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聚合物空间探索全新世界的大门。但在神经网络中这却不是常情,因为神经网络的关联
原本是不能移动的突触的模拟。但最近在不少神经网络迷做的实验中,神经网络确实能
够通过学习而重新布线。他们的理由是,任何固定的线路布局都是任意的,应该允许发
生改变。
法默说,简而言之,关联论的概念说明,即使节点和单个作用者是毫无头脑的死物,
学习和进化的功能也能涌现出来。更广义地说,这个概念非常精确地为一种理论指明了
方向:即,重要的是加强关联点的力度,而不在于加强节点的力度,这便是朗顿和人工
生命科学家所谓的生命的本质在于组织,而不在于分子。这一概念同时也使我们对宇宙
中生命和心智从无到有的形成和发展,有了更深刻的了解。
混沌的边缘
法默说,尽管关联论模型的前景看好,但这些模型却远不能揭示新的第二定律的全
部奥秘。首先,它们无法描述在“节点”既聪明、又能够相互适应的经济、社会领域或
生态系统中,涌现现象是怎样产生的。要了解这样的系统,就必须了解共同进化之舞中
的合作与竞争。这就意味着,要用共同进化的模型来做研究,比如用近些年来变得越来
越流行的荷兰德的生态系统模型来做研究。
更重要的是,关联论模型和共同进化模型都没有揭示为什么会出现生命和心智这个
根本的问题。能够产生生命和心智的宇宙是怎么回事?只是谈论“涌现”还远远不够。
整个宇宙充满了涌现的结构,比如银河、云彩和雪花这类仅仅是物理的、没有任何独立
生命可言的物体。这其中一定还另有道理。而这个假设的新的第二定律将告诉我们这道
理何在。
显然,这项工作有赖于那些力图了解基本物理和化学世界的计算机模型,比如朗顿
热衷的分子自动机模型。法默说,朗顿在分子自动机中发现的混沌边缘的奇异相变,似
乎提供了一大部分的答案。在人工生命研讨会上,朗顿由于尚未完成博士论文,所以对
这个问题谨慎地三缄其口,但罗沙拉莫斯和桑塔费的许多人却从一开始就发现混沌的边
缘这个概念非常引人入胜。朗顿基本上说的是,使生命和心智起源的这个神秘的“东
西”,就是介于有序之力与无序之力之间的某种平衡。更准确地说,朗顿的意思是,你
应该观察系统是如何运作的,而不是观察它是由什么组成的。他说,当你从这个角度观
察系统时,就会发现存在秩序和混沌这两个极端点。这非常类似原子被锁定于一处的固
体和原子相互随意翻滚的流体之间的差别。但在这两极的正中间,在某种被抽象地称为
“混沌的边缘”的相变阶段,你会发现复杂现象:在这个层次的行为中,该系统的元素
从未完全锁定在一处,但也从未解体到骚乱的地步。这样的系统既稳定到足以储存信息,
又能快速传递信息。这样的系统是具有自发性和适应性的有生命的系统,它能够组织复
杂的计算,从而对世界做出反应。
当然,严格地说,朗顿只是在分子自动机模型中演示了复杂与相变之间的关系。没
人真正知道是否也能用这一点来解释其它计算机模型,或解释现实世界。但另一方面,
种种迹象表明,朗顿的发现也许具有普遍性的意义。比如事后你会发现,这些年在关联
论的模型中,有半数会出现类似相变的行为。早在六十年代,考夫曼在他的基因网络中
最先发现的事情之一就是相变:如果关联点太稀疏了,整个网络基本上就会处于冻结和
静止状态;如果关联点太稠密了,整个网络就会剧烈翻搅,呈完全混乱状态。只有处于
两者之间,当每个节点只有两条输入时,整个网络才能产生考夫曼想要的那种稳定的循
环。
法默说,到了八十年代中期,自动催化组模型也出现了同样的情况。这个模型有许
多参数,比如像各种反应的催化强度和“食物”分子的供给速率。法默、派卡德和考夫
曼必须通过不断尝试和不断犯错误的方法,用人工来调校这些参数。他们在自动催化组
模型中最早发现的一种情况就是,直到这些参数进入了某个范畴,自动催化组才会启动,
并迅速发展。法默说,这种行为是其他模型中相变的再现。“我们感到了其中的相似性,
但却很难准确地定义这种相似性。这是一个需要有人做谨慎比较的领域,需要建立那篇
罗塞达碑论文中所描述的某种通用构架。”
同时,对于这个混沌的边缘的概念是否也适用于共同进化系统,人们的认识更为模
糊。法默说,在生态或经济系统中,我们对如何准确定义诸如秩序、混沌和复杂这些概
念很不清楚,就更别提要定义它们之间的相变了。但尽管如此,混沌的边缘这个法则也
总让人感到具有某种真意。举前苏联为例,法默说:“现在事情已经很明显了,用中央
集权的办法来控制社会不会有好效果。”从长远来看,斯大林建立的社会体制过于僵硬
呆滞、对社会的控制过于严密了,所以无法维持下去。或也可以举七十年代底特律的三
大汽车公司为例,这几家汽车公司发展规模过大、过于刻板地锁定在某种特定的运行方
式中了,所以很难认识到来自日本的挑战在不断增强,要对这一挑战做出回应就更是力
不能胜了。
而另一方面,无政府主义也不是行之有效的社会机制。前苏联的某些地区在苏联瓦
解之后似乎已经证明了这一点。放任自流的社会体制是行不通的。狄更斯恐怖小说中英
国的工业革命,或更现代的美国储贷的崩溃,都说明了这一点。这是常识,更不用说还
有最近的政治经验所提供的启示:一切健康的经济和健康的社会都必须保持秩序与混乱
之间的平衡,而不是保持某种软弱无力的、平庸的、中间道路似的平衡。这就像活细胞
一样,它们必须在反馈与控制之网中调整自己,但同时又为创造、变化和对新情况的反
馈留有充分的余地。法默说:“在自下而上组织而成的、具有灵活弹性的系统中,进化
勃然而兴。但同时,在该系统中,自下而上的活动必须导入正轨,使其无法摧毁组织结
构,进化才有可能。”混沌边缘上的复杂动力,似乎是这种进化行为的理想解释。
复杂的增强
法默说:“不管怎样,这一含糊的启示使我们以为自己已对这个有趣的组织性现象
发生的领域有所把握了。”但这也绝非故事的全部。为了易于辩说,可以先假设这个特
殊的混沌的边缘领域确实存在,但即使如此,假设的新的第二定律也必须解释,这些系
统是如何到达这个领域、存在于这个领域的,同时在这个领域都干了些什么。
这个含糊的启示很容易使我们自己相信,达尔文已经对前两个问题做出了回答(正
如荷兰德所概括的那样)。这个观点认为,既然这种能够做出最复杂、最完善反馈的系
统总是能够对这个充满竞争的世界保持其敏锐性,那么,僵化的系统就总是能够通过略
做放松就能表现更好,而混乱的社会就总是能够通过稍做控制就达到更佳的效果。所以,
如果一个系统尚未达到混沌的边缘,那么你就会期望学习和进化功能能够推动它朝这个
方向发展,而如果这个系统正好在混沌的边缘,那么你就希望学习和进化功能能够在该
系统趋于脱轨时将其拉回原地。换句话说,你希望学习和进化功能能够使混沌的边缘变
成复杂的适应性系统的稳固家园。
第三个问题,这类系统达到混沌的边缘时都干些什么。这是一个较为微妙的问题。
在所有可能的动力行为空间,混沌的边缘就像是一片无穷薄的膜片,这是一个产生从混
乱中分离出秩序的复杂行为的特殊领域。就像海水的表面只不过是以一个水分子的厚度
来分隔水与空气那样,混沌的边缘地区也有如海洋的表面,浩淼得无边无际,作用者可
以在这之中以无穷无尽的方式来尽显其复杂性与适应性。确实,当荷兰德提及“永恒的
新奇性”、提及适应性作用者探索可能性的无限空间时,他也许没有使用上述的比喻,
但他所谈的含意,正是指适应性作用者倘徉于浩淼无际的混沌边缘的薄膜片之上。
因此,新的第二定律对此会有何解释呢?当然,它会涉及建设砖块、内在模型、共
同进化、以及所有荷兰德和其他人所研究的任何适应性机制。但法默却怀疑,其核心将
更多地在于指明方向,而不在于描述机制:进化常常导致事物越变越复杂、越变越精巧、
越变越具有结构这个貌似简单的事实。法默说:“云彩比大爆炸后最初的瘴气更具有结
构,初始原汤比云彩更具有结构。”而我们人类则比原始初汤更具有结构。从这个事实
推论,现代经济比美索不达米亚城邦要更具有结构,就像现代技术比罗马时代的技术要
先进发达得多一样。学习和进化功能似乎不仅仅只是把经济作用者缓慢地、时续时断地、
然而却不可阻挡地拉向混沌的边缘,而且使作用者沿着混沌的边缘往越来越复杂的方向
发展。这是为什么呢?
法默说:“这是个棘手的问题。我们很难阐述清楚生物学中‘进步’的概念。”当
我们说一种生物比另一种生物更高级时是什么意思?就拿蟑螂来说,它存在的时间较之
人类要长几百万年,作为蟑螂,它们已经进化得非常高级了。我们人类是比它们更高级
呢,还只不过是与它们不同罢了?六千五百万年前,我们的哺乳类祖先真是比凶残的霸
王龙高级呢?还只不过是因为幸运地躲过了彗星陨落的劫难?法默说,缺少对“最适”
这个概念的客观定义,“适者生存”就变成了“生存者生存”的赘述。
“但我也并不相信虚无主义,不相信任何事物都不比其它