三年前开始开设一门本科新课，课程名称 Civil Engineering Systems 土木系统工程。当初确定课程名称时就比较纠结，到底应该叫Civil Engineering Systems呢，还是Civil Systems Engineering。最后还是随了选定的一本教材，取现名。当初选的教材是Revelle, C.S., Whitlatch, E. E., Wright, J. R. (2004).  Civil and Environmental Systems Engineering, Prentice Hall, 2nd edition. 这本书在北美比较流行，但数学讲得一塌糊涂，而且死贵死贵，一本200多元，学生意见比较大。用了一年，就想着改弦更张。第二年，先是选了Stark和Nicholls两人在1972年写的一本极老的书，Dover翻新出版，价格只有十几块钱，但有些内容真的太陈旧了，我基本上只用其中的部分习题。第二年课上到一半时，Amazon上出来一本新书，书名叫Introduction to Civil Engineering Systems，John Wiley出版的。我立马下单，等了近一个月，没有消息。再仔细一看，原来只是预订广告，说是要两个月后才出版。等呀等，一直没有下文。后来等不及了，给Wiley的销售代理写信，小姑娘很热情，很快回复，说出版有些拖后，还得再等。我只好放弃了。第三次上课，也就是这学期，又改回RWW的那本。由于教材极度不爽，开始试图写自己的教材，中间还有纽约的一家出版社和我联系。就在我准备将其中一章样稿发给该出版社时，Wiley给我来信，说我原来预订的那本书快要出来了，并给我看了全书目录。我一看，立刻暂停了我的写作计划，并告知出版社Wiley的消息，以及我需要拿到Evaluation Copy评估后再决定是否继续我的写作计划。对方表示理解。

两周前我终于拿到了这本新书:

全书1056页，1.6公斤。

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在评论前，插播一个小故事。今年的TRB会议的某一个会间休息，浏览研究海报时，我在一个关于路面养护效率的实证分析的海报前呆了几分钟。海报作者是Purdue大学的一个女研究生，听口音看长相应当是伊朗裔。特别要说伊朗裔，是因为我这些年来和伊朗人打交道的经历得出这样一个不算很好的印象，就是大多数伊朗人比较Defensive，而且常常给人offensive defence的感觉。海报中有一个图片，讲的是从PSI曲线来估计路面结构寿命。不同的养护策略，会带来不同的PSI曲线，进而可以估计结构寿命。这在逻辑上是很好的。PSI曲线是经验曲线，也就是根据实际路面数据做统计回归得到的。由于不同的养护策略对应的实际数据点不同，而且离散性也不一样，我就问了小姑娘一个问题，我说，你这个寿命比较只看了平均值，能不能也看一看标准差或某个下分位值啊？小姑娘可能没想到站在她面前的猥琐男是一个见到不确定性两眼放光的人，立刻回答到（也算是很聪明的了）：不可能啊，回归的均方残差是PSI的，怎么能转到寿命上去呢？我本来不想纠缠，撂下一句：其实可以的，你想想吧，就准备走人了。可是小姑娘不依不饶，非要我留名片，又给我递名片。看着她这么诚恳的样子，我只好又丢下一句：至少Monte Carlo simulation可以啊。这个时候小姑娘脸上立马现出一副极度鄙夷的样子，MCS怎么可以？听着她的口气我就准备走了，这时边上来了一个矮小的老头，姑娘撂下我不理，直接对老头说：那个人说用MCS做寿命方差，怎么可以？！我扫了一眼对方胸牌，Samuel Labi，再看了一下海报列表，哦，通讯作者来了。准备去套个近乎的，听着两人开始聊上了，我只得悻悻走开了。

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摆在我面前三斤重的书，由MIT著名教授de Neufville作序，共分五大部分共30章另四个简单附录。第一部分可以作为土木工程导论和系统工程导论的内容。全书的核心内容在第三部分，共14章，介绍土木工程设计和管理中常用的系统工程理论和方法，它们分别是：

1. Probability概率

2. Statistics 统计（基础）

3. Modeling （统计）建模

4. Simulation （蒙特卡罗）模拟

5. Optimization 优化

6. Cost Analysis 成本分析

7. Economic Analysis 经济分析

8. Multiple-Criteria Analysis 多准则决策

9. Risk and Reliability 风险与可靠性

10. System Dynamics 系统动力学

11. Real Options Analysis 实物期权分析

12. Decision Analysis 决策分析

13. Network Analysis Tools 网络分析工具

14. Queuing Analysis 排队分析

该教材的一个特色，正如de Neufville教授在序言中所指出，是将土木工程设施全寿命划分为八个阶段，即

1. Problem Identification/Needs Assessment问题甄别与需求评估

2. System Planning 系统规划

3. System Design 系统设计

4. System Construction 系统建造

5. System Operations 系统运营

6. System Monitoring/Inspection 系统监控与检测

7. System Preservation 系统维护

8. End-of-life Phase 退役期

第四部分共8章，分别介绍上述八个阶段中的关键问题以及前述系统工程方法的应用实例。第二部分只有一章，简单介绍这个八个阶段的主要工作内容，其实可以放在第一章作为土木工程的一般性介绍。第五部分分别介绍三个专题：Resilience（不知道该用哪个词译）, Sustainability（可持续发展）, Ethics and Legal Issues（职业道德与法律事务）。

这么一个大部头，作者在前言中提到该书适用于中高年级本科生，而且绝大多数内容可以在一个学期完成。我看非常困难。即便将第四部分内容分别作为学生的term projects主题由学生自学，要在13周内每周3小时介绍完第三部分这14章内容也是非常吃力的。

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先来一点赞。第一，作者的写作精神绝对是大赞。一千多页呢，要花多少个日日夜夜呢！这样一部大作，我还没发现作者有一处是拷贝粘贴的，即便是他原来的工作（他还有另一本教材，2007年出版），都没有。第二，一个作者的书有一个最大的好处，就是逻辑比较连贯。全书紧扣这八个阶段，虽然在第三部分介绍那些看似各自独立的知识内容时，作者也随时尽力引入与这八阶段工作内容密切相关的例子来解释各个系统工程方法的潜在用途，以此激发读者的学习兴趣。比如，在介绍优化方法中的整数规划时，作者通过背包模型介绍土木工程维护管理中常见的网络级和项目级的两层优化问题。要说这里的一个缺憾，就是他没有继续讨论工程优化中常见的优化间套优化的问题。第三，作者在这本教材中引入了原有教材中通常不会讨论的内容。我个人比较欣赏的有系统动力学和实物期权这两章。此外，在经济分析一章中，作者也花了不少笔墨讨论折现率的取值问题，这在一般工程经济学教材中都是一笔带过或语焉不详的。第四，尽管作者是一名交通工程领域的专家，但从教材中可以看出他在可持续性发展这个主题上领悟比较深。这一点可以从他的第一章末尾讨论土木工程发展历史的两种哲学观可以看出。最后一点，也是我在科学网写这个书评时需要强调的是，Labi教授是非洲人，他对津巴布韦和中国的历史带有深厚的感情，这一点也可以从该书第一章读出。

我在写下面的批评时一直带着一种复杂的感情。不写出来，心里难受；写出来，又觉得是对作者的不尊敬，同时也觉得自己过于轻浮；另一方面更加加深了我自己写教材的畏惧心理。所谓言多必失，这么一本过千页的教材，怎么能没有一点错误呢。

但这本教材确实包括了一些比较致命的错误，我说的是概念的错误。一个一般的感觉是，作者在概率、统计、不确定性这些问题上的知识是不牢固的。具体地，置信区间（第6章）是彻底地被作者介绍错了。他的定义是: A confidence statement describes our confidence (or the probability) that the estimated value of a population parameter lies between a certain lower limit and an upper limit.  斜体为博主添加。进一步，作者采用了非常混乱的数学符号来表示数据均值的估计值和估计量，彻底把他自己搞晕了。作者在其后的一些关于置信区间的例子也是完全错误或完全不相关的，如：

e. Sixty percent of college students weigh between 150 and 210 lb.

这怎么是置信区间呢？这完全是一个一般随机变量的概率描述而已。

更为离谱的是，作者竟然将中心极限定理也弄错。他是这样写的：For a random sample of size n taken from a population with mean mu and variance sigma^2, as n is very large, the distribution of the sample means approaches a standard normal distribution with mean 0 and variance 1.

在风险与可靠性一章，作者更是概念大混乱，一会儿按经济学家Knight的分类，说risk属于可能结果明确，但概率未知的事件；一会儿又说风险三要素：危害、概率、后果。

实物期权一章大量引用de Neufville及其学生的一篇文章，在概率上面才没有出太大的问题。

作者在第三章介绍土木工程系统的目标和对象(Goals and Objectives)。如果你试图通过阅读这一章来加深一点你对这一话题原本的理解，其间采用的混乱术语一定会让你抓狂。

全书对优化设计涉及很少，几乎没有给出一个像样的设计优化的例子。

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看来我还是要继续我的写作计划。