安全降維理論的深度研究

吳 超 王 秉 謝優賢

（1.中南大學 資源與安全工程學院，湖南 長沙 410083； 2.中南大學 安全理論創新與促進研究中心，湖南 長沙 410083）

0 引言

從哲學角度看，世界是多維的，世間萬物均具有多維性[1]。事物的多維性特征一直頗受各學科領域研究者的關注和討論[1-5]。對某一系統而言，系統安全問題或系統安全影響因素是由系統內人、物與環等系統要素間相互作用或與外界發生作用而產生的，同樣具有多維性，即安全具有多維性特征。其實，安全學科的交叉綜合屬性[6]及安全的復雜性、非線性與動態性等[7]也間接表明安全具有多維性。此外，隨著人們所面臨的安全問題或安全影響因素變得越來越復雜，安全科學日趨多維化，即安全主體、內容及影響因素等的多維性表現等日趨突出。因此，安全的多維性理應也是安全科學領域值得關注和研究的安全重要屬性之一。

顯而易見，事物的維數的增加會使得人們對事物的認識更加本質化和系統化[1-3]，但維數的膨脹也會使所研究問題或對象的復雜性增加[8]。為解決“維數災難”難題，學界很早就提出降維思想或方法，即通過一些特殊技巧和方法等把一個高維問題逐步分解為一些低維問題，以此來減輕“維數災難”，目前學界主要集中于高維數據或系統等方面的降維研究和實踐[9-12]。同樣，安全的多維性也會給安全科學研究，尤其是對安全系統學中的多維系統安全問題的解決與多維系統安全影響因素的控制帶來諸多困難，如會顯著增加對其進行科學分析、解釋與應對等的難度，因此，對它們進行降維處理就顯得尤為重要。此外，目前絕大多數系統安全保障對策均是從事故致因理論提出的[13]，且尚未闡明各類安全系統學思想（如系統分解思想與問題歸類思想等）與系統安全保障對策（安全標準規范與危險物質分類存放等）等所應遵循的普適性根本理論依據。顯然，安全的多維性及其降維研究可為從正面視角（即基于安全的屬性）提出系統安全保障對策，并為各安全系統學思想與系統安全保障對策的提出與應用提供理論依據，可謂是安全科學理論研究發展的一個重要新進展，但目前學界還尚未提出安全的多維性及安全降維理論或方法。

鑒于此，作者提出了“安全降維思維”[14]，并對安全系統降維理論開展了初步研究[15]。本文在前面研究的基礎上，繼續針對安全的多維性特征，從學科理論建設的高度，進一步深入論證安全系統降維的必要性與可行性，并對安全系統降維理論基礎問題開展深入系統研究和實證，以期對安全的多維性情形之下的安全系統學研究與安全管理實踐等提供理論依據和指導。

1 安全的多維性基礎問題

1.1 安全的多維性的定義

維（即維度的簡稱）在不同學科領域有其不同的含義，如數學（幾何學）中的維是指獨立的參數；物理學中的維是指獨立的時空坐標[2]。基于廣義哲學視角，可給出維的統一定義，即維是指事物“有聯系”的抽象概念[2]。細言之，維就是指事物的某一方面、某一屬性、某一側面或某方面聯系等。所謂多維，一般指至少3種以上維度同時存在并發生作用的狀態。

就哲學角度而言，事物的客觀屬性具有多維性。因此，為實現對某一事物的全面認識，需基于不同維度（即視角或出發點）考量研究該事物。由此推理，安全也具有多維性。安全的多維性可定義為：安全的多維性是指n種（一般n≥3）維度的安全問題或安全影響因素同時存在于某一系統并對該系統的安全狀態產生影響。

1.2 安全的多維性的表現

由安全的多維性的定義可知，安全的多維性主要體現在3方面，即安全主體的多維性、安全內容的多維性與安全影響因素的多維性，具體解析如下：

（1）安全主體的多維性。安全主體的多維性是指就某一較大系統而言，安全主體一般均是多層面的。以全球與國家2個巨系統為例：就全球而言，安全主體包括國際系統、國際子系統（即國際組織）、單元（如國家與民族等）、子單元（如各國政府機構與企業等組織）和個人等不同層面；就國家而言，若按國家行政區劃辦法劃分，安全主體包括國家、省（市）和縣等，若按組織規模劃分，安全主體包括國家、民族、企業、學校、家庭與個人等。

（2）安全內容的多維性。安全內容的多維性是指安全所涉及的內容一般均是多方面的。例如：從大安全視角看，安全內容覆蓋傳統安全（如國家安全、社會安全、政治經濟安全、生產生活安全等）和非傳統安全（非政治、非軍事、非常規問題引發的安全問題）；從生產安全視角看，可劃分出很多行業的安全問題；從具體安全保護對象看，安全內容包括生命（包括健康）安全與財產安全；從安全知識類型看，安全內容包括諸多學科分支，等等。顯然，還可以枚舉出無數的安全內容分類方式，由此可知，基于不同維度可將安全內容劃分為若干較為具體的安全內容，即安全內容具有多維性。

（3）安全影響因素的多維性。安全影響因素的多維性是指一般情況下，系統的安全狀態同時受多維度安全影響因素的共同影響，它是安全的多維性特征的最重要與最明顯體現。由此，根據常見的系統安全影響因素及其所屬類別（即維度），建立系統安全影響因素的多維結構模型，如圖1。與安全影響因素的多維性3者間又可互相解釋和說明，且彼此間相互關聯，共同體現和決定安全的多維性特征。

2 安全降維理論的深度分析

圖1 系統安全影響因素的多維結構模型Fig.1 Multidimensional structure model of relevant factors in systems safety

由圖1可知，一般而言，某一系統的安全狀態會受到圖1中的幾個或所有維度的安全影響因素的同時影響。此外，需特別指出的是，物質維、心理維、環境維與管理維等一級維度下的若干較為具體的系統安全影響因素，一般也具有多維性，例如：就心理維下的安全態度與動機而言，不同個體具有不同的安全態度與動機，且每個個體的安全態度與動機在時刻保持動態變化（即具有隨意性）；就物質維下的物質種類與性質而言，物質的種類成千上萬，而各種物質的化學和物理性質等又不盡相同，等等。因此，顯而易見，系統安全影響因素一般具有多維性。

綜上所述可知，安全具有顯著的多維性。換言之，多維性是安全的重要而普遍的特征之一。其中，安全主體與內容的多維性主要體現某一系統中所存在的安全問題的多維性，而安全影響因素的多維性則主要體現對系統安全狀態有影響的因素的多維性。顯然，安全主體的多維性、安全內容的多維性

2.1 安全降維的必要性與可行性

在安全科學研究與實踐中，人們一致認為，保障系統安全需從多角度、多因素、多手段與多環節著手。與此同時，人們不禁會思考并發問：①“人們能夠解決具有多維性的系統安全問題嗎？”；②“若能，那又如何從多維性的系統安全問題或系統安全影響因素中找到保障系統安全的具體安全對策呢？”，顯然，對上述2個問題的回答便是安全降維問題的基本出發點和關鍵所在。具體解析如下：

（1）對于問題①，其回答肯定是“能”，而事實也是如此，這也是安全科學研究與實踐的重要價值的體現。具體言之，就是運用安全降維方法（即降低系統安全問題或系統安全影響因素的維數）來解決具有多維性的系統安全難題。這就需回答另一問題，即“為什么要進行安全降維？”，這是因為：鑒于安全具有多維性，為了解具體的系統安全問題或系統安全影響因素，并探尋較為具體且較具針對性的系統安全保障對策，就必須要對系統安全問題或系統安全影響因素進行降維處理，以實現對多維系統安全問題的解決或多維安全影響因素的控制。

（2）對于問題②，顯而易見，其答案亦是“安全降維”。但是，該問題的答案的關鍵點并非僅為此點，還需回答隱含的另一關鍵問題，即“安全降維可行嗎？”。就理論而言，通過降維方法可實現對系統安全問題或系統安全影響因素的具體化（即低維化），從而找到較為具體且較具針對性的系統安全保障對策，即理論層面的“安全降維可行”；就實踐而言，實則大量系統安全保障思路與對策等均是基于安全降維思想與方法得出的（將在下文通過舉例進行詳細論證），即實踐層面的“安全降維亦可行”。總言之，安全降維方法是可行的，即其能從多維性的系統安全問題或系統安全影響因素中找到保障系統安全的具體安全對策。

由上分析可知，就必要性與可行性而言，安全降維具有極強的必要性與可行性，這充分表明安全降維理論的提出與研究具有極高的學術意義與實踐價值。

2.2 安全降維理論的內容與內涵闡釋

基于安全的多維性及安全降維的必要性和可行性分析，作者提出安全降維理論（Safety Theory of Reduced-dimension）。所謂安全降維理論，是指以保障系統安全為著眼點，針對安全的多維性特征，把多維系統安全問題或系統安全影響因素轉化為較為簡單具體的系統安全問題或系統安全影響因素，而且較容易對轉化后的具體系統安全問題或系統安全影響因素進行科學理解和解釋，以及有效解決和控制，進而提出較具針對性和最優或近似最優的系統安全保障對策的一種安全系統學思維和方法。簡言之，安全降維理論的主體內容是“著眼點（保障系統安全）→針對現象（安全的多維性）→思維方法（安全降維）→直接目的（實現降維優勢）→最終目的（獲得可行的安全方案，即保障系統安全）”，如圖2。

圖2 安全降維理論的主體內容示意圖Fig.2 Main content schematic of safety reduced-dimension theory

基于安全降維理論的內容，闡釋其內涵，具體分析如下：

（1）安全降維理論的著眼點是保障系統安全。由安全降維的必要性和可行性分析易知，安全降維的最終目的是找到保障系統安全的具體安全對策。換言之，保障系統安全是安全降維理論的基本著眼點（即出發點），也是安全降維理論的最終目的，即其著眼點與最終目的是相吻合的。

（2）安全降維理論是針對安全的多維性特征提出的。①由安全的多維性的定義可知，多維性是系統安全問題或系統安全影響因素的重要特征，也正是它們的多維性特征致使解決系統安全問題或控制系統安全影響因素存在諸多困難，為克服這一困難，就需通過降維方法以實現對多維系統安全問題的解決或多維安全影響因素的控制，換言之，安全的多維性是提出或催生的安全降維理論的根本觸發因素和驅動力；②此外，正是安全的多維性特征才為安全降維提供了充分可能，換言之，若安全不具有多維性，安全降維也就失去了其必要與價值。

（3）安全降維理論的關鍵是對多維系統安全問題或安全影響因素進行降維處理。換言之，如何將多維系統安全問題或安全影響因素轉化為低維系統安全問題或安全影響因素，并由此發現其內在結構與特點等是安全降維理論的關鍵。安全降維主要包括2方面含義：①多維系統安全問題的降維處理，即根據安全主體與安全內容等的不同，將存在于系統中的多維安全問題進行降維處理，以實現對具體安全問題的具體分析和解決；②多維安全影響因素的降維處理，即根據安全影響因素的屬性，將系統安全影響因素進行降維（如一致化與標準化等）處理，以實現對具體系統安全影響的控制。

（4）安全降維理論的直接目的是實現安全降維優勢。由安全降維的必要性和可行性分析易知，概括而言，安全降維的優點主要體現在2方面：①對解決多維系統安全問題或控制多維系統安全影響因素頗具優勢；②可大幅度改善多維系統安全問題或系統安全影響因素的可理解性與可解釋性，即有助于對系統安全問題或系統安全影響因素進行科學分析和解釋。總言之，安全降維可大大降低安全系統學中多維安全難題的研究和實際解決難度。由此觀之，安全降維理論不僅對安全系統學實踐具有重要的指導作用，還對安全系統學研究具有方法論層面的重要指導價值。正因安全降維具有上述2方面重要優勢，才有必要提出安全降維理論并開展其研究與實踐。因此，安全降維理論的直接目的實則是實現安全降維優勢。

（5）安全降維理論是對系統安全問題或系統安全影響因素進行全面考察和認識的有效手段。由上分析可知，通過安全降維處理，并非僅是對某一視角或側面的系統安全問題進行解決或系統安全影響因素進行控制，而實則可基于多角度、多因素、多手段與多環節考量與探討保障系統安全的安全對策，即實現了對系統安全問題或系統安全影響因素的全面考察和認識，這與安全系統學的研究視角（即系統視角）便不謀而合。

綜上觀之，究其本質，安全降維理論實則是一種在安全的多維性情形之下，對現實系統中的多維系統安全問題或系統安全影響因素進行分析、建模、解決和控制的典型而有效的安全系統學研究與實踐的思維和方法。此外，顯而易見，安全降維理論可謂是安全科學理論研究的一個新進展，是安全工作原理的一個高度概括，是遵循安全從繁到簡的本質描述，是安全工作的基本法則。

3 安全降維理論的普適性

由安全降維理論的內容與內涵可知，安全降維理論可廣泛運用至安全系統學的理論研究層面與實踐應用研究層面。下面基于上述2個層面，對安全降維理論應用的普適性進行論證，以表明安全降維理論具有重要應用價值和廣泛應用范圍。

3.1 理論層面的應用

就理論層面而言，安全降維理論是一種安全系統學研究方法，其屬于方法論的范疇。其在安全系統學理論研究中已被廣泛應用，為方便和簡單起見，基于文獻[16-17]，運用歸納方法僅對安全系統學理論研究中的部分較具代表性的8種安全降維方法，即問題歸類方法、因素歸類方法、對策歸類方法、系統分解方法、系統橫斷方法、局部安全方法、尋關鍵點方法與安全評價方法進行舉例和解釋，見表1，限于篇幅，具體理論研究實例不再逐一枚舉。

表1 理論層面的安全降維理論應用Tab.1 Applications of safety reduced-dimension theory at the theoretical level

3.2 實踐層面的應用

就實踐層面而言，安全降維理論是貫穿于整個安全系統學應用實踐過程的一種根本指導理論和方法。經梳理分析發現，目前學界、政界與企業界等主要圍繞多維系統安全問題解決和多維系統安全影響因素控制2方面開展安全降維理論方面的安全系統學應用實踐活動。具體分析如下：

（1）在多維系統安全問題解決方面，目前人們主要運用上述提及的問題歸類方法與系統分解方法等安全降維方法開展安全降維理論應用實踐活動。基于文獻[16,18]，對部分較具代表性的應用安全降維理論解決多維系統安全問題的實例進行舉例，見表2。

（2）在多維系統安全影響因素控制方面，根據事故致因理論，即事故主要是由人的不安全行為與物的不安全狀態所致[17]，換言之，系統安全影響因素主要包括人因與物因2方面，故目前人們主要圍繞人因降維與物因降維2方面開展安全降維理論在多維系統安全影響因素控制方面的應用實踐。常言道，“人以群分，物以類聚”，其實，若將其運用于多維系統安全影響因素控制，就是對安全降維理論的極好驗證或實踐。細言之，若將其用于多維系統安全影響因素控制，“人以群分”就是人因降維；若將其用于多維系統安全影響因素控制，“物以類聚”就是物因降維。在此，對此類應用實踐實例進行概括舉例，見表3。

表2 安全降維理論在多維系統安全問題解決方面的應用Tab.2 Applications of safety reduced-dimension theory at the practical level

此外，除上述“人以群分”的人因降維方法和“物以類聚”的物因降維方法外，其實，大量的安全法律法規、安全標準規范與安全規章制度等的本質作用原理也可歸為人因降維或物因降維，具體舉例如下：

表3 人因降維與物因降維的應用Tab.3 Reduced-dimension applications of human factors and material factors

物因降維：①嚴格工藝技術設備準入，即降低物因多樣性維數；②對不符合安全法律法規、安全規章規定或安全標準等要求的設施、設備、裝置、器材與運輸工具等進行淘汰或責令停止使用處理，即降低物因的多樣性維數；等等。

人因降維：①安全法律法規、規章制度與標準規范等可規范組織或個體的任意行為，即降低組織或個體行為的隨意性維數；②安全教育與安全文化等可使人的安全態度、知識、技能和能力等趨于一致，即降低人的隨意性維數；③嚴格人員素質準入，即降低人的安全素質維數，等等。

4 結論

（1）安全具有顯著的多維性，安全的多維性是指n種（一般n≥3）維度的安全問題或安全影響因素同時存在于某一系統并對該系統的安全狀態產生影響，其主要表現在安全主體的多維性、安全內容的多維性與安全影響因素的多維性3方面。

（2）安全降維理論是指以保障系統安全為著眼點，針對安全的多維性特征，把多維系統安全問題或系統安全影響因素轉化為若干較為簡單具體的系統安全問題或系統安全影響因素，而且較容易對轉化后的具體系統安全問題或系統安全影響因素進行科學理解和解釋，以及有效解決和控制，進而提出較具針對性和相對較優的系統安全保障對策的一種安全系統學思維和方法。

（3）安全降維理論的主體內容是“著眼點（保障系統安全）→針對現象（安全的多維性）→思維方法（安全降維）→直接目的（實現降維優勢）→最終目的（獲得可行安全方案，即保障系統安全）”；實踐表明，安全降維理論可廣泛運用至安全系統學理論研究與應用實踐，安全降維理論具有很強的普適性和實用性。