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“涌现”(Emergence)理论

时间:2010-02-27 00:39:00  来源:  作者:

涌现——复杂性科学 VS 还原理论
涌现,Emergence,也译为突现。这个词来源于系统科学。由于涌现在商业、经济、计算机和游戏娱乐等方面都有体现,现在已经广泛的流行。涌现性是指那些高层次具有而还原到低层次就不复存在的属性、特征、行为和功能。一个最明显的例子就是:在大量的无生命物质相互作用的过程中形成最古老的原生生命。

对涌现的揭示,是随着三论(系统论、控制论和信息论)的发展以及对复杂系统的研究而逐渐推进的。在此之前,我们一般使用还原理论来解释问题,它的基本观点是整体是由局部组成的,所以局部决定整体。整体的任何一个变化都可以在局部找到其原因,还原理论分析的方式符合我们的思维习惯,并且在很多地方都可以快速的,行之有效的解决问题。但是在遇到复杂系统的时候会产生一些无法解释的现象,比如生态、人脑、经济系统等等。因此人们开始引入复杂系统并展开研究。

在本世纪80年代,在美国圣塔菲(Santa Fe)这个地方,一群离经叛道的科学家(包括夸克之父盖尔曼、经济诺贝尔奖得主阿罗以及遗传算法之父霍兰等人)成立了叫做圣塔菲的研究所(Santa Fe Institute)开始正式讨论复杂系统中的问题,标致着复杂性科学的诞生。这里的科学家来自多个领域,他们打破了学科间的界限,用一种全新的,统一的视角来认识生命系统、神经系统、经济系统、计算机系统等等,不再关注每个领域的细节,而是大量运用隐喻和类比的方法,寻找不同系统之间的共性。

在这些复杂系统的共性中,“涌现”是一种最引人注目的普遍现象。所谓“涌现”,就是指系统中的个体遵循简单的规则,通过局部的相互作用构成一个整体的时候,一些新的属性或者规律就会突然一下子在系统的层面诞生。涌现并不破坏单个个体的规则,但是用个体的规则却无法加以解释。关于涌现,我们只能理解为“系统整体大于部分之和”。比如说,生命是一大堆分子作用的产物,每个分子必然遵循固定的物理规律,但是当分子聚合到一起的时候,原生生命却在整个分子群体的基础上诞生。分子构成的这个整体活了,它可以为自己的利益控制低层次的分子个体,它具备了自己的生命。在这个过程中,我们无法把生命这一现象还原到单个分子的物理规则上去,并且也没有哪个“领导”分子给其它分子下达命令。所有的过程和奥秘,都只存在于系统的相互作用之中。另一个例子就是蚂蚁,蚂蚁的神经系统非常简单,只能进行简单的思考。然而大量的蚂蚁相互作用的时候就会形成等级森牙的蚂蚁王国。研究证实,蚁后并没有直接给所有的蚂蚁下达命令,每只蚂蚁也没有整个蚂蚁王国的地图,每个蚂蚁只遵循简单的规则交互,大量的蚂蚁就能够聪明的觅食,建巢,分工等等,蚂蚁王国就是在整个蚁群之上的一种“涌现”现象。
 

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