复杂性研究的新进展

 

 

 

我们早期对复杂系统的认识，都停留在比较碎、比较片断的东西上。《How nature works》这本书是从一个比较聚合的观点谈这些东西，并且对后续十年二十年复杂系统领域及相关领域的一些发展起到了非常好的推动作用

 

 

李炜：实际上我自己的感受，我们当初最开始关于复杂理论的书并不是特别多，这本书当然很早了。有一本关于复杂的理论的书是科普的，完全是一本科普书，跟这本书不一样。这本当然值得读，但是这本书完全是讲的故事。如果要理解我们这本书里的这些东西，还是要有一定的物理基础的，就是至少要学过一些相关的东西。如果只是阅读一下当然没有问题，但你想要理解它们，可能需要有一些物理的背景，能够理解一些系统的基本概念。

 

赵龙峰：接受这种思想或者认识其它的基础。

 

李炜：我觉得它的推动就在于，我们早期可能对复杂系统的认识，都停留在比较碎、比较片断的东西上或者说我们没有意识到它的重要性。这本书是从一个比较聚合的观点谈这些东西，并且对后续十年或者二十年复杂系统领域或者说相关领域的一些发展的，它是一个非常好的推动作用。后面我们知道，现在有一些书传过来了。但是早期，包括在国内相关的书也并不是特别多。所以它实际上也是一本比较起先锋的带头作用的书吧。很多人的确是跟我们说，他是通过这本书，了解到了复杂性理论的一些东西，然后开始做这些相关的理论，哪怕现在他不是完全做自组织临界性。这是其中的一方面，他会对这个东西产生一些兴趣。所以我们这个领域后面十年或者国内的发展我们也看到了，包括我们自身吧，我们这个研究所，从最开始建立到后面培养出来的学生，我们有合作的。所以实际上，它是起一个很好的带头的作用，至少我是这样认为的。它可能给你一个启发的作用，它不是一定要灌输给你什么样的理论。

 

赵龙峰：其实我们现在这个现在社会就是，比如人类社会，这个系统是越来越复杂了。我们平常在现实生活中想要理解周边的人、身边的事，如果读了这本书，你可以在运用自己经验的同时，你可以留一个心嘛，需要接受一些其它的观念。变得Open一点。  

 

李炜：我想这是这本书的核心所在吧。我自己体会应该这是它的核心所在。至于其它的细节的地方，感兴趣可以通过读他的文章来了解。学术方面价值他当然有很多，也可以通过他的程序，他有很多online program可以去下载。很简单，在计算机上都可以做。自己就知道这些，并且有很多的东西，还有很有意思的东西，有一些实验我们也做了，在挪威这些地方。他们真的做沙和米的实验，确实是通过实验来发现这样的东西，我觉得对他的理论来说，是一个很有意思的补充。至少不完全是没有证据的，应该是说，他是希望，通过这些发现的证据也好，或通过实验的证据也好，来找到这。这理论它有一定的自洽性和它的深入的一些范围。这是我的理解应该是这样的，这本书。

 

赵龙峰：这个沙堆模型就是一个非常初步的模型，它当时引领开创的复杂性研究。那么现在后面有很多很多相关发展，包括我们自己研究所从事的一些研究。您谈一下后续的发展。因为现在社会越来越复杂，出现的很多新的理论，比如说像人工智能啊、深度学习啊、咱们自己做的复杂网络研究啊，这些研究它所看到的复杂性理论和以前的有什么区别？这些发展过程，以及有最新的很多关于复杂系统的书，可以推荐给大家。

 

李炜：当然可以。实际上我觉得，自从我们在早期的时候，我认为复杂性理论在我们国内，最开始开展的时候，实际上大家还没有真正的形成一个像我们现在这么大的团体。现在我们有很多会议，每年都有这些复杂网络的会议，或者是统计物理会议，复杂系统的会议。早期的时候，我记得我们当时是2001年的时候，在北京应该办过相关的会议，就是复杂问题的讨论会议。当时也聚集了很多相关领域的做复杂理论的那些人来开会，2001年还比较早。我们其实也看到，相对在国际上面或者整个学科发展来说，最开始实际上从Santa Fe。我们谈到最开始他们有一些为主的流派，当然更早的可能有，比如说像Prigogine伊利亚·普利高津他们那些人。那些在欧洲的当然是有一些。真正意义上回到Santa Fe，我们会谈到，比如说最开始有这些artificial life这些东西，遗传算法这些东西，这是自适应系统的学派。随后到了，大概是90年代后期，我们现在知道关于复杂网络的发展这块的工作，整个推动也是非常迅速的。我们现在可以看到这个国内社区的，关于这方面的研究，应该是来说，都是从复杂网络开始的。从2005年或者2003年之前吧，我们谈到这些相关的学术会议也好，都是在复杂网络领域的。当然后来也出现了一些新的比较流行的大数据，谈的很多的Big data之类的，很多这种，最近还有。

 

赵龙峰：其实Big data现在数据越来越大，以前有一些观察不到的现象，在越来越多的数据出现之后，可能会观察到新的更加普适的现象。

 

李炜：对，包括你刚说的深度学习deep learning这些东西，基本上还是可以看到。这些年的复杂网络的发展，它是有一个比较好的研究脉络吧。我只说这些mainstream，这些主流的东西，还有一些相关的进展。

 

赵龙峰：其实现在大家对复杂性的认识已经远远和这个书有很大差别。

 

李炜：对，这个问题我也跟很多人不同的人交流过。他们认为实际上真正谈复杂性，它是一个很大的概念。这个系统它可以包含很多很多，各种各样都有。很多领域的人，他是在各个领域里面从事复杂性理论。从我们这个所的发展可以看到，早期我们是有一些在临界性方面之类的工作的，后面包括在网络方面，包括金融物理这一块的东西，也是一些相关的延伸出来的东西。包括我们现在要讲到的学习的东西，我们有很多学生也会投入到这些方面。包括将来我们要跟法国合作的smart grid或者是smart city这些项目，可能都是当初这个复杂理论往下做的一个比较好的延伸吧。

 

赵龙峰：后面很多书，比如说有一些复杂网络方面研究的集大成者，他们会以自己的观点写一些新的书。

 

李炜：这个书现在当然就很多了。如果普通了解一下关于复杂理论的，可以推荐大家读《复杂》这本书，三联出版社出版的，应该是1997年翻译的。这本书普通的大众都能读懂，因为它就是讲故事，讲盖尔曼这些人，讲Santa Fe研究所的一些东西。这本书很有意思，我可以推荐大家读一下这本书。当然有些很难的书，如果想读也可以读，比如Kauffman斯图尔特·考夫曼这书，这本书我们也翻译过来了，叫做《At home in the Universe》。或者Anderson菲利普·安德森谈到复杂的一些理论的，有些more and different这些东西。反正书可以很多，包括Barabási艾伯特-拉斯洛·巴拉巴西现在也写了很多书。

 

赵龙峰：复杂网络研究的。

 

李炜：你在波士顿肯定碰到过他，我们今年也访问过他。关于这方面的书，好几本书，有很多，学术方面有很多。也有一些比较科普一点的，也适合大众读的，但可能相对少一些。

 

赵龙峰：像我现在研究金融物理，有导师写的关于金融物理的书，那个相对专业。不过也有一些介绍金融物理的读物，像华东理工的周炜星老师，他的《金融物理学导论》这样的书。

 

李炜：恩，《金融物理学导论》这些书可以读一下。我觉得现在的读本应该来说还是比较丰富的，可以根据自己的口味或者自己的知识背景可以挑选到一些不错的书。

 

赵龙峰：随着这本书的开放，然后复杂系统的发展，其实对跨学科的研究大概已经深入到很多很多方面了。包括读者可能有些想不到的领域，比如说历史、人文。其实这些东西，它也属于很大的复杂系统的一部分，其实里面也有很多规律可以挖掘。最开始Barabási艾伯特-拉斯洛·巴拉巴西发过一篇文章是分析“名人”的生与死。就是“名人”在什么时候出生，在什么时候死亡，他们从公元大概前一千年追踪欧洲的“名人”，一直记录到现在的“名人”出生率和死亡率，发现了非常好的规律。追踪欧洲文化中心演变，到近代之后，可以明显看到文化中心和科学研究中心已经到美国了，就是二战之后。这些规律其实可以通过很多量化的方法（发现）。

 

李炜：你说的很对，比如说很多人文科学和社会科学它们也很感兴趣。

 

赵龙峰：我觉得，如果没有复杂系统学科推动，交互领域的研究，可能也不一定的。可能做历史，可能做人文科学，他们可能不太能够想到或者是去想用定量或者这些物理、数学方法能够去做这样的一个研究，揭示这样的一些现象或者是结果。

 

李炜：你说的很对，通过这本书，我们可以至少了解到它的发展的历史。

 

赵龙峰：包括我在那边做的金融物理研究。传统的经济学家对经济系统的认识，其实是非常有局限性的。他们不太善于或者不太会去分析大量的数据，去认识到里面的一些比较universal的结果，就是普适一些的结果。搞物理或者是从事交叉领域研究的人，他们有很多方法、很多思想可以去接受这个结果，然后把这个结果揭示出来。他们可能会想到一些，运用一些自己的想法，去解释这些现象。当然很多想法其实来源于交叉学科的研究。

 

李炜：对，这个也是一个促进吧。对于各个学科，不同学科之间的合作，应该也是起到了一些推动作用。之前应该来说这方面的交流还是相对偏少一些，但是最近十年或者是近期，我们看到大家合作的趋势越来越明显，包括做数学的人，他们也会参与到我们这个工作中间来。所以这个是，对于复杂性理论也好，或对它的整个框架建立也好，或者大家在不同的领域工作，对于自身领域的推动，也是非常重要的。所以呢，我建议大家读这本书。另外我建议大家，如果英文非常好，可以读一下他的原版的书，因为原版的书他写的很好，可能翻译的地方，有些地方不见得能完全表达他的意思出来，大部分应该是差不多的，但是可能原版它也有一些比较能够让你自己去理解的部分吧。如果你英文足够好，也可以去读一下这本它的英文的原著，对自己来说呢，相当于了解一下巴克本人，也是自己在复杂领域研究上面的思想历程的一个体验吧，这本书也是这样一个好的例子。

 

赵龙峰：这个书，开始看的时候，感觉题目比较大，其实里面有很多很多很细节的东西。比如对地震的研究，地震研究发现很多规律，其实对现在的地震学也是蛮有促进的。包括做地质，也会关注这方面的研究。比如对大脑的研究，因为大脑这个东西，现在中国有大脑计划，美国有大脑计划。为什么费了这么多钱，组织这么多人力去研究大脑？因为大脑这个东西，它确实很神奇。人的大脑能够产生自主意识、自主思想，能够产生很多复杂的行为。它的结构当然也是非常非常复杂的，人们想去了解它，大脑里面有些比较普适的规律，比如大脑的神经发放的模式，它有一定的非常普适的数学规律，可能会用复杂性理论去描述它。包括我做金融物理研究的经济系统，比如股票收益的幂律的分布，这种大的波动和涨落的这种东西。其实它的普适规律，当然也是很神奇，因为你平常看到一个股票，它好像就是随机波动的。但是它为什么会有这样普适的规律存在？搞经济学的，当然后来搞复杂性研究，也是想用一些比较简单或者普适的模型去描述这些系统。其实这些系统现在是有结果的，并不是这个标题看起来很泛。复杂性说起来很泛，其实它的研究有很多很深刻的意义和实际的价值。据我所知，就有人用金融物理研究的理论或者结果去赚钱，当然他们不会告诉你怎么赚钱的，但是从事金融物理和复杂系统研究的人，他们在公司里面工作会赚钱或者收益，这是一部分。最开始里面讲到生物灭绝。

 

李炜：对，生物灭绝，生物系统是他很关注的一部分。

 

赵龙峰：那个真是很amazing。所有的生物，无一例外，从小到大，都是遵循这样一个非常完美的规律，这就很难很难很难解释了。然后他们提了一个非常非常简单的模型，能够从定量上，重现这种规律，算是一种比较好的解释。因为大家很困惑，生物学家困惑很多很多年，因为没有办法解释这个事情。

 

李炜：你说的很对，这种Universal pattern通用模式很多人比较，特别研究物理的人特别关心这个东西。因为这个东西，一个是很简洁，一个是很漂亮。它可以体现一些共性，大家就对这个东西很感兴趣。