2025年大學(xué)《系統(tǒng)科學(xué)與工程》專業(yè)題庫——系統(tǒng)科學(xué)與工程的未來發(fā)展趨勢(shì)考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題1.以下哪項(xiàng)不是當(dāng)前系統(tǒng)科學(xué)與工程領(lǐng)域最受關(guān)注的前沿交叉方向？A.系統(tǒng)科學(xué)與人工智能的融合B.復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論在商業(yè)管理中的應(yīng)用C.基于量子計(jì)算的復(fù)雜系統(tǒng)仿真D.傳統(tǒng)控制理論在智能機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制中的優(yōu)化2.“平臺(tái)化系統(tǒng)”作為未來系統(tǒng)架構(gòu)的重要特征，其主要優(yōu)勢(shì)不體現(xiàn)在？A.提高了系統(tǒng)的模塊化和可擴(kuò)展性B.增強(qiáng)了系統(tǒng)各組成部分之間的耦合度C.促進(jìn)了系統(tǒng)內(nèi)不同參與者之間的價(jià)值共創(chuàng)D.通常能降低系統(tǒng)的整體開發(fā)和維護(hù)成本3.面對(duì)日益增長(zhǎng)的氣候變化風(fēng)險(xiǎn)，系統(tǒng)科學(xué)與工程方法主要有助于？A.直接開發(fā)出阻止氣候變化的技術(shù)B.識(shí)別關(guān)鍵反饋機(jī)制，評(píng)估不同適應(yīng)策略的效果C.精確預(yù)測(cè)未來氣候變化的exact日期和地點(diǎn)D.為各國(guó)制定統(tǒng)一的減排協(xié)議提供技術(shù)細(xì)節(jié)4.大數(shù)據(jù)分析在系統(tǒng)識(shí)別與預(yù)測(cè)中的應(yīng)用前景廣闊，但其面臨的主要挑戰(zhàn)之一是？A.數(shù)據(jù)采集成本過高B.難以處理數(shù)據(jù)中的噪聲和不確定性C.缺乏能夠處理海量數(shù)據(jù)的計(jì)算資源D.研究人員普遍缺乏編程技能5.數(shù)字孿生（DigitalTwin）技術(shù)在智能制造中的應(yīng)用，主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在？A.實(shí)現(xiàn)了物理設(shè)備與虛擬模型的完全物理隔離B.能夠?qū)崟r(shí)反映物理系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，并支持模擬推演C.顯著降低了物理樣機(jī)的測(cè)試和開發(fā)成本D.只能用于設(shè)計(jì)階段，無法用于運(yùn)行階段6.系統(tǒng)韌性（Resilience）在未來城市系統(tǒng)中的核心作用是？A.實(shí)現(xiàn)城市資源的最大化利用效率B.增強(qiáng)城市系統(tǒng)在面對(duì)擾動(dòng)時(shí)吸收、適應(yīng)和恢復(fù)的能力C.減少城市系統(tǒng)的能源消耗D.提高城市政府對(duì)市民需求的響應(yīng)速度7.人工智能系統(tǒng)在提升系統(tǒng)效率的同時(shí)，可能帶來的倫理風(fēng)險(xiǎn)不包括？A.算法偏見導(dǎo)致的決策不公平B.系統(tǒng)自主決策的責(zé)任歸屬模糊C.人與人工智能系統(tǒng)協(xié)作中的信任問題D.數(shù)據(jù)傳輸過程中的物理安全漏洞8.“復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)”理論對(duì)未來城市治理可能帶來的啟示不在于？A.強(qiáng)調(diào)城市治理應(yīng)更加注重自組織和他組織能力的培養(yǎng)B.認(rèn)為城市治理的目標(biāo)應(yīng)是追求絕對(duì)的穩(wěn)定和有序C.鼓勵(lì)在治理中引入更多元的主體的互動(dòng)和反饋機(jī)制D.提倡采用自上而下的命令控制式管理模式9.系統(tǒng)建模與仿真的價(jià)值主要在于？A.直接生成系統(tǒng)的最優(yōu)解決方案B.在現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)投入實(shí)際運(yùn)行前，評(píng)估不同設(shè)計(jì)或干預(yù)方案的可能后果C.完全替代對(duì)真實(shí)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)和觀測(cè)D.幫助設(shè)計(jì)者直觀地展示系統(tǒng)的外觀和布局10.平臺(tái)化系統(tǒng)相較于單體式系統(tǒng)，在應(yīng)對(duì)環(huán)境變化方面可能具有優(yōu)勢(shì)？A.由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)環(huán)境變化更敏感B.其松耦合的特性使其更容易調(diào)整內(nèi)部結(jié)構(gòu)以適應(yīng)外部變化C.平臺(tái)通常專注于單一功能，難以適應(yīng)多變環(huán)境D.平臺(tái)的管理者往往缺乏對(duì)環(huán)境變化的敏感度二、簡(jiǎn)答題1.請(qǐng)簡(jiǎn)述“系統(tǒng)涌現(xiàn)性”（Emergence）的基本概念及其在理解復(fù)雜系統(tǒng)行為中的重要性。2.簡(jiǎn)述“網(wǎng)絡(luò)科學(xué)”（NetworkScience）為系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)提供了哪些關(guān)鍵的理論和工具。3.“可持續(xù)發(fā)展”目標(biāo)與系統(tǒng)思維有何關(guān)聯(lián)？系統(tǒng)科學(xué)與工程如何為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)做出貢獻(xiàn)？4.解釋“人因工程”（HumanFactorsEngineering）在未來人機(jī)混合系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的核心作用。5.“數(shù)據(jù)密集型科學(xué)”（Data-IntensiveScience）對(duì)系統(tǒng)建模與仿真提出了哪些新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇？三、論述題1.結(jié)合具體實(shí)例，論述人工智能系統(tǒng)如何改變傳統(tǒng)系統(tǒng)工程的開發(fā)與運(yùn)維模式，并分析由此帶來的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。2.分析全球化系統(tǒng)在面對(duì)重大傳染病爆發(fā)時(shí)可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)傳導(dǎo)機(jī)制，并探討系統(tǒng)科學(xué)與工程如何為提升全球公共衛(wèi)生應(yīng)急響應(yīng)能力提供支持。3.探討數(shù)據(jù)隱私保護(hù)與系統(tǒng)效率在未來智能交通系統(tǒng)中的平衡問題。分析各方利益訴求、潛在的技術(shù)解決方案以及相關(guān)的倫理考量。試卷答案一、選擇題1.D2.B3.B4.B5.B6.B7.D8.B9.B10.B二、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述“系統(tǒng)涌現(xiàn)性”（Emergence）的基本概念及其在理解復(fù)雜系統(tǒng)行為中的重要性。*答案:系統(tǒng)涌現(xiàn)性是指復(fù)雜系統(tǒng)整體所表現(xiàn)出的、其組成部分所不具備的新的、宏觀的、自上而下的行為或特性。這些特性是在系統(tǒng)各部分相互作用、非線性地組合時(shí)產(chǎn)生的。重要性在于：涌現(xiàn)性是復(fù)雜系統(tǒng)最核心的特征之一，理解涌現(xiàn)性是把握復(fù)雜系統(tǒng)本質(zhì)、預(yù)測(cè)其行為、設(shè)計(jì)有效干預(yù)策略的基礎(chǔ)。許多現(xiàn)實(shí)世界的重要現(xiàn)象（如生命、意識(shí)、社會(huì)秩序、市場(chǎng)波動(dòng)）都具有涌現(xiàn)性，忽略涌現(xiàn)性將無法準(zhǔn)確描述和解釋這些現(xiàn)象。2.簡(jiǎn)述“網(wǎng)絡(luò)科學(xué)”（NetworkScience）為系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)提供了哪些關(guān)鍵的理論和工具。*答案:網(wǎng)絡(luò)科學(xué)為系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)提供了關(guān)鍵的理論和工具，主要包括：①圖論與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?描述系統(tǒng)組成元素（節(jié)點(diǎn)）及其連接關(guān)系（邊），分析網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征（如度分布、聚類系數(shù)、中心性、社區(qū)結(jié)構(gòu)），揭示系統(tǒng)連接模式和關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。②復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型:如小世界網(wǎng)絡(luò)、無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)等，用于描述和預(yù)測(cè)現(xiàn)實(shí)世界中廣泛存在的復(fù)雜連接結(jié)構(gòu)。③網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力學(xué):研究信息、行為或物質(zhì)在網(wǎng)絡(luò)上的傳播和演化規(guī)律，如SIR模型、意見動(dòng)力學(xué)模型等。④網(wǎng)絡(luò)測(cè)量方法:提供量化評(píng)估網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)指標(biāo)的工具。這些理論和工具使系統(tǒng)分析能夠從整體結(jié)構(gòu)和互動(dòng)關(guān)系層面深入理解系統(tǒng)，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)（如優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、提升連通性/魯棒性）提供依據(jù)。3.“可持續(xù)發(fā)展”目標(biāo)與系統(tǒng)思維有何關(guān)聯(lián)？系統(tǒng)科學(xué)與工程如何為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)做出貢獻(xiàn)？*答案:可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)與系統(tǒng)思維密切相關(guān)?？沙掷m(xù)發(fā)展本身就是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)性目標(biāo)，涉及經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境等多個(gè)相互關(guān)聯(lián)、相互影響的子系統(tǒng)，需要考慮長(zhǎng)期性、整體性和權(quán)衡（如發(fā)展與保護(hù)的平衡）。系統(tǒng)思維強(qiáng)調(diào)理解這些子系統(tǒng)之間的相互作用、反饋機(jī)制和權(quán)衡關(guān)系，有助于全面、長(zhǎng)遠(yuǎn)地審視發(fā)展問題。系統(tǒng)科學(xué)與工程通過：①構(gòu)建包含經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境因素的綜合模型，分析不同發(fā)展策略的長(zhǎng)期影響和潛在的系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)。②識(shí)別關(guān)鍵干預(yù)點(diǎn)和杠桿點(diǎn)，設(shè)計(jì)促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的系統(tǒng)解決方案（如循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式、綜合資源管理計(jì)劃）。③評(píng)估政策干預(yù)的效果，進(jìn)行系統(tǒng)層面的優(yōu)化和調(diào)整，為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)提供科學(xué)依據(jù)和決策支持。4.解釋“人因工程”（HumanFactorsEngineering）在未來人機(jī)混合系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的核心作用。*答案:人因工程（或稱工效學(xué)）在未來人機(jī)混合系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的核心作用是確保系統(tǒng)設(shè)計(jì)能夠充分適應(yīng)人的能力、限制和需求，優(yōu)化人與機(jī)器的協(xié)同工作，提升系統(tǒng)整體性能、安全性和可用性。核心作用體現(xiàn)在：①優(yōu)化交互設(shè)計(jì):設(shè)計(jì)直觀、高效、容錯(cuò)的人機(jī)交互界面和流程，減少認(rèn)知負(fù)荷，提高操作效率和準(zhǔn)確性。②保障系統(tǒng)安全:識(shí)別并消除人因失誤的可能性，設(shè)計(jì)能夠預(yù)防或減輕人為因素導(dǎo)致的事故的系統(tǒng)，特別是在高風(fēng)險(xiǎn)領(lǐng)域。③提升用戶體驗(yàn)與滿意度:使系統(tǒng)易于學(xué)習(xí)、使用和理解，增強(qiáng)用戶對(duì)系統(tǒng)的信任和接受度。④考慮人的多樣性:關(guān)注不同能力水平、經(jīng)驗(yàn)背景的用戶需求，設(shè)計(jì)包容性更強(qiáng)的系統(tǒng)。⑤促進(jìn)人機(jī)協(xié)同:設(shè)計(jì)能夠有效支持人類判斷、決策和干預(yù)的智能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。在人機(jī)智能交互日益普遍的未來，人因工程的作用將更加關(guān)鍵。5.“數(shù)據(jù)密集型科學(xué)”（Data-IntensiveScience）對(duì)系統(tǒng)建模與仿真提出了哪些新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇？*答案:數(shù)據(jù)密集型科學(xué)對(duì)系統(tǒng)建模與仿真提出了新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。挑戰(zhàn)包括：①數(shù)據(jù)處理能力:需要處理和分析規(guī)模巨大、種類繁多（結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化）的數(shù)據(jù)，對(duì)計(jì)算資源和存儲(chǔ)能力提出極高要求。②模型驗(yàn)證復(fù)雜性:如何利用海量數(shù)據(jù)有效驗(yàn)證復(fù)雜模型的準(zhǔn)確性，避免過擬合，并處理數(shù)據(jù)中的噪聲和偏差。③實(shí)時(shí)性與效率:在許多應(yīng)用場(chǎng)景（如實(shí)時(shí)監(jiān)控、快速?zèng)Q策）中，需要開發(fā)高效的建模和仿真方法，以應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)的快速產(chǎn)生。④跨學(xué)科技能需求:需要融合數(shù)據(jù)科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、領(lǐng)域?qū)I(yè)知識(shí)等多方面技能。機(jī)遇在于：①提升模型精度與深度:利用大數(shù)據(jù)可以揭示傳統(tǒng)方法難以發(fā)現(xiàn)的細(xì)微模式和復(fù)雜關(guān)系，構(gòu)建更精確、更全面的系統(tǒng)模型。②實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)建模:探索從數(shù)據(jù)中直接學(xué)習(xí)模型結(jié)構(gòu)和參數(shù)的方法（如機(jī)器學(xué)習(xí)），減少對(duì)先驗(yàn)知識(shí)的過度依賴。③增強(qiáng)仿真保真度:利用高分辨率數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)高保真的系統(tǒng)仿真，更真實(shí)地模擬系統(tǒng)行為。④支持大規(guī)模系統(tǒng)分析:能夠處理和分析更大規(guī)模的系統(tǒng)模型，研究更宏大尺度的系統(tǒng)問題（如全球氣候變化、宇宙演化）。數(shù)據(jù)密集型科學(xué)正推動(dòng)建模與仿真向更自動(dòng)化、智能化、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)化的方向發(fā)展。三、論述題1.結(jié)合具體實(shí)例，論述人工智能系統(tǒng)如何改變傳統(tǒng)系統(tǒng)工程的開發(fā)與運(yùn)維模式，并分析由此帶來的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。*答案:人工智能（AI）系統(tǒng)正在深刻改變傳統(tǒng)系統(tǒng)工程的開發(fā)與運(yùn)維模式。在開發(fā)模式方面，AI使得系統(tǒng)從基于規(guī)則和顯式模型的“設(shè)計(jì)-實(shí)現(xiàn)”模式，向基于數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)和自適應(yīng)的“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)-模型生成”模式轉(zhuǎn)變。例如，在軟件開發(fā)中，AI可以輔助進(jìn)行代碼自動(dòng)生成、自動(dòng)化測(cè)試、缺陷預(yù)測(cè)；在硬件設(shè)計(jì)領(lǐng)域，AI可用于優(yōu)化設(shè)計(jì)方案、預(yù)測(cè)性能。AI也使得系統(tǒng)架構(gòu)更加動(dòng)態(tài)和自適應(yīng)，能夠根據(jù)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)自動(dòng)調(diào)整配置或結(jié)構(gòu)。在運(yùn)維模式方面，AI驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)運(yùn)維（AIOps）能夠?qū)崿F(xiàn)從被動(dòng)響應(yīng)到主動(dòng)預(yù)測(cè)的轉(zhuǎn)變。通過分析系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，AI可以預(yù)測(cè)潛在故障、自動(dòng)進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)優(yōu)、優(yōu)化資源分配，顯著提升運(yùn)維效率和系統(tǒng)穩(wěn)定性。例如，大型互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的AI系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶行為和系統(tǒng)性能，自動(dòng)處理用戶投訴或調(diào)整服務(wù)器負(fù)載。機(jī)遇在于：提升開發(fā)效率和系統(tǒng)性能、增強(qiáng)系統(tǒng)適應(yīng)性和智能化水平、降低運(yùn)維成本和人力依賴、能夠處理更復(fù)雜的非線性系統(tǒng)問題。挑戰(zhàn)在于：需要新的開發(fā)方法和工具鏈支持、數(shù)據(jù)質(zhì)量和標(biāo)注成本高昂、模型可解釋性和魯棒性面臨挑戰(zhàn)、引發(fā)新的倫理和安全風(fēng)險(xiǎn)（如AI決策偏見、對(duì)抗性攻擊）、對(duì)從業(yè)人員技能提出新要求。2.分析全球化系統(tǒng)在面對(duì)重大傳染病爆發(fā)時(shí)可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)傳導(dǎo)機(jī)制，并探討系統(tǒng)科學(xué)與工程如何為提升全球公共衛(wèi)生應(yīng)急響應(yīng)能力提供支持。*答案:全球化系統(tǒng)在面對(duì)重大傳染病爆發(fā)時(shí)，風(fēng)險(xiǎn)傳導(dǎo)機(jī)制呈現(xiàn)復(fù)雜性和快速性。主要機(jī)制包括：①交通網(wǎng)絡(luò)傳播:全球化導(dǎo)致的人員、貨物、信息的高頻快速流動(dòng)，使得病原體能夠在短時(shí)間內(nèi)跨越國(guó)界，通過城市節(jié)點(diǎn)迅速擴(kuò)散。②經(jīng)濟(jì)與貿(mào)易聯(lián)系:跨國(guó)供應(yīng)鏈、旅游業(yè)的全球化，不僅加速人員流動(dòng)，也可能成為病原體或受污染物品的運(yùn)輸途徑。③信息網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)散:社交媒體和新聞媒體的全球化傳播，使得疫情信息、謠言、恐慌情緒能在瞬間擴(kuò)散，影響公眾行為和國(guó)際反應(yīng)。④社會(huì)文化與政治因素:全球化背景下，不同國(guó)家的社會(huì)文化、政治體制、醫(yī)療資源分配不均，導(dǎo)致疫情應(yīng)對(duì)策略差異巨大，可能加劇風(fēng)險(xiǎn)或形成系統(tǒng)性漏洞。⑤系統(tǒng)脆弱性累積:全球化可能加劇某些地區(qū)的系統(tǒng)脆弱性，如醫(yī)療資源不足、公共衛(wèi)生體系薄弱，成為疫情爆發(fā)的“熱點(diǎn)”。系統(tǒng)科學(xué)與工程可以通過：①構(gòu)建全球傳染病傳播模型:結(jié)合交通網(wǎng)絡(luò)、人口流動(dòng)數(shù)據(jù)、疫情數(shù)據(jù)，模擬和預(yù)測(cè)疫情擴(kuò)散路徑與速度，為防控策略提供科學(xué)依據(jù)。②分析全球公共衛(wèi)生系統(tǒng)韌性:評(píng)估不同國(guó)家和地區(qū)的公共衛(wèi)生系統(tǒng)在應(yīng)對(duì)疫情沖擊時(shí)的響應(yīng)能力、恢復(fù)能力和資源調(diào)配能力，識(shí)別薄弱環(huán)節(jié)。③設(shè)計(jì)多主體協(xié)同應(yīng)對(duì)機(jī)制:建立跨國(guó)家、跨部門、跨學(xué)科的信息共享與協(xié)調(diào)平臺(tái)，優(yōu)化資源（如醫(yī)療物資、疫苗）的全球調(diào)配方案。④評(píng)估信息傳播網(wǎng)絡(luò)的影響:分析疫情相關(guān)信息在網(wǎng)絡(luò)中的傳播動(dòng)力學(xué)，設(shè)計(jì)有效的信息干預(yù)策略，打擊謠言，引導(dǎo)理性應(yīng)對(duì)。⑤政策模擬與評(píng)估:模擬不同防控政策（如旅行限制、隔離措施）在全球系統(tǒng)中的綜合影響，為決策者提供最優(yōu)策略建議。3.探討數(shù)據(jù)隱私保護(hù)與系統(tǒng)效率在未來智能交通系統(tǒng)中的平衡問題。分析各方利益訴求、潛在的技術(shù)解決方案以及相關(guān)的倫理考量。*答案:未來智能交通系統(tǒng)（ITS）高度依賴數(shù)據(jù)收集與分析以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)行（如交通流預(yù)測(cè)、信號(hào)燈控制、路徑規(guī)劃），但這與個(gè)人數(shù)據(jù)隱私保護(hù)之間存在天然的緊張關(guān)系。利益訴求包括：①交通管理部門/系統(tǒng)提供商:需要獲取車輛位置、速度、駕駛行為等數(shù)據(jù)，以提高交通效率、安全性和系統(tǒng)智能化水平。②駕駛員/出行者:希望系統(tǒng)提供高效便捷的出行服務(wù)，同時(shí)保護(hù)個(gè)人隱私，避免數(shù)據(jù)被濫用或泄露。③數(shù)據(jù)控制方（車輛制造商、地圖服務(wù)商等）:希望利用數(shù)據(jù)創(chuàng)造商業(yè)價(jià)值，但也需承擔(dān)數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)的主體責(zé)任。④監(jiān)管機(jī)構(gòu):負(fù)責(zé)制定法規(guī)，平衡創(chuàng)新與隱私保護(hù)。潛在的技術(shù)解決方案包括：①數(shù)據(jù)脫敏與匿名化:在數(shù)據(jù)使用和分析前去除或模糊化個(gè)人身份信息，但需注意再識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)。②差分隱私:在數(shù)據(jù)發(fā)布或模型訓(xùn)練中加入噪聲，保護(hù)個(gè)體數(shù)據(jù)不被精確推斷。③聯(lián)邦學(xué)習(xí)/邊緣計(jì)算:數(shù)據(jù)處理在本地或分布式進(jìn)行，減少原始數(shù)據(jù)在中心化服務(wù)器的暴露。④可解釋AI:提高AI決策過程的透明度，讓用戶理解系統(tǒng)為何做出