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作为总结的结束语

2024年12月25日  来源:涌现 作者:约翰·霍兰德 提供人:It8933......

我们需要说明两点。

1.这里重述的要点都是从相关上下文中抽取出来的。如果存在一条贯穿全书的理论主线,那么要点的含义同上下文的论述关系不大。但实际上,我们对涌现的探索还没有那样深入,还没有这样的理论主线,所以只能通过对相关问题的论述来表达中心思想。下面的概括与其说是自圆其说的总结,还不如说是对相关准则的一系列提示。

2.即使是以非正式的形式,我也不想列出一系列关于涌现的必要或充分的判定标准。具有涌现现象但不满足这些标准的例子肯定存在。也就是说,在逻辑关系上,这些判定标准不是必要的。也有可能存在一些例子表明,有些系统虽然符合这些判定标准,但并不具备涌现现象。也就是说,在逻辑关系上,这些判定标准也不是充分的。我只能说,在模型或真实世界中,当你观察到一些符合这些标准的过程或系统时,很可能会在这些过程和系统中观察到涌现现象。

基本概念

到目前为止,关于涌现的研究,还没有一个能为大家共同接受的正式框架,所以一些已经得到很好定义的技术性概念,就成为这个正式框架的基石。我们在论述中遇到的最重要的概念主要有三类:纯数学概念有关系统的概念一般的非正式概念。我不会重复前面已经定义过的概念,只是简要地评价它们在探索中将会起到的作用。

首先,有一些纯数学概念或逻辑概念。

等价类:删去细节以强调被选定特征的形式化表示。等价类由研究范围内具有某些相同特征的所有对象组成。

函数(数学映射):作为一系列对应关系的形式化表示。通过这些对应关系,一个集合(定义域)中的每个元素,均能在另一个集合(值域)中找到对应的元素。转换函数这一基本概念已成为系统理论的核心概念。

生成器集合:用作规则和规律的形式化表示,包括一组初始元素,对应于棋类游戏中的棋子,以及对这些元素进行组合的合规方式,对应于游戏规则所规定的合规棋局。这个概念不但是本书的主题——建模的基础,而且也是将对涌现的讨论与受限生成过程统一起来的普适理论。

“如果/则”子句:用于设定所允许的相互作用,特别是主体之间的相互作用。刺激——反应行为,即如果[刺激]则[反应],可以看作这个子句最简单的用例。“如果/则”子句是一个能够使主体具有可变性,能够有条件地做出反应的核心概念,也正是这个子句使计算机的功能变得非常强大。

其次,有一些同系统和游戏密切相关的概念。

状态。系统的状态并不在意过去的历史,只要给未来提供的选择是一样的,就视为等同的。相应地,我们需要知道的只是系统当前的状态,以便由此确定未来可能的状态。对于棋类游戏而言,可以将棋盘上棋子的排列组合直接作为它的状态;而对于更加复杂的系统,如神经网络或者物理系统,可能就不能这么轻易地定义了。

转换函数。转换函数将所有合规的“状态”以及输入,包括输入信号、所使用的力等,都作为自变量,也即定义域。状态和输入共同指定了下一个会得到的状态。也可以对转换函数的定义做一些扩展,使得下一个状态的出现由概率决定,而不是百分之百确定的。但在这里,我们不必考虑这一点。棋类游戏中所有可能的动作序列的树形结构,即博弈树,就是转换函数的一个简单的例子;国际象棋和纸牌存在明显差异,但凭借博弈树,我们能够将对它们的研究统一起来。

策略。当系统中存在影响状态序列的输入,而且各种不同的状态之间存在优劣差异时,比如可根据期望来判断,就存在策略的问题。对于转换函数定义域中的每种状态,当系统已设定一个特定的输入值时,例如,游戏中的每个参与者都选择了一步走法,也就确定了一个对应的策略。也就是说,策略是由将状态映射到输入值集合的函数决定的。如果系统有多个输入,例如,游戏中每个参与者都有一个输入,而针对每一个输入都选择了一个策略,那么,从任何初始状态开始,最终得到的状态序列(状态轨迹)都是一样的。例如,在国际象棋中,如果博弈的双方都完全掌握所有的策略,那么博弈的最终结果会是确定的。事实上,对于复杂系统而言,我们几乎不可能完全掌握系统中所有的策略,因为可能的选择太多了,不过这样的概念有助于将游戏和系统这样不同领域的事物统一起来。

最后,在发展过程的每个阶段,都存在一些一般性的,然而却起着关键作用的概念。

积木块。可以把积木块技术性地定义为生成器,但是它的全部含义远不止于此。积木块概括了大量内容,从物理学的机制,到我们将周围环境分解为各种熟悉事物的方法等。我们可以将积木块看作一种方法,对于具有涌现现象的系统中不断出现的新奇事物,运用这种方法就能够抽取出基本的特征。

模型。这是涌现现象研究中最重要的概念。构造模型的关键步骤是选择显著的特征(等价类)和规律(生成器和转换函数),这些特征和规律支配着模型的行为。模型建立的步骤是在隐喻方法和“源—目标”模型的引导下逐步完成的。如果没有完全理解模型,那就无法理解涌现和创新。

主体。大多数具有涌现现象的系统都可以根据主体间的相互作用来建模。从随机相互作用的“台球”,到能够自适应、自学习的有机体组织,都存在主体,它提供了对具有涌现现象的系统建模的最快方法。主体的概念在本书的讨论中没有处于首要地位,不过我已经在《隐秩序》一书中详细论述了这一概念。

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