复杂性思维一 (张江)

1.1、人类科技的发展,从小到10的-16次方到10的-17次方,这样一个非常微观的世界,以及大到10的24次方这样一个宏观的事情,都了解的相当清楚。但是我们周围10的-5次方到10的5次方这样的“介观世界”了解的较少,为什么呢?

1.2、因为现有的科学方式大多数是一种还原论的思维(对研究对象不断进行分析,恢复其最原始状态,化整体为部分,化复杂为简单的一种思维方式。类似知道拆开一块表却无法组装回去)。目前在介观世界,许多问题无法解答,如生命如何形成?大脑如何运作?身边有许多现象是无法得到解释的,如鸟群和鱼群是如何变得井然有序,灵活多变,自动编队的?

1.3、由于周边的社会目前已到了扁平化的状态,借网络力量,翻转课堂,金融银行政治系统都扁平化了,所有的人都高度联系起来了。这改变了许多原有观念,如北京与纽约之间的“距离”,可能小于北京到张家口的“距离”了。

1.4、另外人工智能也在火爆的发展,机器AlphaGo是一记重拳打把我们打醒。人工智能的“奇点”的预言临近:在2040~2050年之间将会出现计算机性能超过人脑性能,那时候会发生什么?库兹韦尔先是说机器将战胜人类,后来又说人类将获得永生。

1.5、谁对谁错,谁更正确?以上这些问题的共同特征是:都是含混的宏观问题。每一个都牵扯到多门学科。看起来不同学科的问题却存在着共性。无法简单从还原论的视角加以解决。

2.1、复杂性科学的定义很含混,但主要的关键词有三:跨学科,统一性,涌现。可初步定义为:采用跨学科的手段,研究不同复杂系统之中共有的涌现行为和统一性规律。

2.2、其研究对象是复杂系统,相对的是简单系统和无组织随机系统。在复杂系统之中,群体的规模足够大,也不需太大,但群体内各个体之间的联系和相互作用需要足够强。例如蚁群,鱼群,交通,城市。

2.3、不同复杂系统,有个复杂性的阶梯,从混沌到聚集,新陈代谢,不停的进化,出现层级,形成复杂性的阶梯。

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3.1、看似简单的个体,在简单规则之下会形成复杂的系统。鸟群如何在没有领导和全局信息的指导下,完成复杂的群体飞行?计算机图形专家用BOID的模型模拟鸟群,只需要设定三条简单的规则就可以形成:一靠近,二对齐,三适当分离。展现出的变化多端复杂无比的形式,其实只建立在简单的规则之上的。

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3.2、那么我们就会发现:一简单的规则涌现出复杂的行为,底层的规则却简单无比。二复杂并不是被设计出来的,实验中没有随机发生器。三完全确定的规则学会导致“随机”的各种现象。这就称之为混沌。

3.3、由此对不确定的事件有了一个划分:一种是由不确定的规则导致了不确定的行为表现,比如量子(?)。二是上面这种由确定性规则导致的不确定行为表现,谓之混沌。

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