很长时间以来,汉语语音史研究一直以“一线式”研究为主流形态,近年来,越来越多学者思考多线程模式下的汉语语音史研究,提出“散点多线式”、“多线式”、“双层结构”等不同声音,强调研究通语的同时,也要充分研究历史方音等问题。随着这些研究的深入,汉语语音史研究面临着材料庞杂、数据量大、历史发展和地域情况复杂、缺乏有效研究辅助工具和检验手段等难点。如何更有效,特别是在宏观层面下研究多线程模式下的汉语语音史?面对这些难点,我们通过系统科学的思维方法,以历时研究与共时研究共存的“汉语语音系统”为研究对象。充分考虑汉语语音发展的复杂性和关联性,提出重新定义的“汉语语音系统”概念,在宏观层面同时考虑历时与共时研究,将古代汉语语音、近现代汉语语音、历史各地域方言、现代各地域方言的语音情况,放在在同一个系统中,用相同的参照标准观察与研究。面对如此庞大的系统,需要使用计算机技术作为辅助研究工具,因此将汉语语音情况转换为计算机可以懂的语言,即数学建模的过程。本文的理论基础是雅柯布森的音位区别特征学说,研究工具是数学分支“向量空间和线性代数”。在第二章的汉语语音系统分析实践研究中,我们首次完成了对古代汉语语音音位区别特征的研究,建立了“近代汉语声母音位区别特征矩阵”、“中古汉语声母音位区别特征矩阵”及“上古汉语声母音位区别特征矩阵”,并选取现代方言一例和古代方言一例分别建立了“方言（香港广东话）声母音位区别特征矩阵”,及“宋代闽方言声母音位区别特征矩阵”。探讨了陆氏12对普通话音位区别特征在上古汉语、中古汉语、现代方言和古代方言中的“不适用”问题及其原因,并提出了两种可实际操作的解决方法。第三章主要探讨数学建模过程,我们首先对雅柯布森音位区别特征学说进行数学化,并完成了理论上的数学推演。在建模过程中,我们将语音学研究阐释为对应的数学概念,完成陆致极普通话音位区别特征矩阵的数学建模,并讨论以陆致极音位区别特征作为数学建模中标准基的意义。我们引入“向量空间与子空间”的概念,证明通过增加区别特征维度,解决上古汉语、中古汉语音位在区别特征上的对立,不会影响原汉语语音系统和普通话数学模型的性质,并推论出,汉语语音系统数学模型的无限可扩展性,即不同语音材料的不同维度音位区别特征矩阵可以通过相同的数学模型定义和描述,历时和共时研究可在一个系统里融洽存在。接下来,对实践研究中完成的“近代汉语声母音位区别特征矩阵”、“中古汉语声母音位区别特征矩阵”、“上古汉语声母音位区别特征矩阵”、“方言（香港广东话）声母音位区别特征矩阵”及“宋代闽方言声母音位区别特征矩阵”,分别建立数学模型,并放置到统一标准的数学模型架构中进行研究。第四章主要是应用研究,我们基于数学模型,完成“历时与共时研究一体化的汉语语音系统研究平台”的完整架构,并进一步通过编程实现。平台以音位区别特征矩阵数学模型为基础构建思路,但其实相当于储存了不同层次的数据信息,包括:汉语语音音位区别特征矩阵、普通话和现代方言的音位、不同学者对古音的构拟情况、以音位区别特征描述的历时、共时音位集合。系统平台除了基础应用功能外,还提供生成矩阵与生成坐标图形功能,使语音系统中的音位变化规律直观可视化。并以汉语语音史中的“浊音轻化”现象为例,做实例研究及效果检验。汉语语音系统研究平台的构建基于云计算,平台可供研究者可随时随地使用,简化研究难度,减少研究耗时耗力,使研究可视化、直观化,宏观观察使棘手问题的解决具备可能性。平台除了数据存储性和可扩展性,同时也具备包容性与容错性,可无冲突容纳不同学术观点的构拟研究数据。同时,我们提出“数字化”的研究形式,以及“共享研究”的思路,可作为研究工具为其他学者共同使用,也可基于共享研究形成大数据平台,有利于宏观上对汉语语音做进一步数据挖掘研究。本文研究还有一些值得研究的工作待进一步深入。基于我们的研究,通过音位区别特征的描述确定唯一音位,通过音位拼合,可以得到历时和共时形态下的所有汉语语音（以具体字音为表现）,目前的数学模型只做了声母部分,且其中方言只选取了古今各一例作为方法解读,韵母部分尚待进一步添加。同时,为了表述数学建模过程和方法,在选用构拟时,仅以《汉字古音手册》中构拟情况为准,以中古汉语、上古汉语的构拟情况建立音位区别特征矩阵,其他构拟情况未加以研究。同时我们还有一些思考,数学模型中对音位进行加权模拟后,是否能有效代表音值,如何有效解决共享研究中的规范性问题等等,可待进一步研究。另外,汉语语音系统研究平台虽然已完成全局架构,功能开发仍处于起步阶段,在功能上有更多的开发可能性,供研究者共享使用。