从整体来看,动物无论大小,其身体设计和宝马或皮卡汽车没有太大区别。明白这一点后,你便能更清晰地思考生物组织的功能原理。多伊尔和同事戴维·奥尔德森(David Alderson)认为,高度组织化的系统表现出来的复杂性并非偶然。其复杂性源于以稳健性(或者达尔文所说的“适应性”)为目标的设计策略,这种策略可以是被创造出来的,也可以是由进化产生的。
多伊尔和奥尔德森如此定义稳健性:“【系统】的某个【属性】如果在【一组扰动】下保持【不变】,则称该属性具有稳健性。”方括号表示对应术语在不同情境下可具有不同含义。为了讲清楚稳健性概念,这里举一个关于复杂系统的简单例子:衣物。假设你打算去看极光,正在准备行李。目的地是冬季的北方,因此保暖很重要。在寒冷环境下旅行,羽绒类【属性】衣物【系统】应该是一个具有稳健性的选择,因为它能在气温持续走低的情况下让你保持温暖。但是,如果此时来一场瓢泼大雨【一个未确定的扰动】,淋湿了你的外套,羽绒服就不再保暖了。尽管羽绒服的性能在低温下(相对而言)可维持不变,但在潮湿环境下未必如此,也就是说,羽绒服在某些场景下具有稳健性,但在另外一些场景下功能失效。如果你将“让自己看上去苗条”作为【属性】,【体重增加】作为扰动,你或许会选择相对轻便的运动装。这样一来,暴风雪中的你依旧苗条(对【体重增加】稳健),但在降温扰动下,你的衣物就丧失了不变性。
系统每增添一种能够提升稳健性的特征,就能在内部或外部问题面前更从容一些。稳健性的增加也意味着复杂性的增加。遗憾的是,没有任何一种特征能够在所有情况下保持稳健。每种特征都会为系统引入一个不同的“阿喀琉斯之踵”,在未知的新问题面前暴露出新的弱点。一旦弱点暴露,系统就必须引入另一个特征来进行弥补。但是,新的特征又带来新的弱点,从而需要更多补救措施。每一个补救措施都增加了系统的复杂性,而这又会引起复杂性的进一步升级。
属性(或者说特征)之间的权衡不可避免地会让系统行为在某些扰动下稳健,而对另一些扰动束手无策。
The Consciousness Instinct
“稳健而又脆弱”,这是所有高度进化的复杂性系统所共有的特征。
稳健性的概念无处不在,而且总是伴随着脆弱性。我最喜欢的一个生物学例子来源于对大脑发育的研究。对正常大脑来说,神经连接显然十分重要。神经元必须和大脑中其他地方的神经元建立联系,从而协调活动并产生行为。进化对这一需求表现得十分稳健,在发育过程中,大脑会产生海量的多余神经元。结构单元A并非只会向结构单元B发出适量的神经连接,而是发送过量连接以确保稳健性。为了摆脱多余的神经元,大自然母亲找到了一种名为“修剪”(pruning)的方法。在合适的环境刺激下,无用的神经元纷纷死亡,等到发育期结束,两个结构间的连接数量便保持在可接受范围内。当然,脆弱性也随之产生。修剪过度的情况时有发生。越来越多证据表明,发育时期的修剪错误是孤独症10和精神分裂症的起因11。“稳健而又脆弱”无处不在,当你在理解大脑组织原理时,也必须牢记这一核心概念。