complexity05.htm

《复杂》一书可以说是学习复杂系统、Agent建模技术、人工生命科学的一本必读的Bible。

  <p class=MsoPlainText><span lang=EN-US><span style="mso-spacerun:
  yes">&nbsp;&nbsp;&nbsp; </span>这是一种共同的感觉。当盖尔曼提及荷兰德时，他用“才华横溢”这个词来形容——这可不是他随意用来夸赞周围的人的词语，而且盖尔曼也不是经常会为任何事惊诧得瞪圆眼睛的。在早些时候，盖尔曼、考温和研究所的其他创始人几乎一直在用他们所熟悉的物理学概念来思考新的复余性科学，比如像涌现、集体行为、自组织等问题。而且，好像只要把这些比喻用于相同思想的研究，比如把涌现、集体行为和自发组织这些词汇用于经济学和生物学这类领域的研究，似乎早已能创造出丰富多采的研究计划来了。但荷兰德出现了，带着他对适应性的分析，更不要说他的计算机模拟技术。盖尔曼和其他人突然就认识到，他们的研究计划有一个很大的疏漏：这些涌现结构究竟在干些什么？它们是如何回应和适应自己所在的环境的？</span></p>
  <p class=MsoPlainText><span lang=EN-US><span style="mso-spacerun:
  yes">&nbsp;&nbsp;&nbsp; </span>在后来的几个月中，他们一直在讨论这个研究所的研究议题不能只是复杂系统，而应该是复杂的适应性系统。荷兰德个人的研究计划——理解涌现和适应相互牵连的过程——基本上变成了整个研究所的研究计划。1986年8月，在由杰克·考温和斯坦福大学生物学家马克·菲尔德曼主持的研究所的一次大型会议，复杂的适应性系统研讨会上，荷兰德唱了主角（这也是将考夫曼介绍进桑塔费的那个研讨会）。戴维·潘恩斯还安排带荷兰德去和约翰·里德和花旗银行的其他成员进行交谈，那是在和复杂的适应性系统研讨会召开的同一天。在安德森的安排下，荷兰德参加了1987年9月的这次大型经济研讨会。</span></p>
  <p class=MsoPlainText><span lang=EN-US><span style="mso-spacerun:
  yes">&nbsp;&nbsp;&nbsp; </span>荷兰德非常愉快地参加了这一系列的学术活动。他已经在适应性概念上默默无闻地进行了二十五年的研究，到现在他已经五十七岁了才被发现。“能够和盖尔曼和安德森这样的人一对一地当面交谈，与他们平起平坐，这太好了，简直不可思议！”如果他有办法让他的妻子离开安·阿泊（他妻子是大学九个科学图书馆的负责人），他在新墨西哥呆的时间会比现在更长。</span></p>
  <p class=MsoPlainText><span lang=EN-US><span style="mso-spacerun:
  yes">&nbsp;&nbsp;&nbsp; </span>但荷兰德始终是个乐天派。他这一生始终在做他真正喜欢做的事，而且总是惊喜自己能有好运气，所以他有一个真正快乐的人的坦率和好脾气。不喜欢荷兰德几乎是不可能的。</span></p>
  <p class=MsoPlainText><span lang=EN-US><span style="mso-spacerun:
  yes">&nbsp;&nbsp;&nbsp; </span>比如阿瑟，甚至根本就没想过要抗拒荷兰德对他的吸引力。第一天下午，当荷兰德做完报告之后，阿瑟就迫不及待地上前去介绍自己。在后来的会期中，两个人很快就成为好朋友了。荷兰德发现阿瑟是个令人感到愉快的人。“很少有人能这么快地接受适应性的概念，然后这么快就把这个概念彻底融入自己的观念的人，”荷兰德说，“布赖恩对这整个概念都十分感兴趣，而且很快就深入了进去。”</span></p>
  <p class=MsoPlainText><span lang=EN-US><span style="mso-spacerun:
  yes">&nbsp;&nbsp;&nbsp; </span>同时，阿瑟觉得荷兰德很显然是他在桑塔费所结识的最复杂、最吸引人的知识分子。确实，他在经济学研讨会所剩的时间里之所以一直处于兴奋无眠的状态，荷兰德是主要原因之一。他和荷兰德有许多夜晚坐在他们合住的房子厨房的餐桌旁，一边喝着啤酒，一边讨论着各种问题，一直到深夜。</span></p>
  <p class=MsoPlainText><span lang=EN-US><span style="mso-spacerun:
  yes">&nbsp;&nbsp;&nbsp; </span>他尤其记得其中的一次谈话。荷兰德来参加这次经济学研讨会，是急于想知道什么是经济学的关键问题。（荷兰德说：“如果你想从事跨学科研究，进入其他人的学科领域，你最起码应该做到的是，要非常认真地面对他们的向题。他们已经耗费了很多时间来研究这些问题了。”）那天晚上，当他们俩坐在厨房的餐桌旁时，荷兰德很直截了当地问阿瑟：“布赖恩，经济学的真正问题是什么？”</span></p>
  <p class=MsoPlainText><span lang=EN-US><span style="mso-spacerun:
  yes">&nbsp;&nbsp;&nbsp; </span>阿瑟不假思索地回答道：“就像下国际象棋！”</span></p>
  <p class=MsoPlainText><span lang=EN-US><span style="mso-spacerun:
  yes">&nbsp;&nbsp;&nbsp; </span>国际象棋？荷兰德不解其意。</span></p>
  <p class=MsoPlainText><span lang=EN-US><span style="mso-spacerun:
  yes">&nbsp;&nbsp;&nbsp; </span>嗯，阿瑟啜了一口啤酒，琢磨着用什么恰当的词来表述。他自己都不太清楚他想说明什么意思。经济学家一直在讨论既简单又封闭的系统，在这种系统中，他们能够很快找出一组、两组或三组行为方式，然后就不会再发生别的什么事情了。他们总是心照不宣地把经济作用者假设成永远聪明绝顶，在任何情况下总是能够立即做出准确无误的最佳选择。但想想这在下国际象棋时意味着什么。在博弈游戏的数学法则中，有一个定理告诉你，任何有限的、两人对抗的、结局为零的游戏，比如象棋，都有一个最优化的解，这就是，有一种选择走棋的方法能够允许执黑子的和执白子的双方棋手都能走出比他们所做的其他选择更好的棋步。</span></p>
  <p class=MsoPlainText><span lang=EN-US><span style="mso-spacerun:
  yes">&nbsp;&nbsp;&nbsp; </span>当然，在现实中，没人知道这个解，也没人知道该如何找到这个解。但经济学家所谈论的这些理想化的经济作用者却能立刻就找到这个解。当国际象棋一开始，两军对弈，这两个棋手就能够在脑海中构想出所有的可能性，能够倒推出所有可以逼败对方的可能的棋着。他们能够一遍遍地反推棋步，一直算计到所有的可能性，然后找到开始布局的最佳棋步。这样，就没有必要实际去下象棋了。不管是哪一方棋手掌握了理论优势，比方说是执白子的棋手，反正知道自己总是会赢，就可以立刻宣告胜利。而另一个棋手知道自己反正总是会输，那就可以立即宣告失败。</span></p>
  <p class=MsoPlainText><span lang=EN-US><span style="mso-spacerun:
  yes">&nbsp;&nbsp;&nbsp; </span>“谁这样下国际象棋？”阿瑟问荷兰德。</span></p>
  <p class=MsoPlainText><span lang=EN-US><span style="mso-spacerun:
  yes">&nbsp;&nbsp;&nbsp; </span>荷兰德笑了，他完全明白了这有多荒唐。在四十年代，当计算机刚刚出现，计算机研究人员刚开始设计能够下国际象棋的“智能”程序时，现代信息理论之父，贝尔实验室的克劳德·申农（Claude
  Shannon）估算了一下国际象棋棋步的总数。他得出的答案是，10的120次方，这个数字大得无可比喻。自从大爆炸到现在的时间用微秒计算，也还没有这么多微秒。在我们肉眼可见的宇宙中也没有这么多的基本粒子。没有任何一种计算机能够算到所有这些棋步，当然这更不可能是人脑所及的。人类棋手只能根据实际经验来判断在什么情况下采取什么战略为最佳，就是最伟大的国际象棋高手也得不断探索棋路，就好像掉进了一个深不见底的黑洞，只能靠一个微弱的灯笼探路而行。当然，他们的棋路会不断改进。荷兰德自己也是个国际象棋棋手，他知道二十年代的象棋高手决无可能下赢像加利·卡斯帕洛夫（Gary
  Kasparov）这样的当代国际象棋大师。但即便如此，他们也好像只在这个未知世界里前进了几码而已。这就是为什么荷兰德从根本上把国际象棋称之为“开放”的系统：它的可能性实际上是无穷无尽的。</span></p>
  <p class=MsoPlainText><span lang=EN-US><span style="mso-spacerun:
  yes">&nbsp;&nbsp;&nbsp; </span>没错，阿瑟说。“人们实际上能够预测和采取行动的类型与所谓‘最佳化’相比是非常局限的，你不得不假设经济作用者比经济学家要聪明得多。”然而，“对最优化的假设就是我们目前对付经济问题的方法。对日贸易至少和下国际象棋一样复杂，但经济学家却仍然在那里说：‘假设这是个理性的游戏。’”</span></p>
  <p class=MsoPlainText><span lang=EN-US><span style="mso-spacerun:
  yes">&nbsp;&nbsp;&nbsp; </span>所以，他告诉荷兰德，这就是经济学问题的实质之所在。面对并非尽善尽美，但却十分聪明，不断探索无穷可能性的作用者，我们应该如何建立这门科学？</span></p>
  <p class=MsoPlainText style='text-indent:21.0pt'>“啊哈！”荷兰德说，每当他弄明白一件事时总爱这么说。国际象棋！现在他理解了这个比喻。</p>
  <p class=MsoPlainText style='text-indent:21.0pt'><b>可能性的无限空间<span lang=EN-US><o:p></o:p></span></b></p>
  <p class=MsoPlainText><span lang=EN-US><span style="mso-spacerun:
  yes">&nbsp;&nbsp;&nbsp; </span>荷兰德喜欢玩游戏，喜欢玩所有的游戏。他在安·阿泊的近三十年中，每个月都去玩扑克牌。他最早的记忆之一就是在他祖父家看大人们玩纸牌，那时他恨不得长大到也能坐在桌子旁一块儿玩。上小学一年级时他就从他妈妈那里学会了下棋。他妈妈还是个桥牌高手。荷兰德全家都热衷于航海，荷兰德和他妈妈经常赛船。荷兰德的父亲是个第一流的体操运动员，同时热衷于户外活动。荷兰德上初中时练了好几年体操。全家总是不断变换游戏花样：桥牌、高尔夫、槌球、围棋、象棋、跳棋，凡能玩的，没有他们不玩的。</span></p>
  <p class=MsoPlainText><span lang=EN-US><span style="mso-spacerun:
  yes">&nbsp;&nbsp;&nbsp; </span>但不知为什么，对他来说，游戏早就不仅仅只是好玩而已了。他开始注意到，有一些游戏有一种特殊的吸引力，这股魔力超过了输赢的问题。比如说，当他还在读中学一年级的时候，大约是在1942年或1943年，他家住在俄亥俄州的凡·沃特时，他和他的几个好朋友经常久久逗留在华利·普特家的地下室里发明新的游戏。他们最得意的发明是一个占用了大半个地下室的战争游戏，那是他们从报纸的头条新闻中获得灵感而发明的。这个游戏中有坦克和大炮，还有发射表和射程表。他们甚至还发明了一些把游戏图的某些部分掩盖住，来模拟烟幕。荷兰德说：“这个游戏变得相当复杂。我记得我们还用我爸爸办公室的油印机来印制战争游戏的图纸。”（老荷兰德在经济萧条时期在俄亥俄州的大豆生产带创建了一系列的大豆加工厂，从而繁荣发展了起来。）</span></p>
  <p class=MsoPlainText><span lang=EN-US><span style="mso-spacerun:
  yes">&nbsp;&nbsp;&nbsp; </span>荷兰德说：“我们没有像你这样描述过下象棋，但我们实际上就是这样下象棋的，因为我们三个人都对下象棋感兴趣。国际象棋是个只有很少几条游戏规则的游戏，但令人无法置信的是，在国际象棋中永远不可能有相同的两局棋。棋路的可能性简直无穷无尽，所以我们就试图发明具有同样性质的游戏。”</span></p>
  <p class=MsoPlainText><span lang=EN-US><span style="mso-spacerun:
  yes">&nbsp;&nbsp;&nbsp; </span>他笑着说，自从那以后他一直在以这样或那样的方式发明各种游戏。“我喜欢在事情发生变化时说：‘嘿，那真是我们假设的结果吗？’因为如果结果证明我的假设是对的，如果事物主题进化的潜在规律确实是在某种控制之下，而不是由我说了算的，那我就会感到很惊奇。但如果结果并不令我感到惊奇，那我就不会感到愉快，因为我知道，得到这个结果是由于从一开始我就设置好了一切。”</span></p>
  <p class=MsoPlainText><span lang=EN-US><span style="mso-spacerun:
  yes">&nbsp;&nbsp;&nbsp; </span>当然现在我们把这类事称为“涌现”。但在荷兰德远还没有听到这个提法以前，他对涌现的迷恋就已经使他把毕生的热爱都贡献给了科学和数学。在科学和数学领域中他永远都无法满足。他说在他的整个中学时代，“我记得我去图书馆，将凡是与科学有关的书籍都涉猎遍了。我上中学二年级时就决心要当个物理学家。”科学之深深吸引他之处，并不是科学能使他将宇宙归纳成几个简单的规律，而是正好相反：科学可以告诉你，几条简单的规律是如何产生整个世界变幻无穷的行为表现的。“这真的使我感到非常愉快。在某种意义上，科学和数学是简化的极至。但如果你反过来，观察宇宙规律所囊括的各个方面，出人意料的可能性简直可以是无穷无尽的。这就是为什么宇宙在一个极端上十分易于理解，在另一个极端上却又永无可能理解的道理。”</span></p>
  <p class=MsoPlainText><span lang=EN-US><span style="mso-spacerun:
  yes">&nbsp;&nbsp;&nbsp; </span>荷兰德1949年秋季入学麻省理工学院。入校没过多久他就发现，计算机也具有令他同样惊奇的特质。他说：“我真的不知道计算机的这种特质从何而来。但我很早就迷上了‘思考程序’，也就是你只消在计算机内设入很少数据，就可以让它做所有像整合这样的事情。这在我看来，似乎是只需要放入极少东西，就能得到无限丰富的结果。”</span></p>
  <p class=MsoPlainText><span lang=EN-US><span style="mso-spacerun:
  yes">&nbsp;&nbsp;&nbsp; </span>但不幸的是，起初荷兰德能够学到的计算机知识只有他在电机课上获取的零星的第二手资料。电子计算机当时还很新奇，大多数计算机知识还处于保密阶段。当然大学还没有开设计算机课程，即使在麻省理工学院也还没有开设。但有一天，当荷兰德又像往常一样在图书馆测览书刊时，他翻到一个由简单的论文封面套着的一系列活页演讲笔记。他在翻阅这些笔记时发现，这份笔记详细谈到1946年在宾夕法尼亚大学摩尔电机系举办的研讨会内容，其中记载，战时宾州大学为了计算大炮的射程表而发明了美国的第一台数控计算机ENIAC。“这些笔记很有名，这是我第一次接触到真正的关于数控计算机的详细资料，里面包括对从计算机建构到软件设计的详尽记录。这一系列演讲就是在这个基础上探讨信息和信息处理的全新概念，并诠释了一种全新的数学技艺：编程。荷兰德立刻就买下了这个演讲的复印稿，一页一页细读了许多遍。事实上，这份演讲稿他到现在还保留着。</span></p>
  <p class=MsoPlainText><span lang=EN-US><span style="mso-spacerun:
  yes">&nbsp;&nbsp;&nbsp; </span>1949年秋季，当荷兰德开始了他在麻省理工学院的大四课程，四处寻找学士论文题目时，他发现了旋风计划（Whirlwind
  Project）：麻省理工学院将建一个速度能达到跟踪空中交通的“实时”的计算机。由海军资助的旋风计划的年资助额为一万美元，这在当时是一个令人目眩的数额。麻省理工为此雇用了七十名工程技术人员，这无疑是当时最大的计算机项目，也是最具发明性的研究之一。旋风将是第一台采用磁心记忆和交互式显示屏的计算机，它将产生计算机网络和多程序（一次运作多个程序）。作为第一台实时计算机，它将为计算机应用于空中交通控制、工业流程控制、以及计算机应用于预售票和银行铺平道路。</span></p>
  <p class=MsoPlainText><span lang=EN-US><span style="mso-spacerun:
  yes">&nbsp;&nbsp;&nbsp; </span>但当荷兰德刚听说这个消息时，旋风还仅仅停留在实验阶段。“我知道麻省理工在研制旋风，它还尚未被研制成功，还在研制之中，但已经可以用了。”不知为什么，他一心想参与进去。他开始四处敲门，在机电系发现了一个名叫赛德奈克·考派尔（Zednek
  Kopal）的捷克天文学家，曾经教过他数值分析。“我说服他主持我的论文评议委员会，又让物理系同意让电机系的人来主持我的论文评议委员会，然后我又说服了参与旋风计划的人让我能够看到他们的操作手册。当时操作手册是保密的！”</span></p>
  <p class=MsoPlainText><span lang=EN-US><span style="mso-spacerun:
  yes">&nbsp;&nbsp;&nbsp; </span>“那也许是我在麻省理工最快活的一年。”他说。考派尔建议他论文的题目是为旋风编一个程序来解拉普拉斯（Laplace）方程式。拉普拉斯方程式描述的是多种物理现象，从围绕任何带电物的电场分布，到紧绷的鼓面震动。荷兰德立刻就着手这项研究。</span></p>
  <p class=MsoPlainText><span lang=EN-US><span style="mso-spacerun:
  yes">&nbsp;&nbsp;&nbsp; </span>这不是麻省理工学院最容易做的毕业论文。在那时，还没有人听说过像Pascal、C或FORTRAN语言。确实，把对计算机的命令转化为数字编码的计算机编程语言直到五十年代中期才被发明出来。那时就连一般的十进制的语言都还没有，还是十六进制的。他在毕业论文上所耗费的时间比他想象的要长，最后他不得不申请麻省理工学院宽限比通常完成学士毕业论文所允许的长两倍的时间。</span></p>
  <p class=MsoPlainText><span lang=EN-US><span style="mso-spacerun:
  yes">&nbsp;&nbsp;&nbsp; </span>但他非常热衷于这项研究。“我喜欢这个过程中的逻辑本质，”他回忆说，“编程与数学有同样的特点：你走了这一步，然后你就可以由此走下一步。”但更重要的是，为旋风编程序使他认识到，计算机并不只是实施快速计算。在一系列神秘的六位十进制数字中，他可以随意设计震动的鼓面，或旋绕的电场等任何东西。在循环的数位中，他可以创造想象中的宇宙。所需要做的只是把适当的规律编码进去，然后其他的一切就会自然展开。</span></p>
  <p class=MsoPlainText><span lang=EN-US><span style="mso-spacerun:
  yes">&nbsp;&nbsp;&nbsp; </span>荷兰德的毕业论文从一开始就只是个书面设计，他编制的程序从未真正在旋风上运作过，但在另一个方面，他的毕业论文却收获颇丰：他成了全美国少数几个懂得一些编程的人之一。结果1950年他刚毕业就被IBM公司录用了。</span></p>
  <p class=MsoPlainText><span lang=EN-US><span style="mso-spacerun:
  yes">&nbsp;&nbsp;&nbsp; </span>这个时机真是再好不过了。当时IBM在纽约普夫吉普斯（Poughkeepsie）的巨大工厂正在设计第一台商用计算机：国防计算机，后来被重新命名为IBM701。当时设计生产这台计算机代表了一个前途未测的重大赌注。许多思想保守的行政管理人员都认为研制这种计算机是浪费钱财，还不如把钱投资于改良打孔机上。事实上，产品企划部在1950年花了整整一年的时间坚持说，全国的市场对这类计算机的需要永远不可能超过18台。IBM公司坚持研制国防计算机的主要原因，是因为它是一个叫作小托马斯的后起之秀的钟情项目。小托马斯是IBM公司年迈的总裁托马斯·B·华生（Thomas
  B．Watson）的儿子和当然继承人。</span></p>
  <p class=MsoPlainText><span lang=EN-US><span style="mso-spacerun:
  yes">&nbsp;&nbsp;&nbsp; </span>但荷兰德当时只有二十一岁，对此知之甚少。他只知道自己已被置入圣境。“我已经到了这里，一个这么年轻的人，在一个这么重要的岗位。我是少数几个知道IBM701正发生什么的人之一。”IBM的项目负责人将荷兰德安排在由七个人组成的逻辑计划小组。这个小组负责设计这台新计算机的指令系统和一般性组织。这是荷兰德的又一个幸运，因为这是一个实践他的编程技术的理想的地方。“最初阶段完成之后，我们得到了最初的机器原型，还必须用各种方式来测试。所以工程师们经常通宵达旦地工作，白天把机器拆卸开，晚上又尽最大的努力把它拼装起来。然后我们少数几个人就会从晚上十一点钟开始，全夜运转我们的程序，看看是否能够正常运作。”</span></p>
  <p class=MsoPlainText><span lang=EN-US><span style="mso-spacerun:
  yes">&nbsp;&nbsp;&nbsp; </span>在某种程度上，我们编的程序确实能够运行。当然，用今天的标准来衡量，701机就像是石器时代的东西了。它有一个巨大的控制板，上面挤满了各种键盘和开关，但还没有屏幕显示器的雏形。这部机器通过标准的IBM打孔机执行输入和输出命令，号称足有四千个字节的记忆存储量（今天市面上出售的个人电脑的记忆存储量一般比这大一千倍）。它可以在三十微秒中算出两个数字相乘的结果。（现在所有的手持计算器的功能都比这个强。）荷兰德说：“这个机器也有许多缺陷。最好的情况下，平均每三十分钟左右就会出现一次失误，所以我们每次计算都要做两遍。”更糟糕的是，701计算机是通过在一个特殊的负极射线管的表面产生光点来存储资料的。所以荷兰德和他的同事们必须调整算法，以避免过于经常地在记忆存储的同一个点上写入数据，否则就会增加这一个点上负极射线管表面的电荷，而影响到周围的数据。“我们竟能使计算机运行了，这太令人惊喜了。”他笑道。但事实上他这是认为瑕不掩瑜。“对我们来说，701计算机就像是一个巨人。我们觉得能有时间在一台快速运转的机器上尝试我们编的程序，真是太好了。”</span></p>
  <p class=MsoPlainText><span lang=EN-US><span style="mso-spacerun: