安全降维理论的深度研究

吴 超 王 秉 谢优贤

（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）

0 引言

从哲学角度看，世界是多维的，世间万物均具有多维性[1]。事物的多维性特征一直颇受各学科领域研究者的关注和讨论[1-5]。对某一系统而言，系统安全问题或系统安全影响因素是由系统内人、物与环等系统要素间相互作用或与外界发生作用而产生的，同样具有多维性，即安全具有多维性特征。其实，安全学科的交叉综合属性[6]及安全的复杂性、非线性与动态性等[7]也间接表明安全具有多维性。此外，随着人们所面临的安全问题或安全影响因素变得越来越复杂，安全科学日趋多维化，即安全主体、内容及影响因素等的多维性表现等日趋突出。因此，安全的多维性理应也是安全科学领域值得关注和研究的安全重要属性之一。

显而易见，事物的维数的增加会使得人们对事物的认识更加本质化和系统化[1-3]，但维数的膨胀也会使所研究问题或对象的复杂性增加[8]。为解决“维数灾难”难题，学界很早就提出降维思想或方法，即通过一些特殊技巧和方法等把一个高维问题逐步分解为一些低维问题，以此来减轻“维数灾难”，目前学界主要集中于高维数据或系统等方面的降维研究和实践[9-12]。同样，安全的多维性也会给安全科学研究，尤其是对安全系统学中的多维系统安全问题的解决与多维系统安全影响因素的控制带来诸多困难，如会显著增加对其进行科学分析、解释与应对等的难度，因此，对它们进行降维处理就显得尤为重要。此外，目前绝大多数系统安全保障对策均是从事故致因理论提出的[13]，且尚未阐明各类安全系统学思想（如系统分解思想与问题归类思想等）与系统安全保障对策（安全标准规范与危险物质分类存放等）等所应遵循的普适性根本理论依据。显然，安全的多维性及其降维研究可为从正面视角（即基于安全的属性）提出系统安全保障对策，并为各安全系统学思想与系统安全保障对策的提出与应用提供理论依据，可谓是安全科学理论研究发展的一个重要新进展，但目前学界还尚未提出安全的多维性及安全降维理论或方法。

鉴于此，作者提出了“安全降维思维”[14]，并对安全系统降维理论开展了初步研究[15]。本文在前面研究的基础上，继续针对安全的多维性特征，从学科理论建设的高度，进一步深入论证安全系统降维的必要性与可行性，并对安全系统降维理论基础问题开展深入系统研究和实证，以期对安全的多维性情形之下的安全系统学研究与安全管理实践等提供理论依据和指导。

1 安全的多维性基础问题

1.1 安全的多维性的定义

维（即维度的简称）在不同学科领域有其不同的含义，如数学（几何学）中的维是指独立的参数；物理学中的维是指独立的时空坐标[2]。基于广义哲学视角，可给出维的统一定义，即维是指事物“有联系”的抽象概念[2]。细言之，维就是指事物的某一方面、某一属性、某一侧面或某方面联系等。所谓多维，一般指至少3种以上维度同时存在并发生作用的状态。

就哲学角度而言，事物的客观属性具有多维性。因此，为实现对某一事物的全面认识，需基于不同维度（即视角或出发点）考量研究该事物。由此推理，安全也具有多维性。安全的多维性可定义为：安全的多维性是指n种（一般n≥3）维度的安全问题或安全影响因素同时存在于某一系统并对该系统的安全状态产生影响。

1.2 安全的多维性的表现

由安全的多维性的定义可知，安全的多维性主要体现在3方面，即安全主体的多维性、安全内容的多维性与安全影响因素的多维性，具体解析如下：

（1）安全主体的多维性。安全主体的多维性是指就某一较大系统而言，安全主体一般均是多层面的。以全球与国家2个巨系统为例：就全球而言，安全主体包括国际系统、国际子系统（即国际组织）、单元（如国家与民族等）、子单元（如各国政府机构与企业等组织）和个人等不同层面；就国家而言，若按国家行政区划办法划分，安全主体包括国家、省（市）和县等，若按组织规模划分，安全主体包括国家、民族、企业、学校、家庭与个人等。

（2）安全内容的多维性。安全内容的多维性是指安全所涉及的内容一般均是多方面的。例如：从大安全视角看，安全内容覆盖传统安全（如国家安全、社会安全、政治经济安全、生产生活安全等）和非传统安全（非政治、非军事、非常规问题引发的安全问题）；从生产安全视角看，可划分出很多行业的安全问题；从具体安全保护对象看，安全内容包括生命（包括健康）安全与财产安全；从安全知识类型看，安全内容包括诸多学科分支，等等。显然，还可以枚举出无数的安全内容分类方式，由此可知，基于不同维度可将安全内容划分为若干较为具体的安全内容，即安全内容具有多维性。

（3）安全影响因素的多维性。安全影响因素的多维性是指一般情况下，系统的安全状态同时受多维度安全影响因素的共同影响，它是安全的多维性特征的最重要与最明显体现。由此，根据常见的系统安全影响因素及其所属类别（即维度），建立系统安全影响因素的多维结构模型，如图1。与安全影响因素的多维性3者间又可互相解释和说明，且彼此间相互关联，共同体现和决定安全的多维性特征。

2 安全降维理论的深度分析

图1 系统安全影响因素的多维结构模型Fig.1 Multidimensional structure model of relevant factors in systems safety

由图1可知，一般而言，某一系统的安全状态会受到图1中的几个或所有维度的安全影响因素的同时影响。此外，需特别指出的是，物质维、心理维、环境维与管理维等一级维度下的若干较为具体的系统安全影响因素，一般也具有多维性，例如：就心理维下的安全态度与动机而言，不同个体具有不同的安全态度与动机，且每个个体的安全态度与动机在时刻保持动态变化（即具有随意性）；就物质维下的物质种类与性质而言，物质的种类成千上万，而各种物质的化学和物理性质等又不尽相同，等等。因此，显而易见，系统安全影响因素一般具有多维性。

综上所述可知，安全具有显著的多维性。换言之，多维性是安全的重要而普遍的特征之一。其中，安全主体与内容的多维性主要体现某一系统中所存在的安全问题的多维性，而安全影响因素的多维性则主要体现对系统安全状态有影响的因素的多维性。显然，安全主体的多维性、安全内容的多维性

2.1 安全降维的必要性与可行性

在安全科学研究与实践中，人们一致认为，保障系统安全需从多角度、多因素、多手段与多环节着手。与此同时，人们不禁会思考并发问：①“人们能够解决具有多维性的系统安全问题吗？”；②“若能，那又如何从多维性的系统安全问题或系统安全影响因素中找到保障系统安全的具体安全对策呢？”，显然，对上述2个问题的回答便是安全降维问题的基本出发点和关键所在。具体解析如下：

（1）对于问题①，其回答肯定是“能”，而事实也是如此，这也是安全科学研究与实践的重要价值的体现。具体言之，就是运用安全降维方法（即降低系统安全问题或系统安全影响因素的维数）来解决具有多维性的系统安全难题。这就需回答另一问题，即“为什么要进行安全降维？”，这是因为：鉴于安全具有多维性，为了解具体的系统安全问题或系统安全影响因素，并探寻较为具体且较具针对性的系统安全保障对策，就必须要对系统安全问题或系统安全影响因素进行降维处理，以实现对多维系统安全问题的解决或多维安全影响因素的控制。

（2）对于问题②，显而易见，其答案亦是“安全降维”。但是，该问题的答案的关键点并非仅为此点，还需回答隐含的另一关键问题，即“安全降维可行吗？”。就理论而言，通过降维方法可实现对系统安全问题或系统安全影响因素的具体化（即低维化），从而找到较为具体且较具针对性的系统安全保障对策，即理论层面的“安全降维可行”；就实践而言，实则大量系统安全保障思路与对策等均是基于安全降维思想与方法得出的（将在下文通过举例进行详细论证），即实践层面的“安全降维亦可行”。总言之，安全降维方法是可行的，即其能从多维性的系统安全问题或系统安全影响因素中找到保障系统安全的具体安全对策。

由上分析可知，就必要性与可行性而言，安全降维具有极强的必要性与可行性，这充分表明安全降维理论的提出与研究具有极高的学术意义与实践价值。

2.2 安全降维理论的内容与内涵阐释

基于安全的多维性及安全降维的必要性和可行性分析，作者提出安全降维理论（Safety Theory of Reduced-dimension）。所谓安全降维理论，是指以保障系统安全为着眼点，针对安全的多维性特征，把多维系统安全问题或系统安全影响因素转化为较为简单具体的系统安全问题或系统安全影响因素，而且较容易对转化后的具体系统安全问题或系统安全影响因素进行科学理解和解释，以及有效解决和控制，进而提出较具针对性和最优或近似最优的系统安全保障对策的一种安全系统学思维和方法。简言之，安全降维理论的主体内容是“着眼点（保障系统安全）→针对现象（安全的多维性）→思维方法（安全降维）→直接目的（实现降维优势）→最终目的（获得可行的安全方案，即保障系统安全）”，如图2。

图2 安全降维理论的主体内容示意图Fig.2 Main content schematic of safety reduced-dimension theory

基于安全降维理论的内容，阐释其内涵，具体分析如下：

（1）安全降维理论的着眼点是保障系统安全。由安全降维的必要性和可行性分析易知，安全降维的最终目的是找到保障系统安全的具体安全对策。换言之，保障系统安全是安全降维理论的基本着眼点（即出发点），也是安全降维理论的最终目的，即其着眼点与最终目的是相吻合的。

（2）安全降维理论是针对安全的多维性特征提出的。①由安全的多维性的定义可知，多维性是系统安全问题或系统安全影响因素的重要特征，也正是它们的多维性特征致使解决系统安全问题或控制系统安全影响因素存在诸多困难，为克服这一困难，就需通过降维方法以实现对多维系统安全问题的解决或多维安全影响因素的控制，换言之，安全的多维性是提出或催生的安全降维理论的根本触发因素和驱动力；②此外，正是安全的多维性特征才为安全降维提供了充分可能，换言之，若安全不具有多维性，安全降维也就失去了其必要与价值。

（3）安全降维理论的关键是对多维系统安全问题或安全影响因素进行降维处理。换言之，如何将多维系统安全问题或安全影响因素转化为低维系统安全问题或安全影响因素，并由此发现其内在结构与特点等是安全降维理论的关键。安全降维主要包括2方面含义：①多维系统安全问题的降维处理，即根据安全主体与安全内容等的不同，将存在于系统中的多维安全问题进行降维处理，以实现对具体安全问题的具体分析和解决；②多维安全影响因素的降维处理，即根据安全影响因素的属性，将系统安全影响因素进行降维（如一致化与标准化等）处理，以实现对具体系统安全影响的控制。

（4）安全降维理论的直接目的是实现安全降维优势。由安全降维的必要性和可行性分析易知，概括而言，安全降维的优点主要体现在2方面：①对解决多维系统安全问题或控制多维系统安全影响因素颇具优势；②可大幅度改善多维系统安全问题或系统安全影响因素的可理解性与可解释性，即有助于对系统安全问题或系统安全影响因素进行科学分析和解释。总言之，安全降维可大大降低安全系统学中多维安全难题的研究和实际解决难度。由此观之，安全降维理论不仅对安全系统学实践具有重要的指导作用，还对安全系统学研究具有方法论层面的重要指导价值。正因安全降维具有上述2方面重要优势，才有必要提出安全降维理论并开展其研究与实践。因此，安全降维理论的直接目的实则是实现安全降维优势。

（5）安全降维理论是对系统安全问题或系统安全影响因素进行全面考察和认识的有效手段。由上分析可知，通过安全降维处理，并非仅是对某一视角或侧面的系统安全问题进行解决或系统安全影响因素进行控制，而实则可基于多角度、多因素、多手段与多环节考量与探讨保障系统安全的安全对策，即实现了对系统安全问题或系统安全影响因素的全面考察和认识，这与安全系统学的研究视角（即系统视角）便不谋而合。

综上观之，究其本质，安全降维理论实则是一种在安全的多维性情形之下，对现实系统中的多维系统安全问题或系统安全影响因素进行分析、建模、解决和控制的典型而有效的安全系统学研究与实践的思维和方法。此外，显而易见，安全降维理论可谓是安全科学理论研究的一个新进展，是安全工作原理的一个高度概括，是遵循安全从繁到简的本质描述，是安全工作的基本法则。

3 安全降维理论的普适性

由安全降维理论的内容与内涵可知，安全降维理论可广泛运用至安全系统学的理论研究层面与实践应用研究层面。下面基于上述2个层面，对安全降维理论应用的普适性进行论证，以表明安全降维理论具有重要应用价值和广泛应用范围。

3.1 理论层面的应用

就理论层面而言，安全降维理论是一种安全系统学研究方法，其属于方法论的范畴。其在安全系统学理论研究中已被广泛应用，为方便和简单起见，基于文献[16-17]，运用归纳方法仅对安全系统学理论研究中的部分较具代表性的8种安全降维方法，即问题归类方法、因素归类方法、对策归类方法、系统分解方法、系统横断方法、局部安全方法、寻关键点方法与安全评价方法进行举例和解释，见表1，限于篇幅，具体理论研究实例不再逐一枚举。

表1 理论层面的安全降维理论应用Tab.1 Applications of safety reduced-dimension theory at the theoretical level

3.2 实践层面的应用

就实践层面而言，安全降维理论是贯穿于整个安全系统学应用实践过程的一种根本指导理论和方法。经梳理分析发现，目前学界、政界与企业界等主要围绕多维系统安全问题解决和多维系统安全影响因素控制2方面开展安全降维理论方面的安全系统学应用实践活动。具体分析如下：

（1）在多维系统安全问题解决方面，目前人们主要运用上述提及的问题归类方法与系统分解方法等安全降维方法开展安全降维理论应用实践活动。基于文献[16,18]，对部分较具代表性的应用安全降维理论解决多维系统安全问题的实例进行举例，见表2。

（2）在多维系统安全影响因素控制方面，根据事故致因理论，即事故主要是由人的不安全行为与物的不安全状态所致[17]，换言之，系统安全影响因素主要包括人因与物因2方面，故目前人们主要围绕人因降维与物因降维2方面开展安全降维理论在多维系统安全影响因素控制方面的应用实践。常言道，“人以群分，物以类聚”，其实，若将其运用于多维系统安全影响因素控制，就是对安全降维理论的极好验证或实践。细言之，若将其用于多维系统安全影响因素控制，“人以群分”就是人因降维；若将其用于多维系统安全影响因素控制，“物以类聚”就是物因降维。在此，对此类应用实践实例进行概括举例，见表3。

表2 安全降维理论在多维系统安全问题解决方面的应用Tab.2 Applications of safety reduced-dimension theory at the practical level

此外，除上述“人以群分”的人因降维方法和“物以类聚”的物因降维方法外，其实，大量的安全法律法规、安全标准规范与安全规章制度等的本质作用原理也可归为人因降维或物因降维，具体举例如下：

表3 人因降维与物因降维的应用Tab.3 Reduced-dimension applications of human factors and material factors

物因降维：①严格工艺技术设备准入，即降低物因多样性维数；②对不符合安全法律法规、安全规章规定或安全标准等要求的设施、设备、装置、器材与运输工具等进行淘汰或责令停止使用处理，即降低物因的多样性维数；等等。

人因降维：①安全法律法规、规章制度与标准规范等可规范组织或个体的任意行为，即降低组织或个体行为的随意性维数；②安全教育与安全文化等可使人的安全态度、知识、技能和能力等趋于一致，即降低人的随意性维数；③严格人员素质准入，即降低人的安全素质维数，等等。

4 结论

（1）安全具有显著的多维性，安全的多维性是指n种（一般n≥3）维度的安全问题或安全影响因素同时存在于某一系统并对该系统的安全状态产生影响，其主要表现在安全主体的多维性、安全内容的多维性与安全影响因素的多维性3方面。

（2）安全降维理论是指以保障系统安全为着眼点，针对安全的多维性特征，把多维系统安全问题或系统安全影响因素转化为若干较为简单具体的系统安全问题或系统安全影响因素，而且较容易对转化后的具体系统安全问题或系统安全影响因素进行科学理解和解释，以及有效解决和控制，进而提出较具针对性和相对较优的系统安全保障对策的一种安全系统学思维和方法。

（3）安全降维理论的主体内容是“着眼点（保障系统安全）→针对现象（安全的多维性）→思维方法（安全降维）→直接目的（实现降维优势）→最终目的（获得可行安全方案，即保障系统安全）”；实践表明，安全降维理论可广泛运用至安全系统学理论研究与应用实践，安全降维理论具有很强的普适性和实用性。