知识进化的理论研究及其应用

2014-12-02丁玉飞王曰芬颜端武

技术经济 2014年9期

丁玉飞，王曰芬，颜端武

（南京理工大学经济管理学院，南京 210094）

随着经济全球化的发展和国际竞争的加剧，各国为了提升自己的竞争力都在致力于建设国家创新体系，知识创新越来越成为影响各国核心竞争力构建的决定性因素。创新能力是在自有知识体系构建的过程中形成的，知识水平决定了创新的持续性和高度。知识发展是有规律的，即知识发展不是跳跃式的，而是一个连续的、前进的、螺旋式上升的过程——这也是知识进化的过程。因此，从知识发展的视角探索知识进化机制、进而探索创新形成机理具有重要意义。

英国生物学家Darwin 创立了生物进化论学说，强调了生物进化建立在遗传、变异和选择3种机制的基础上，生物通过与环境和其他生物相互作用来改变遗传系统，从而实现对外部生存环境的相对适应［1］。他提出：生物进化大多由外界诱因造成，周围的生存环境发生改变会刺激生物做出反应；如果环境的刺激具有方向性，那么生物在长期诱导中就会进行变异累积，完成通常意义上的进化。知识也存在与生物类似的进化过程。知识进化过程类似于Darwin提出的生物自然选择过程。科学家在研究中发现，知识发展机制实际上类似于生物进化机制，这种机制使科学知识能以更快的速度实现更新和增长。

进入21世纪以来，知识进化研究获得较快发展，正迈向一个新的发展阶段。一些国内学者对知识进化研究状况进行了分析，但是其研究水平与国际相比还有较大差距，整体水平还有待提高。笔者基于国内外研究，尝试对知识进化的概念、机理和影响因素等进行概述，并针对相关领域对知识进化的具体应用做相关说明，以期引发人们对知识进化的进一步认识和对未来发展的思考。

1 知识进化理论的形成和发展

进化认识论以人类的认识能力和知识为研究对象，认为认识能力和知识是变化动态的，它们从萌芽到产生经历了不同的变化形态。进化认识论的发展过程大致可以分为3个历史阶段。

第一阶段，生物进化认识论阶段。该阶段的研究重点是解决意识的起源问题。例如，Cooke从寻找认识的生理前提和发生基础入手探索人类的认识能力［2］。

第二阶段，心理进化认识论阶段。该阶段的研究更注重个体认知能力的进化与发展。例如，Piaget、Chomsky等通过研究人的心理和意识能力的发展建立了一整套认知理论［3］。该理论的思想为后来知识进化认识论的发展提供了良好条件。

第三阶段，知识进化认识论阶段。该阶段的研究强调人类的认识能力是自然界长期进化的产物，是在自然选择中逐渐形成的。该时期的研究者以McElroy、Person、Campbell等为主要代表人物［4］。其中，Person较早提出知识本身是在人的生存斗争中不断进化和发展的，是长期进化的产物。后期Campbell指出，开始知识只是盲目地进行试错，保留好的变异、淘汰不好的变异［5］。

上述3个阶段是相继出现的历史演化过程，而知识进化是在知识进化认识论的研究中形成的。

2 知识进化的机理和影响因素

2.1 知识进化概念

知识进化是旧知识与新知识、旧思想与新思想更替的过程［6］，科学知识的进化和增长是经过这一过程产生的结果。美国学者Ander认为，当今的知识进化主要是实现知识本身的改进，即抛弃旧知识、创造新知识［7］。Birkinshaw 从学术角度出发，提出知识进化的实质是已确立的思想和习惯与观察领域产生矛盾并最终消除和适应的过程［8］。Tang将生物进化结合到科学发展与实践中，阐明了科学知识的进化过程就是在实践中不断发现、删除错误和杂质、留下暂时还未被证明是错误的知识的过程［9］。张黎夫［10］、刘植惠［11］从知识基因的角度出发认为：知识基因类似于生物学中的基因，能够存在、复制和在知识间传递；知识基因的遗传和变异特性决定了知识进化势必经历两个阶段——常规阶段和革命阶段，前一阶段以遗传为主，后一阶段以变异为主；这两个阶段循环往复，新知识在这一过程中产生。Campbell从生物进化的历程中得到启示，将知识进化分为3个历程，即生成或创造新思想、借助批评和检测淘汰不正确的思想、传播尚未证明为不正确的思想［12］。

2.2 知识进化机理

2.2.1 知识进化的特征

知识进化理论是从进化认识论中衍生而来的，知识进化包括质的发展和量的增长两个方面。所谓知识质的发展，是指一定历史阶段的人类知识相对于以前的知识在深度和真理度方面的提高；所谓知识量的增长，是指一定历史阶段的人类全部知识容量的增加。知识进化主要包括三个方面［13-14］：第一，内容的进化，如知识体系的逼真度提高、发现检验知识正确性的更多事实等；第二，形式的进化，即用更先进的、简单的符号表述人类知识，使理论体系结构更精致；第三，工具的进化，即创造知识的方法、技术中介和手段不断进步和完善。可见，知识进化的总趋势是形式日益简单、内容日益复杂。

2.2.2 知识进化的途径

知识进化是内容和形式同时发展的结果，两个方面的进化都有以下4种途径［15］：第一，在新领域中提出全新的知识概念和知识体系；第二，在知识较发达和完善的科学领域中综合、统一已有的知识；第三，在知识不甚发达的已有科学领域中批判地继承并发展已有知识；第四，在知识较陈旧、现阶段已失去价值的领域中，对某些知识进行重组，彻底抛弃旧知识。

由于不同方面的知识进化具有相对独立性，因此不同方面知识的上述4种进化途径可能不具有同步性，但是至少会在某一途径上有所发展。国外一些学者基于上述机理从不同层面提出了知识进化模式。例如：张华夏研究了Popper提出的理论——科学知识进化的证伪主义模式，即P1→TT→EE→P2：在现有认识的基础上提出新理论，随着进一步发展，新理论经过证明出现了问题，从而又开始在此前基础上提出新理论［16］。朱爱军对Kuhn 的理论进行了阐述，即Kuhn从另一个层面提出了知识进化的“范式”模式，即前范式科学→常规科学→科学革命→新常规科学［17］。前者的研究角度主要是不同科学理论的互相更替；后者的研究角度是知识创造过程。后来，冷英研究Lakatos提出的理论，即将科学知识和科学理论作为考察对象，从思维过程的角度考察知识的进化［18］。上述三位学者的研究都未涉及知识进化源泉的真理性标准等，而仅对进化过程的现象学进行了考察。下文要做的是对前者进行更深层次的研究。

2.2.3 知识进化的方式

在生物进化论中，趋同进化、趋异进化和协同进化是生物进化的3种进化方式。与此相似，知识进化主要围绕这3个阶段进行［19］。

1）趋同进化。环境中的各种刺激因素都会诱发新知识的产生和扩散。在相同的环境刺激下，知识个体面对刺激会产生知识变异，从而产生新的知识。

2）趋异进化。趋异进化与趋同进化正好相反，不管是拥有相同知识源的知识体系，还是拥有不同知识源的知识体系，在不同刺激源的影响下表现出的发展结果是迥然有异的。

3）协同进化。协同进化是指两个或两个以上的知识体系共同进化。当一个领域的知识发生进化而出现改变时，与之相关的领域也会产生知识进化的需求，受到刺激而协同进化，它们之间相互影响、互相作用。

2.3 知识进化的影响因素

2.3.1 基于人文视角的研究

知识进化是一个主动的过程，是知识拥有者主动寻求创新的结果，对问题求解的过程也是新知识产生的过程。这一过程主要体现在两个方面——知识个体进化和知识群体进化。

1）知识个体对知识进化的影响。

拥有知识的个体的知识转移意愿决定了知识接收方能否及时、准确地获取知识。知识个体不仅应主动分享自己的知识，而且要主动寻求知识的发展，如此才能促进知识的进化。Geroski从知识接收的角度分析了知识个体的知识承接能力对知识吸收的影响，而知识吸收又是知识消化和知识转化的前提［20］。然而，知识个体本身有其固有特性。Geroski提出人类学习知识的欲望是非常强烈的且是本能的［21］。Senge认为，个体通过学习可以提高创新能力，可以重新认识与世界的关联、重新认识世界［22］。

2）群体对知识进化的影响。

知识群体是一个知识的集合体，知识群体的已有存量知识会影响对其新知识的吸收和利用。Peter将知识群体的存量知识划分为3个部分——事实知识、应用知识和评价知识，认为这三类存量知识将直接影响知识群体能力［23］。Hendrik 基于知识群体中知识分工的思想提出了知识群体对知识进化的影响，认为知识群体根据知识个体的知识存量和能力进行协作与分工能促进知识进化［24］。

可见，知识群体的进化建立在知识个体进化的基础上，知识个体与知识群体的进化是协同的。

2.3.2 基于环境视角的研究

知识进化受环境的影响，知识进化的过程也是知识与环境相适应的过程。影响知识进化的环境因素主要有技术环境、社会环境和文化环境。

1）技术环境的影响。

当今社会科技发展的趋势、能力和速度直接影响知识进化的水平和程度。在科学技术发展的大背景下，知识个体获取知识的新方法日益增多，这些方法的投入和使用最终会影响知识的变异，因此科学技术环境的变化也影响着知识进化。Cowan和Jonardj提出知识群体内的秘密应该公开，这样有利于知识在群体内共享，从而促使知识进化［25］。Tsai提出，知识个体采用知识溢出的方式进行技术交流，从而更好地设计产品以提高产品性能［26］。在技术环境的平台下增加知识个体间的技术交流会促使知识个体更好地了解和掌握新技术、新方法，这对知识进化具有推动作用。

2）社会环境的影响。

知识是社会的产物，同时又为社会服务。知识的进一步创新或停滞不前都是在社会环境的大背景下发生的。魏江、刘锦和杜静的研究表明：社会环境有3个属性——环境的复杂性、实时性和敌对性，环境的实时性是指环境是不可预测的、动态变化的，环境的复杂性是指环境是多种多样的，环境的敌对性是指环境中个体的竞争程度，社会环境的3个属性对知识的创新和变异都产生影响［27］。CHAO 指出，社会中知识的竞争优势大多依赖于核心竞争力，这种核心竞争力由多方面的技术、技能和资源构成，建立在知识共享平台上［28］。在知识竞争中，社会环境中多样性的知识影响知识的共享和发展，客观上促进了知识群体间合作创造知识。

3）文化环境的影响。

文化环境对知识个体会产生一定影响，进而影响知识个体在共享平台上的知识交流和共享。国内相关研究人员是从文化环境的视角来探讨知识进化的。例如，何自力和戈黎华从中国企业中知识型员工学习的角度出发，发现员工在知识学习过程中受到情感、兴趣、利益和成就等方面的影响。其研究表明，良好的文化环境氛围有利于知识个体积极探索新知识，有助于不同知识个体与知识个体之间、不同知识群体与知识群体之间建立相应的联系［29］。

3 知识进化的应用领域

由于研究知识进化的学者们具有不同的学科背景，因此其研究角度也不同。本文对知识进化理论应用的3个主要领域进行综述。

3.1 知识进化算法及应用

知识进化算法是受知识进化论观点的启发而形成的，借鉴知识进化中的哲学观点构建知识进化算法是近年来智能计算等领域的研究热点。在此介绍一些具有代表性的研究成果。

马慧明、叶春明和张爽根据Popper的知识进化理论提出了一种基于知识空间的知识进化算法。该算法框架主要由一个知识空间和多个群体空间组成，知识空间拥有社会知识，群体空间拥有个体知识。群体空间中的认知个体根据自身对认知问题的知识，通过选择操作和猜测操作提出新的假说，利用真理度计算函数来确定哪些知识被列入知识空间，同时通过反驳操作将社会知识传递给各群体空间。以上过程不断循环往复，从而完成社会知识和个体知识的不断进化［30］。具体流程如图1所示。

李雪、崔颖安和崔杜武等以Kuhn的知识进化观为基础，提出了一种基于范式转换的知识进化算法。每个范式对应一个问题的可行解，以范式为单位建立初始知识库［31］；利用传承算子实现对优秀范式的传承，采用修补算子消除范式危机，以创新算子产生新范式，从知识库的最优范式中获取问题的最优解。该算法可用于求解函数极小值，其结果与遗传算法相比具有更好的寻优性能。具体流程如图2所示。

图1 基于知识空间的知识进化算法流程图

图2 基于范式的知识进化算法流程图

相关学者以生物进化中的遗传与创新理论为准则，提出了知识进化算法的实现途径。例如，严太山和崔杜武提出，知识进化算法的核心是建立知识适应度评价函数，利用两个关键算子——传承算子和创新算子——实现知识的进化［32］。

国内学者提出的知识进化算法大多基于具体领域，需要拓展至更广泛的应用范围，诸如知识进化算法的收敛性、算法的参数设置等问题还有待深入研究。

3.2 知识进化的产品设计及应用

从知识角度看，产品本质上是一个设计知识集合体，产品设计是知识不断进化和创新的过程。在产品设计过程中，产品是一个有生命的有机体，具有生物相似性。国内外许多学者以生物进化学理论为基础，从新的视角对产品中的知识进化和创新进行了研究。例如：陈向东、杜渐和王芳分析了企业产品设计中知识拥有者在共享平台上进行产品知识的发明创造和传播过程中的作用，指出技术知识要素赋予了发明创造和传播过程的一些独特的动态属性［33］；谭文华指出，企业产品的技术创新实质上是基于已有知识进行的知识创造活动［34］；游晓凌、周光勇和陈阳指出，企业的产品设计能力是企业市场竞争力的一种体现，产品设计者的知识储备对知识进化绩效有着显著影响［35］；吴力群通过分析知识管理中技术创新活动的作用机理，得出技术创新是产品设计中的关键因素的结论［36］；朱方策、戴海金和钟源在智能控制系统中，利用知识进化与生物进化相似的特征，提出了基于知识元的知识进化模型，认为知识元是构成知识的基本范式，如控制系统中的规则、定理与算法等，知识元也会发生重组与变异，其结果是产生新思想、新假说和新范式等，具体模型如图3所示［37］。

图3 知识进化模型图

3.3 知识管理及其应用

知识进化的实质是知识创新的实现过程，而知识管理的核心是构建知识创新的软硬件环境，进而实现效益的提高。Atanriverd认为，知识管理中的知识进化是指使知识为市场化服务，以使国民经济更具活力、社会更进步［38］。何传启对他的概念加以明确，即知识管理中广义的知识进化是指为获取经济利益和实现社会进步而创造或获取新知识的行为，狭义的知识进化是指通过科学研究和发现获得新的科学知识的行为，主要是指科学发现。

张建华对Andersen提出的知识管理等式进行了阐述，即KM=（P+K）S。其中：KM代表知识管理；P代表人；T代表信息技术；K代表知识，包括显性知识和隐性知识；S代表分享［39］。司云波和和金生对野外中郁次的理论进行了研究，即从认识论的角度出发，指出知识管理中的新知识是显性知识与隐性知识发生交互作用而创造出的，知识积累是一个螺旋式上升的过程，知识进化的SECI（socialization externalization combination internalization）

模型具有共同化、表出化、内在化和联结化等特征，体现了知识创新的自主路径和知识管理的内在实现机制［40］。李徐平和和金生基于野中郁次郎的研究提出了SVEI（socialization verification externalization internalization）知识进化模型［41］。与SECI模型不同的是，SVEI知识进化模型强调不同类型知识的转化过程（如图4所示），并没有将知识传播过程考虑在内。SECI模型虽然也是转化模型，但是却混合了知识传播的因素，最突出的表现是模型中包括不同类型知识的互相转化。

综上所述，以知识进化为目标的知识管理是一个知识个体运用信息技术工具搭建知识共享平台、实现知识内在创新的过程。

图4 SVEI知识进化模型

4 研究展望

知识进化已备受社会各界的关注，正在形成一些有意义的研究方向。围绕这些重要的研究方向，未来可能形成不同的研究方式。笔者针对目前知识进化研究的现状提出4点展望：第一，中国知识进化理论分析和观点大多来自国外理论，因此需要充分而有效地分析和检验这些理论，认真评估它们对于中国的技术创新领域的借鉴意义；第二，在知识进化过程中，环境对知识进化的影响是巨大的，环境在知识进化中的作用到底有多大尚需采用定量分析方法加以验证；第三，目前全球已进入大数据时代，大数据的核心是预测，即对未来事情发生的可能性做出判断，而知识进化的核心是知识创新，是技术、设计、功能等的创新，能够有效将大数据与知识进化相结合是一个值得思考的问题；第四，知识进化、知识变异和知识创新三者间的联系和区别以及三者与知识管理的关系也是值得探讨的问题。

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