统计科学的发展研究_赵彦云.pdf
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1、DOI 编码:10.19820/ki.ISSN2096-7411.2023.01.001基金项目中国人民大学科学研究基金重大项目(17XNLG09)作者简介赵彦云(1957),男,天津武清人,中国人民大学统计学院教授,博士生导师,研究方向是经济统计和分析、国民经济核算、国际竞争力与创新指数、互联网统计。统计科学的发展研究赵彦云(中国人民大学 统计学院,北京 100872)摘要数智化(DT)使能技术与统计学的融合发展是互联网技术革命深入发展的核心问题之一。遵循“DT for Statistics”for Science的科学逻辑,分析发现,DT与统计学的融合发展增强了统计学解决全局性、系统网络赋
2、能性等现代化发展问题的能力,并从中切分了统计学发展的关键重点,做出了一系列典型性例证研究。在此基础上,提出了自然力、生命力、知识力、生产力螺旋式循环发展的生态统计逻辑架构体系,论证了产品和服务统计是人类社会所有活动互联、互通、互动与整体智能化的根基,探索了机理模型和数据模型融合计算在人文社科领域中应用的统计学新问题以及系统医学中的统计学新问题,包括天空地一体化经济社会统计理论方法、国家统计工作与国家数据工作相分离等对全局性统计学发展具有重要影响的问题。关键词统计科学数智化;DT使能技术;生态统计逻辑架构;数智科学中图分类号C8文献标识码A文章编号1007-9556(2023)01-0001-1
3、6Research on the Development of Statistical ScienceZHAO Yan-yun(School of Statistics,Renmin University of China,Beijing 100872,China)Abstract:The integrated development of the enabling technology of digital technicalization(DT)and statistics is the core topicof the in-depth development of internet t
4、echnology revolution.Following the scientific logic of“DT for Statistics”for Science,wefound that,the integrated development of DT and statistics strengthened the solving ability of modernization development issues,suchas globality and system network empowerment.Meanwhile,we segregated the key point
5、s of statistical development,and made a seriesof typical case studies.On this basis,the paper proposed the ecological statistical logical architecture system with the spiral cycledevelopment of natural force,vitality,intellectuality and productivity,and then verified that,product and service statist
6、ics were thefoundation of the overall intellectualization of all activities of human society.Finally,the paper explored the new problems caused bythe application of the fusion calculation of mechanism model and data model in humanities and social science fields,as well as thenew statistical problems
7、 in system medicine,and also those important issues affecting the global development of statistics,like thetheoretical methods of space-air-ground economic and social statistics,and the seperation of national statistical work and national datawork.Key Words:digital technicalization of statistical sc
8、ience;DT enabling technology;ecological statistical logical architecture;digitaltechnology一、从 AI for Science 到统计学的科学发展2018 年 8 月北京大学鄂维南院士提出 AI forScience,认为这是具有强大交叉新科学范式的发展方向,张平文院士、汤超院士等都对此高度重视,并以此引领其学科不断向前发展(汤超,2022)1。在2022 年 8 月 8 日开幕的主题为“AI for Science:共创新未来”的首届科学智能峰会上,汤超院士对 AI forScience 的内涵做了三个
9、层次的解析。第一层是 AI,JOURNAL OF STATISTICS2023年2月第4卷 第1期Feb.,2023Vol.4 No.1 特稿 1C MY K统计学报2023 年第 1 期赵彦云:统计科学的发展研究即目前的机器学习理论方法及应用,成为强势的主流研究方向。汤超院士评论到,在这方面,从 1 到10、10 到 100 甚至 10 到 1000 的例子不少,而从 0 到1 的可能不多。第二层是利用 AI 来发现 new science,即利用互联网技术革命的机会,发现偶尔发生的科学革命,建立新的科学范式。显然,这需要积极探索顺应数智化(DT)发展的新思想、新思维逻辑和新理论方法。第三层
10、是 Science of AI。AI 是一项强大的使能技术,但背后肯定有其自身的科学原理,也就是说,会有相应的 Science。汤超院士认为计算机科学家、数学家、物理学家已经在这方面做了不少工作。数学与物理学的互动协同发展创造了两个学科的巨大融合空间,数学物理和统计物理学作为理论物理的重要分支发挥了重要作用。鄂维南、汤超、张平文三位院士关于 AI for Science 的发展研究,都是建立在数学、应用数学解决物理学与工程问题基础上的新科学研究,包括机器学习的算法发展、人工智能科学问题、机理模型与数据模型融合计算,展示了科学智能的明确发展方向以及其科学思想和思维逻辑。相比之下,概率论与数理统计
11、、经济社会统计、生物医学统计都没有表现出数学与物理学、统计物理学的强劲科学性。从概率论与数理统计来看,可能比较强调对所有领域的随机性思维与方法论,而忽视了像统计物理学的方法论对物理学思想及理论方法的重要贡献,并由此推动概率论与数理统计在应用领域的深入发展。从经济社会统计来看,统计物理学从微观到宏观一体化的“其小无内”“其大无外”的基本粒子科学基础,以及微观世界到宏观宇宙的完整系统理论方法,对物理学基本科学思想的发展产生了重要的推动作用。相比之下,统计学对经济学和社会学的推动作用可能相差较大,更为关键的是统计学对经济学和社会学的发展没有突出的内生科学思想贡献。这也让我们从字面上提问,为什么是统计
12、物理学而不是物理统计学?为什么是经济统计学、社会统计学而不是统计经济学和统计社会学?统计物理学既是物理学,又是方法论。作为物理学,它的主要研究对象是气体、液体、固体、等离子体等“多体系统”,也涉及更复杂的化学和生物过程;作为方法论,它探讨如何从单个或少量粒子的运动规律出发,以概率统计的方法推断和说明由大量粒子组成的物体的性质。统计物理的研究对象是由大量粒子、准粒子组成的具有大量自由度的系统。各类宏观物体中的准粒子名目繁多,如声子、极化子、激子、等离激元、超导金属中的电子对、液氦中的旋子等,它们与作为物质结构单位的粒子有一个根本区别,就是不能离开环境独立存在。它们作为物理对象的确定性,并不亚于任
13、何“基本”粒子(分子、原子、原子核、电子等)。“微观”和“宏观”的划分也更为相对,通常首先不是指物质结构的层次,而是指用以区别物理描述的层次。描述单个或少量粒子的运动和相互作用的科学,可以统称之为“力学”。描述天体运行的经典力学、反映电子运动的量子力学、表征电子与电磁场相互作用的量子电动力学,包括相对论力学,从统计物理的观点看来,都是“微观”理论。统计物理的一种基本精神,就是研究不受具体初始条件影响的一些普遍性质。统计物理学首先在说明平衡态的性质、平衡态理论方法和非平衡态理论方法中发挥了重要作用。无论是平衡态的相变,还是远离平衡的突变,有序和结构的出现通常都伴随着对称的改变。对称变换在统计物理
14、中,如同在理论物理的其他分支中一样,起着重要的建设作用。统计物理在描述相变这类突变现象时,运用的是“系综平均”方法(中国科学院理论物理研究所,2018)2。较之统计物理学和数学物理,好像我们应该深入研究统计经济学,当然前者是自然科学思维,后者是社会科学思维,在基础理论上可能有一般性的相同原理,也有特殊的不同思维逻辑。作为一般性原理,统计物理学的物理描述,与统计经济学的经济描述在科学原理上应该是一致的,统计物理学的物理描述追求的是对自然世界物质及其运动的量化统计解析,统计经济学的经济描述追求的是对社会关系及其变化的量化统计解析。自然与社会、物质及其运动与社会关系及其变化的内生性质不同,但是,二者
15、的统计认知原理是相似的。进一步比较,统计物理学的物理描述在微观世界与宏观宇宙的统一性,对于物理学发展具有重要的推动作用,而统计经济学还没有建立。然而从经济统计学来看,统计比较被动地为经济学服务,虽然也在积极发展微观到宏观的统一性描述方法,但是,经济学发展并没有因此而受到更新的科学思想推动,得到较大发展。统计物理学中的粒子、准粒子及微观世界、宏观宇宙、物质层次等与统计经济学中的产品和服务生产过程、经营过程、消费、投资、进出口以及收入分配关系等在思想和原理上是可以对比的。统计物理学的力学、热力学、量子力学、电力学和“一生二、二生三,三生万物”的量的变化导致物质运动由简单到复杂、由低级到高级直至出现
16、生命和意识,以及平衡态、非平衡态、耗散2C MY K统计学报2023 年第 1 期结构等统计物理学的理论方法,对于统计经济学研究具有重要的启示意义。物理学、数学物理、统计物理学的协同互动发展过程是通过实验室技术增强的过程不断螺旋式发展的。相比类推,经济学、数理经济学、经济统计学之间的协同互动发展是什么?实验室技术增强是什么?本文观察发现,经济学一枝独大,基本上运用的是哲学思想和逻辑思维方法,如微观经济学、宏观经济学、发展经济学、政治经济学、规范经济学、实证经济学、行为经济学。与数学相结合的是数理经济学,数理经济学明确用数学方程推演经济学模型。与数学、统计学相结合的是经济计量学,根据经济学问题与
17、数理逻辑建立方程模型,进行统计参数估计与假设检验。经济学联系实际进行的量化统计产生了经济统计学,经济统计学完全是按照经济学概念与理论确定统计原则,设计统计指标,建立数据生产体系,直接连接管理目标和管理过程,并为经济计量模型提供统计数据。经济学的社会性质是以人的社会关系为中心,显然不能简单照搬统计物理学的实验室技术增强的相关研究,那么其发展应该采用什么使能技术,也是需要研究的一个重要问题。互联网技术革命带来的数字化、物联网、智能化、区块链、数字孪生、元宇宙等可以形成经济学与数学、统计学协同发展的使能技术基础(任正非,2019)3。从上述这些发展格局与基本关系可以得出两点结论。(1)经济学独立性比
18、较强,数学、统计学、经济统计学的独立科学思想反向影响经济学思想发展的作用几乎没有。进一步讲,没有产生统计经济学,是因为数学没有深入经济学本质,发展出像数学物理一样的专门数学思想及理论方法。因此,缺乏数学、统计学的经济学桥,现代科技支撑的经济学整体系统能力比较疲软。(2)经济学分析中的一般均衡理论及相关理论方法,可以看作经济学自身整体性发展的内核,包含微观世界与宏观世界的统一,但由于缺乏与经济学紧密相连的数学和统计学的独立思想和理论方法,所以,在面对现实经济活动中复杂系统网络问题时,经济学没有专门且内生的科学思想与理论基础,明显表现在发展现代金融巨复杂系统网络可控量化统计分析技术上的“不清不楚”
19、。我们做一个简单的类比,统计物理学的气态、液态、固态、等离子体,与经济活动的产品和服务统计分类及产业、行业统计分类有一定的相似与可比性,但是,后者的研究根本没有独立的根基性的科学思想及理论方法,更看不到对经济学系统网络量化统计整体性研究的影响,统计学基本上没有形成对经济学发展的根本影响。借鉴数学物理、统计物理学在物理学发展中的桥之科学思想及作用,即对标统计物理学的气态、液态、固态、等离子体等“多体系统”,探索经济活动的产品和服务统计分类及产业、行业统计分类研究,可能对于经济学的传统思维会有所突破。类似的问题还有打破生产函数抽象,解析出效用论与社会平均劳动时间决定所有产品和服务系统网络价格的生态
20、规律。诺贝尔经济学奖得主罗伯特索洛(RobertSolow)曾说过:“数字时代的影响力无处不在,除了在 GDP 统计数据中。”这句话背后说明的是生产产出增加值统计与产品和服务统计的不一致性。经济活动和生产经营需要价值一致统计原则,但是科学把握价值一致的统计原则首先需要社会劳动标准和时间的一致性,再进一步是产品和服务效用的社会一致性,统计基础应该是知识、技术与业务、社会效用过程的统一。GDP 统计上(Bryniolfsson and Colls,2019)4,面对数字经济免费共享等社会新机制,就无法做出全面和社会效用一致的统计。因此,从产品和服务最小统计颗粒到最大统计总体的统计就成为人类社会的新
21、统计基础。传统经济统计和政府统计工作中,产品和服务统计以国民经济行业统计分类的原则为主,并没有在政府统计工作中建立系统科学的统计理论方法,其中不排除建立产品和服务统计完整体系的技术复杂性和工作成本巨大等原因。然而,互联网数字化、智能化使能技术以及物联网、传感器、穿戴设备和云平台等的广泛应用,为在市场层面直接统计与数据搜集整理提供了越来越充分可行的技术条件,建设全面、系统、科学的产品和服务统计体系与市场数字化服务平台成为可能,这为经济统计从传统的生产统计转到市场全场景的需求及使用统计,进而实现以人民为中心、以民生统计和人民经济福祉统计为中心的现代经济统计体系奠定了基础,也为以市场全场景为中心的数
22、字化、智能化经济统计运行服务平台建设,以及经济系统网络运行的智能优化管理与实时有效控制提供了可能。二、DT for Statistics 的概念内涵我们用数智化使能技术(简称 DT)替代 AI 寻求统计学的科学发展,也是在探索统计学为人类社会进步发挥更大作用和做出更大贡献的可能性。科学界普遍认为统计学是个小学科,为什么这样,表面看来统计学的学科特点是应用,统计学在各个领域应用的知识被宽广的应用领域所分散,例如,统计学知赵彦云:统计科学的发展研究3C MY K统计学报2023 年第 1 期识的碎片化导致其在经济社会应用中的冲击力相对比较弱。概率论与数理统计受数学家族影响,其自身超越比较难。经济社
23、会统计在经济学家族和社会学家族中被边缘化,经济计量学和新兴的计算社会学对经济社会统计学产生了巨大的遮荫影响,与概率论与数理统计一样,经济社会统计明显缺乏向一个家族自主发展的内外氛围。综观统计学科发展的方方面面,我们发现统计学的科学整体性还没有提到议程上来。整体科学性是否是一个对统计学生存发展具有根本性影响的问题,值得认真思考。因为这一问题不明确,许多统计学的新发展方向将面临被随意“领走”的可能,当然统计科学发展并不怕这个过程中的曲折波动,但是它却影响统计学整体发展的进程。逻辑上,数智化使能技术对于统计学发展是一个百年不遇的重大机遇,然而在 DT 发展的一片莺歌燕舞声中,不仅看不到统计的“挑战排
24、队”,而且在“数字+”的所有发展领域和研究开发工作中,以及智慧交通、智慧城市、智慧农业、工业互联网 4.0、智慧教育等“智慧+”的领域中,“统计”的文字也几乎消失了,大有“统计”成为历史概念的趋势。到底是需要还是不需要统计?从科学思维、科学逻辑、科学方法出发考量统计学知识及其对人类社会进步的绝对价值,特别是如何面对 DT 使能技术融合的挑战,对统计学科本身与人类社会发展都具有非常重要的意义。DT 可 以 是 Digitization(数 字 化)、DigitalTechnology(数 字 技 术 或 数 字 化 技 术)、DigitalTransformation(数字化转型)以及 Data
25、 Technology(数据技术)等所有相关概念的集合,比 AI 有更广泛的技术范围、技术应用内涵以及更复杂多样的系统网络层级,因此,总体可以把 DT 概括为数智化使能技术,该技术能够全面深刻、分层次地反映互联网技术革命的特点、特性和系统作用。我们可以迁移 AIfor Science 到 DT for Statistics 的研究,科学逻辑是“DT for Statistics”for Science,也就是统计学遵循科学思维逻辑及规则,以及 DT 使能技术的统计学关联作用。换而言之,统计学遵循科学思维逻辑及规则解析 DT 中的统计学、广义统计学和新统计科学。DT for Statistics
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