前端时间我遇到了一些很有趣的知识,这些知识帮我将物理、神经生物、编程方面的知识串联起来。但迟迟没有动笔,现在终于要开动了。
先说一下这些知识怎么来的吧,它们来自一本算法书和一本知乎大V介绍临界点的书。
这些知识的核心概念就是:小可聚大,大能化小。这个概念我们应该都很熟悉,例如,大部人都知道复杂的问题可以被分解各个击破。但是,这个道理看似太正确,以至于我们会用平常的想法看待它,结果就是,虽然知道它很重要,却又对其不够重视。现在开始刷新我们的大脑,以新的方式理解它。
老子说 道生一、一生二、二生三、三生万物,说的也是这个道理。但是这个生是有条件的,条件就是外界环境能够促成这种一生二、三生万物。举个例子,一杯浑水,当外界环境是静止的时候,污粒会随重力作用慢慢沉淀下来,使得上层越来越多的水变清。清水就可以被看作是一,外界静止的环境使得重力作用于污粒,污粒必然下降,使得一而再再而三,直到稳定。当我们摇晃清水,环境发生了改变,对于污粒来说必然加速运动,一而再再而三水愈加浑浊,直到浑浊程度稳定。无论是静置状态下的清水,还是摇晃下的浑水,它们都是最适合当时环境下的状态。它们随着环境而变化状态。
这个主题很是庞大,会涉及到生物适应性、临界以及单纯的如何有效率的解决问题。我将从物理、社会现象、神经、生物、递归这些方面举例进行阐述。下面的东西只是单纯例子的汇总,可能会没有明显的关联,但是看后或许能够将它们联系起来。
我们都知道,在正常环境下,温度到达零度,水会结成冰,可以说温度为零度是水化冰、冰化水的临界条件,我会称这个温度为临界温度。按理来说,一个水分子碰到了临界温度就会很快变为零度成为冰分子,这样我们就能看到,将一杯水放入零下的环境,水能很快变成冰,但是现实是我们要将一杯水放入冰箱一段不少的时间才能让水逐渐变为冰块。也就是说,有一些其他的原因或者说力量阻碍水分子进入临界,我称这种现象为临界延迟。临界延迟可以跟很多因素有关,比如说如果水分子本身温度有二十度,让它变成零度肯定比接近零度的水分子变成零度要难的多。临界延迟可以用来衡量状态转变的难易程度,我们可以推测最能适应变化环境的事物是该变化环境下总体临界延迟最小的事物。
由于临界延迟的存在,在临界温度下,水变成冰并不是瞬间发生的,而是逐渐的,向周围扩散的,而临界温度这个外界条件就是让水变成冰的一种驱动。这个驱动是一直存在的,我们想象一下,温度刚下降并稳定到零度,有些水分子最先适应种变化,让自己变成冰的形态,从而与环境一起影响周围的水分子,正常条件下它周围的水分子更可能与它连接在一起形成更大的冰圈。各个冰圈逐渐扩大自己的势力范围直到相遇。也就是说环境的变化使得水分子的形态发生改变,并且这种改变并不是从左上角到右下角这种的,而是先到达临界的水分子逐渐扩大自己的势力范围然后汇集起来的,这种形态就像函数里面的递归。我们有时会看到一盆水上面是冰下面是水,这是因为环境并不是单一的,零下的天,将这盆水放到外面,底下一直放带点温水就会有这种现象,但是在一个完美封闭的环境中应该不会有这种明显不对称的现象,它们往往是均匀散列分布的。我们有时也可以看到水面上有冰漂浮,也就是说冰中有水,水中隔着冰。我的解释是,现实中外界环境不是十分单一稳定的,举例来说,在与水面接触的空气温度并不是稳定在零度,而是会有一定的波动,并且也可能大致稳定在临界温度上下范围。于是我们可以看到,在现实中,如果温度是临界温度,水变成冰是不完全的的,水变成冰的过程符合幂律。下面我将用另一个例子阐述幂律。
美国的黄石公园曾发生过一起特大火灾,损失惨重。然而,奇怪的是这场火灾主要原因并不是由于管理员的玩忽职守,因为在这之前很长一段时间都没有发生过火灾。事实上,当时黄石公园对火灾采取的是零容忍的态度,也就是说任何一场火灾无论大小都要被第一时间扑灭,为此他们做了很多防护工作。实际上,这次灾难的根源就在于他们采取的这种零容忍的态度。森林其实有自己的“免疫”系统,它们会在一定条件下生起自然火,烧掉那些枯老的树木,从而形成火灾隔离带。由于那些管理员太过尽责,导致每次起火都被快速扑灭,很多枯老的树木存留在那里成为了上好柴堆。于是那次起火,火势之大、蔓延之迅速非人为可控。其实自然环境下,森林树木的分布就是符合幂律的。这个幂律是与环境达到的一个平衡,就像上面冰与水一样。
如果只考虑火灾对树木生存的影响,如果公园里面的树木都很耐寒,如果黄石公园的温度常年在燃点以下,它应该就不用也不能自启动大火来烧掉枯木。如果说真是环境下黄石公园树木密集度为7分,那么其他条件不变,温度降低后,树木密集度可能可以达到9分。如果说整个黄石公园的密集度为7分,那么黄石公园1/2度密集度应该也是7分,7分可以看作公园与环境达到的一个平衡。如果超过7分,就会超过公园能够承受的范围或者说临界,于是烧掉自己的一部分以适应环境。有趣的是,这种看似很智能的火灾预防,看起来确是那么合情合理:枯木多了,发生火灾的概率就更大,就更可能被烧着,作为“坏掉的组织”被清理。这自引火可以算是森林对环境的负反馈。然而水是没有这种反馈的,或者说没有那么明显,我们可以认为它的形态可以被环境任意改变,但是或许这是由于环境的变化改变的太容易也太剧烈了。如果环境稳定在水状态改变的临界值左右,我们或许能从分子角度看到这种负反馈。由于现实中环境不能剧烈变化,而且树木是物体尺度的,所以我们能够很明显看到这种负反馈,如果温度可以在-10到40度之间任意窜动,森林的这种自燃机制估计也没什么用了吧,反而可以一下把自己全烧掉。
我认为幂律就是事物与环境之间达成一个平衡协议,里面有着重要的参数。如果把环境比做上帝,这个协议就像这样:上帝对事物说,我给你这么大(参数)个地盘,你只能在这个范围内任意活动扩张,但是超过我就对你不客气。上帝对每种食物都设置了不同的地盘,并且上帝还会根据他的心情更改地盘。每种事物只能乖乖的各自遵守上帝的规定。
我们能够自己用模型去演示幂律,例如沙盘模型。我们的经济生活也可以看到幂律,比如财富的3/7分布,时间的3/7分布等......
写累了。。。。部分例子借自《临界:智能的设计原则》,文字全部来自自己,作为一个非科学人,不为以上文字负责。
待续。。。。
(如果有下集的化,我会阐述沙盘模型 3/7分布 流感的传播 系统的崩坏 神经网络 递归思想 以及一些其他BB---或许还会更改下这篇)