包络曲线预测方法

出处：按学科分类—自然科学总论 山东人民出版社《方法大辞典》第422页（2022字）

先对各个时间阶段相互有关的各种技术形式，根据某个参数作出若干条曲线，然后勾划出同上述曲线的边缘相切的一条总曲线，从而进行长期预测的方法。

这条总曲线就叫包络曲线，它反映出这些相互有关的技术在一个很长的时期中的总发展过程，是一种定性预测方法。

例如詹恩奇就各种运输方法的最高速度所作的包络曲线是一个很说明问题的实例。

在下图中

各种运输方法的最高速度

从左到右，有许多较短的曲线，每条曲线表明某种运输方法在某一时期所达到的最高速度。但到一定时候，发展又减缓下来，最后被另一种同时存在的并且能达到更高速度的运输方法所取代。

所以每条曲线一般都是S形曲线。在作包络曲线的时候，最早发展较慢的一段可以不予考虑，因而呈现为抛物线。有了个别曲线，就不难勾划出包络曲线。图中的包络曲线表示出各个时期各种不同的运输方式所取得的最高速度。

包络曲线预测方法的理论根据在于科学技术的进步呈现出明显的阶段性，即相隔若干年就出现一次突破。

以运输速度来说，到目前为止，技术发展的各个阶段是：走路，骑马，火车，汽车，螺旋桨飞机，喷气式飞机，化学燃料火箭及核火箭。自60年代以来，包络曲线预测法的应用已有不少成功的例子。这种方法主要用于技术预测。

包络曲线实质上就是整体技术系统中各个单元技术功能特性运动、变化与发展所遵循的总的趋势与规律。据此，便可以由已知各个单元技术功能的特性、寻求它们的包络曲线，并以此包络曲线作为整体技术系统功能特性发展的趋势与规律，外椎预测该系统未来可能达到的功能特性参数。

在使用包络曲线法进行预测时，必须符合下面的假设条件：技术的发展是连续的，即功能特性的增长速度是渐变的。当利用包络曲线法外推超出现实科学和技术水平界限的趋势时，可根据该系统过去发展速度外推未来的发展速度。

此时并未考虑个别的或偶然性的技术突破的影响，但考虑了该技术系统渐进发展累积结果的影响。

在应用包络曲线法进行外推预测时，必须首先确定技术系统的边界，即确定该技术系统发展的上限，并根据“信息性”原理找出影响该技术系统功能特性参数进一步提高的内因与外因。一般情况下，内因指技术发展的强化参数，而外因指粗放参数。强化参数一般包括：(1)功能特性的极限接近于绝对(自然)极限的参数，如速度、真空度、深冷温度等；(2)功能特性接近于合理的和允许的值的参数，如线路的客货流量、火车和民航飞机的最高速度等；(3)功能特性的相对比率容易接近于极限值的参数，如能量转换效率(极限值为1)、通过一定通道的信息传递量等。粗放参数一般包括：人数、产量、货运量、国民总产值等参数。

对于比较大的宏观技术系统，采用包络曲线法进行预测，可以得到比分散预测更加稳定的增长趋势，尤其是长远预测中，一般不会受到诸如战争和自然灾害等非常事件的影响。由包络曲线外推得到的技术发展趋势之所以比较稳定，除由于连续反馈作用外，还因为根据数理统计学中大数定律，总体宏观随机变量比较稳定，抗干扰能力效强，相对于分布中心，总体宏观变量的相对误差比系统中任何一个随机变量的相对误差都要小。

用包络曲线法可以预测出各分散预测所难以得到的远景技术发展趋向，但仅用包络曲线法，不可能深入了解各单元技术的发展趋向，以及何时能出现某种新技术。

为弥补这一不足，技术系统的包络曲线和单元技术的生长(S)曲线应结合使用，使两者相互配合，互为补充。

包络曲线法外推预测主要应用于以下三个方面：

(1)推测远景技术。在某项技术发展的前期阶段，采用包络曲线对技术发展进行深入研究，外推出新的远景技术，从而可以提前进行必要的技术储备。

(2)预测可能出现的新技术。

当某项技术发展趋于极限时，采用包络曲线外推未来某一时期的功能特性参数水平，借此推测可能出现的新技术，及时进行必要的技术更新。

(3)验证决策的科学性。

验证决策中制订的功能特性参数是否科学合理。如果拟订的参数落于包络曲线的上方，则可能冒进；如在包络曲线下方，则可能保守。

包络曲线外推预测，方法简便易行，预测准确度较高，可靠性较好，并可在广泛范围内预测出可能出现的新技术突破，因而是一种比较有效且前途广阔的预测方法。