复杂性研究—由来、现状、应用(中)

 

 

 

复杂性反对绝对化，复杂性研究反对的也恰恰就是这种把某一个局部的真理加以扩大化的倾向。

 

 

我们第二讲来介绍一下复杂性研究的基本理念。对复杂性研究一个经常听见的批评就是你说的都是大白话,没有什么公式。不像一般我们理解的,一定要有一个框架,要有一个公式。

 

确实是这样,对这个问题我的回答是从两方面来说。第一点，确实这个复杂性研究到今年为止并没有形成一套完整的学科。

 

确实如此，作为一门学科,当然有人说,一说就是亚里斯多德多少年前就有,但是真正作为一门学科,它远远没有成熟,只是大家觉得应该研究。

 

所以从这个意义上讲,你说复杂性研究到现在没有什么成熟的一套完整的办法,或者完整的理论体系,这话是完全正确的。这话不错。曾经有一位社科院哲学系的朋友对我说,说科学就是要简化的。复杂性科学这个从名词上就是矛盾的。

 

我说我觉得他说得有道理。所以大家可能注意到,我前边都没有提复杂性科学。我都说的是复杂性研究。对不对？当然这一方面是哲学界朋友的批评,另一方面国外确实也是多数人讲的,包括圣塔菲研究所在内,它就是叫Complexity Study,而不是叫Complexity Science。

 

它确实是这样,但是从另一个角度讲呢,复杂性研究,如果你要求它像物理学一样有那么一套定律、一个公式、一个算法,这恐怕本身就和复杂性研究是矛盾的。这本身就是矛盾的。复杂性研究,我们在第一讲里讲了,它的基本想法就是承认世界的复杂性、多样性。

 

换句话说，它认为每一条理论,每一个理论框架,都是有它的使用范围的。超出一定范围它就错了。没有放之四海而皆准的理论。所以我就记得我当时读霍兰的书的时候,他讲到这个规则。

 

那么，像我们这些搞计算机的,张口闭口就是规则。你没规则怎么能做事呢？但是霍兰的书里明确地讲,规则可能70%情况下适用,就会有30%的例外。当时看着确实很别扭。就觉得这叫什么理论呢,对不对？

 

但是现在回过头来想,恰恰就是这样,它才给科学的进步和人们的发展留出了空间和余地。说到这儿我插一个小故事。我读过薛定谔的一本书,他讲科学与希腊,其中讲了这么一件事,就非常有意思。

 

他说德国在第二次世界大战以后,曾经对教育进行了一次大的改革,在改革中间有一个文件,提到了对老师的要求。这个文件里怎么讲的呢？

 

他说所有的教理工科的教员,大家注意,还专门说是理工科，所有的理工科的教员,都必须告诉自己的学生你所讲解的规律是在什么样的范围内适用的。超出一定的范围,你说的这个理论就不再适用了。

 

当时我看到这点的时候,我就觉得,我们好像学不管是自然科学的课,还是社会科学的课,这老师恨不得就告诉你,我说的这是放之四海而皆准的道理。很少有老师会告诉自己的学生,我讲的这些道理,它的有效范围是在什么地方。

 

这件事我看了以后,当时没太在意。但是后来越想越觉得深刻。大家注意，在第二次世界大战结束以后,在德国全民反思历史教训的时候,他们的教学改革对教师提出这样的要求,这不是偶然的。

 

所以如果你要按照那种,希望用一个框架解决世界上所有问题的思路去要求复杂性研究的话,那这点说实在的,它本身就是矛盾的,本身就是对立的。

 

所以我想在开始介绍复杂性研究的基本理念的时候,我先把这点说清楚。你千万别像要求物理学,或者说我们习惯的古典经济学那样，有两条原理,然后我就顺着它全推出来。你不要抱着这样的希望。

 

复杂性研究不是这样的东西,它要反对的恰恰就是这种。把某一个局部的真理,加以扩大化的这种倾向。好,这样可能会有朋友就问了,你说了半天,那这有什么呀，那没有什么道理呀。

 

最后无非都是一些老生常谈,无非都是说做事别做绝了呀。既有正面也有反面呀。黑的也是白的,白的也是黑的呀。顶多像个易经在这儿画的太极图。黑的白的根本不是截然分开的。

 

你别说，这还真有点相近,确实是这样。因为它是反对绝对化。但是如果这么说,那你说这100多年有什么发展,有什么进步啊,下面我就来说说。有几个值得我们思考的复杂性研究的最基本的理念。

 

第一个理念叫涌现。这涌现啊,有不同的翻法,物理学界一些专家把它翻译成为叫做呈展,呈现的呈,展览的展。它指的是什么呢？指的是某一些结构和现象的突然的出现。

 

比如说水汽遇到冷的玻璃,在上面结成了窗花。那你原来的这个水汽忽然一变,没有什么结构,没有对称，迷迷糊糊的。一旦它结成冰花以后,有非常有规则的形状。

 

那这形状哪来的呢？这就叫涌现。英文叫emergence。那这个东西这种现象,应该说在物理里边的相变,物理里边的湍流,咱们这个激光,都是这种现象。

 

我想大家知道激光。激光是什么呢？说平常这原子的振动都是无规则的,方向都是乱的,但是我在一个激光器两边加电压,高高高高到一定程度,在那么一个关键点,一下子所有这些原子都排成非常整齐，发的光的波长方向非常一致,这就叫激光。

 

那这为什么加压？前边比如说升高,100个单位的电压的话没变化,到第101个就变了。这种现象就叫做涌现。那我们从复杂性研究来说呢,它研究了很多很多物理现象、社会现象、生物现象,对不对？最后把这些东西归纳起来,叫做一个涌现。

 

这涌现是怎么涌现的呢？回到咱们上次讲的基本理念,一加一大于二。它部分构成整体的时候,出现新的规律。一个一个蚂蚁很笨,一群蚂蚁可以做非常聪明的事。所有这些现象,都是由于大量的个体组成了一个整体出现的,这就叫涌现。

 

也就是说一加一大于二。个体组成整体的时候,出现新的值,这些现象恰恰就是世界发生质变的关键,这就是关键。而这种涌现的现象,它有很多共同点。这些共同点,美国著名的学者Holland,翻译叫约翰·霍兰,John Holland,他写过一本书,这本书就叫《涌现》。

 

稍微说远一点,霍兰的这位学者,是在复杂性研究方面有非常重大贡献的一位学者。他是计算机出身,他在很年轻的时候,就提出了一种算法,叫遗传算法。这个遗传算法,模仿生物界遗传的过程,在计算机界是非常有名的,所以计算机界把Holland,叫做遗传算法之父.

 

Holland在发现了遗传算法之后,他并没有停止在一个算法上边,而是思考这种涌现现象的特点。而思考这种特点的结果是什么呢？在1994年的时候,Holland在圣塔菲研究所的Summer School,夏季学校做了一个报告,这个报告的题目叫做《Hidden order》,我们翻译叫做《隐秩序》。

 

在这本书里面,他就把为什么一加一大于二会出现新的东西呢？他就提出了一个叫做CAS的理论。

 

即Complex Adaptive System。CAS理论,他认为什么样的东西,什么样的情况下,才会出现这种涌现现象呢？首先有一个,就是这个个体它不是死的,个体是活的。个体的行为是会改变的。而这种改变,是通过和环境的交流来改变的。叫什么呢？叫做适应行为。

 

其实按咱们平常讲的话呢,也可以叫学习,适应和学习。一个意思。比如说一条狗,这条狗呢,它来了人,它也可能迎上去,也可能去逃跑。那可能一个小狗它也没有经验,也可能就迎上去了,也可能就逃跑了。

 

结果一个家养环境下的狗,它迎上去了以后呢,就得到吃的了对不对？于是它知道,来了一个人的话,我迎上去挺好,我能得到吃的。于是它在它的行为模式里面呢,这方面就得到了加强。

 

但是如果是一条野狗,每次迎上去都挨一顿打,那它得到的印象是什么呢,来了人我得躲远远的。所以可能两只小狗,原来它的行为模式是一样的话呢,一个在家养环境下,一个在野外的话,过个三个月以后,它们的行为模式会变得完全不一样。

 

我不讲技术细节了。正是Holland就把刚才我说的这样一个学习和适应的过程,把它完全的计算机化了。而且用这个东西就构造了一个叫做回声模型Echo model。

 

《隐秩序》这本书,就是把这回声模型的原理结构分了六个步骤,一步一步地把它讲下来。今天我不会在这儿展开讲,有兴趣的朋友可以看这本书。

 

这样呢,就像这本书的副标题所说的,Holland提出了一个著名的论断,叫做什么呢,叫做适应性造就复杂性。我要给它稍微解释一下的话,就是个体的适应性行为,造就了整个系统的复杂性。

 

所以当时我和我的同事和学生翻译这本书的时候,我们的副标题写了一个适应性造就复杂性。后来每次讲课我要说到这点。我都要说说全一点儿的话,应该是叫做个体的适应性的行为造就了整个系统的复杂性。

 

所以呢,这样到一定的程度下呢,它就会涌现出来新的东西。我举一个经济学中间大家都知道的例子。大家知道经济学中,有一位著名的经济学家科斯得了诺贝尔奖。他为什么得诺贝尔奖呢？应该是他证明了或者说明了企业是怎么产生的。

 

如果你按照经济学最基本原理,那就是都个体交换不就完了吗？他说那为什么会出现企业呢？科斯就从交易费用的多少,大家为了节省交易费用,最后证明了企业是必然要出现的。这是一个得诺贝尔奖的成果。

 

也就是说这样一个新的东西它会出现,它会出现一个各种各样的一些新的现象。所以,Holland在1994年这次报告里头呢,就讲了这个Echo模型,提出了CAS理论。

 

那这样呢,和我们刚才讲的涌现什么关系呢？他接着就在《隐秩序》的基础上,对于一些涌现现象进行了深入的横向的研究。他在1997年出了他的第二本书,叫《涌现》。

 

这本书呢,他举了三种不同类型的复杂系统。什么系统呢？跳棋,下棋,西洋的跳棋；第二个,人的脑子；第三个,语言。这三个看来是完全不同领域的东西,都是什么呀。由若干简单的个体,当它组成整体的时候,就会出现新的东西。他把它进行了横向的比较。

 

最近这AlphaGo表现得很热闹,那AlphaGo是围棋就复杂多了。当时Holland写这个书的时候,还只是说到跳棋和国际象棋。那在这个过程中间,他经济这些比较以后,Holland提出了对于涌现现象理解的八条共同的特点.

 

大家注意,他并不是说我这就是定义,也不是说就是这规律。而是什么呢,他对比了这种跨学科的这种视现象提出来的。当然我不可能在这儿把这八条一条一条讲,我随便举两条。大家可以看看,非常有意思。

 

第一条所有涌现都是在生成系统中才会出现的,英文叫Generating system。就是它要不断生成自己的这样的系统。比如像我刚才讲的,即便咱们讲物理现象,窗上结冰花,它也是要从气态转换成固态的时候,它才会出现冰花,对不对？

 

所以呢咱们说的大白话的话,就是说只有活的东西才会出现涌现现象。这是一条。再举一条,他这八条里头另外有一条,凡是涌现现象都是什么呢,都是构成的成分不断变化的稳定的模式。

 

说到这儿我就想到一个非常好的例子,成分不断改变的这样的稳定的模式。你比如说北大,北大学生老换对不对,铁打的营盘流水的兵。但是北大有它北大的传统,北大有北大的风格,这风格是固定的,是稳定的对不对。

 

这就叫一个主体,一个新的主体,稳定的主体。咱们再举一个更简单一点儿的物理学的例子。有一次李政道在清华搞报告,他讲了一个东西,叫做孤立波或者叫驻波。驻就是马字旁的一个驻的那个驻。

 

驻波,这个概念是个什么概念呢？是波。但是从外表看它是孤立的,它不是说我们连续的波。这个最形象的例子,李政道讲的是什么呢？说一条船,你站在船头上,你看船头旁边激起的那两个波,你开出10海里,8海里,这个波是稳定的。

 

但是里头的分子怎么样,是老换的。但是这个模式是稳定的。咱们学物理的都知道,为什么到最后波力二相性得到了认可呀。在一定程度下,在微观世界就是这样。你说这是一个粒子还是一个波,对不对？但是你要能形成它是什么呢,形成它必须是它的内部的东西。

 

如果不停,如果没有这些分子在转,它这个波根本不存在。但是你又不能说这波就是这些粒子,对不对？所以说这就是一个典型的这种在不同层次上它实际上就是不同的东西了。

 

所以我们在社会上,人和企业,或者说在生物中我们知道,我们每个人今天组成你的这些分子、原子天天的随时随地都在换。好像是过两三个月的话,人身体里的这些物质都会换一遍的对不对？

 

但是你这个人还是这个人对不对？这就是不同层次的问题。大家可以看到,在这个层次上讲,它是一个群体是一个整体对不对？在这个层次上讲,下边是它个体,这两者之间既有联系,又有差别。它的规律不能完全归到它,也不能从它完全推出它。

 

传统科学错在哪？传统科学错在我认为一加一大于二,我只要这个都清楚,这个自然就清楚了。他现在告诉你不是的。这个层次有它这个层次的新的规律、新的现象、新的主体。这就是新的质的出现。

 

所以类似这样的我不展开了,就是Holland归结了这样八条,一共八条。这八条是他的第二本书《涌现》的核心。我刚才说的Holland的这个,是1994年和1997年的书。去年我拿到了一本书,就是Holland最新的一本著作,就是叫做《Complexity》。又是复杂性。

 

我拿到书的时候我上网查了一下,我才知道Holland已经在去年的8月去世了。活了86岁。2015年8月9号,我看到《Complexity》这本书呢,他在这本书里头,专门有一章讲涌现。把涌现的规律说得非常清楚,而且又有了新的发展。

 

所以像这样一个概念,确实使得我们有它的共同的规律。那在涌现呢,其实涌现回答的问题，就回答的是一加一大于二怎么大出来的,大在哪了。就是说局部组成整体的时候,它的这个增加的是什么。

 

所以这个呢,就使得我们打开了眼界。但是从这儿,我就讲到下一个非常重要的概念了,就是叫做层次结构。层次结构说的是什么呢？层次结构说的是,这样形成的一个复杂系统,必然是层次的。

 

但是这个层次并不像传统科学理解那样的,上层和下层之间只是个累加的关系。而是什么呢？而是一种用他的原话讲,叫做殆可分解的层次结构。这个词翻译方法不一样,英文叫做Quasi。

 

这个词要是中文翻译呢,可以翻译成准,也可以翻译成半。但是有的书上翻译成殆。换句话说呢,咱们就说一个最通俗的讲法,就是半可分解的层次结构。

 

这句话确实非常值得琢磨。第一它是层次结构。不同层之间是有差别的。第二是半可分解的。什么叫半可分解的呢？就是说有些性质,你比如说一个国家的人口,我完全可以科学统计算出来。所以上层的有些性质是可以归结到下层的。

 

我们并不完全否认还原论。但是并不是所有的东西都可以分解的。所以他就用这样一个概念来分析这种所谓半可分解的这种层次结构,在社会、经济、特别是生物中有大量的体现。这个概念不是Holland提出来的,是西蒙提出来的,是赫伯特·西蒙提出来的。

 

所以在Holland的最后的这本书里头,非常推崇西蒙的书。所以如果对这个概念感兴趣的朋友呢,你可以去看西蒙的这本《人工科学》。这本书里头到最后一章,专门讲了所谓殆可分解性的层次结构这样的一个概念。

 

这个我们感觉到是复杂系统的一个普遍规律。如果我们能用这样一个思路去看待我们周围的世界的话,我们就能够避免僵化,我们就能够不被各种各样的那种绝对化的观念所束缚住。也就不会出现我们经常说的物理学危机呀,数学危机呀。

 

不是危机呀,其实不是危机呀。其实是咱们想想这事儿很简单。就是当人们的眼界扩大的时候,人们就会发现,原来的某个认识在当时是对的,在原来的范围内对的,当扩大点儿就不那么对了。所以我得修改我的看法。这不正好是避免僵化吗？

 

咱们说个再古老一点的例子,如果在我就看在我周围10亩地的话,你说地是平的我也相信,你说地是圆的我也不详。但是当人类可以海航的时候,他当然就可以想到、看到原来这地球是圆的,不是平的。对不对？

 

所以复杂性的研究这些理念,恰恰使我们能够主动地避免那种僵化,避免那种绝对化。

 

最后我还再想顺便说一个概念呢,这个概念也很有意思,我们现在翻译叫小生境,英文叫Niche。它的意思是什么呢？还是讲个体和群体的关系。

 

比如说我们一个人,我对于整个社会的现象的理解,当然有一套理论。但这其实对我影响最大的,或者说我真正能体会到的是什么呢？是从我周围的世界接触的其他个体了解到。

 

这个环境就是英文所说的Niche。我们现在翻译可以叫做小生境。当然也有朋友说,干脆就音译叫做利基。那这个另说了。

 

所以从这个意义上讲呢,就又提出了一个把微观和宏观结合起来的非常好的突破点。比如说现在社会学里讲的社区,确实是这样。我们人,我对文化大革命怎么理解？我也听到好多理论,但是实际上是我通过我周围接触的张三李四在文化大革命中的经历,我形成一个对文化大革命的看法,对不对？

 

所以这个所谓的Niche,这个研究的思路呢,用处非常大。甚至联系到当今一个最重要的问题,互联网的社会影响问题。互联网为什么影响大？为什么使我们生活处处变化？你直接接触的人多了啊！

 

你可以不是说按着我村,我只认识我村人的。我找了一个朋友圈,我这朋友圈里的人的,而且这种交流时间速度快得多得多。这样你就可以对当今社会的大量的现象提出新的看法。这我就不展开了。

 

所以大家看看,刚才我提了三个东西,涌现、代可分解的层次结构、Niche这三个。大家想想,是不是对于我们各行各业的研究,特别是社会科学的研究,提供了非常好的启发？

 

我决不是说什么东西可以直接搬来,我们搬到某个学科里。但是这种启发,我想作用是非常大的。所以这些理念,大家如果要读书的话,我想主要是两本书,一本就是赫伯特·西蒙的《人工科学》,一本就是John Holland的《复杂性》,即《Complexity》。这本书目前还没有中文版。

 

所以这些理念我认为,都是值得我们所有行业的朋友来仔细思考的。