「如何高效學習?用對方法,可以事半功倍。如果你長期沉浸在開智學習,應該知道這兩種方法:抽樣閱讀法,提高閱讀效率;主題學習,搭建知識體系。開智校友阿貝,就是運用這兩種方法,對「複雜性」這一主題進行了學習,下文為她學習後寫的讀書筆記,與你分享,希望可以激勵你行動輸出~
作者丨阿貝
本文轉載自微信公眾號「自在未來」已獲原作者授權
開智學堂(http://www.OpenMindClub.com)
大千世界,紛繁蕪雜,系統套系統,複雜生複雜,相互生發、龐雜多樣。經濟體、大城市系統、人類心智、人體免疫系統、生物世界等等,如何理解這個綜合多變的複雜世界?
何以解惑,唯有讀書。書中自有其天地,書中自有其事理。找來複雜性相關的書,研讀一番,且看它如何水落石出。
複雜性,知多少?
讀《人工科學——複雜性面面觀》
20 世紀中,人們對複雜性和複雜系統,表現出一波又一波的強烈興趣。
第一次世界大戰後,對複雜性的興趣,誕生「整體論」(holism)概念,熱衷於「格式塔」和「創造性進化」;
第二次世界大戰後,複雜性相關研究,產生熱門詞彙「信息」、「反饋」、「控制論」和「一般系統」;
20 世紀 70-80 年代,經常與複雜性聯繫的詞語是「混沌」、「自適應系統」、「遺傳算法」和「元胞自動機」。
對複雜性的研究,不同時期,不同側重。
第一波興趣,有很強的反還原論味道,強調主張「整體超越部分之和」;
第二波重點關注反饋與自體平衡(自穩)在維持複雜系統中的作用;
第三波對複雜性的興趣,主要關注產生和維持複雜性的機制,關注描述複雜性的分析工具。
人們越來越認同,複雜性是我們生活世界的關鍵特徵,也是共同棲居這個世界上的系統的關鍵特徵。
層級結構,拆解複雜性
赫爾伯特·西蒙在《人工科學——複雜性面面觀》一書中,討論複雜性的四個方面:層級系統;複雜系統的進化;層級系統的動態性質;複雜性的描述。
什麼是層級系統或層級結構?
即由相互聯繫的子系統組成的系統。每個子系統在結構上又是層級式的,直到達到某個基本子系統的最低層次。比如公司、政府、大學等正式組織中,都有層級結構設置,職員是組織系統的最基本單位;比如一本書有一個層級結構,書分章、章分節、節分段、段分句、句分詞。詞語就是一本書層級結構的最基本單位。
複雜系統如何進化而來?
西蒙用一個小故事介紹複雜系統的進化論題:
從前,有兩個表匠 A 和 B,兩人都很受尊重,他們的作坊裡電話響個不停,總有主顧上門訂貨。最後,A 因為製作鐘錶發家致富,B 卻越來越窮,最後連鋪子也丟了。為什麼?
鐘錶約由 1000 個零件組成,B 尚未裝成一隻表,就得中途放下去接電話,部件立刻散掉,從頭裝起。顧客越多,他就越難有足夠的、不被打斷的時間去組裝一隻表。
A 對制表程序作了設計,用十個零件裝成一個組件,十個組件再裝成更大組件,十個大組件構成系統就是整隻表。當 A 不得不放下手中的活去接電話時,他只散掉一個組件,他裝一隻表所用的工時,只是 B 工時的一個零頭。
系統的進化,關鍵在於中間組件的數量,也即簡單元素進化成複雜形態所需的時間。中間穩定形態的數目與分布。換言之,因為有穩定的中間形態,複雜系統可以快速從簡單系統進化而成。
層級系統的子系統之間如何互生互發?
層級結構具有近可分解性。單元內聯繫一般比單位間聯繫強。比如單位裡,同部門的同事之間,比跨部門的同事之間,有更多更強的相互作用。部門內部結構就是層級結構的高頻動態過程,部門間的相互作用就是低頻動態過程。系統的成員與其他成員交流,並影響其它成員的動態過程。系統層級結構的近可分解性,促進人們對複雜性的理解。
如何描述複雜性呢?
如果讓你畫一張人的面孔,總是以層級方式著手。首先畫臉龐輪廓,接著加上面部特徵,眼、鼻、口、耳、頭髮。再細一些,就擴展面部特徵細節,如瞳孔、眼瞼、睫毛等,直到畫出面部系統。
複雜系統的這種近可分解的層級結構,促進我們理解、描述、甚至「看見」系統及內部組成部分的重要因素。
如果將這一命題反過來,假如世界上存在一些重要系統,它們複雜但不分層,那我們就無法觀察和理解它們。對於不分層的複雜系統,分析行為、了解並計算基本部件間的相互作用,將超出人類的記憶能力和計算能力。
複雜世界之所以可以理解,因為複雜世界的層級結構;複雜世界之所以顯示層級結構,是因為它的非層級結構,我們既理解不了也觀察不到。所以,西蒙指出,進化的世界,往往表現為層級結構,但它不可能完全真理。還有非層級結構是你接觸不到的。
世界真複雜,既可理解,又不可理解。用層級結構理解,只理解了可理解部分。
複雜性的共性
讀《隱秩序——適應性造就複雜性》
《隱秩序——適應性造就複雜性》一書,似乎可以給你洞見。作者約翰·H.霍蘭,是遺傳算法之父,複雜性科學先驅,專注於研究複雜適應系統(complex adaptive systems,簡稱 CAS),指導人類應對資源耗盡、置世界於危險境地的棘手問題。
愛滋病為何能摧毀免疫系統?上海、紐約、東京這樣的大城市,如何不間斷地供給食品、醫療、服飾和數百萬種居民必需品?這類高度複雜系統,如何運作、如何保持協調?
理論至關重要。沒有理論,人們會誤入歧途。運用理論,人們可以透過迷人外表和偶然特性,看清本質。理論是人類前進的路標,指示人類做什麼和怎麼做。
為複雜系統建立理論,非常困難。因為複雜系統充滿非線性,而非其各部分簡單加和。非線性,意味著人們通常使用的理論工具,如趨勢分析、均衡測定、樣本均值等,統統失靈。
霍蘭認為,為複雜系統建理論的最好方法,就是對複雜系統進行跨學科比較,抽取其共性進行研究。霍蘭對複雜適應系統,抽取出四個特性(聚集、非線性、流、多樣性)和三個機制(標識、內部模型、積木),共七個共性。從概念看,充滿新意。
聚集
聚集(aggregation)有兩個含義,一個是「分類」,簡化複雜系統的標準方法,就是物以類聚。對複雜系統,忽略細節差異,進行分門別類,「類」成為構建模型的構件,減輕認知負荷。
另一個是「湧現」,簡單主體聚集的相互作用,必然湧現複雜的大尺度行為。比如蟻巢。單個螞蟻行為簡單,默守成規,環境一變就死路一條。但螞蟻的聚集,蟻巢,適應性極強,適應各種惡劣環境。非常像由相對不聰明的部件,組成的聰明生物體。理解聚集,需要層級結構。
標識
聚集過程,始終有一種機制在起作用,即「標識」(tagging),類似於軍隊召集士兵的旗幟,又如商業上的商標、標識語、圖標等。標識的一個特性就是操縱對稱性。世界普遍存在對稱性,用以領悟周圍事物,構建模型。標識,讓我們觀察和領略到隱藏在對稱背後的特性。
非線性
非線性相互作用,使人們無法為聚集反應找到統一、適用的聚集反應率。數學工具大多依賴線性假設,線性是加和,整體等於部分之和。非線性是加乘,它幹擾聚集的線性方法,引起複雜性。
流
不僅指液體流動,也指城市貨物流動或國家間資本流動。
「流」(flows)有兩個特性,一個是乘數效應(multiplier effect),只要在某個節點上注入更多資源,就會發生乘數效應。乘數效應,是網絡和流的主要特性。無論資源特性是什麼,貨物、貨幣或消息皆如此。它會危及那些基於簡單趨勢的長期預測。
流的第二個特性是再循環效應(recycling effect),用網絡中的循環效應來解讀。
例如:一個網絡包括三個節點,礦石供應商、鋼材生產商、汽車製造與使用節點。為便於理解,資源測量單位調整為一單位礦石產生一單位鋼材,再產生出一單位汽車。假如 1000 單位礦石,通過網絡轉換成 500 單位汽車。
假設汽車一直使用到變成一可回收的鐵鏽。如果汽車中鋼材的 3/4 再循環,結果如何呢?有些原材料走了一圈,從製造/使用節點到運輸者,通過鋼材生產商又回到製造/使用節點,這樣,1000 單位的礦石,生產出 1600 單位的鋼材,再在製造/使用節點上得到 800 單位的汽車。再循環起來,相同原材料輸入,每個節點會產生更多資源。
再循環增加輸出並不令人驚奇,但若一個網絡中多個循環整體效應就足以令人吃驚。比如熱帶雨林中的生態循環。
多樣性
熱帶雨林中除昆蟲具有多樣性,不同物種的樹也呈現多樣性。哺乳動物的大腦,由大量神經元組成,形成完美的多級層次;大城市由數千批發商和零售商組成;所有的複雜系統都如此。
多樣性既非偶然也非隨機。無論是生物體、神經元還是公司,任何單個主體的持存,都依賴於其他主體提供的環境。即每個主體都有其限定的生態位(niche)。如果從系統中移走一種主體,產生一個「空位」,系統就會作出一系列適應反應,產生新的主體「填空」。
複雜系統的多樣性,是一種動態模式,通常具有持存性和協調性。複雜系統的多樣性,是不斷適應的結果,每一次新的適應,又都為進一步相互作用和新的生態位開闢可能性。
複雜系統是一個通過增加再循環,導致增加多樣性的過程。非線性思維又進一步擴大視野,形形色色的主體聚集行為,引發資源再循環,比個體行為的總和要多得多。
內部模型
複雜系統的另一個標誌:主體能夠預知某些事情。理解預知,先要理解極為複雜的一種機制:內部模型(internal model)。
主體必須在收到大量湧入中挑選模式,並將模式轉化成內部結構的變化。最終,結構的變化,即模型,必須使主體能夠預知,也即認識到當該模式或類似模式,再次遇到時,知道隨之發生的後果將是什麼。簡言之,主體必須將經驗轉化成內部模型,以應對複雜的生存危機。
現實環境中,內部模型必須立足一個恆新環境。但內部模型只有在反覆情景中才有用。如何解釋這個悖論呢?
積木
人類最平凡的能力,就是將複雜事物分成若干部分。當然,組成部分絕不是任意的。它可以一用再用,構築完成大量不同的組合,就像孩子們搭積木一樣。
「積木」,是複雜系統的一種機制,人們通過自然選擇和學習,尋找那些已經被檢驗過,能夠再使用的元素,對複雜事物進行分解。
面對恆新事物,如何重複?積木的重複使用,讓我們獲得經驗,不同組合有不同效果。「積木」是人們認識複雜世界的工具。如果建造模型可以包攬大多數科學活動,那麼,尋找積木,就是完善活動的一門技術。
當把某個層次的積木,還原到下一層次積木的相互作用和組合時,我們即可發現:較高層次的規律,可以從低層次積木的規律推導出來。回到複雜系統的聚集特性,積木機制更易理解湧現。
霍蘭歸納整理複雜性的七個基本特性,以不同方式組合,希望達到三個目標:
提供一個定義,讓你更好地理解複雜適應系統;
提供一個思維模型,便於你實施複雜系統的思想實驗;
揭示一般原理,讓你從簡單規律中,綜合出複雜適應系統的行為。
應對複雜,世間有無妙策?
讀《失敗的邏輯》
世事如此複雜,我們如何應對?
《失敗的邏輯》作者迪特裡希·德爾納,對複雜系統的複雜性,進行解剖分析,提出應對對策。
德爾納用史無前例的計算機模擬研究顯示,人類應對複雜系統的失敗,不是由於缺乏好的意圖,而往往是不恰當的思維過程的產物。根據德爾納的觀點,避免失敗的關鍵,在於用系統,而非分量;用整體,而非局部的方式,進行思維和行動。
德爾納總結「失敗的邏輯」:人類思維模式中的某些傾向,諸如一次只做一件事、因果關係、線性思維等,它們只適合過去的簡單世界,對現在生活的複雜世界,卻有著災難性影響。
當今世界,一切事物皆相互關聯。我們不能一次只做一件事,因為每件事都有多重結果;不能用孤立的因果模式、簡單的線性思維考慮問題,因為所有情況都有副作用和長遠影響。
人類是用一顆史前大腦,生活在複雜的資訊時代。德爾納認為複雜性、不透明性、內部動態、對系統不完全理解,是所有錯綜複雜情況的基本特徵。
在對複雜系統時,人的思維總是不夠用,造成諸多失敗。德爾納對失敗的邏輯,歸納成四類因素:
1、思維遲緩
思維過程緩慢,一次處理信息量太少。不能同時處理很多不同信息,只能省略思維過程,減輕負荷,造成錯亂。
2、超越認知
一旦超越認知範圍,思維方向即從實際目標,簡化假設,調整到保持能力感的目標。形成簡單假設,並限制搜尋信息,縮短思維過程,並允許我們有一種能力感。解決可以解決的問題,拒絕不能解決的問題。
3、記憶衰落
人類記憶存儲系統吸收新材料的速度較慢,流入容量小。只能通過「等價分類」提取抽象方案。人類對時間結構系統的認知,不如空間結構容易。
4、忽略副作用
解決複雜動態現實問題時,注意力集中於迫在眉睫問題傾向,往往忽略行動的可能副效應和隱性問題。
有無妙策應對?針對複雜系統,綜合失敗邏輯,德爾納經過研究,得出應對複雜的行動五步驟:
確定目標
建立模型和收集信息
預測和外推
行動規劃、決策和行動的執行
審查行動效果和修訂策略。
處理複雜問題時,不能用同樣方法對待不同情況。
有時需要詳細分析,有時只需估計一下情況大小;
有時需要密切注意細節,有時只需輪廓粗糙地了解;
有時需要清晰地確定目標,有時只要簡單幹活,對付過去就好;
有時需要全面地考慮問題,有時則需精確地分析研究;
有時需要靜觀其變,待局勢發展,有時則須抓住機會,快速行動;
……
誰知道呢?特定時間的一切事物,對存在條件都有其特殊關注。世上不存在普適規則,不存在應對複雜世界各種狀況的魔杖,我們要做的就是,恰當的時間,用恰當的方式,系統地思考和行動。
浩瀚時空,隱藏無數未知。現在,應對一些狀況,我們可以用計算機模擬現實系統,濃縮時間,讓決策和規劃後果可見,模擬應對複雜現實。
兩三點感悟
讀書,可以讓你更好地認知世界,認識自己,認識你身邊的人和事。生活如此複雜,不如讀好書。讀書講究方法,開智學堂陽志平老師的,深有啟發。
陽老師在安人書院,指出三個讀書壞習慣:
1、追新,未被時間驗證過的書,當炮灰概率較大;
2、讀書從易到難,乃多數人的錯誤認知。難書離真相更近,更能幫忙理解世界。
3、習慣將一本書從頭讀到尾。讀文學著作,可以從頭讀到尾,用身心讀,沉浸第一。但讀非虛構類著作,最重要的是獲取信息,改變個人觀念,增進對世界的理解。推薦採取「抽樣閱讀法」。
改變壞習慣,嘗試用抽樣閱讀法,熱讀三本複雜性的書,寫讀書筆記,找到一點感覺。認知世界,識其複雜性;認知自己,追求簡單即好。■
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