當代復(fù)雜系統(tǒng)理論中一個非常重要的方面奏甫，是對“涌現(xiàn)”(emergence)的研究。而涌現(xiàn)中最重要的課題，可能就是所謂“秩序”（或結(jié)構(gòu)）的形成暂论；它是極度混亂狀態(tài)——混沌的對立面。
達爾文：進化論與自然選擇
復(fù)雜系統(tǒng)最重要的研究對象就是生命或生物拌禾。相對于自然界基本元素和其相互作用規(guī)則的簡單性取胎，生命這種高度復(fù)雜的事物的存在，看起來是一種奇跡湃窍。對于從遠古到現(xiàn)實闻蛀，從簡單到復(fù)雜的生物品種分布，達爾文帶來了物種演進的全新視角：進化論您市；并且認為自然選擇是生物進化的基本動力與途徑觉痛。“選擇”(selection)這個詞通常聯(lián)系著一個實施主體茵休⌒桨簦“自然選擇”(natural selection) 這個詞語在早期神創(chuàng)論中就被使用，但在達爾文這里榕莺，“自然”的含義是純粹俐芯、無保留的：它是有差異的生物個體在自然環(huán)境里的生存競爭、優(yōu)勝劣汰——最終“適者生存”钉鸯。
達爾文進化論看上去符合大量人類對于自然界生物的觀察結(jié)果泼各，但仍然有許多難以解決的問題。例如亏拉，僅僅依賴于隨機組合扣蜻、突變和自然選擇逆巍，地球上的高級生物似乎不大可能產(chǎn)生：因為僅僅依靠這樣的選擇機制，形成如此復(fù)雜的系統(tǒng)莽使，所需的時間锐极，遠遠超出了地球可能的壽命。如果將視野拓展到更一般的課題——從多種簡單分子湯中原始生命如何出現(xiàn)到單一細胞（受精卵）如何精確地演變成高度復(fù)雜的多細胞生物體結(jié)構(gòu)等芳肌，達爾文的選擇機制就更無法滿意灵再。這就來到了考夫曼的切入點。
考夫曼：自組織的自發(fā)秩序
相對于達爾文亿笤，考夫曼將視角從生物的物種進化拓展到更一般性的秩序(order) 上翎迁。進化論意義下物種由低級向高級的進化，在考夫曼眼中是新的净薛、更復(fù)雜的秩序的產(chǎn)生與擴張汪榔。秩序的視角，突破了生物/生命系統(tǒng)的限制肃拜，使人可以用一種連貫的方式去考察整個自然系統(tǒng)從簡單到復(fù)雜的演化痴腌。達爾文的進化建立在選擇之上，可供選擇的對象來自個體差異燃领、變異——偶然性士聪。換言之，在純粹的達爾文途徑中猛蔽，那些最終存活下來的物種或它們背后的秩序剥悟，最初都是偶然發(fā)生的，是在無數(shù)次偶然出現(xiàn)-自然篩選中積累的曼库。如上所說区岗，人們發(fā)現(xiàn)，這種方式的效率將極其低下凉泄，由此產(chǎn)生我們所見的復(fù)雜世界幾乎不可能躏尉。一定還有更有效的秩序產(chǎn)生與進化機制蚯根。
考夫曼指出后众，自然的選擇過程始終伴隨著另一個方面：自組織；而在達爾文的進化理論中颅拦，這方面是空白蒂誉。自組織的機制能夠以遠遠高于隨機組合的方式產(chǎn)生某些特定的秩序，這是由一定范圍中相互作用的基本要素的性質(zhì)及其作用規(guī)則距帅、邊界條件決定的右锨。考夫曼將其稱為“Order for free” -- “spontaneous order”：自發(fā)秩序[注]碌秸；它是達爾文的自然選擇之外的另一個秩序之源绍移，也是生物個體發(fā)生之秩序的終極來源悄窃。
進一步看，在達爾文那里蹂窖，個體是被篩選的對象轧抗。隨機性、變異（突變）導(dǎo)致了個體差異瞬测，這些有差異的個體相互競爭横媚，優(yōu)勝劣汰，就是所謂自然選擇的過程月趟〉坪考夫曼的途徑是具有某種動因（例如分子的隨機運動）的動態(tài)系統(tǒng)中的自組織過程，是比達爾文開放系統(tǒng)假設(shè)背景上的隨機組合/突變與淘汰更有效的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生途徑孝宗。
梅菲爾德：復(fù)雜的引擎
依然從生物系統(tǒng)的進化出發(fā)穷躁，梅菲爾德引進了信息這個考察要素。一方面碳褒，相對于無序或混亂折砸，所謂有序的狀態(tài)或結(jié)構(gòu)可以解釋為包含或呈現(xiàn)了某種信息，這是一般信息理論的常見觀點沙峻；另一方面睦授，特定結(jié)構(gòu)的形成，需要特定的信息——梅菲爾德發(fā)現(xiàn)摔寨，用信息操縱與積累——計算——可以很好或很簡明地解釋如生物這樣復(fù)雜系統(tǒng)進化的過程去枷；他這種進化機制稱為“復(fù)雜的引擎”(the engine of complexity)。
另一方面是复，如前面提到删顶，達爾文提出了物種的進化過程∈缋龋考夫曼從秩序產(chǎn)生的角度去考察進化過程逗余，并且已經(jīng)拓展到更一般的復(fù)雜系統(tǒng)，例如經(jīng)濟或社會方面季惩。梅菲爾德仍然從生物系統(tǒng)進化出發(fā)录粱，實際已經(jīng)將考察范圍擴大到整個宇宙中事物的演化上。他將宇宙中的事物從結(jié)構(gòu)/秩序的產(chǎn)生方式角度画拾，劃分為兩個基本類型：第一個基本類型是所謂"structure for free"(自發(fā)的結(jié)構(gòu))[注]啥繁，第二個基本類型是所謂“purposeful structure”(目的性結(jié)構(gòu))。前者以隨機運動為動力青抛，僅僅在基本的物理規(guī)律上就可以從混沌狀態(tài)中自然地形成旗闽，例如晶體。而后者才是真正感興趣的復(fù)雜結(jié)構(gòu)——梅菲爾德認為，它們的形成需要/依賴于特定的信息(他稱之為指令适室，instructions)嫡意。
留意，盡管梅菲爾德言明其用語“structure for free”是借鑒于考夫曼的“order for free”捣辆，但其實二者的對象并不對應(yīng)——甚至隱藏了相悖性鹅很。自混沌狀態(tài)產(chǎn)生晶體這樣的過程，當然是典型的自發(fā)秩序/結(jié)構(gòu)的形成過程罪帖，呈現(xiàn)考夫曼的order for free促煮，而梅菲爾德的structure for free基本上也就限于此類——對他而言，生物/細胞的結(jié)構(gòu)則是所謂目的性結(jié)構(gòu)整袁，必須區(qū)分出來菠齿。然而考夫曼恰恰是在用其order for free模型來解釋后者的自發(fā)產(chǎn)生機制。綜合來看坐昙，考夫曼的order for free是說绳匀，包括生物/細胞所展示的秩序，都是可以在宇宙中自發(fā)地炸客，以自組織的方式產(chǎn)生出來的——而不僅僅靠隨機組合和自然篩選疾棵。梅菲爾德實際上縮小了for free的范圍，進一步指出像生物體痹仙、細胞這樣的構(gòu)造是尔，還需要更高級或復(fù)雜的機制——信息操縱和累積；計算开仰，所謂復(fù)雜的引擎拟枚。
更有意思的問題是，梅菲爾德所謂“指令”信息是如何形成的众弓，以及其類型（例如恩溅，生物的DNA與計算機程序這兩種“指令”的區(qū)別）和作用方式；這遠不是“積累”這樣的概念可以概括的谓娃。梅菲爾德用算法的進化來概括這個問題脚乡，從可進化計算的立場加以討論，看起來還只是方向性的滨达、初步的探究奶稠。同時可以看到，這其實又從另一個層面回到了考夫曼的命題上：指令信息 (這種高級的秩序) 的產(chǎn)生與進化同樣有自然選擇及自組織的自發(fā)產(chǎn)生兩種基本途徑弦悉。
注
"Order for free"在中譯本《宇宙為家》中被譯作“免費的秩序”窒典，《復(fù)雜的引擎》沿襲了這一譯法蟆炊，將"structure for free"譯作“免費的結(jié)構(gòu)”稽莉。筆者認為對中文讀者而言，這種譯法從理解的角度涩搓，難免有牽強之效果污秆∨恚可參考這里的一次討論：https://book.douban.com/annotation/71861363/
參考
- Mayfield, J.E. (2013). The engine of complexity: evolution as computation. Columbia University Press.
約翰?梅菲爾德《復(fù)雜的引擎》，第一推動叢書良拼，湖南科學技術(shù)出版社战得，2018-2-1 - Kauffman, S.A. (1995). At home in the universe: The Search for Laws of Self-Organization and Complexity. Oxford University Press.
斯圖亞特?考夫曼《宇宙為家》，第一推動叢書庸推，湖南科學技術(shù)出版社常侦，2004-4 - Kauffman, S.A. (1993). The origins of order: self-organization and selection in Evolution. Oxford University Press.
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