概要
- 即使是圣菲研究所就漾，也只是復(fù)雜系統(tǒng)科學(xué)的一個(gè)代表流派盆佣，而復(fù)雜系統(tǒng)科學(xué)還處于核心概念和定義的不斷發(fā)展過(guò)程之中辈毯。
- 在本書的第一章中仑氛，霍蘭首先給出了他對(duì)復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)（Complex Adaptive System乙埃，簡(jiǎn)稱CAS）的一種理解框架或者一個(gè)初步定義
- 隨后，通過(guò)跨學(xué)科的CAS比較锯岖，霍蘭抽取了CAS的七個(gè)基本點(diǎn)介袜，即深入理解CAS的關(guān)鍵。
- 本書的后面章節(jié)都是對(duì)七個(gè)基本點(diǎn)以不同方式組合進(jìn)行的更深入探索——適應(yīng)性主體和具有普遍意義的CAS計(jì)算機(jī)模型出吹。
導(dǎo)讀
上海世紀(jì)出版集團(tuán)的這個(gè)版本遇伞，目錄很簡(jiǎn)單，只有章標(biāo)題捶牢，沒有節(jié)標(biāo)題鸠珠。
本章共有37頁(yè)加派，包含的信息量較大，因此筆者先按順序梳理了本章的各節(jié)內(nèi)容跳芳，方便查閱和建立邏輯導(dǎo)圖：
| 頁(yè)碼 | 小節(jié)目的 | 主要內(nèi)容 |
|---|---|---|
| 1-5 | 引入CAS | 給出了無(wú)中心規(guī)劃芍锦、不斷適應(yīng)外部環(huán)境的系統(tǒng)案例；進(jìn)行共性抽取建模為CAS飞盆，直覺認(rèn)為“存在一般原理控制CAS的行為” |
| 5-6 | 本書目標(biāo) | 以跨學(xué)科共性抽取的基本思路娄琉，把對(duì)CAS的直覺轉(zhuǎn)化為深刻的認(rèn)識(shí) |
| 6-10 | 主體、介主體與適應(yīng)性 | 基于規(guī)則（刺激-反應(yīng)）模型進(jìn)行行為建模吓歇，并給出了CAS的粗框架或一種定義 |
| 11-37 | 七個(gè)基本點(diǎn) | 本章主要內(nèi)容孽水，包括四個(gè)特性和三個(gè)機(jī)制：聚集性、標(biāo)示機(jī)制城看、非線性女气、流特性、多樣性测柠、內(nèi)部模型機(jī)制炼鞠、積木機(jī)制 |
| 37 | 下一步工作 | 給出全書導(dǎo)讀，即如何基于七個(gè)基本點(diǎn)轰胁，描述適應(yīng)性主體（第2章）谒主、具有普遍意義的計(jì)算機(jī)模型（第3/4章）和揭示一般原理的思路（第5章） |
下面，筆者基于上表脈絡(luò)展開對(duì)各小節(jié)的摘錄與評(píng)述
引入CAS
圣菲研究所分析了一系列跨學(xué)科的系統(tǒng)案例：城市赃阀、人體免疫系統(tǒng)霎肯、中樞神經(jīng)系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)榛斯，發(fā)現(xiàn)這些系統(tǒng)雖然具有迥異的細(xì)節(jié)观游，但存在如下共性：
面對(duì)變化，系統(tǒng)顯示出協(xié)調(diào)運(yùn)作性和持存性驮俗。這些特性依賴于廣泛的相互作用懂缕、多種元素的聚集，以及適應(yīng)性或?qū)W習(xí)意述。
這些如經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)提佣、因特網(wǎng)、胚胎各自面臨的如貿(mào)易平衡荤崇、計(jì)算機(jī)病毒、出生缺陷等挑戰(zhàn)從機(jī)制上看有許多相似之處潮针。因此术荤，霍蘭以及其它圣菲研究所的研究者們?cè)诳鐚W(xué)科的比較研究后，冠以這些系統(tǒng)一個(gè)共同的名稱每篷，即復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)CAS瓣戚，并且直覺上認(rèn)為“存在一般原理控制著CAS的行為”端圈。
本書目標(biāo)
本書的目標(biāo)就是探索出一條道路，將他們對(duì)CAS的直覺轉(zhuǎn)變?yōu)樯羁痰恼J(rèn)識(shí)子库，并且嘗試給出構(gòu)建CAS理論的 基本思路：
- 建立CAS理論是非常困難的舱权，因?yàn)镃AS的整體行為不是各部分的簡(jiǎn)單加和，其表象如蝴蝶效應(yīng)等混沌現(xiàn)象仑嗅。這種非線性特性使得基于還原論的分析思想和工具失效宴倍。
- 為了彌補(bǔ)這個(gè)缺陷，霍蘭提出了基于跨學(xué)科比較抽取共性的思路仓技。好處是一些微妙的鸵贬、在一個(gè)系統(tǒng)中難以抽取的特性，在另一個(gè)系統(tǒng)中可能突出且易于考察脖捻，突破思維和建模盲區(qū)阔逼。
- 基于這些共同性質(zhì)構(gòu)造出一般理論的構(gòu)件。本書正是基于這種方法地沮，構(gòu)建出CAS的7個(gè)基本點(diǎn)嗜浮，并基于7個(gè)基本點(diǎn)編織為統(tǒng)一理論的有機(jī)組成部分。
主體摩疑、介主體與適應(yīng)性
筆者重繪了圖1.1描述主體和聚合主體的關(guān)系周伦，以及本節(jié)的主要思想
主要要點(diǎn)：
- 各個(gè)領(lǐng)域的CAS都由大量的主動(dòng)性元素組成，霍蘭借用經(jīng)濟(jì)學(xué)的主體（agent）概念描述主動(dòng)性元素未荒，這些元素可以是免疫系統(tǒng)中的抗體专挪，經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中的公司或者是因特網(wǎng)中的病毒。
- 主體的行為可以用一組規(guī)則進(jìn)行描述片排，霍蘭采用刺激-反應(yīng)規(guī)則寨腔，典型且通俗易懂。
Notes：筆者認(rèn)為率寡，雖然刺激-反應(yīng)規(guī)則已經(jīng)具有很強(qiáng)的描述能力迫卢，能夠描述很多種適應(yīng)性主體的行為，但是可能存在一定局限性冶共。例如乾蛤，人作為一種適應(yīng)性主體，其社會(huì)行為十分復(fù)雜捅僵，維度太高家卖，未必能夠用刺激-反應(yīng)規(guī)則組合實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然庙楚。如果認(rèn)為人的行為建模~=大腦建模=神經(jīng)元構(gòu)成的CAS上荡，也是可以說(shuō)得通的。但是馒闷，社會(huì)系統(tǒng)的CAS建模如果以神經(jīng)元為底層主體進(jìn)行多層次聚合建模酪捡，似乎太過(guò)“復(fù)雜”和舍本逐末之感叁征。因此，霍蘭提供的是基本框架和思路逛薇，根據(jù)問題建模主體到什么抽象層次捺疼，采用什么假設(shè)，還需要進(jìn)行更深入的探索永罚。
七個(gè)基本點(diǎn)
本章大部分篇幅用于描述CAS的七個(gè)基本點(diǎn)啤呼。霍蘭的手繪風(fēng)格如下圖所示
雖然圖片已經(jīng)提供了豐富的信息量，但是作為本書的基礎(chǔ)和重中之重，筆者還是看圖說(shuō)話梳理一下。
| 頁(yè)碼 | 基本點(diǎn) | 內(nèi)涵 |
|---|---|---|
| 11-13 | 聚集性(Aggregation) | 聚集有雙重含義：一是CAS的建模方法丛版，如上節(jié)所示；二是CAS的行為描述醇锚，主體會(huì)聚集形成更高級(jí)的主體——介主體（meta-agent），還可以多次聚集形成更為復(fù)雜的層次組織（介介主體-介介介主體等等）坯临，并產(chǎn)生涌現(xiàn)現(xiàn)象 焊唬。 |
| 13-15 | 標(biāo)示機(jī)制(Tagging) | 在聚集體形成層次組織機(jī)構(gòu)過(guò)程中的作用機(jī)制，促進(jìn)選擇性相互作用看靠，打破和保留部分對(duì)稱性赶促，用于實(shí)現(xiàn)聚集和邊界生成，為篩選挟炬、特化和合作提供基礎(chǔ)鸥滨。例如生物系統(tǒng)中的選擇性交配、社會(huì)系統(tǒng)中的政治聚集現(xiàn)象谤祖、生化過(guò)程的催化劑與底物作用等婿滓。 |
| 15-23 | 非線性(Nonlinearlity) | 聚集過(guò)程的數(shù)值特性不滿足線性，是普遍現(xiàn)象粥喜。例如捕食者-被捕食者的Lotka-Volterra模型凸主、隨機(jī)碰撞模型或者經(jīng)典的logistic映射。 |
| 23-27 | 流特性(Flows) | 用（節(jié)點(diǎn)额湘，連接者卿吐，資源）三元組表示，描述CAS中眾多節(jié)點(diǎn)與連接者的某個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的某種資源的流動(dòng)锋华；節(jié)點(diǎn)是主體即處理器嗡官，連接者表明可能的相互作用；流具有時(shí)變特點(diǎn)供置，節(jié)點(diǎn)和連接會(huì)隨著主體的適應(yīng)或不適應(yīng)出現(xiàn)或消失谨湘，并呈現(xiàn)出乘數(shù)效應(yīng)和再循環(huán)效應(yīng)。舉例：（神經(jīng)元芥丧，神經(jīng)元連接紧阔，脈沖），（網(wǎng)點(diǎn)续担，光纜擅耽，信息），（物種物遇，食物網(wǎng)相互作用乖仇，生化作用） |
| 27-31 | 多樣性(Diversity) | 每種主體都安頓在以該主體為中心的相互作用所限定的合適生態(tài)位。當(dāng)主體蔓延開辟了新的生態(tài)位询兴，產(chǎn)生了可以被其它主體通過(guò)調(diào)整加以利用的新的相互作用的機(jī)會(huì)時(shí)乃沙，就產(chǎn)生了多樣性。且這種多樣性是動(dòng)態(tài)模式诗舰，具有持存性警儒、協(xié)調(diào)性和恒新性。 |
| 31-34 | 內(nèi)部模型機(jī)制(Internal model) | 支持主體能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)知的機(jī)制眶根。預(yù)知是指主體認(rèn)識(shí)到某種模式遇到時(shí)蜀铲，隨之發(fā)生的后果是什么。內(nèi)部模型分為隱式和顯式兩種：前者僅根據(jù)期望的未來(lái)狀態(tài)指明當(dāng)前行為属百，如細(xì)菌基于化學(xué)梯度變化預(yù)測(cè)獲取食物的方向记劝，后者可以支持前瞻過(guò)程，如AlphaGo對(duì)下棋后果的推演族扰。 |
| 34-37 | 積木機(jī)制(Building blocks) | 積木機(jī)制將復(fù)雜事物分解厌丑，從而能夠在恒新的場(chǎng)景中運(yùn)用已有的、相關(guān)的渔呵、經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)的內(nèi)部模型怒竿，進(jìn)而指導(dǎo)行動(dòng)。積木機(jī)制也能指導(dǎo)內(nèi)部模型生成厘肮，且隱式模型生成速度要普遍低于顯式模型生成速度愧口。 |
聚集性以及由此產(chǎn)生的涌現(xiàn)（Emergence）現(xiàn)象，是CAS最令人琢磨不透的一面类茂∷Ｊ簦霍蘭提出了三個(gè)問題：
- 什么樣的邊界（boundary）把這些適應(yīng)性聚集體區(qū)分開來(lái)？
- 主體相互作用在這些邊界如何被引導(dǎo)和協(xié)調(diào)巩检？
- 這些相互作用產(chǎn)生的行為如何超越分主體的行為厚骗？
這是要揭開CAS機(jī)理必須要解決的問題。作者在2012年的《信號(hào)與邊界：復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)的積木》一書中兢哭，對(duì)這三個(gè)問題作了更為深入的研究和探討领舰。
下一步工作
在本書的接下來(lái)三章中，霍蘭嘗試把七個(gè)基本點(diǎn)進(jìn)行不同方式的組合，以達(dá)成如下三個(gè)目標(biāo)：
- 第二章：給出適應(yīng)性主體的定義冲秽。
- 第三舍咖、四章：給出具有普遍意義的基于計(jì)算機(jī)的CAS模型，提供思想實(shí)驗(yàn)的平臺(tái)锉桑。
- 第五章：試圖揭示出CAS的一般原理排霉，而本書只是一個(gè)開端，提供了前進(jìn)的線索民轴。
