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《涌现——从混沌到有序》 (2022年2月整理)

一、作者:〔美〕约翰·霍兰著     译:陈禹等

二、简论:

1、因伊藤穰一等著的《爆裂——未来社会的九大生存原则》一书,而接触到涌现理念,且感触颇深。系科普类图书。

2、该书偏向于数学专业技术类介绍,非专业类人士难以也不必要深入理解。关键在于了解涌现理念,感受其科学探索的方法方式。

3、本书是对涌现现象进行深入探索的第一部著作。其内容即比较了显示涌现现象的不同系统和模型,展现其之间共同的规则或规律。即如西洋跳棋、神经网络、积木块、蜂群等。

4、理解涌现的概念——即整体大于其各部分之和。(详见P1、P231)。

5、有利于了解系统思想和系统科学,领悟21世纪系统论的重要性。

6、作者立足于一常见的现象予以深入思索,并以广阔的思维解构其深层次的形成及社会影响、意义。重在把握其创造精神及探索的方法方式。

7、若从涌现理论推断,则从根本上推翻了以科恩为代表的社会主义者所剖析的野营旅行法则的立足点,野营旅行的人数受限,以其受限范围内的平等原则和共享原则,试行大范围铺开,想像成个体简单叠加,则显然忽视了涌现的本质。即社会治理绝非是个体的、抑或小群体的管理方式适当放大即可。

8、其语言风格倾向于专业性、冷峻、理性,少有修饰;典型的理工男特性。

9、关键词:涌现的本质、蚁群研究、普适理论、受限生成、诗歌与物理之异同、人类社会了解涌现三障碍、系统思想、圣菲研究所(SFI)、学习上的涌现理论观等。

三、了解、理解与辨析

1、了解:霍兰教授关于涌现现象的阐释?(P1)

①涌现现象的体现——复杂的事物是从小而简单的事物中发展而来的

②涌现的本质——就是由小生大,由简入繁。这种特征使得其变成一种神秘的、似乎似是而非的现象,带有“暴发致富”的味道。如耕种中种子的发芽。

③在生活中的每一个地方,都面临着复杂适应系统中的涌现现象——蚊群、神经网络系统、人体免疫系统、因特网和全球经济系统等。

④尽管其普遍存在,且相当重要,但至今仍是一个奇妙的令人难以理解的问题,人们对它更多的还是感到好奇,而没有进行过细致的分析。

无法预料、出其不意,是涌现的一个重要方面。

⑥涌现行为是在没有一个中心执行者进行控制的情况下发生的

⑦研究道路上的困难——即困难更多地来自涌现现象令人眼花缭乱的多样性

⑧涌现现象的研究进程依赖于对涌现现象的还原能力。

⑨就涌现而论,整体行为远比各部分行为的总和更复杂。

⑩简单得近乎荒谬的规则能够生成固有涌现现象。如候鸟迁徒。(P143)

11涌现现象是以相互作用为中心的,它比单个行为的简单累加要复杂得多。

12稳定的涌现现象可以作为更复杂涌现现象的组成部分。

2、了解:作者霍兰和塞缪尔的探索?(P18、P56)

(即设计一种可以自己学会如何玩的西洋跳棋程序)

3、了解:其关于神经网络的结合研究?(P84)

4、其引用的霍夫施塔特关于蚁群的研究?(P85)

(作为一个群体,蚁群所显示出的适应性大大超过了它的个体成员。即大部分的蚂蚁,特别是工蚁,在规则没有描述到的某一环境中最多只能存活几个星期),以说明社会性倾向。

5、了解:霍兰关于普适理论的叙述?(P127)

6、理解:受限生成过程(P137)

7、了解:元胞自动机?(P137)

①作用——通过观察元胞自动机来对复杂系统建模。

②产生——是20世纪两位最著名的数学物理学家,乌拉姆和冯·诺伊曼提出的创造性的智能产物。

8、霍兰关于塞缪尔的建模工程——西洋跳棋程序和赫布的中枢神经系统理论之阐释?(P146)

9、了解:其关于解构涌现现象的受限生成过程中层次描述和还原方法之研究?(P191)

10、理解:其关于隐喻的初步探讨和创新的培育?(P206)

11、理解:霍兰关于诗歌(Poetry)和物理学(Physics)的异同性之论述?(P224)

①在深层次上,关于创造性的行为上有很多相通处,即都努力发掘事物背后隐藏着东西。

②诗歌是关于人类社会的,物理学是关于物质世界的。

③都需要通过辅导、训练和经验得到相应的指导和工具,并在各自学科领域的框架限制条件下发挥作用。如诗歌的约束主要为格式、世界神话、象征性等;而物理学主要有标准模型、普遍规律以及数学形式定义。

④虽都在发展,但诗歌的表现深度并没有变化,而物理学却为继承和超越。

12、理解:霍兰关于涌现概念八个要点之归纳?(P231)

①涌现现象出现在生成系统之中(而该系统是由那些相对较少并遵循着简单规律的一些基本元素组成)

②在这样的生成系统中,整体大于各部分之和

③生成系统中一种典型的涌现现象是,组成部分为不断改变的稳定模式

④涌现出来的稳定模式的功能是由其所处的环境决定的

⑤随着稳定模式的增加,模式间相互作用带来的约束和检验使得系统的功能也在增强

⑥稳定模式通常满足宏观规律。

⑦存在差别的稳定性是那些产生了涌现现象的规律的典型结果。

⑧更高层的生成过程可以由稳定性的强化而产生。

13、理解:其关于人类社会现阶段了解涌现现象存在的障碍?(P237)

    ①数学上的障碍——即关于能够直接处理的非线性的数学知识,人类社会现知之甚少,而已经建立得较好的数学工具,如偏微分方程、概率理论、马尔可夫过程等都是建立在线性和可加性假设前提上。

②认识上的障碍——即在许多认识方面的完全无知。

③观念上的障碍——即一些地方有关“科学发展极限”的观点又流行起来,认为像涌现这样的问题是科学无法解决的。

14、理解:霍兰关于系统思想和系统科学的阐释?(P270)

    ①重要性——对于21世纪的人类社会,系统科学和系统思想将是一种不可缺少的方法工具,人类面临的种种问题,无一不与复杂系统有关。研究和掌握复杂系统的特性与发展的规律,是学术界面临的最重要的课题之一。

②早期控制论——以维纳的控制论为代表,早期的系统工程在工程管理、科学研究等方面取得了巨大的成就,然而当用到生物、社会、经济等类型的系统时就遇到了困难,正如维纳本人也早就预言过了。

③“新三论”的发展——20世纪六七十年代,普里戈金、哈肯等人在热力学系统的背景下,研究系统的自组织和深化,给系统论带来了新的思路和方法。即“新三论”成为人们关注的热点,但其局限性,即还只是具有盲目随机运动的、死的个体。该方法用于社会和生态系统也遇到了困难(如定量社会学)。

④圣菲研究所(SFI)强调把系统的元素看作是活的、有主动性的、具有适应能力的个体,从而回答了,究竟什么是系统方法?复杂系统的发展变化规律究竟是什么?等问题。

四、字、词、句

1、发展的永续性——科学发展的历史表明,每一门学科的理论都在不断地发展,解释的现象越来越广泛。但在任何层次上,在可预见的未来,无论长远的预期是什么,宇宙的复杂性决定了不可能找到一个“最优”理论。(P221)

2、涌现是一个宏观规律以及产生取代的受限生成过程。对单个蚂蚁所有能力的详细了解并不能使我们了解整个蚁群显著的自适应性。对组成计算机程序的一小部分指令的详细分析,并不能揭示这个程序所具备的所有能力。即,事实上,对具有涌现现象的系统的研究不能简单地将其还原为对系统各个独立组成部分的研究。(P252)

3、几乎所有的科学家都认为生命是一种涌现现象,在基于已知机制得到相应模型之前,我们还有很长的路要走。(P253)

4、圣菲研究所(SFI)在系统科学和系统工程领域擅长,对复杂性研究。(P269)

5、复杂适应系统理论(CAS)。(P270)

6、受限生成过程(CGP)。(P270)

7、其开创性的研究思路、跨学科的广阔视野、开放的研究氛围、理论联系实际的研究方针,特别是与信息技术的密切结合以及开放的软件平台。(P270)

五、思考与现实与探索

1、结合其系统思想,辨析修身或学习上系统性养成的必要性?如何以强烈的自律性铸就自我学习上的系统观?在21世纪的人类社会,系统思想为什么尤其重要?

2、涌现现象与量变→质变的区别?

3、社会中人的学习成长也是一种涌现现象?关键在于积聚与坚持。

4、以涌现理论辨析社会中的管理问题?

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