布线应用实例
所需要的计算时间不随布线精度提高而增加的计算机程序验证， 见图59。
http://img3.laibafile.cn/p/m/294815716.jpg
图59 基于障碍物几何形状分析的绕射波法的探路时间不随布线精度增加而增加的计算机程序验证
结论：
算法是软件包括芯片设计的EDA软件的灵魂。有五千年文明历史而善于非线性、整体性和全局性思维的中华民族, 往往更胜一筹而成为我们可以实现后来居上的重要法宝! 特别值得一提的是, 我们提出的基于复杂性科学的非线性、整体性、全局性的、多过程并行处理与多目标同时优化的创新技术路线, 将是芯片设计的EDA的整个体系（而不仅仅是最短路径布线）的革命而非改良!
六、结语
要立足于超越而不是跟在德国人的屁股后面追赶, 否则越追差距可能就越大!
牢牢记住两句话 -- “科学技术是第一生产力”(邓小平)、”21世纪是复杂性科学的世纪”(霍金), 紧紧地抓住千载难逢的、实现中华民族大振兴的良机, 利用好我们已经准备就绪的各种有利条件,全民动员,进行一场基于复杂性科学的全学科全产业整体革命!
从信息社会进入智能社会的今天, 千万不要忘了“算法是智能的灵魂”这句话！而具有五千年文明历史而又非常善于非线性、整体性与全局性思维的中华民族, 迟早必将稳操胜券、稳坐最高点, 一览众山小!
让我们痛下决心， 全民动员，来一场全学科全产业的整体革命， 把不进行这一革命的世界各国远远地抛在后面， 比它们提前60年达到22世纪的国力、财力、军力和人民生活必需品的综合水平， 成为全世界国最强民最富得国家， 提前实现振兴中华的历史使命！
为慎重起见, 最好先召开中国科学院和中国工程院所有院士加上各行各业的资深专家共同参加的超大型项目论证会. 如果论证会通过, 国家便可下决定实施这场史无前例的、基于复杂性科学的全学科全产业整体革命超级项目. 如果领导和专家们给予我充分的信任和支持， 我本人愿意成为这一整体革命项目的首席科学家（或者首席科学顾问），并兼任其中两个最为关键的子项目（芯片EDA产业革命与软件产业革命）的首席科学家 -- 我想挑战我自己 -- 在得到大家大力支持的条件下, 保证此两龙头产业项目与西方国家相比提前70年而不是60年进入22世纪 -- 也就是说在奋斗12年就超越国际所有其他国家， 以便带动其他各行各业的腾飞！
实际上， 不管所提出的基于复杂性科学的全学科全产业整体革命总项目是否立项， 如上所述，其中智能社会的驱动力量 -- 基于复杂性科学的软件工程、软件产业革命子项目，已经在悄悄地进行中，由我的中国公司策划、中国软件行业的智联联盟标准委员会提案和推动、并得到中国工程院倪光南院士、清华大学郑人杰教授、北京大学计算机系主任陈钟教授、北航软件工程研究所所长刘超教授等的大力支持 -- 为此， 我已经决定放弃把NSE体系的实施支撑工具平台艾赛银弹/Panorama®++（支持C、C++、Java、VB等多种语言并在多种操作系统包括国产麒麟操作系统、Windows、Linux和嵌入式操作系统下运行, 由我的美国公司和我的中国公司一百多位软件工程师前后历时十多年并花了上亿元成本开发）用来盈利的商业运作， 将之完全免费提供中国（现时仅限于中国）所有公司和个人使用， 并开放其源码 -- 我相信，中国软件产业后来居上、实现软件产业整体（而不仅仅是几个单位）超越国际的日子已经指日可待了， 它必将成为中国基于复杂性科学的全学科全产业实现整体革命的开路先锋和成功样板！
执未来世界牛耳, 舍我炎黄子孙其谁?!
