你或许能看出层级化结构的存在，但不一定能搞明白层级之间的信息传输。五花八门的信息涌入一个层级后，必须经过这个层级的加工，从而转换为能被下一层级理解的形式。层级化结构中最主要的约束条件来自层级间的交流过程20。你可以将层级化结构的这种特性理解为一个领结或沙漏，中间缩紧的部分就是工作协议，输入和输出信息在两边散开。在我们之前举过的关于飞机座椅工程师的例子中，座椅的尺寸标准是工程师的工作协议，相当于在中间约束住领结的那个结。这份工作协议的输入可能是任意一种制造材料、任意形状或颜色。输出则是一系列材质、设计和颜色不同的座椅，但所有输出座椅的尺寸和功能都符合工作协议的规定。整体来看，整套系统是约束的，但同时也是“去约束”的——这是个生造词21。由不同的输入可得到不同的输出，因为层级化完成任务的方式可能有很多种。仔细想想，是不是觉得有点儿像魔法。当看到一台层级结构优秀的机器人时，你仿佛会觉得这台被设定好只会做出几种固定反应的机器似乎真的能思考，就像一个鲜活的生命。层级化结构让系统变得更灵活了22。
The Consciousness Instinct
层级的工作协议既为系统带来了约束也解除了约束，这一点非常关键。
我希望你能牢记这个观点，所以我决定再举一个例子。之前我们讨论过穿衣服，每一层衣服都可以有多种选择。你可以用熊皮斗篷配羊毛裤子，美利奴羊毛外套配羊绒毛衣和羊皮裤，或是化纤针织外套配貂皮背心和橡胶潜水裤。衣服可以是带拉链的，也可以是套头的，是连体的或上下分开的；可以有高领，袖口和裤管可以有松紧；可以是任何颜色或款式。保暖层级的工作协议提供了约束（必须锁住热量），同时也解放了无限种可能，提供了大量选项。用达尔文的理论来说，即我们对变化进行了选择。可以看到，这种灵活性使得保暖层级从远古的动物皮草披风一路进化成带拉链和兜帽的大号洋红色化纤针织衫，甚至还有口袋。这个例子展现了层级化结构最重要的特点：它能在大时间尺度上发生变化，从《摩登原始人》（Fred and Wilma Flintstone）里那对主角夫妇穿的外套，变成阿玛尼西装和华伦天奴礼服。
层级化结构的灵活性也有其缺点。如果我们将上面那堆保暖衣物看作输入，并规定输出必须是“时尚穿搭”，问题顿时变得棘手起来。工作协议越明确，约束力越强。从这个角度来看，一体化结构系统在摆脱层级后可能会变得更高效，因为不会有多个工作协议分而治之的情况。再次强调，工作协议指的是一套规定或细则，用于限定层级内或层级间的界面和交互。我们完全可以设计一件连裤衫，使用某种昂贵的布料，你只需要穿这一件就能做到又保暖又防水又舒适，而且还轻便。你能把它塞进背包，穿起来很方便。甚至还能让你看上去又苗条又时髦！你这辈子就只用穿这一件衣服了。多好的点子！
但是，功能一体化的结构对复杂系统来说并不理想，因为一个微小的故障就可能导致整个系统崩溃，也很难进行系统升级。你不小心用指甲划破了那件完美连裤衫的裤腿，整套衣服就毁了。层级系统受损时，你至少还有一些后备选项，修理和更换零件也更方便。又或者，如果市面上出现了更好更透气的材料，你该怎么办？想享受新材料，你就不得不扔掉整套衣服，然后换一套新的：成本太高了。单一系统的维护需要花费更多时间、能量和资源；它的高效是有代价的，那就是高成本和低稳健性。层级化系统更灵活，因为每一个层级都能提供许多不同的功能，在一个随时变化的环境中，这便是一个很大的优势。在进化中，层级化结构是一个理想选项，因为这种系统的弱点数量有限，变化的潜力却很大。当环境随时间发生变化，此类系统能更快地适应。总之，层级化结构更适合复杂系统，因为它修复简单，维护成本低，更灵活，可进化。
层级化复杂系统的弱点是工作协议故障。当系统发生损坏、遭到攻击或被劫持时就会出错，其后果可能是致命的。例如，如果因为缝纫层级的某个工作协议故障，你的羊毛裤子开线了，这条裤子也就丧失了功能，你还不如改穿夏威夷草裙。换作你身体中的生物系统来说，如果你的免疫系统工作协议被劫持了，你便会患上自身免疫疾病。复杂系统由诸多部件和层层子系统组成，局部结构之间的交互会产生难以预测的后果。例如，某个部件的小故障可能对局部功能影响甚微，却会在与其他部件的交互过程中被不断放大，最终影响整个系统的运作。这种难以预测的交互作用可能导致系统崩溃23。
即便是最稳健的系统，也可能因工作协议故障而受到损害。然而其优势在于，此类系统从整体来看弱点较少。不仅如此，故障出现后，层级化系统或许还能勉力支撑，如果换作一体化结构，任何一个部件遭受的攻击都有可能击溃整个系统。
为什么不能彻底解决系统中的故障？为什么不能直接把弱点去掉？问题在于，用于解决故障的新策略不可避免地会为系统引入新的弱点，导致我们总要不断地为系统打补丁。稳健性增加意味着系统层级增加、复杂度提升，整个过程就像一场军备竞赛。在这场竞赛里，为了弥补弱点，系统不断添加具有稳健属性的新层级，从最初的化学物质到人类复杂的大脑和身体，从螺丝和螺帽到波音777飞机和奥维尔·莱特（Orville Wrighe）的自行车，所有进化都可以被看作军备竞赛的成果，就像《爱丽丝镜中奇遇记》里的红皇后，越跑越快只为了留在原地。照这样下去，我们岂不是没有希望了？有一种策略能在此扭转局面，那就是为系统引入冗余性。
