2013，49（4）Computer Engineering and Applications 计算机工程与应用自从1997年粒计算[1]的概念正式提出以来，粒计算的研究空前活跃，得到了快速而有效的发展，取得了像粒计算三角形[2]、粒计算四面体[3]等许多重要的阶段性研究成果。
粒计算三角形即粒计算三元模型的构建，是粒计算四面体出现以前粒计算研究与发展中最成功、最具粒计算特色的研究成果，为建立一个统一的、通用的粒计算模型框架[4]进行了成功的尝试，对粒计算学科的发展起到了重大推动作用。
但是，粒计算三角形是由结构化思维、结构化问题求解、结构化信息处理等三个基本要素组成的，缺少一个重要的元素——粒化基本理论，因而，粒计算四面体对粒计算三角形进行了改进和拓展，建立了由粒化思维、粒化问题求解、粒化信息处理、基本理论框架等四个基本要素[5]组成的宏观模型。
然而，粒计算四面体模型侧重于四面体结构形成后的平稳机制的研究，没有能揭示由粒计算三角形推进到粒计算四面体的必然性以及粒计算体系的阶段性划分及其演变过程，也没有说明四面体结构的不同形态。
因此，需要对粒计算四面体模型进行改进、充实和扩展，以便建立更粒计算的四元模型研究李鸿1，2，马小平1LI Hong 1，2,MA Xiaoping 11.中国矿业大学信息与电气工程学院，江苏徐州2210082.宿州学院信息工程学院，智能信息处理实验室，安徽宿州2340001.School of Information and Electrical Engineering,China University of Mining and Technology,Xuzhou,Jiangsu 221008,Chinaboratory of Intelligent Information Processing,School of Information Engineering,Suzhou University,Suzhou,Anhui 234000,ChinaLI Hong,MA Xiaoping.Research on four-element model of granular puter Engineering and Applica-tions,2013,49（4）：9-13.Abstract ：This paper attempts to study granular computing system as a whole by adoption of the qualitative research method,ensuring the integrity of granular computing system to guide the research and development of granular computing.Through thor-ough research in longitudinally advancing and transversely absorbing aspects and development of granular computing,the paper explains the necessity of the advanced development of granular computing system based on the existing research results.The au-thors classify the whole development process of granular computing system into 3stages ：initial stage,intermediate stage （three-element model ）and later stage （four-element model ）,then build the four-element model,which is seen as three main forms ：granulating thinking-orientation,granulating problem solving pushing-granulating information processing pulling and self-cooperation development.As a result,the authors expound and construct a new granular computing system in four elements as the core.Key words ：granular computing;granular computing system;four element;four-element model 摘要：为了保证粒计算体系的完整性，用以指导粒计算的研究与发展，采取了质性研究方法，把粒计算看成一个整体进行考察。
通过对粒计算研究与发展的纵向推进与横向吸纳等方面的深入考察，在已有研究成果的基础之上解释了粒计算体系向高级形式发展的必然性。
在此基础上，把粒计算体系的发展分为初期、中期（三元模型）、后期（四元模型）三个阶段；建立了四元模型；根据主导驱动元素的不同把四元模型阶段分为粒化思维导向型、粒化问题求解推动-粒化信息处理拉动导向型和自觉协同型三个主要表现形态，从而构建了以四元为核心的粒计算新体系。
关键词：粒计算；粒计算体系；四元；四元模型文献标志码：A中图分类号：TP 18doi ：10.3778/j.issn.1002-8331.1208-0507基金项目：国家自然科学基金资助项目（No.60974126）；安徽高校省级自然科学研究重点项目（No.KJ2012A263）。
作者简介：李鸿（1965—），男，博士生，教授，硕士生导师，CCF 会员，研究方向为智能计算、算法设计与分析、人工智能等；马小平（1961—），男，博士，教授，博士生导师，主要研究方向为控制理论与应用、计算机应用等。
E-mail ：Lih65@收稿日期：2012-09-06修回日期：2012-10-23文章编号：1002-8331（2013）04-0009-05CNKI 出版日期：2012-11-02/kcms/detail/11.2127.TP.20121102.0914.003.html9Computer Engineering and Applications计算机工程与应用2013，49（4）能体现粒计算宏观体系的新模型。
本文在粒计算四面体模型的基础上，将“基本理论框架”要素修改为“粒化基本理论”要素，进一步提出粒计算四元模型，将粒计算四面体模型作为粒计算四元模型的结构平稳性模型，起到特殊的缺位警示机制和结构平稳性分析的作用，并根据粒计算的研究进展与发展趋势，阐述了粒化基本理论融入粒计算宏观模型的必然性，探讨了粒计算体系的研究与发展阶段及其阶段性演变过程，分析了不同发展时期四元模型的表现形态及其主导驱动元素和其他元素的关系。
1粒化基本理论融入粒计算宏观模型的必然性粒计算的形成有其特定的社会背景，即模拟人类智能，而人类智能最主要的特点之一就是人类的全局分析能力。
如何对人类的全局分析能力建立合理的形式化模型，以便计算机能模拟这种能力，提高计算机求解问题的能力，这正是粒计算形成的根本原因。
因此可以说，粒计算的形成根植于社会实践的需要，其存在和发展有牢固的根基。
因而可以认为粒计算的本质是一门智能性、应用性和综合性的边缘学科。
同时，粒计算学科的建设和发展必须遵循学科发展的一般规律，既需要具体理论作基础又催生新的一般理论，既依靠理论指导又带动理论发展，通过对各个基于具体模型的理论进行有取舍的抽象、凝练、概括，必将形成粒化基本理论和理论体系。
粒化基本理论是指把关于粒、粒化方法和粒化思维中至关重要的所有认识（包括基本概念、基本原理等）看成科学，并在此基础上形成的独特理论，它集中体现在它形成了赖以引领促进自身发展的理论化形态。
粒化基本理论是粒计算的基础理论，由此可以搭建粒计算的基本理论框架，最终形成粒计算理论体系。
粒化基本理论不仅体现出了对解决复杂问题的解释力，还体现出对各种粒计算具体模型的整合力，还体现对粒计算发展趋势的指导力。
粒化基本理论还渗透到粒化思维、粒化问题求解、粒化信息处理等各个领域中，“四位一体”构成了粒计算的整体优势。
而粒计算三角形注重粒计算中的粒化思维的主导作用、粒化问题求解的保障作用、粒化信息处理的关键作用，但忽略了粒化基本理论的基础、核心、促进作用。
粒化基本理论融入粒计算宏观模型有其必然性，具体表现在以下几个方面。
（1）无法用粒化思维来寻求粒化问题求解的新方法和设计粒化信息处理的新模式。
粒化思维强调对粒计算的哲学思想的研究。
粒化思维作为粒计算的哲学思想，其指导地位始终处于最高、最抽象的层次。
粒化思维是以多层次、多视角的粒结构为思维对象，以建立复杂问题的多层次、多视角的粒结构为思维过程，以探索并确立普遍适用的基本规律和基本规则为思维本质，以实现问题求解、信息处理等目标的一系列思维活动。
粒化思维是粒计算的主导思维[6]，它贯穿于粒化问题求解和粒化信息处理的全过程，同时在实际研究与开展过程中，这两个方面也是围绕粒化思维来展开的。
但是，粒化思维是人脑对客观现实概括的和间接的反映，是一种精神活动。
只能用粒化思维来评判粒化问题求解的方法和粒化信息处理的模式是否是用粒化的观点认知问题的，无法用粒化思维来寻求粒化问题求解的新方法、设计粒化信息处理的新模式。
而这两个任务要靠粒化基本理论的指导才能完成。
（2）粒化问题求解研究粒计算的方法论问题，它将粒化思维具体到问题求解的方法、技术、工具的研究和开发中去。
粒化问题求解所提供的解题步骤和操作步骤，能够引导研究工作者沿着正确的反映途径前进，并按照它提供的一定程序去进行问题求解。
但必须考虑到粒化问题求解方法的有效性、可靠性、准确性、简便性等；还要考虑计算成本、价值等；对于不同的应用，还需要考虑其问题的特点和限制等。
这些对于粒化问题求解方法的反思、分析，就需要粒化基本理论的正确和有效的指导，这就是说，粒化问题求解方法促进了粒化基本理论的发展。
而没有或很少有粒化基本理论的正确和有效的指导，只纯粹地讲粒化问题求解方法，将会导致粒化问题求解方法既没有一定的系统性，也不能充分地发挥其效能，粒化基本理论的发展又促进了粒化问题求解方法的发展。
同时粒化基本理论又具有粒计算方法论的性质，粒化基本理论与粒计算方法论具有一定的统一性。