系统架构师是21世纪高端竞争的关键人才

21世纪是信息化智能化深度发展的世纪，对于中国而言，也是在世界范围内走向高端竞争大环境的崭新时代。从国家、行业、企业三个层面看，在复杂系统建设竞争赛道上跟跑的时代已经基本结束，迎面而来的是并跑和领跑的时代，出现了世纪性的竞争环境和特殊的创新要求，召唤一种新兴的人才群体，这就是系统架构师。

中国共产党第二十届三中全会《决定》指出：“深化人才发展体制机制改革。实施更加积极、更加开放、更加有效的人才政策，完善人才自主培养机制，加快建设国家高水平人才高地和吸引集聚人才平台。”以国家之力、行业之力、企业之力培养系统架构师，正是落实二十届三中全会《决定》精神的必要措施和高效策略。

一、系统架构师的定位、特点和作用

本文所论述的系统架构师，并不仅仅指信息行业的软件系统架构师。软件系统架构师的培养已经有十余年的历程，并且已经有专门的教育机构在持续推进。这里所说的系统架构师，是指有能力在各相关行业中，对复杂系统进行科学架构的通用系统架构师，也可以称为一般系统架构师。

系统架构师，就是针对某一复杂系统工程，采取系统架构的科学方法，跨域整合应用需求的逻辑框架与支撑技术的功能模块，进行创新性系统整体设计开发的科技人才。

系统工程复杂了，高端竞争激烈了，才需要系统架构师。否则，工程师也一样可以完成系统架构。也可以说，系统架构师是一种兼有技术属性和管理属性的特殊创新人才。

在复杂系统工程的顶层、中层和底层，都需要配备不同资历和特点的系统架构师，并且形成以顶层系统架构师为核心的人才团队。这种人才配备形态，有可能在21世纪中后期的部分复杂系统工程领域，逐渐替代单一的工程师团队，成为提速复杂系统工程创新效率的关键性人才资源。

从世界视角看，典型的系统架构师已经在主导创新大潮。包括开发苹果手机的美国著名发明家、企业家史蒂夫．乔布斯，能够布设星链、回收火箭、创制AI猫女的发明家、企业家埃隆．里夫．马斯克（美国、南非、加拿大三重国籍），将Linux计算机网络操作系统内核发布在网络上供世界共享的芬兰瑞典人，电脑程序员林纳斯．本纳第克特．托瓦兹等。国内的华为技术有限公司创始人任正非，海珠格力电器股份有限公司董事长董明珠，安天科技集团股份有限公司董事长、首席架构师肖新光，中国杭州幻方科技有限公司创始人与AI通用大模型Deepseek系统架构师梁文锋等，也都是系统架构师行业典型的成功人士。只是他们之中有些人，没有将自己称为系统架构师而已。复杂系统建设中层和底层的优秀系统架构师，更是层出不穷，不胜枚举。

系统架构师具有以下特点：

一是具有聚合创新能力。系统架构师的创新，不仅仅限于技术系统，而是在应用效益、应用便捷性、应用新颖性等方面，形成聚合应用设计和技术开发的双向系统创新。双轮驱动，聚合发展。

二是跨域整合资源。系统架构师能够高效率地整合资源，包括应用与技术两方面的人才、知识和数据资源。

三是注重应用设计牵引。在智能化时代，单纯的需求牵引已经不能满足系统生成和发展的要求，许多情况下，需要将需求牵引，部分转化为应用逻辑的设计牵引，并且强调科研产品社会化应用以后的便捷性、舒适性和鲁棒性。

四是辐射行为逻辑全过程。系统架构师能够在系统本体的全过程行为逻辑中，将应用主体的行为规则和应用便捷性，与技术实现的硬件功能、软件算法深度洽接，实现具有创新意义的全系统结构塑造和功能开发。

五是高频更新系统功能。系统架构师在系统设计过程中，通常都留有更新升级系统功能的技术窗口和要素部署余地，边实践应用、边发现问题、边补充完善，营造出迭代升级式的活性系统架构形态。

系统架构师的作用，也十分明显，就是利用专业化应用设计和跨领域（应用与技术）创新这两个突破口，强化提升信息化智能化时代复杂系统工程的设计与建设能力，在世界性的高端竞争环境中，力求获取创新人才和创新科学方法的主动地位和能力优势。

二、系统架构师的科学方法论

系统架构师运用的主要科学方法论，就是系统架构方法。这种方法论一旦成熟，将与系统论、信息论、控制论、耗散结构论、协同论、突变论等20余种科学方法一样，成为现代科学方法群中不可或缺的重要成员。行业方法论的建立，也预示着系统架构师群体在逐步走向成熟。

系统架构方法，就是面向社会化应用需求和创新竞争环境，利用高效的系统组合方式，将复杂系统应用设计的逻辑框架与支撑技术的功能模块紧密对接，进行工程化设计和建设的一种科学方法。

系统架构方法论的研究对象，主要包括系统架构的要素、关系、运行机制、周边环境，以及类型区分、优化完善、智能升级等问题。

架构复杂系统工程，除了目标明确、要素齐全、关系恰当、运行顺畅、功能强大、环境适宜等一般性要求外，还需要达到一系列能够分析和量化的系统建设要求，并且在研究和建设的过程中，逐渐将要求转化为系统建设标准。具有普遍适用意义的复杂系统工程建设要求，主要有以下方面：

一是实现可用性。可用性是第一位要求。可以区分为基本达成、完全达成、超额达成以及未能达成等若干评价等级。

二是注重便捷性。就是在人与系统的交流层面，具有方便快捷的特性，上手好用。例如：手机具有了便捷性特点，不但成了好用的移动通信工具，而且造就了一种生活方式。

三是展现整体协调性。就是各系统要素能够围绕统一任务顺畅地相互配合，无阻碍、无延时地发挥应有功能，不出现明显拖后腿的要素或者要素链接。从机器人大赛现场常常可以看到，协调性好的机器人，又蹦又跳，灵动可爱；协调性不好的机器人，则表现得明显迟钝，好像身体的某一部分被捆住了，影响了整体性能的发挥。

四是具有不可替代性。如果有可以替代的现有系统，或者存在其他系统设计方案，就需要做比较，然后再进行深入的研发和生产。只有一种情况例外，就是竞争对手已经拥有了类似系统，需要进行追赶性开发，这时，就在国家或者行业竞争的层面，体现了对抗竞争需要的另一种不可替代性。

五是把握精细度。精细度体现在运行精细度和操作精细度两个方面。运行精细度，就是复杂系统的运行实体能够做出适宜的精细动作，完成精确的运行任务。如汽车能够在曲折的道路上精确地转向拐弯，机器狗能够精确地通过障碍物等。操作精细度，就是驱动复杂系统的工作面，能够精确的进行任务操作。如机器探头能够在人体胃肠中精确地摘除肿瘤，大型盾构机能够精确地在一个复杂工作面上开凿涵洞等。

六是凸现新颖性。通常包括架构新颖、技术新颖、外观新颖三个方面。架构新颖通常导致系统要素之间的关系出现有利的变化，技术新颖通常导致系统功能的局部提升或整体提升，外观新颖通常导致人们的关注度提升。

七是体现功能多样性。就是除了预想的主要系统功能之外，还出现了其他的辅加功能。在不影响或者较少影响系统主要功能的前提下，功能多样性是提高系统价值的乐见现象。有些复杂系统，也可以在设计和研发过程中，主动追求系统功能的多样性。例如：一部大型挖掘机，在强化其挖掘功能的前提下，可以视情在机械臂上安装钢杵使其具备房屋破拆功能，还可以使其通过临时改装成为起吊机械等。

八是蕴含智能化。智能化功能是人类21世纪的高等级要求，追求系统的自动化和高度适应性。无论是信息服务类系统还是复杂机械系统，都要求具有智能化功能。智能化系统使汽车、轮船、飞机和太空飞行器等都可以无人驾驶，使人从机械重复的劳作中解放出来，将更多的精力投入到系统管理、改造和升级研发的过程中去，实现劳动生产力的大比例白领化。脱离艰苦和危险劳动的智慧人类，将在未来的某一天，横空出世！

九是优化效费比。就是要求算一算投入产出的经济账。如果投入过大，即使系统功能再强大、智能化程度再高，也有可能用不起，甚至根本不可能建得成。因此，压缩系统的开发和运行成本，同时提升系统的应用功能，是架构复杂系统工程最基本的要求之一。虽然苛刻，但是不得不如此。

十是具备鲁棒性。就是系统在面临内部要素、结构和外部环境变化时，保持其性能和功能稳定的特性。也就是老百姓常说的“皮实”。如果一个系统在应用过程中，经常出故障，经常需要维护维修，用起来就十分不便，甚至会直接导致误工误产甚至各种事故。

十一是符合维修性。就是系统在规定的时间、条件下，按照规定的程序和方法进行维修，保持和恢复到规定的能力状态。也表示系统维修的便捷程度。例如：人们可以看到有些大型卡车，可以将车头上的整个驾驶舱向上抬起，将发动机和传动、油路等全部暴露出来，以方便维修。而另一些车辆则只能打开发动机盖维修，如果是机器的中下部出现故障，就只能拆卸维修了，很不方便。

十二是兼顾保障性。就是系统在规定的时间、条件下，为保障其完成规定的任务，再次提供所需人力、物力、信息等资源支持的能力。也表示系统保障的便捷程度。例如：民用客机，需要在较短时间内，完成加油、更换疲劳机件等工作，这就需要在系统设计的时候，强化加油和更换疲劳机件的便捷程度，使飞机能够尽快完成例行保障工作。作战飞机的保障性要求更高，需要在短时间内完成加油、补充各种弹药、更换目标信息要图等工作，使其快速恢复战斗力。

十三是预设扩展性。就是通过增加资源或者调整结构等措施，灵活应对系统面临的新情况新需求，实现系统业务增长、功能提升或者载荷增加的能力。通常包括横向扩展、纵向扩展和功能扩展三种形态。

系统架构方法有五种类型，包括平行架构、总分架构、嵌入架构、叠套架构和动态适配架构。在实践中，往往需要根据系统建设的特点和要求，将架构类型协同组合运用。

系统架构方法的创新点，是在技术创新的基础上，增加了专业化的应用设计，同时增加了应用设计与支撑技术互动环境下的融合创新能力。可以用以下公式来表述：

专业化应用设计 + 适用的技术支撑 + 跨域融合创新 Σ=Σ 系统架构方法的效益优势

在系统架构科学方法论的知识体系中，架构优化问题十分重要，在此，提出系统架构优化模型，作为深入推进系统架构知识积累的一个重要研究方向。

复杂系统架构优化程度（X）算法公式： X=A⋅a% ×B⋅b^∘I∘C⋅cC⋅c⋅D⋅d%×E⋅e^0⋅e⋅f0×F⋅f⁰⋅c⋅g%×H⋅h%×I⋅i%×J⋅j% ×K⋅k%×L⋅1%×M⋅m%+（-S+DH）

X：代表系统优化程度。数值越大，优化程度越高；反之越低。一般情况下，要求（ -S+DH） 趋向于零，也就是系统摘增值与系统代偿值相抵消。判断代偿值高于摘增值有利时，需要专家系统进行个性研判认定。

A：系统可用性（通常占有较高权重）；B：系统便捷性；C：系统整体协调性；D：系统不可替代性；E：系统精细度；F：系统新颖性；G：系统功能多样性；H：系统智能化程度；I：系统效费比优化程度；J：系统鲁棒性；K：系统维修性；L：系统保障性；M：系统扩展性。以上13种基本系统要素的优化值，可设常数为10，并可以根据行业规则、标准或者专家系统的意见进行优化数值调整。

遵循系统要素之和大于各要素简单相加的系统论原理，将各系统要素的优化值设定为相乘关系。设要素优化常数为10，是为了便于在不同的系统优化程度之间进行比较，体现的是基于比较的中间值设定方法。

公式中的系统要素及其权重值 （A⋅a% 1 B⋅b% 、C⋅c% 等），可以视情增加或者减少。如增加 Y⋅y% ，代表系统对高原环境的适应性要素及其权重；减少 G⋅g% 表示不关注系统功能的多样性。

-S：代表系统的摘增值。可设单位时间内的增值常数为-5。根据系统增的大小和快慢，可调整单位时间内的嫡增值。

DH：代表通过负熵输入的代偿值，常数为5，也就是可以与增常数-5抵消。如不能抵消则代偿值小于5，能够抵销则代偿值大于等于5。代偿值，由针对系统单位时间内的增值所采取的措施及其有效性决定。