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【复杂性思维】重塑理解世界的思维框架

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作者不详更新于2022-01-24 13:32:32

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【复杂性思维】重塑理解世界的思维框架——更多资源,课程更新在

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 【复杂性思维】重塑理解世界的思维框架

为什么学习复杂性思维?

世界正在扁平化,娱乐节目中听众、观众走到台上,舞台发生反转。抖音小视频让大众走向舞台。比特币让一切扁平化。我们的世界高度互联,航空网络让纽约和北京更近相比蒙古。牵一发而动全身。这一切都借助科技崛起。人工智能,在接近奇点临近。奇点有可能让机器超越人类。2050年人类可能获得永生,机器可能战胜人类,各种预测都在。

所有这些问题,共同的特征,都是含混的。牵涉多种学科,看起来不同的学科,问题却存在共性。经济、生物、全球都被网络所连接。都无法用还原论来解释。还原论对宏观问题无法解释。这时候就需要一个新兴学科来解释,就是复杂性科学。

这个学科太年轻,不成熟。

跨学科、统一性、涌现。

复杂性科学的定义:

采用一种跨学科的手段,研究不同复杂系统之中共有的涌现行为和统一性的规律。

涌现:部分大于整体之和。

牛顿的伟大发现

复杂性科学也在尝试寻找各类现象背后统一的规律。

复杂性阶梯如图:

生命复杂系统演化的过程,混沌-聚集-涌现-新陈代谢-进化-层级

可以看做生物发展,可以看做一个公司发展过程到整个的商业生态。

聚集——

不按照规律就容易形成人类的集体愚蠢,乌合之众。

举例鸟群飞行的例子:

集体飞行,分分合合。有没有一个Leader?

对鸟类群体研究的人搞出来一个研究,能否在计算机屏幕上模拟出鸟群动态。

发现三个规则:1.靠近;2.对齐;3.分离。正是这三条规则就把握了飞行动态。

这些规则和人类也适用。把这三个简单规则赋予鸟群就出来了模拟鸟群的复杂动画。全部运作没有随机性,全是确定性动作。但是我们无法预测下一部动作。是一个复杂的迭代的过程。只有模拟自己是一只鸟才有可能预测出下一步的动作。这种现象就是混沌现象。

我们看到:1.简单的规则就可以了。反而设定复杂的规则无法继续。

2.复杂不是被设计出来的。

3.完全确定的规则却会导致随机”的结果。表观的随机。

蚂蚁

一只蚂蚁很傻,一群蚂蚁却非常智慧。能在火山上自动聚集成蚂蚁球从火山上滚下来。牺牲小我,成就族群延续。

蚁群模拟寻找食物。寻找过程留下信息素。足够长的爬行不断来优化路径,最后会形成一个最短路径。

正反馈的力量,一旦两条路径在初期有小小的差异,通过信息素正反馈,信息素浓度越多越吸引蚂蚁。蚂蚁越短的路径重复的越多,正反馈会放大这个优势。最后蚂蚁会收敛到这条最短路径。

人类和媒体都是正反馈放大器,这个例子非常多,一个企业初始的优势会被放大,形成自己的发展壁垒。

还会有一些蚂蚁在四周游荡,就是所谓的懒蚂蚁”。他们在为族群寻找新的可能。为系统提供备份,如果有意外变化,马上启动新的路径。

案例实验:蚂蚁放在北京市地图上,寻找最优路网。

黏菌

再看更小的一类群体,单细胞生物体—黏菌。黏菌它的生命发展可以分为两种形态,一种是单细胞生物体,一个完全独立的单细胞。但是一旦发生特殊情况,它就会聚集形成一个鼻涕虫,形成一个大的黏菌整体。黏菌整体形成这时候单细胞就失去自我的意义,不能以单细胞形式存在。而形成一个大的生物体,甚至成为大的孢子,繁殖自身。

黏菌不单可以形成大的生物体,还能设计交通输运网络。

日本科学家把黏菌放在东京地图上,把食物放在需要连接的点上。5个小时后,黏菌饿啊,四散去寻找食物,在各个点上找到食物搬回家。开始路线是散乱的,26个小时后逐渐形成一条条最优化的路网。这个路网图和东京交通地图对比不一样,因为有地方是山丘不能直接过。研究人员就在山丘区域打上强光,再次实验。因为黏菌厌光。再次实验的图就更接近于真实的东京路网图。多次实验,每一次都不一样,甚至有些时候的路网图会优于真实路网图。

黏菌也能设计出不亚于人类的路网,你说人类是最有智慧的生物吗?智慧蕴藏在大自然的自组织规律中。人类正好用脑袋实现了这种自组织。黏菌没有大脑,通过信息素的反馈也实现了这种网络。

我们把系统分为两大块,一块看个体:首先都是遵循非常简单的规则。第二有限的局部的信息,即使你能处理复杂规则,每个个体的感知也是有限的。3.每一个个体都在处理其他个体与它的互动。

群体:1.集体智慧,2.适应能力强,3.很难控制,它们自有法则。

人类聪明,集体就聪明?不是,人类有很多集体愚蠢的例子。例如,交通堵塞。因为每个人太聪明了。汽车的运行速度决定于每个人认为的安全距离。交通系统存在不确定性,存在混乱。每个人都觉得自己聪明,才造成交通集体瘫痪。

踩踏事件,每个人感知范围有限,前面发生的现象你无法知道,前后的人各自前进,只要有一个倒下,就会产生踩踏事件。这就是人类群体出现集体愚蠢的现象。

股票市场,漫画把疯狂之所在传递,excel!(卓越)——sell 卖出,卖呀!股票大跌。最后这人说不玩了,good-bye,bye——buy,买买买。股票市场就是这样口耳相传的系统,被周围所影响,小因素层层传递甚至造成大的金融危机出现。

因为个体过于聪明”,而不懂得协作,才会造成集体愚蠢”的出现。

群体智慧与愚蠢的区别:

集体智慧:局部信息、简单规则、智能彼此加速;

集体愚蠢:试图掌握全局信息(不可能),机关算尽太聪明,智能彼此抵消。

每个个体掌握的信息都非常有限,不如按照简单的规则。

人类群体是如何产生群体智慧的。

《智慧社会》书中研究,个体中个体之间的方式,一种少数人沟通,一种多数人沟通。实验表明,多数人沟通更能表现出智慧。群体任务,群体协商,右侧模式更有利于目标达成。群体智商不等于个体智商,扁平化的沟通方式有利于群体智商。更自由的交换信息,更高效的信息的流动,才促进了整个群体的智慧产生。

那进一步,很有意思的一个研究结果,同样的团队,发现团队中女性的比例起到很重要的作用。女性比例在大于20%小于80%团体的智商更高。女性让彼此放下戒备,更好的沟通。

复杂性阶梯——涌现

涌现不能单独看做一个阶段,而是对上一段的总结。

复杂系统?涌现?斑图?涌现分类?

我们把复杂系统简单为节点和连线,这三张图都不是复杂系统、简单系统、复杂系统、无组织的随机系统。

气体系统,一个杯子里有10的23次方的速度气体分子在移动。这类系统叫无组织的随机系统,他们之间没有相互作用。

鸟群几十只鸟就足够复杂,个体之间的相互作用,连边有多种可能。鸟群、交通网络都是相互影响的复杂系统。

这些复杂系统都会有些特性——涌现。复杂系统会有两个层次去看他们,个体层次和群体层次。整体大于个体之和。

在整体层面发现的,总会出现你无法简单地从个体层面推出的模式、属性、现象等。这些规律、属性、模式被称为涌现。

斑图(pattern)的存在,使得涌现成为可能。

斑图就是一种集体模式。如颜色。这些花纹就是斑图。涌现会产生斑图(pattern),斑图是一种集体模式。例如个体无法形成队列。鸟群的飞行形态,蚁群形成的蚁队,黏菌。斑图有特性:凌驾于个体之上,斑图的产生导致了层次的超越。

例如城市中的霓虹灯,小灯泡在整体层面出现图案。小灯泡层面看不见。整体层面感知,突然发现小灯泡有意义了。所有有意义的图案文字都出现在小灯泡所组成的斑图之上。它无法还原到每一个灯泡上面。一个灯泡毫无意义。这就是斑图的意义。例如国庆阅兵,组合图案,祖国万岁。它可以用人去实现。斑图的实现是一种软件,凌驾于个体之上的新的系统的存在。斑图可以让你的大脑解读新的意义。

这张云脸就是一个斑图。小水滴形成的形状和真正的脸没有太大的区别,脸也是一个斑图,单个细胞没有任何意义。真正维持存在的是斑图,是这个形。所以从这个来说,脸和云脸没有本质区别,都是斑图而已。都是虚无缥缈的存在。

涌现发生之时,正是心智在斑图中发现意义的时候。

可以设想,细胞分子相互碰撞形成细胞时,其实并不比云脸更真实。细胞的形成是你解读出来的,赋予它意义。

涌现的分类:两大类,一类涌现是设计出来的。霓虹灯、翻板。整体超越个体。

自组织出现的涌现,也可以分成由简单规则形成的,可以形成复杂的功能,两类。还有一种涌现,单独拎出来去看,智慧生命的形成,很神秘。

强涌现。强体现在质料因、形式因。整体层面和分体层面。细胞是由什么构成的?人怕火烧,人是由碳水化合物组成的。从整体到个体也有箭头存在,形式因。整体形成斑图,用右手使劲拍打左手。左手很多细胞死亡。细胞根本无法思考。这是从上往下的因果之力,形式因。

假如说人类社会也会形成一个大的斑图,个体根本无法和社会对话,无法理解更大层次的存在。生命智能和强涌现相关。它会出现一个反向的因果箭头。强涌现可以导致个体和集体之间的因果关系发生反转。

这一切给我们的启发,为什么要去中心化?

只有在去中心化管理的时候,每个个体之间才能够充分互动,只有充分互动才能在群体上激发斑图涌现,idear的存在和流动,产生智慧、涌现、预期之外的特性。这些斑图才是真正超越个体的存在,超个体智能是解决问题的关键。这样组织才存在活力。

刚才做了回顾:

接下来当你的公司形成了涌现之后,还要考虑你要生存下去,生存下去的前提条件是形成和外界的互动。内部也会被外部互动催生新陈代谢,从而整体形成新的存在。

新陈代谢

有一个非常重要的科学定律,热力学第二定律。爱因斯坦说你可以不懂相对论,你可以不懂牛顿力学,但是你不能不懂热力学第二定律。你会理解整体不单是个斑图,还是个不断流动的斑图。

对我们如何去管理公司和理解社会会有很大帮助。

首先看一看热力学第二定律,对于任何一个封闭的系统来说,如果不加干预,让它自动演化,它一定会变得越来越无序,无序叫熵,熵增定律。封闭系统是前提条件。

很多例子,比如一缕青烟,烟的弥散过程就是典型的熵增过程。小空间到屋子到更大的空间。再比如生老病死。究其根源,物理学的热力学第二定律。

但是也会发现反例。生物圈的演化看起来就和第二定律相冲突。大自然的生物圈越演化越高等。人这个生物冒出来了。再例如科技,从简单到复杂,从低等到高等,两种时间之箭,看起来完全相悖。答案就在于开放。

我们看到的反例,都不符合热力学第二定律的前提条件,封闭系统,熵才会永远增加。如果前提条件——开放系统呢?熵如何呢?热力学根本没说。

如图所示的,开放系统与环境,有INPUT,OUTPUT,有交换,这个交换可以是物质、是能量、是信息。只要有交换,系统都是开放的。所以有了开放系统的热力学第二定律。

只要你从外界吸收进来的有序只要快于你内部系统产生的无序,你的整个系统就有可能演化的越来越有序。

所以换句话说,问题的关键不是向有序无序的增长,而是比较两种变化的速度谁快谁慢。开放系统进来的大于消耗掉的就能保持持续的有序。

从外界吸收有序进来,这就是我们都要进食,获取能量。引进负熵大于熵增,你就在变为有序。这就是开放式系统的热力学第二定律。

我不用很复杂的开放,我只用能量的开放,就可以使得系统走向有序,这个有序是完全自组织的有序。

贝纳德实验,加热平底锅,液体出现翻滚,沸腾之前,液体很薄,会出现六角格的斑图,底部液体受热,对流现象,翻滚到上面,上面的翻下来,从侧面看是蛋卷结构,从上面看就是六角格结构,这种现象就形成了耗散结构。

因为这个结构的目的是为了快速释放掉。形成了集体运动模式。左右碰撞也可以释放热量,但是这种集体运动模式更快速。

耗散结构还有一个例子,小溪边的水波纹,瞬息万变的。波纹是一种助波,看起来不变其实是瞬息万变的。看起来不变,其实一直在变。这和霓虹灯的斑图形成鲜明的对比。

耗散结构更虚无缥缈,我们的人类和人类社会都是一个不断的耗散结构。我这个东西不是个东西,是个瞬息万变的斑图。什么是我,我原来不存在。这种耗散结构又有什么规律呢?

只要你的系统是耗散的,是一个新陈代谢的,你出生就被规律所写死的。

《规模》作者West,发现一个现象,所有他家族的男性都在5、60岁就挂了。为什么生命会有死亡,他查阅了大量生物学文献,几乎没有教科书谈论生命死亡。他遇到一位生物学家,告诉他其实不是没有人讨论,有很多结论和死亡相关。这些结论,有大量数据,拿数据给结论他决定从一个物理学家转行去研究生物学,去研究克莱伯定律,后研究成果引起轰动。从生物学找到了可以用精确数学解释的结论。发表了很多作品。后来又转行做城市科学,又研究了企业规模理论。

今天介绍在生物学上的规模理论。实际上是对系统进行拉伸放大。恰恰是反直觉的。某一天你点了一个九寸的匹萨,能否给你两个五寸的匹萨。非线性特性。五寸放大成九寸,面积小于两倍。实际是吃亏的。

但是人类为什么会犯错误呢?因为人类习惯于线性特性。复杂系统有很多都是非线性特性。

克莱伯定律,放大耗子成大象,变量怎么非线性放大?F=CM3/4次方。F:物种的平均新陈代谢率,M,物种的平均体重,C:和温度有关的系数。

克莱伯定律对冷血动物等都普遍存在,横跨三十个数量级的规律。意味着,由于F和M之间有个3/4的关系。有正相关的关系,平均一块大象的肉,他的代谢率是多少?我给胖子们的存在找到理由。肉越多需要的代谢能量越少。

非线性特性带来失误,在做实验时杀死了一头大象。致幻剂可以让生物体带来兴奋。曾经在猫身上大量实验。就按照这个试剂做了个线性外推,按照体重推演同比例注射致幻剂。一个小时后大象癫痫发作,大小便失禁,直接死亡。

就是说新陈代谢度不是线性增加。这种现象在我们生活中也存在。例如感冒药成人吃两片,小孩体重是一半,就是一片多一点。

接下来为什么会存在克莱伯定律?为什么是3/4?

生物体有两个量,体重和新陈代谢率,体重和皮球体积联系在一起,新陈代谢和什么有关?和表面积联系起来。体积会随着长度做3次方的错放关系,面积会随着长度做2次方的错放关系。生物体如果是四维中的几何体,他的体积和长度是四次方,表面积是三次方的关系。第四维是怎么冒出来的?

分形的特性,新陈代谢不是靠外表面来做的,代谢发生的主要器官是内表面。内表面有个特征,内肠面的褶皱,二维表面变成三维立体。买票排队排成多拐弯,队形容量加大,弯曲的特点,大肠和毛细血管完成最大化的分形。增加了一个曲度,缩放行为表现的像一个面。边长扩大两倍,边长扩大四倍,褶皱进一步加深。这就是最大化分形,用一维实现了三维的。

为什么人类长到23,为什么以后长不了了。克莱伯定律,生命体比喻为水缸,新陈代谢比喻为入水的水流,长出细胞,修复细胞之外,增长体重,3/4生物体重关系。一定会有一个交点,你的流出的量和你流入的量达到一个平衡。体重就固定在某一个数量。

生物体都有一个特征时间,我们可以计算,生命的特征时间和体重有个关系。体重大寿命长。对物种级别成立。特征频率,心跳的频率,个头越小心跳的越快。宠物松鼠,心跳的特别快。个头小的一切频率都快。这两组数据和我们的生活密切相关。小耗子灵动,大象转身慢。如果刺激长颈恐龙的尾巴,可能两个小时才反应过来。

公司也是这样,小公司很容易换方向,大公司想换也换不了。两个量乘起来,15亿次左右。就是生命体的寿命总量。包括马达,非生命体,也是10的9次方。冥冥之中自有定数。养生有帮助,怎么能活的长一点。减缓新陈代谢,你是可以延长寿命的。瑜伽、打坐、站桩,减缓新陈代谢。进一步什么东西会影响基础代谢呢。温度,温度越高新陈代谢越快。

最后看看对于我们的日常生活有哪些帮助?最优开放度的问题。系统要想抵抗克莱伯定率,一定要开放自身。是不是开放越大越好?肯定是错的。人有表皮细胞,把自己包起来,全开放人就死了。

多少开放度呢?体现为3/4幂率关系。过大的过小的都不合适。

混沌边缘的关系。混沌-秩序需要巧妙平衡。使得复杂系统存在一个相变临界点。所以所有的系统都应该处于秩序和混沌的边缘。秩序体现在管理的条条框框。混沌表现在自由自在。包括教育孩子,也是管与不管的边缘。

一个复杂系统在维持了,仍然会死亡。我们有没有一个方式来抵抗熵增呢?

发现一个自复制的手段让基因维持,并且产生新的力量,进化。不单抵抗了热力学第二定律,并且内化成一种基因突变,并通过自复制成为更优的生物。

自复制

冯诺依曼的自复制自动机理论。计算机之父,冯诺依曼见到宾夕法尼亚大学在设计,他设计了一个手稿,生产了第一台计算机。他与机器打交道多,发现机器很多BUG,热力学第二定律也在机器之上。我们的人脑就和计算机非常不一样。神经元放电有很多随机性。每一个部件都是不靠谱的,组合在一起就非常靠谱。计算机每一个部件很靠谱,但是形成一个系统就很容易的出错。

复杂度阈值,分水岭,超过阈值,演化就越高级。复杂度小于阈值,系统就越来越衰败。复杂度阈值到底是什么?他发现生物体都具备自我繁殖自我复制。复杂度和生命体的自我复制相关。自复制能跨越复杂度阈值,是大自然的一个概率论漏洞。氨基酸碰撞10的负30次方的概率出来一个活细胞,并能够自复制。生命恰恰钻了概率论漏洞,而生长出来。找到复杂度的阈值。

为什么自复制不可能?

复杂度阈值:自复制的能力

细胞复制不能与外界发生联系。我复制自己,有个扫描头扫描我身体中的所有细胞。扫描头需要扫描自己。会出现一个无穷递归。自复制功能根本实现不了。冯诺依曼给出了一个设计手稿,机器具有自复制功能。参考了数学的定理。现实的生物体就是按照这个逻辑出来的。不能用一台机器完成操作两个东西,一台可以根据图纸构造出来图纸描述的机器。一台就是图纸设计出来的机器。可以避免无穷递归。图纸的编码是没有的,避免了无穷递归。可以完成自复制。一,根据图纸做一个拷贝,第二步根据图纸造一台机器。这两个加在一起完成自复制。利用一个动态的过程去完成一个递归。和哥德尔定理、图灵相一致的。

冯诺依曼死于骨癌。早于沃森克立克的双螺旋结构,中心法则和冯诺依曼的设计完美对应上。DNA双螺旋结构,AGCT写成了代码,细胞就能执行各种功能。图纸的拷贝,就是DNA的复制,蛋白质的合成对应机器把自己造出来,合成蛋白质形成一个新的细胞。

更重要的一种可能,会来回应复杂性阈值,高等进化。由于细胞在复制过程中充满噪声,不确定性。如果产生在机器上面,机器就失效了。如果噪声发生在图纸上面,造出来的机器和机器不同,有可能造出来一个全新的物种。达尔文进化的变异。逻辑和扰动。和热力学定律相关。但是一旦扰动作用在图纸上,就造成达尔文式的进化。自复制成为达尔文式进化的动力来源。这才是完整的冯诺依曼的发现。

我们的生命、企业可以沿着这个体系发展。

企业文化就像编码,我个人认为有点像但是不是。基因比企业文化更精准。ADCG给细胞,能制造出一个,企业文化给一群人不能完全复制。这就是为什么很多公司不能学习另一个公司的文化。但是如果把一个公司数据化如果有这样一套软件存在,通过指令区管理企业,这个企业会成为一个自复制。

复杂性阶梯

种群庞大,也要升级,形成多细胞组织。每一个细胞都有同一个DNA,形成更复杂的层级组织。

观察,通过DNA,把DNA内嵌在代码里的时候。所以当一个细胞学会自复制,它就能在更大的空间形成更大的个体。多细胞的实现通过捕食,形不成更大的组织,吞食的过程中没有杀死,而是共生,形成了一个复杂化的内共生理论。原核生物细胞内有很多细胞器,细胞器有完备的自生存结构。发生了吞食关系。自己本身就是一个单细胞生物体。吞食而没有干掉。长时间的演化,大的生物体细胞变成一个多层次的生物体。

从更大视角看待竞争和合作

站在个体是一个单纯的合作关系。合作与竞争就变成了2B和n2b的关系。竞争本来是你死我活的,如果你能巧妙地平衡这些力量。为什么商业环境更多的鼓励合作而不是竞争。一旦形成更大的个体,复杂性阶梯就完成了一次升级,又回到混沌。复杂性阶梯就循环发生。大圈套小圈,不断往上升。

小结:

1.群体形成涌现的智慧,就要考虑如何去制定简单的规则,形成自组织。

2.开放与流动才能够为系统创造有序。

3.耗散结构遵循惊人的规模法则;

4.混沌与秩序的边缘,巧妙平衡。

5.自复制可以将热力学第二定律变废为宝”。所有的生物体都会死亡。生物群体的自复制,DNA编码变成创新的基础。

6.层级的涌现导致生命的循环。

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