乐豆28首页
        我的财讯iPhone客户端 | 财经股票网址大全 | 添加到收藏夹

        确保彼岸值得生存的哲学(六)

        18-07-30 07:54    作者:一只花蛤    相关股票:

        原创: 姚斌     一只花蛤的价值投资
        2018年7月4日 文/姚斌

        混沌边缘的进化

        混沌边缘的进化最早由诺曼·派卡德于1988年提出。派卡德以细胞自动机规则开始,要求它们都要单独做某种计算,然后以约翰·霍兰的基因算法根据细胞自动机规则计算的好坏再派生规则。他发现,最终的规则,也就是那些能够很有效地进行计算的规则,最后确实聚集在有序与无序之间的地带,这就是“混沌边缘的适应性”,这就使得混沌边缘的全部意义得到真正的揭示。

        斯图尔特·考夫曼很早就知道,有生命的系统不会牢固地盘踞于有序的王国,它们其实非常接近混沌边缘的相变,在这个相变阶段,事情显得更为松散、更呈流体状。而自然选择也并非自组的敌人,自然选择更像是一种运动法则,一种不断推动具有突现和自组特征的系统趋于混沌边缘的力量。有序王国中悉数相连,但离边缘又不过于遥远的网络,这种网络能够产生许多与胚胎发育、细胞类型和细胞分化的真实状况相一致的特点。如果事情确实如此,那我们就有理由猜测,十亿年的进化,实际上就是把细胞类型调整到接近混沌的边缘。因此我们可以说相变是进行复杂计算的。

        普·巴克是“自我组织临界性”理论的创立者。他发现,桌子上的沙子越积越高,直到不能再高了为止。这时,随着新的沙子不断流泻下来,原有的沙子如瀑布般顺坡流泻,不断从桌边泻落到地上。反过来,我们也可以从一大堆沙子开始,达到同样状况:沙堆会坍落下来,直到所有多余的沙子都同从沙堆上流泻下。无论用哪一种方法,由此而形成的沙堆都是自我组织的,也就是说,沙堆自己达到一个稳定的状态,不需要任何人为的干预。沙堆处于一种临界的状态,即表面的沙粒只是刚好能呆住。处于临界的沙堆非常近似处于临界状态的钚堆。处于临界状态的钚堆的连锁反应刚好处在趋于核爆炸、但还没有引起核爆炸的边缘。

        细微的表层和沙粒的棱角以各种能够想象的出来的方式锁定在一起,差一点儿就会溃散。所以只要有一粒沙滚落,都无法预料会出现什么样的结果,或许什么都不会发生,或许只有很少沙?;峄?,也或许一个很小面积的沙?;湔玫贾乱怀×从?。所有这些情况都有可能发生。大面积的沙崩很鲜见,但小的沙崩却屡见不鲜。均匀流泻的细沙导致的大小不等的沙崩,这便是可以用数学公式来表示的沙崩“幂律”行为:一定规模的沙崩频率与其规模的某些幂次成正比。无论是从太阳的活动、从银河之光,还是从通过电阻的电流和河水的流动中,都能看到这种现象。巨大的冲动极为鲜见,小的冲动却随处可见。

        所有这些规模的冲动频率都符合幂律。于是,人们在各个领域发现自我组织临界性的证据,比如像股票价格的波动或变幻莫测的城市交通状况等。显然,很多系统都会趋于临界状态。但是,自我组织的临界性无法告诉我们任何一个特定的崩落。掌握全球性的幂律丝毫无助于他们做微观预测,因为全球性行为并不有赖于局部细节。如果沙堆科学家想竭力防止他们已经预测到的沙崩,那么即使他们了解全球性幂律也不可能力挽狂澜。他们当然能够用树起支架和支撑结构的办法来防止沙崩,但他们最终无非是把这里的沙崩转移到别处,全球性的幂律仍然不会改变。不过,在解答混沌边缘之谜中,又有了一个关键的解答线索。

        自我组织临界性显然是在某种东西的边缘,它揭示了各种规模的微观密度波动的真正本质。与朗顿的研究相比,在朗顿的有序状态下,系统总是能聚集为稳定的状态,就好像是临界点之下的钚,连锁反应总是消逝无迹,或像是一个绝不可能导致沙崩的小沙堆。在朗顿的混沌状态下,系统总是转向不可预测的骚乱,就像一个超临界点的钚堆,会引爆连锁反应,或像一个巨大的沙堆,会因无法自我支撑而导致沙崩?;煦绲谋咴稻拖褡晕易橹牧俳缧宰刺?,正好处于上述两种情况之间。自我组织临界性提供了一个答案:如果一个系统表现出各种规模的变化和骚动波,如果其变化的规律遵循着一种幂律,那么这个系统就处于临界状态,或者说是处于混沌的边缘。也就是说,一个系统只有在正好能在稳定性和流动性之间保持平衡时,才能够产生复杂的、类似生命的行为。但幂律是能够衡量的。

        想看看这一切是如何发生的,我们可以想象一个稳定的生态系统,或一个成熟的工业系统,其中的作用则都已经相互磨合的非常好了,产生变化的进化压力非常小。但作用者无法永远驻足不前,因为如果不做改进,总会有作用者最终在一场巨变之中被淘汰出局。这也许是上了年纪的公司的创办人最后去世了,由新的一代接替了他,从而带来了新的经营思想?;蛞残硎且桓鏊婊囊糯蚪换?,使得某类物种具有了一种比以往跑得更快的能力??挤蚵?,先是某个作用者开始发生变化,然后又引起其邻居的变化,这样就引发了变化的雪崩现象,一直到所有变化都终止下来,然后其他作用者又开始发生变化。确实,整个物种群都淋受着随机变化的毛毛细雨,就像巴克的沙堆那样沐浴在均匀落下的沙粒之下。这意味着我们可以预期任何紧密相连的作用者群都会使自己进入自我组织的临界性状态,其变化的雪崩现象遵循的一种幂律。

        根据化石记载,一个长时间的停滞后总会爆发一场急风暴雨式的巨变,这符合古生物学家们所说的“间断性均衡”。正是这些雪崩现象导致了地球历史上大绝种的原因。在大绝种时期,整个物种都从化石记载上销声匿迹,完全被新的物种所取代。6500万年前,也许是小行星和彗星的陨落灭绝了恐龙,所有的证据都证明了这一点。但大多数或所有其他物种的灭绝,却也许完全是内部原因造成的。生态系统在混沌的边缘发生的大于常规的雪崩现象,就可能导致物种的灭绝。

        有生命的系统通过对环境的适应到达混沌边缘。这个适应指的是通过单个作用者之间的相互适应,从共同进化之舞中脱颖而出。不管是在生态系统中还是在经济体系中,限定之下仍然有很多共同进化的空间。比如,如果青蛙的舌头进化的长一点,苍蝇就会学会如何才能更迅疾地逃生。而如果苍蝇进化出一种很难下咽的味道,青蛙就不得不学会忍受这种味道。在任何时候青蛙都会发现采取某些策略的效果比采取其他策略的效果要好。所以在任何时候,对青蛙来说,一组可以采用的策略就会形成某种想象的“适应度”景观,其中最有用的策略高距于制高点,最无用的策略则会堕入谷底。而且,青蛙随着进化而徜徉于这个景观,每经历一次变化,就是它从目前的策略向新的策略的一步迈进。当然,自然选择保证了其进化的平均运动总是朝向更高的适应度,而导致青蛙走下坡路的变化总是趋于灭迹。

        这种情况也同样发生在苍蝇、狐狸、野兔等物种的进化中。每一个物种都徜徉在自我景观之中。但共同进化的整个要义就在于,这些景观都不是孤立存在的,而是互为条件的。对青蛙而言的好策略有赖于苍蝇的行为,反过来亦然。所以一个作用者的调整会导致所有其他作用者适应度景观的改变。我们不得不想想想象青蛙向其策略空间的高峰攀登,苍蝇也向其策略空间的高峰攀登,但其景观会随着它们的攀登而变形。

        考夫曼通过他的NK生态系统模型证实了朗顿的发现:秩序阶段、混沌阶段和类似混沌边缘的相变阶段。在一个巨大的生态气系统中,其中的景观都成双配对。那就只能发生两件两种事情:要么所有物种都向上攀登,身后的景观随着他们的攀援而变形,这样它们就一直不停的往前走;要么有一群彼此近邻的物种真的就停顿下来,因为它们达到了进化的稳定策略,这群物种彼此合作得十分默契,失去了需要改变的直接动力。当系统凝固在有序之中时,几乎所有作用者都锁定在均衡状态之中。当系统处于相变阶段中,秩序和混沌正好持平,一切都恰如其分。当物种具备了进化自我组织的能力之后,整个生态系统向着混沌边缘发展。共同进化确实存在混沌边缘的相变。

        如果我们深陷于有序状态,那么所有的人都在适应度的制高点上,并保持相互一致。但这是很糟糕的制高点,也就是说所有人都步入下坡的道路,无法挣脱羁绊,向顶峰迈进。在人类的组织中,这就像把工作细化到让所有人都失去自由,只能在受雇的岗位上学会如何干好这个工作。如果各个组织中的每个人被允许有一点踩着不同鼓点前进的小小自由,那么所有的人都会有所受益,严酷凝炼的系统就会有一点儿松动,整体的适应度就会上升,其作用者就会集体向更接近混沌边缘的方向移动。

        反过来,如果我们深陷于混沌状态,一个作用者的每次变化都会被另一个作用者搅乱,反之亦然,那么就永远达不到高峰。作用者的整体适应度都会因此变得较弱。这就好比一个组织,一个公司的指挥系统陷入一片混乱之中,弄得所有的人都完全不知道该做什么?;蛘咚?,每个作用着都显然应该稍稍加强一些与对手的相互配合,这样就能很好的根据其他作用者的行动来调整自己?;炻业南低尘突岜涞蒙陨晕榷ㄒ恍?,其整体适应度就会上升,这样整个生态系统就会移近混沌的边缘。

        当介于有序状态和混沌状态之间,整体适应度会达到顶峰??挤蚵?,从我们做过的无数模拟的结果来看,最大的是适应度恰恰出现在相变阶段。所以关键在于所有作用者都改变自己的景观,就好像受到一只无形的手的控制。每一个作用者这样做都是为了有利于自己,从而使整个系统在共同进化中向着混沌的边缘发展。根据隐含在化石记载中的一种幂律,全球的生物圈接近混沌的边缘。一些计算机模拟也表明了各种系统可以通过自然选择来调整自己,不断走向混沌的边缘。迄今为止,这还是唯一的证据,证明混沌的边缘其实就是复杂系统以解决复杂的问题而走向的区域。

        新的热动力学第二定律还应该能够解释:它它必须包括这样一个基本事实——生物体自诞生开始,就趋于越变越复杂。沃尔特·方塔纳引入“化学”进行解释,简单得让人无法置信。方塔纳认为,生命很显然是一个化学现象,而只有分子与分子之间才能自发地产生复杂的化学反应?;Яα康牡谝桓隼丛淳褪嵌嘌裕涸幽苣茏楹?、重组成各种不同的分子结构,不像夸克只能三个一组地组成中子和质子。分子的可能性空间受到很大的限制?;Яα康牡诙隼丛词欠从π?,结构A可以通过操纵结构B,组合成某种新的结构C?!盎А笔导噬鲜且桓隹梢杂τ糜诟髦指丛酉低车母拍?,包括经济、技术、甚至上心智系统。各种货物和服务之间相互进行贸易,产生新的货物和服务。各种思想之间也能撞击出火花,产生新的思想,等等。因此一个把化学提炼到最纯粹的本质的计算机模型,能够提炼出多样性和反应性本质的计算模型,应该能够给我们提供一个研究世界上复杂性增进问题的全新的视角。

        方塔纳系统的结果与自动催化模型的结果相差无几。此外,方塔纳系统还产生了些离奇而美妙的变化。能够自我维持的自动催化组当然出现了,但还产生许多可以无限制发展的组合。有些组合在它们的某些化学成分消除之后还能够自我修护;有些组合在被注入新的成分之后能够进行自我调整和改变;还有一些组合的成分完全不同,但却能相互催生。总之,纯过程的集合,也就是方塔纳的符号串程序确实足以自发地突现出某种有生命力的结构来。

        如果假设关于生命起源的模型是正确的话,那么生命就并非是悬于平衡,生命的出现就并不是因为某个温暖的小池塘偶然能够复制DNA或RNA这样的分子样板。生命就应该是复杂物质的自然表现。这是化学和催化媒合的生成特征,这种特征远离均衡状态。这意味着,宇宙就是我们人类的家园,我们是必然之物。这个观点与将生物体当做粗劣拼凑的装置,是所有特定成分叠加在一起所形成的未定名的新产品的意像相去甚远。在这个将生命的出现当做偶然事件的意象中,缺乏比随机变化和自然变化更为深刻的生物学法则。按这个说法,宇宙并非我们人类必然的家园。

        再有,假设很多年以后,在自动催化组已经形成相互之间的共同进化、相互喷射符号序列之后你才回来,我们会发现,仍然存在于世的事物,就是那些在演化中产生竞争能力,能够发生相互作用,具有食物链和依生共存能力的事物。我们所见到的就是那些创造了这个共生共长的世界的事物,我们所生存的世界就是我们创造出来的相互依存的世界,我们是这个不断发展的故事中的角色,我们就是宇宙的一部分,你、我、还有金鱼,我们共同创造的这个共处的世界。

        最后假设,共同进化的复杂系统确实能够自我趋于混沌的边缘,这就很类似盖亚,即一种吸引物,一种我们共同自我们维持、具有永恒变化的特点的状态。在这个状态中,旧的物种经常遭到灭绝,新的物种不断涌现。如果我们真的把这想象成是经济体系,那就是新的技术不断出现,不断取代旧的技术。如果这是真的,那就意味着,平均地说,达到混沌的边缘是我们做的最出色的事。从某种意义上说,我们注定为自己创造的这个永远开放、永恒变化的世界,是我们力所能及的最佳杰作。这是一个关于我们自己的故事。物质竭尽其力朝最好的方向进化,宇宙就是我们必然的家园。但这并不等于一劳永逸,因为还有许多痛苦,你会被灭绝、会身心俱裂。但我们现在正处在混沌的边缘,因为这是我们能有最佳表现之地。


         
        声明:本文内容由原作者博客的RSS输出至本站,文中观点和内容版权均归原作者所有,与本站无关。点此查看原文...

        我要评论

        (200字以内)

        乐豆28官网 | 乐豆28平台 |