复杂性研究简介

 

 

 

自从柏拉图以来，寻求统一知识的努力一直没有中断过，其最近的形式就是科学的世界观，或者是科学的一元论。20世纪初，逻辑经验主义兴起的主旨之一就是试图建立一个单一的、融贯的、并构成所有科学基础的科学的世界观。我们不严格地说，复杂性研究可能就是一种指向统一科学的途径，是一个我们试图构建的单一的、融贯的、并构成所有科学基础的科学的世界观，起码现在人工智能对社会的影响就可以说明这一点

 

 

大家好，今天我想给大家介绍一下复杂性研究，我要讲的是从司马贺到约翰・霍兰德，他们是怎么样进行“复杂性研究”的。

 

两年多前，我们看到了《牛津通识读本》中有一本关于“复杂性研究”的小书，这便是霍兰德写的（即《复杂性》）。

 

它虽然很短小，但深入浅出，是John Holland几乎最后一部作品。所以我就把它翻译了，并想和他取得联系，但不幸联系的时候他已经过世了，目前这本书已经翻译完了。

 

我们曾经还翻译过他的其它两本代表作，一本是《隐秩序》，一本是《涌现》。霍兰德说过：“我的许多工作其实是把司马贺的观点带到了现在，并使它更加精细、更加微妙一些。在各种情况之下，我们的目标都是为了推动对复杂系统的研究，但是问题在于怎么样才能通过复杂的、混乱交织在一起的相互作用，有效地来推动对复杂性的研究呢？”

 

他（霍兰德）引用了司马贺在《人工科学》里一些经典的语句。

 

司马贺说：“可以推断 ，利用更简单的组合导出更复杂，长此以往就产生了增值和多样性。进化不是占据固定环境生境（niche）的竞赛，而是生境的增值。每个新的鸟类和哺乳动物，都为新的一类跳蚤提供了一个更新的生境。”（原文p189）【中文译本《人工科学》154-155页】

 

他（司马贺）说：“如果有固定的中间形式，从简单系统到复杂系统的进化就会快得多。它所形成的复杂系统会是层级的，在可能的复杂系统中间，层级系统是经过一定时间进化的产物。” （原文p209)【中文译本《人工科学》 182 页】

 

他（司马贺）说：“在层级系统中，子系统之间的相互作用和系统内部的相互作用是不同的，在不同层次上的相互作用的强度常常是有数量级的差别的。” （原文P209）【中文译本《人工科学》 183页】

 

《复杂性》进一步地抽象，发现了一些可以适用于很多复杂系统中、更普适的一些法则。他（霍兰德）说：“强调把系统看成是复杂的，它的动因是为了解决除了这个方法之外、没办法解决的问题。”他还说：“毫无疑问，我们还有很长的路才能找到关于复杂系统的、无所不包的理论，不过很强的迹象表明，这样的理论是可以找到的。”

 

现在我认识到，更普适的法则和所谓关于复杂系统的无所不包的理论，实际上是一些基本的理念。这些理念指导人去做一切的事，如果你具备了这样的理念，虽然这些理论类似于常识，你不用刻意地去想它，但是你做事的时候，它总在最底层支持着你。从某种意义上来说，它就是最基本的，带有无所不包的含义，同时也是最抽象的，因为它可以用到任何的地方。同时它也是最具体的，因为你到处都可以用它。

 

很多成功的人士，都赞美这个正确的理念，因为这些理念已经融入到他们的血液中去了，在这些理念的支持之下，再加上他的知识、能力、行动，他们就成功了。很多人不具备这样的理念，别人谈到了（这些理念），他们觉得：谁不知道这些常识？都是老生常谈，空洞无物！但是其实他们不用（这些理念）就不成功。

 

实际上大家是分工合作的，基本的理念是基础，然后还需要很多深入细致的工作，每一步都要思考判断、做选择。“虚”的思考、“实”的行动是交织在一起的，有了阶段的成果之后，还要总结和调整，每个人做好自己的工作，整体上我们的任务才能完成得好。

 

《人工科学》、《隐秩序》、《涌现》和《复杂性》,这些书都是非常相关的，它关乎我们认为的基本理念，今天我在这里一块儿做一个简单的介绍。我今天重点是讲书里头的理念，当然也会提及一些深入细致的内容，不过要想学习深入细致的内容，还是要靠自己认真地去看书、踏实地干活、深入地思考。

 

司马贺1967年成为了美国的科学院士，1975年获得计算机的图灵奖，1978年获诺贝尔经济学奖，1986年获国家科学奖和美国总统奖，1995年在国际人工智能会议上获终身荣誉。1983年到1987年，他担任美中学生交流委员会主席，1994年成为中国科学院外籍院士。他任教于伯克利、伊利诺伊理工和卡内基-梅隆大学，他是很多中国大学的名誉教授，他眼光敏锐，知识广博，思想深邃，他的书值得我们再三的阅读。

   

《人工科学》是（司马贺）一本经典的名著，（20世纪）80年代有它的初版，1996年中文出了它的第三版。我们反复阅读它，常有新的体会。司马贺在他的书里证明了“物质符号系统具备必要和充分的手段来采取智能行动”。虽然司马贺在科学界获得了很大的荣誉和认可，但在一般人眼里，人工科学到今天都没有得到应有的重视。所以我愿意推荐这四本书给大家，帮助大家来学习。

 

用通俗的话来说，这里的物质符号系统，一个例子就是计算机和软件。物质符号系统的智能行动的例子，就是现在的管理信息系统，人工智能、电子商务、电子银行、微信等等的东西。现在我们正在向现实社会迈进发展，变化无处不在，但吃穿住行总是需要的，不过怎么样吃穿住行，它的变化就太大了。

 

这里采取智能行动的物质符号系统，起到的作用是非常重要的，吃穿住行本身仍然是基础的物质，比方说吃的粮食，到现在为止，基本上是你要去耕种，你要去播种，你要去浇水，它还是有很多体力为主的工作。当然不排除未来我们会有合成的食物，不是种出来的。但是为了种好庄稼，所加的智力劳动就越来越多了，比如研究什么时候种麦子最好，什么时候播种，什么地方种麦子合适，什么时候浇水才能又省时省力，再进一步，种多少才会卖得出去，才不会浪费人力物力。这些中间环节都有很多收集信息，包括处理信息、做出决定，以此来指导我们实际的耕种活动。

 

过去大家都用脑子来想，拿笔拿纸来比比划划，现在大家用计算机帮助我们，比方说管理信息系统。我们大多数人实际上，几乎都生活在这个人工的物质符号系统中间，所以我们非常需要、认真地研究和学习人工科学。当然了，人从事的工作不同，阅历不同，观点自然也不同。我认为有的时候工作是不宜区分高低的，但司马贺这样的大家的权威观点还是高明一些，值得我们学习。霍兰德和我们都是在司马贺的思想指引之下，用复杂性研究来从事我们的工作和探索研究的。

 

司马贺在研究人工性的时候，他发现人工性问题之所以引人入胜，主要是当它关系到在复杂环境中生存复杂系统的时候，人工性和复杂性不可分解地交织在一起了。司马贺在他《人工科学》的第一章与第二章里谈到了复杂性的问题，但是在第三版又增加了很多的内容，有两章是专门讲复杂性的，并深刻地指出“层级系统是复杂性的结构”。可见人工科学和复杂性的研究非常相关。我们要用复杂性研究来解决我们所遇到的各种各样的难题。

 

通俗地来讲，物质符号系统的智能行动就是为了达到目标，物质符号系统能够调动它内部的功能，来适应变化的外部环境。换句话来说，物质符号系统是外部环境的像，物质符号系统是外部环境的同态像，它映射了外部，而外部环境是复杂系统。所以从某种意义上来说，复杂性研究是一个核心的问题，可以说古今中外很多哲学家、科学家都在认真地或者是一闪念地想过“到底什么是知识？有没有统一的科学？”

 

我随便找了一篇2017年9月4号，中国社会科学院哲学研究所研究员段伟文在网上的一篇文章，就是“科学的历程”栏目，他的文章题目叫做《从哲学化的科学到可接受的科学》。他说：“自从柏拉图以来，寻求统一知识的努力一直没有中断过，其最近的形式就是科学的世界观，或者是科学的一元论。”他说：“20世纪初，逻辑经验主义兴起的主旨之一就是试图建立一个单一的、融贯的、并构成所有科学基础的科学的世界观。”我们不严格地说，复杂性研究可能就是一种指向统一科学的途径，是一个我们试图构建的单一的、融贯的、并构成所有科学基础的科学的世界观。起码现在人工智能对社会的影响就可以说明这一点。

 

司马贺和霍兰德都是从实际具体的现象出发，他们很巧妙地利用了比喻的手段，用了逐层抽象的方法建立模型，尤其是计算机模拟模型，包括多主体自适应系统、受限生成系统。在建模的过程中，他为了获得必要的对共同基础进行概括和描述的方法，他们可行地采用了一套合适的数学符号。在书里头我们可以看见霍兰德用包括减号、0和1的字符串来表示规则，还用0、1字符串来表示染色体。他们还用计算机程序，比如说遗传算法、回声模型、西洋象棋模型、神经网络模型，建立了可以在计算机上运行的模型。他们发现了解决问题的不少美妙的方法，对科学做出了巨大的贡献，他们在用复杂性研究向统一的科学、最基础的科学进军。