[序]
高原教授团队的著作《基于模型理论的信息系统开发基础》中文译著终于出版了,这不禁让我回想起26年前东渡日本,在东京工业大学高原研究室作为访问学者,与高原教授合作开展“基于一般系统理论的决策支持系统开发方法”项目研究时的情景。高原教授不仅对中国有着深厚的感情,而且熟读中国古典名著,尤其推崇中国的大思想家和教育家孔子。高原教授一生致力于系统理论研究和人才培育,是日本经营情报学会的创始人之一,并曾担任会长,是日本信息系统(information system, IS)领域具有重要影响的学者。他在系统理论领域取得了丰硕的研究成果,并且培养了一大批出色的从事系统理论研究及信息系统开发的科技人才。本著作正是在高原教授一系列研究成果基础上编写的面向有志于开发信息系统的大学生的教科书。
传统上,信息系统开发大多基于非形式化的软件工程方法,缺乏严谨的操作理论,也没有形成一个正式的准则框架,因此在某种程度上信息系统开发仍然是一门艺术,更多依赖于开发者的经验。长久以来,信息系统开发者致力于寻求消除从系统需求、系统设计到系统开发方面的歧义,以期开发可信的系统,但实际开发出来的系统在运行过程中仍不免存在着许多缺陷。作为一位系统理论研究者,高原教授将信息系统和决策支持系统视为系统理论的研究对象,并用系统理论的方法来实现信息系统和决策支持系统的开发。基于系统理论,高原教授及其团队提出并构建了一套独特的且更具可操作性的智能信息系统开发理论方法——“基于模型理论方法的形式化开发方法”。该方法提供了一套可靠的系统描述,并且能产生可信的系统。它通过提供用户接口(用于业务处理系统)和目标寻找器(用于问题求解系统)作为信息系统开发的黑箱组件,并结合自动系统生成,从而促进可靠的系统实现和快速的系统开发。一旦在用户接口中给出了基于计算机可接受集合论的系统描述,就可以在该方法提供的集成平台上生成包含业务处理系统和问题求解系统的可执行智能信息系统。由于系统可以部署在开源软件上,因此采用该方法开发系统既可以实现系统的快速开发,还可以降低开发成本。该方法的另一个独特之处在于它通过允许用户使用基本的集合论而不是计算机语言来执行系统构建,从而简化了最终用户的系统维护。
为了让普通的信息系统开发者能够掌握基于模型理论方法的形式化开发方法,高原教授及其团队于2007年编写了这本作为信息管理专业本科生用的教材,并于2016年进行了修订。本著作从逻辑训练着手,使学生在学习系统理论基础的同时,最终学会采用该方法开发信息系统应用程序。自出版以来,本著作已被日本多所大学采用,取得了良好的教学效果,为日本培养了大量信息系统开发人才。我很乐见本著作引入中国,并相信它将为我国信息系统开发人才的培养作出贡献。
中国工程院院士 陈晓红教授
2020年2月26日
[译者序]
本书原著的第一作者高原教授,毕业于日本排名第一的东京大学,1963年去美国凯斯理工学院［Case Institute of Technology，现名凯斯西储大学(Case Western Reserve University)］留学,师从系统管理学大师M.D.梅萨罗维奇(M.D. Mesarovic)教授,他们一起撰写了Theory of Hierarchical Multilevel Systems、 Mathematical Theory of General Systems和General Systems Theory: Mathematical Foundations等经典著作。由此可见,高原教授也是系统科学发展史上早期十分重要的代表人物之一。1972年他回到日本,在东京工业大学任副教授、教授,一直到1997年退休成为名誉教授。本书其他几位作者,都是高原教授的得意门生。
1985年,我作为国家公派出国留学研究生,就读于东京工业大学系统科学研究科,有幸在高原教授的精心指导下,获得了理学博士学位。在读博的三年里,我逐渐领悟了一些高原教授的系统科学论观,其中让我终生受用的有三个观点：第一,系统科学和系统工程是思考问题、分析问题和解决问题的“思想”；第二,复杂系统皆有层次(阶层)性,即使对象在物理上不存在层次结构,也可以用“hierarchical approach”去建模和分析；第三,任何一个系统都可以看作是输入-输出系统,是定义在输入集合X与输出集合Y的直积上的一个子集,也就是说一般系统的模型都可以形式化地表达成SX×Y。
作为数理一般系统理论的主要奠基人,高原教授认为模型理论的核是泛代数(universal algebra)和范畴论(category theory),一般系统理论只是作为模型理论的一种应用。他坚信管理信息系统既然是一个系统,当然就应该是一般系统理论研究的对象。
在日本,几乎看不到模型理论的教科书。有一次,高原教授来中国访问去逛书店时,发现了《模型论基础》(王世强著,科学出版社于1987出版),他感触颇深。他想中国读者众多,如果这类书用中文出版的话,肯定能促进模型理论方法的应用和发展。这就是他要把日文原著翻译成中文出版的初衷。为了实现这个夙愿,2019年深秋,他不顾80多岁高龄,车马劳顿,亲临上海,与上海交通大学出版社商讨翻译出版的有关事宜。
1986年,高原教授在我的陪同下首次访问中国,到西安交通大学和上海交通大学讲学。从那以后,他多次来中国讲学和参加学术会议,与中国同行的学术交流从未间断过,后来还被中南大学聘为特聘教授。他在任教期间招收过许多中国留学生,其中中国工程院院士、湖南工商大学校长陈晓红是他的高徒。因此,我们特邀请陈院士为本书写了序,在此衷心表示感谢！同时,非常感谢为我们出谋献策的中南大学商学院副院长刘咏梅教授,以及帮助整理原著电子版和中文版中的图、表、公式的千叶工业大学高木彻博士和何主翔同学。此外,我们也对为本书的日文翻译给予很多帮助的上海鼎乾人才服务有限公司陈建新总经理,以及在本书出版过程中负责策划、编辑、校对等事务的上海交通大学出版社科技分社的钱方针社长和编辑们致以诚挚的感谢！
上海交通大学电子信息与电气工程学院教授
赵群飞
2020年4月
[修订版序]
本书是2007年出版的《基于模型理论的信息系统开发基础》的修订版。出版本书的目的是希望读者从逻辑训练着手,在学习系统基础理论的同时,应用并展开信息系统的开发。作者认为，信息系统不是软件工程的研究对象,而是系统理论的研究对象。本次发行的修订版仍然坚持了这一立场。
第一版出版8年以来,本书已被用作多个学科的教科书。本书的全体作者在“离散数学”“信息系统建模”“问题求解方案”“信息处理概述”“应用信息处理”以及“研讨会”等本科教学实践中都有显著的成果。在研究生培养过程中也为学生提供了合适的研究课题。然而,伴随着信息技术的进步和社会形势的显著变化,作者也认为有必要针对这些变化在本书的内容方面做出相应的调整。经过讨论后一致决定发行修订版。
与第一版相比,修订版的第一个大的变更是增加了关系型数据库建模的利用和仿真系统的开发这两章内容(第4章和第8章)以满足教学上的需要。但为了避免篇幅过长,将第一版中相当于操作手册的部分移到了网站上。模型理论方法的本质特征在于通过逻辑和集合定义对象系统的模型,并使用适合描述该模型的CAST(computer acceptable set theory)语言进行编程,提供通过CAST语言直接运行该模型的软件MTASDK(model theory approachsystem development kit)。把详细介绍CAST语言规范(语法等)的第一版第4章“计算机可读表达”的全部内容移到了网站上。此外,第一版第7章“系统开发环境”是对开发环境（MTASDK）的安装说明,在本次修订中,也对其部分内容进行了调整和变更以适应当下的技术发展。新开发环境的获取和设置的相关内容放在修订版的第5章。
修订版的第二个大的变更是为了应对社会形势的变化。在许多大学,双学期制(semester)早已得到了普及,而且每门课的教学是按每个学期而不是每学年进行一次成绩考核。教科书的篇幅不宜过长,应压缩成能够在一学期之内完成的教学内容,同时也需调低售价。因此,日文的修订版分成了《基于模型理论的信息系统开发基础——模型篇》和《基于模型理论的信息系统开发基础——实践篇》两册出版。
修订版的第三个大的变更是运行环境的变更。第一版中,各种模型的运行环境都是Unix OS。但是,无论是文科生还是理科生,多数学生的个人计算机都不具备运行Unix OS的环境。针对这一现状,近年来,已经可以使用虚拟机技术在一台个人计算机上同时运行多个操作系统。因此,修订版中,增加了如何通过在Windows OS上运行虚拟机软件,完全实现模型开发和运行的内容(第5章)。但开发运行环境的基础仍然是Unix OS。在第一版中的Unix OS采用的是Fedora发行版,而修订版中改为多数学生们使用的Ubuntu发行版。不过学生们一般可以不用在意Unix OS的版本。
综上所述,与第一版相比,尽管修订版在内容结构上看起来变化很大,但是以系统理论为根本这一初衷是一贯的,并未发生任何改变。
作者希望可以通过这些调整让书变得更加“容易使用”,也非常期待能够得到读者的反馈意见。
全体作者
2016年1月吉日
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