安全信息系统学的学科构建研究

2020-10-16吴娥，黄锐，吴林，2

科技管理研究 2020年18期

吴娥，黄锐，吴林，2

（1.中南大学资源与安全工程学院；2.中南大学安全理论创新与促进研究中心，湖南长沙 410083）

1 研究背景

自安全科学诞生以来，其面对的安全问题通常较为复杂，需秉承系统思想并利用系统方法手段方能解决，因此安全系统学应运而生［1］。但现实中，多数复杂巨系统具有不确定性、组分异质性和动态变化性等特点，给安全系统学研究带来诸多困难。鉴于系统都由物质、能量和信息三者及其关联关系构成［2］，且信息是系统要素间关联的纽带，正是其流动让系统保持活力，同时，安全系统信息论亦是安全系统学的理论分支之一［3］，故从信息视角来研究安全系统学问题具有一定科学依据。信息系统学主要研究信息系统状态和信息系统过程，是一门与系统科学、行为科学、管理科学和信息科学等紧密联系的交叉学科［4］。一门成熟学科的构建和完善离不开相应的产业支持，反过来，产业发展也需要一定的理论支撑，因此，根据安全系统学、信息系统学以及系统的信息属性，信息系统产业的安全稳定发展需要安全信息系统学理论体系的支撑。

随着安全科学日益趋向信息学化［5］，基于安全信息的安全科学研究不断涌现。例如，Wu 等［6］从安全信息流视角分析系统事故原因并用于实证分析，具有重要的理论和实践价值；Lei 等［7］从多层次对系统安全信息认知进行逐步优化，以降低系统安全风险；Bjornsen 等［8］研究提出一种半定量评估程序来改进安全信息决策效率，可有效提升安全管理水平；杜学胜等［9］研究论证了安全信息沟通对企业安全文化建设的作用，为促进企业安全发展提供理论指导。而且，参照我国现行的学科分类标准，将安全信息论（代码:6202720）划为安全系统学（代码:62027）下属的一个子学科［10］。此外，李仪欢等［11］提出安全管理信息系统学，对安全信息与安全管理间的关系进行系统研究，有利于提高安全管理效率。

以上研究侧重于安全信息系统学相关的学科基础理论，但目前学界尚未见从学科建设高度开展安全信息系统学的研究，无疑制约着安全科学学科体系的完善与发展。鉴于此，本研究立足于安全信息系统学的交叉属性，界定其定义及内涵，论述安全信息系统学的理论基础并梳理其研究内容；基于安全信息学、安全系统学和信息系统学的原理和方法论，概括安全信息系统学的研究方法并分析其研究程序步骤；最后，探讨安全信息系统学的应用前景，以为完善安全科学学科体系和安全信息论提供参考。

2 安全信息系统学定义及内涵

2.1 安全信息系统学定义

安全信息学是立足于安全科学和信息科学的基础之上，研究安全信息运动的过程规律，以实现和拓展系统安全主体的安全信息功能为主要目的的一门安全科学分支学科［12］。安全系统学是以系统思想为中心，利用系统方法手段来保障人类生产与生活的安全状态的新兴学科，是安全科学学科体系的重要组成部分［1］。安全系统学是一门理论与实践相结合的综合学科，理论上主要研究安全系统的组成、结构和演化规律等，实践上则侧重于提高安全系统效能，进一步促进人类安全生产与生活，二者有机结合且相辅相成。因此，综合安全信息学、安全系统学和信息系统学以及其他相关理论，梳理安全信息系统学的定义为：安全信息系统学是以保障系统安全为着眼点，运用安全系统学、安全信息学和信息系统学的原理和方法，从多维度研究安全信息系统状态和系统过程，揭示信息视域下的系统内部关联机理和系统演化规律，分析安全信息的价值和流动规律，以促进安全信息系统整体涌现性发展的一门学科。

安全信息系统学具有综合交叉属性（见图1）。安全信息系统学由安全科学、信息科学和系统科学等学科相互关联融合而成，主要目的是利用安全信息的衔接作用，将安全系统内部各要素统一为信息，通过分析安全信息流动规律来深入认知安全系统，以此明晰系统详细运行过程，准确把握系统演化规律，进而有效发现系统薄弱环节，及时采取合理措施，优化安全信息资源管理，改进安全管理决策效率，在提高系统安全水平的同时有效促进系统安全稳定发展，更好地服务于人类的安全生产与生活。

图1 安全信息系统学的交叉属性

2.2 安全信息系统学内涵

（1）安全信息系统学的研究目的。在保障系统安全的前提下，充分发挥安全信息的桥梁功能，实现安全系统的信息化，有效促进系统整体涌现性发展，是安全信息系统学的核心目的。此外，安全信息系统学提倡秉承系统思想来研究安全信息的运动规律，掌握安全信息运动各个阶段所处的状态，系统认知安全信息传播过程，优化安全信息资源配置，促进安全信息研究和应用。

（2）安全信息系统状态和系统过程。安全信息是系统安全与危险运动状态的外在表现形式，其本质是系统安全管理和安全文化的载体［11］，可利用安全信息流动来表征系统运行状态。安全系统包含的一切物质和能量都以信息为载体，可通过信息来表征和串联系统要素，进而将复杂的系统动态变化简化为信息流动过程，如信息的传递、加工、存储、利用和反馈等活动，便于清楚认知安全信息系统所处状态和系统过程。

（3）安全信息的价值和流动。安全信息可视作一种有效的安全资源，协助人类开展安全活动，渗透到社会安全生产和生活的各个领域，其价值需具体化表达。本文侧重信息面向安全系统管理方面的功能。安全信息流一般指安全信息沿一定通道（信道）从发送者（信源）到接受者（信宿）的流动过程［13］。伴随着安全信息的传播、交流、融合等程序，且安全信息流决定着系统安全的演化趋势，让系统保持活力的同时不断驱动系统的演化发展。

（4）安全系统整体涌现性发展。系统整体涌现性普遍存在，是一种系统效应，主要源于系统的组分效应、规模效应、结构效应和环境效应［14］。系统的整体涌现性具有系统组分及其总和所不具有的特征，其直观表达如公式（1）所示。其中：“1+1 →2”形象表达了一定作用条件下系统的整体加和性；而“N”为涌现的系统新质，是整体涌现性的突出表现。系统整体涌现性与信息运动息息相关，整体涌现性会改变系统的信息结构及特性，促进信息发展，同时系统内信息运动决定着系统涌现性发展趋势。系统整体涌现性对人类发展具有重要意义，这正是科学研究亟待解决和实现的根本问题。

3 安全信息系统学理论基础及研究内容

3.1 安全信息系统学理论基础

安全信息系统学是多学科相互交叉融合的产物，是一门理论与实践相结合的学科。该学科自身具有系统性和体系化的原理和方法，同时实践于生产系统，推动信息系统产业的安全稳定发展。安全信息系统学具有综合交叉属性，且具有深厚的理论基础（见图2），主要体现在以下5 个方面：

（1）安全信息系统学既要用信息科学的原理和方法，从信息视角揭示安全系统所处状态及其内部运动机理；又要用安全系统学的思想，从整体上系统认知安全信息运动的一般过程，因此，需要综合系统科学、信息科学和安全科学以及其他相关学科的理论和原理，通过类比分析和相互融合等方法开展安全信息系统学研究。

（2）安全科学理论的基础源于安全哲学，因此安全科学学科离不开安全哲学理论的支撑［15］。安全信息系统学参照哲学中发展与联系的原理，揭示安全系统各要素间的信息联系规律，从安全信息视角来深入认知安全系统，反映系统的安全状态。运用整体和部分辩证统一的哲学思维，且利用信息关联一切的属性，从整体和部分综合把握系统对象的安全特征和属性，进而对安全系统进行有效管理，促进系统整体涌现性发展。

（3）安全系统具有模糊性、高维性和组分复杂性等特点，开展系统研究往往较为困难。安全信息系统学倡导从信息视角着手开展系统研究，将系统要素关联过程统一为信息流动，还需要综合混沌理论、分形理论、博弈论、耗散结构理论和系统动力学等系统科学知识，为安全信息系统学研究夯实基础。

（4）根据全信息理论，信息涵盖语法信息、语用信息和语义信息等［16］，往往具有不确定性，对其进行定量刻画具有一定难度；且目前常用的概率熵理论存在诸多缺陷［14］，在诸多研究中无法运用。在安全信息系统学研究中，需借助一定的数学统计思想，结合模糊数学、概率统计、熵理论、回归分析理论、灰色理论和通信理论等理论，定性和定量有机结合，综合认知安全信息系统。

（5）安全信息系统学还需要决策论、控制论、认识论、运筹学、安全管理学、安全协同学、信息论、突变理论、事故预防理论、安全大数据、人因科学等相关学科理论的支撑。正是这些学科理论的相互融合与渗透，为安全信息系统学的创建和发展奠定了坚实基础。

图2 安全信息系统学的理论基础

3.2 安全信息系统学研究内容

安全信息系统学研究主要利用安全信息的关联和运动特性，实时准确地反映系统内部要素的微观联系、组织的安全管理质量、企业安全文化建设概况、安全信息技术的应用水平、系统风险或故障的即时状态和系统安全发展状况等，采取合理措施消除信息缺失现象，进而不断优化安全信息系统，在保障安全系统稳定运行的前提下探索安全信息运动与系统涌现性发展之间的关系。因此，综合安全信息学和安全系统学的研究内容，充分考虑安全信息系统学的学科属性，本研究从以下6 个方面简要概括安全信息系统学的研究内容：

（1）安全信息系统理论。根据学界常用的“学科研究对象××＋学”学科命名法，可知安全信息系统学所研究的基本问题就是安全信息系统理论，即与安全信息、安全系统以及安全管理等相关的理论。目前，安全系统较为复杂，其内部规律尚未被人所认知，而安全信息系统学的主要目的就是从信息视角揭示安全系统运动机理。安全信息系统理论不仅界定安全信息系统学的研究范围，还充分揭示其学科属性。安全信息系统学是一门理论与应用相结合的综合交叉学科，具有广阔的应用前景。

（2）安全信息过程。安全系统具有动态性，其内部的安全信息处于运动状态，通常以安全信息流形式存在于系统中［6］，即安全信息传递和流通的过程包含安全信息的收集、传递、处理和存储等程序。安全信息流引导系统各要素迈向安全目标，不断驱动系统安全的演化发展；同时安全信息具有关联属性，将系统各要素统一为信息，研究安全信息过程就是明晰系统要素关联的过程。

（3）安全信息质量。安全信息质量秉承“对立统一”的思想，主要指安全信息的时效性、真实性、可靠性、价值性及其数量大小［17］。安全信息质量的好坏直接关系着安全信息视域下的后续研究水平，影响因素主要包括安全信息失真、信息欺骗和信息不对称等，即取决于安全信息本身和安全主体两方面。因此，为提高安全信息的质量，一方面要消除信息传播过程中的信息缺失，另一方面要提高主体的信息素养和认知能力。

（4）安全信息管理。安全信息管理是为实现管理目标而对安全信息进行获取、分析、传递和利用的过程，贯穿于安全信息活动整个过程［5］。安全信息管理过程主要包括安全预测、安全决策和安全执行等行为［18］，主要利用安全预测和安全决策的结果来引导安全执行过程。高效的安全信息管理可提高人的安全信息水平，促进人的安全发展；同时安全信息管理作为系统安全的核心驱动，可实现对系统的监管和控制，以提高系统安全水平。

（5）安全信息系统过程。安全信息系统过程是指信息视角下的安全系统要素关联过程，在明晰系统要素基础上探寻关联规律。出于安全角度考虑，安全系统要素主要包括人、机、管理、信息、资源和环境等6 个组成部分，其中人是系统的中心主体，信息是系统的纽带。为便于清晰展示安全信息系统要素关联过程，如图3 所示，其中各要素统一为信息，服务于人的安全发展。

（6）安全信息系统的整体涌现性。系统组分的基础性、规模的必要性、结构的主导性和环境的支撑作用共同造就了系统的整体涌现性［14］，但这种特性归根结底源于信息的不守恒性，即信息的创生、增加、损耗和消除等过程。信息不同于物质和能量（物质不灭和能量守恒），正是这种不守恒性改变了系统利用物质和能量的方式，从而衍生出新组分、新结构、新环境和新系统。

图3 安全信息系统要素关联过程

4 安全信息系统学研究方法和程序

4.1 安全信息系统学研究方法

研究方法是为实现一定目的，按规定程序采取的各种方式、手段和步骤的统称，为科学研究指明方向，是解决对象问题的有效工具［19］，且明确和可靠的研究方法对一门学科理论的成熟发展具有重要支撑作用。安全信息系统学学科主要借鉴安全科学、信息科学和系统科学等学科的相关方法，以构建自身学科的方法论体系。安全信息系统学的研究方法主要包括理论模型、定量研究、分析-综合、类比分析、归纳演绎、优化方法等，如表1 所示。

表1 安全信息系统学主要研究方法

4.2 安全信息系统学研究程序

安全信息系统学研究必须按照一定步骤有序进行，因此综合信息科学方法论和系统分析方法，将安全信息系统学的研究程序概括为：选定系统对象、明确安全信息系统问题、搜集整合安全信息、综合分析、制定策略方案、预测每种策略方案的价值、进行安全决策以及执行等，如图4 所示。

（1）选定系统对象以及明确安全信息系统问题。首先确立系统对象，有效界定安全信息系统学的研究范围；其次，梳理安全信息系统问题（安全信息流动、安全信息管理、安全系统状态及安全系统运动过程等相关问题），这是开展安全信息系统学研究的基础。

（2）搜集整合安全信息并综合分析。遵循多维全面和动态实时的原则，对搜集得到的安全信息进行分类整理和有序存放。综合分析是在安全信息系统理论模型基础上，根据整理的信息对安全信息系统问题进行有效分析，如安全系统运动的趋势、安全信息的属性特征以及安全信息传递中的失真变化等。

（3）制定策略方案以及预测每种策略方案的价值。契合实际问题的需要，依据综合分析的结果归纳整理出多种可能的方案，根据有效的安全信息量确定每种方案的概率大小，且借助数学思维预测每种策略方案的价值大小（从信息概率着手），即每种方案的可能结果与预定目标（解决初始问题）的契合程度，以及完成目标后是否提高系统效能，以便后续比较分析。

（4）进行安全决策。根据预测的结果进行安全决策的过程，即分析方案的可行性和有效性（从简易程度、契合目标程度、符合准则要求、预测初步结果等方面进行比较分析），从若干有价值的方案中选择最佳的一个进行综合评价与考虑，最后予以执行的过程。

图4 安全信息系统学的研究程序

5 安全信息系统学应用前景

安全信息系统学是一门综合交叉学科，既涵盖丰富的理论内容，又具有重要的实践意义。本研究根据安全信息系统学的学科属性、理论基础和研究内容等展望安全信息系统学的应用前景：

（1）提升系统安全管理的水平。安全信息是安全管理和安全文化的载体，是进行安全管理的前提依据。通过安全信息的导向作用，确定系统安全管理的重点且合理配置安全资源，有效提高安全管理的效率；同时通过安全信息传播，形成合理安全文化氛围，协助管理的实施。因此，应用安全信息系统学理论，基于安全信息视角开展安全管理活动，可有效提升系统安全管理的水平，进而改善系统安全状态。

（2）优化安全教育体系。安全教育是以规范人的行为安全为基本目的的社会活动，与人类发展密切相关［20］。安全教育的过程实质上是安全信息传播的过程，因此在实施安全教育过程时，基于安全信息系统思想、从安全信息视角出发，减少系统信息传播过程的干扰因素（信息失真、认知不足以及信息素养低等），增强教育者与受教育者间的信息交流和反馈，不断调整以提高安全教育效果，进而逐步优化安全教育体系。

（3）事故预防和应急管理。安全信息可反映系统安全状态，同时揭示了系统运动机理，在系统防灾减灾方面具有重要指导意义。及时可靠的安全信息，可帮助人们发现系统故障，进而采取有效措施进行有针对性的预防，降低事故风险（重在风险识别与及时管控），排除一切隐患从而有效预防事故；同时，若事故已然发生，可通过搜集和整理有效安全信息及时开展应急管理，优先进行人员避险和事故控制，尽可能降低系统损失。

（4）促进安全信息系统产业的发展。安全信息系统产业的发展和完善需要安全信息系统学理论体系的支撑。目前安全信息系统的相关产业业已建成，如个人防护用品、安全保险服务、安全检测和安全评价等，但这些产业尚不成熟。因此，利用安全信息系统学的知识，从安全信息技术、资源合理分配、有效安全宣传、规范服务机制等方面进行改革，有力推动安全信息系统产业的发展。