《复杂》读书笔记(part1)--一些思想是由简单的思想组合而成,我称此为复杂

学习笔记
学习书目:《复杂》- 梅拉妮·米歇尔



复杂是什么


一些思想是由简单的思想组合而成,我称此为复杂;比如美、感激、人、军队、宇宙等。 ——洛克

我们知道,单只行军蚁是已知的行为最简单的生物,但是,如果将上百万只行军蚁放到一起,它们就会组成一个整体,形成具有所谓“集体智能”的超生物。

行军蚁是许多我们认为“复杂”的自然和社会系统的缩影。类似的还有,免疫系统如何抵抗疾病,细胞如何自组织成眼睛和大脑,经济系统中自利的个体如何形成结构复杂的全球市场。最为神秘的是,所谓的“智能”和“意识”是如何从不具有智能和意识的物质中涌现出来

复杂系统试图解释,在不存在中央控制的情况下,大量简单个体如何自行组织成能够产生模式、处理信 息甚至能够进化和学习的整体。

复杂一词源自拉丁词根plectere,意为编织、缠绕。在复杂系统中,大量简单成分相互缠绕纠结,而复杂性研究本身也是由许多研究领域交织而成。


下面我们叙述一些个体之间只进行有限的通讯,整体上却表现出极为复杂的系统。


  • 大脑

大脑和蚁群很类似,神经元之间相互传递信号,信号的总强度达到一定程度时,会导致个体以特定的方式动作,从而再次产生信号。总体上会产生非常复杂的效果。

  • 免疫系统

免疫系统由许多不同的细胞组成,分布在身体各处(血液、骨髓、淋巴结等)。这些细胞在没有中央控 制的情况下一起高效地工作。

同大脑和蚁群一样,免疫系统的行为是通过大量简单参与者的独自行动产生,并没有谁在进行掌控。简单参与者(B细胞、T细胞、巨噬细胞,等等)之间的行动可以看做某种化学信号处理网络,一旦有一个细胞识别出入侵者就会触发细胞之间产生信号雪崩,从而产生精巧而复杂的反应。

  • 经济

经济也是复杂系统,在其中由人(或公司)组成的“简单、微观的”个体购买和出售商品,而整个市场 的行为则复杂而且无法预测。比如不同地区的住宅价格或股市波动。

  • 万维网

万维网可以视为自组织的社会系统:每个人都看不到网络的全貌,只是简单地发布网页并将其链接到其 他网页。然而,复杂系统专家发现这个网络在整体上具有一些出人意料的宏观特性,包括其结构、增长方式,信息如何通过链接传播,以及搜索引擎和万维网链接结构的协同演化,这一切都可以视为是系统作为一个整体的“适应”行为。万维网从简单规则中涌现出的复杂行为是目前复杂系统研究的热点。


复杂系统的共性


上面说的一些复杂系统从细节上看起来不大一样,但如果从抽象层面上看,就会发现很多共性:


  1. 复杂的群体行为

所有系统都是由个体组分(蚂蚁、B细胞、神经元、股票交易者、网站设计人员)组成的大规模网络, 个体一般都遵循相对简单的规则,不存在中央控制或领导者。大量个体的集体行为产生出了复杂、不断 变化而且难以预测的行为模式。

  1. 信号和信息处理

所有这些系统都利用来自内部和外部环境中的信息和信号,同时也产生信息和信号。

  1. 适应性

所有这些系统都通过学习和进化过程进行适应,即改变自身的行为以增加生存或成功的机会。


根据这些共性,我们对复杂系统加以定义:复杂系统是由大量组分组成的网络,不存在中央控制,通过简单运作规则产生出复杂的集体行为和复杂的信息处理,并通过学习和进化产生适应性。

如果系统有组织的行为不存在内部和外部的控制者或领导者,则也称之为自组织。由于简单规则以难以预测的方式产生出复杂行为,这种系统的宏观行为有时也称为涌现。这样就有了复杂系统的另一个定义:具有涌现和自组织行为的系统。

复杂性科学的核心问题是:涌现和自组织行为是如何产生的?


如何度量复杂性


一个特定的复杂系统到底有多复杂呢?也就是说,我们该如何度量复杂性?

这个问题很重要,但是还没有完全解决,至今仍是充满争议的领域。之后的Blog我们会学到很多度量复杂性的方式,但是没有哪一种方式得到公认。


但是如果公认的复杂性定义都没有,又如何会有复杂性科学呢?

首先,虽然有很多书和文章使用这些术语,但是既不存在单独的复杂性科学,也不存在单独的复杂性理论。其次,一门新的科学形成的过程,就是不断尝试对其中心概念进行定义的过程。


之前读了有关分形与混沌的书,鄙人又对人工智能啥的比较感兴趣,所以就找到了这本书。开个新坑,哈哈哈哈哈哈,3天完结。

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