浅谈对“设计科学”的认识

一、设计科学的理论基础

1.何为“设计科学”

西蒙认为：工程师并不是唯一的专业设计师。凡是以将现存情形改变成想望情形为目标而构想行动方案的人都在搞设计。而“设计科学”是关于设计过程的学说体系，它是知识上硬性的、分析的、部分可形式化的、部分经验的、可讲授的。

我的理解：1.“设计科学”与设计本身不同，它是在自然科学基础上衍生出的应用科学类型，它告诉我们事物可以为了实现某些目标或功能而变成怎样。2.设计不仅是专业人士的活动，它涉及各个方面：只要一个人按照主观意识有目的的行为就是设计。设计包含抽象物和实物，从一件具体事物到一种处理事情的过程都是设计的行为。

2.设计理论的目的

一门明细准确的设计理论才能与计算机辅助设计相结合，才能运用人工智能和运筹学等工具，从而为设计服务。

人工界恰恰集中在内部环境与外部环境的这一界面上，它关心的是通过使内部环境适应外部环境来达到目标。

我的理解：人工创造物是主观意识与客观存在结合的产物，设计服务于生活，源于生活，高于生活，设计往往能产生一种新的生活方式，甚至是对未来的预判。要想研究人工界，就要研究手段对环境的适应，其中最重要的就是设计过程。而若想这门课程可被学习，最直接的是传承一门理性的设计科学学说体系。（导引部分结束）

以寻找“备择方案”为逻辑的“设计科学”

1.命令性逻辑：较严格，在简单的情形中容易（最优化算法）

——算法较正规，往往运用线性规划、动态规划、几何规划等理论

——形式化（演变成数学问题）的具体逻辑：已知约束条件和固定参量，

求命令变量取哪些值使效用最大，需要有高效的计算技术。

（一种求极值的算法，而较少运用，具体例子：流动推销员问题）

2.叙述性逻辑：较缓和、开放的算法（令人满意的算法）

——抽象意义上的给定（全部方案的结果论证搜索）

要想发现设计需要什么样的逻辑，最方便的途径就是考察设计者在小心翼

翼地论证时采用了什么样的逻辑。(叙述性逻辑)

我的理解：设计是由方法的，好的设计更蕴含着美的规律，而发现这种规

律最简单的途径是学会站在优秀设计师的角度去看他们的作品，了解他们的想法并发现其中的规律。

将目标约束条件和最大化的要求看作新的“自然法则”，把它们加到通过

环境条件体现出来的现有自然法则上去。(把叙述性逻辑与命令性逻辑结合起来不必要的原因)

我的理解：从这个角度看，设计的逻辑和自然科学的逻辑是完全一致的，首先，考察能达到目的的所有设计方案，然后找出其中现实世界各种因素的限制，在这其中权衡，找到一个“度”，设计出满足限制的最大化设计方案就是优秀作品。

二、设计科学的现代手段

(一)手段1试探搜索：系统分解与手段—目的分析（叙述性逻辑搜索候选者的过程)

1.目前状态与理想状态之间差别的并行（或近于并行）分解的利用。分解方法是一个有着广泛用途的解题技术，手段—目的分析是其中一个例子。（将单元行动放在构成了完整行动的序列的相应位置上来考察（美术设计也是如此）而分解往往是有目的的，目的是产生A 1能消除D 1的差别)

2.改动标准逻辑以适应对备择方案的搜索。解决方案（即构成最后设计的完整行动）是由一个单元行动序列构成的，但现实的解决问题系统或是设计程序不仅仅是将单元方案装配成问题的解答，还得要搜寻适当的装配件(行动的可干预性)，这时，尝试探索多条路径的做法会更高效。

行动有副作用（也许产生新的差别）。有时候，唯有当某些附加条件被满

足时才能采取行动（要求先消除其他一些差别，否则就无法采取行动）。

我的理解：当完成一件设计作品时，想做一些微小改动时，往往会牵一而动全身而达不到自己的理想状态，这时就要综合考虑，谨慎行动。

（二）手段2搜索资源的分配——给分支路径“赋值”（搜索过程的方法）(贝叶斯决策理论)

设计过程将节约稀缺资源与管理设计者的智力资源作为标准，资源节约问题即设计标准的成本最小化问题。分支路径赋值的目的是指导对下一搜索点的选择，搜索过程可以看作寻求问题解答的过程，但也可以更一般地将搜索过程看作关于问题结构的信息的收集过程(以问题为导向，完善设计方案)。(数值是沿着路径继续搜索可望得到的利益的估计，为它赋值的目的是判断这条分支是否有搜索的价值，值对资源分配，即降低搜索成本有效)

探索资源分配方法时的思想

曼海姆程序思想：

1.从基础架构出发，逐渐拓展丰富（考虑每一步产生的成本）

2.从上往下延伸，从高层次的计划出发，像树根一样找寻到不同的点后使之完整。

劣势：决策人的主观性很强，且需要比较每一个方案，以结果为导向产生的成本，繁琐且不能考虑周全。具有一定的概率性和随机性。并以主观判断是否满意作为搜索的导向机制和停止的指令。

（三）手段3结构和设计组织的理论：层级系统（分层次的手段）（看待问题的角度）

1.层次结构的概念：可以用分层次的等级结构的方式（或盒中盒的形式）来构造复杂结构。在任何复杂系统中都有一些单元完成着特定的子功能，这些子功能为总体功能做出贡献。

2.分解方式的多样性。

3.贯穿整个系列的产生—检验循环周期。(根据要求和约束条件检验产生的备择方案)

4.“风格”是设计过程中设计者对目标轻重不等的强调与决策的产物。注重搜索过程，将设计过程本身看成是对参加者有价值的活动，在满足约束条件的限度内，寻求多样性也是一种好想法。

（四）手段4设计问题的表象变换（趋向简单）

表象的变换使原本真实但模糊的问题清楚起来，使解决方案明显可见。表象在各类科学领域应用广泛，所有数学推导都可以视为表象的变换。(实用：数学手段与图形模型之间表象的转换)

例子：唐代草书名家张旭观公孙大娘舞剑而笔势益俊。

我的理解：1.表象变换对于文艺创作者职业敏感的养成、艺术通感的形成也具有重要意义。一个文艺创作者如果具有敏捷而熟练的表象转化能力，他就可以迅捷地把生活中的各种信息转化为专业艺术所需要的表象，乃至做到触类旁通，这会大大有益于创作。

2.数目拼字游戏是三联棋的同态物，实质是一样的，只是具有不同的表象，就像许多娱乐节目中与嘉宾互动的游戏，只是换了一种方式的五子棋，所以很多时候多思考一些本质往往能达到意想不到的效果。

在表象的变换中恒定不变的便是它本质的规律，而表象的产生的原因则为问题的解决方案提供了新的思路。

三、进化中的设计科学

(一)有界理性——找到限制性因素

在环境复杂程度大大超过适应系统的计算能力的情形中，以一种理性的思维找出问题的关键所在、找到影响问题的限制性因素、排除错误的表象具有很深远的意义。

1.成就的评价是根据限定的目标进行的，无关乎那些副产品带来的利益或

失。

2.也许要求在制定目标时要适度，别抱太大奢望，简化了的情形通常也要克服诸多困难方能达到设计目标。

3.真正重要的不是数字，而是允许进行功能分析（即使算是定性的分析）

的表现结构。

（二）预测与反馈

罗马俱乐部预测21世纪迎来末日，只强调了可能出现的一种时间路径，而没有为未来构造可供选择的场景，例如避免灾难的方法。而且当人们倚重不够准确的预测时，可能会产生失稳效应。

“预测”对于设计而言并非绝对必要，进化塑成的或经过人改造的适应系统，都很少依赖预测作为其应付未来的主要手段。有应对外部环境变化的自体平衡机制以及针对系统实际状况与理想状况间的偏差作出响应的反馈机制，往往比预测更有效。(与其预测，不如改变)

（三）识别客户

随着知识的增长，专业人员被赋予了新的义务，他们要考虑设计所产生的外部影响——超出客户关心的范围的那些影响，这样的发展促使专业人员重新定义客户的概念（可能包含抽象的物质）。(工程师要考虑新产品对环境的影响)将客户与整个社会认作一体将能消除一切模糊性。

（四）社会设计中的组织

构造一些组织，无论是企业组织、政府组织、志愿者社团还是其他组织，是社会最重要的设计任务之一。我们不是孤立的单子，我们实现目标的能力，甚至生存能力，都同我们与社会中其他人之间的社会相互作用紧密相关。组织是极其复杂的系统，它们与其他复杂系统有许多共同性质。

（五）设计的时间期与空间域

人类知识的进步，尤其是科学的进步，使我们的时间取向发生转变，大大延伸了时间视界。与此同时，这些科学、知识使我们能看到更广阔的领域，并使我们有能力应对现实。

（六）无最终目标的设计

设计目标的作用是促进活动，但在设计过程中又会产生新的目标。社会计划就如同生物进化一样是无法精准预见的，最终目标的思想与我们预言或决定未来的有限能力无法统一，（作者）我们需要为未来的决策者提供一个尽可能多备择方案的世界，这要求我们要留下一个更好的知识体系（要求备择方案的多样性），让他们能更好地去评价方案，让他们以更丰富的方式体验世界。所以设计既是行动的工具，又是理解的工具（备择方案），它是有价值的活动（知识财富）。