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复杂性:正在发生的革命

访清华大学科技与社会研究所所长吴彤教授

来源:学习时报 2013-9-2 陶春

  不要想掌控世界,不要制造人为的复杂性,我们无法等待好的东西的涌现,但是我们可以在底层造成好的涌现的条件。

  记者:吴老师您好。复杂,这个词,大家都知道。以蝴蝶效应为代表的复杂性理论,大家都熟知,但熟知未必真知,您长期研究复杂性科学,您提出,复杂性是正在发生的革命。为什么这么说?

  吴彤:我是2000年左右在《科技日报》上撰文说过此话。13年过去,这个说法越来越被各种实践和事件所验证或正在验证。复杂性,通俗地说,是指不能被还原为简单的事物,不是一是一,二是二。常常是小的原因可以引发大的后果。比如说,牵一发而动全身,差之毫厘谬以千里,就是这个意思。近年来中东事件,就是一个青年在广场上自焚,引发了大的暴乱,最终连锁反应,引起埃及政府和其他若干国家政权更迭。这就是常说的“蝴蝶效应”。

  革命有两种,一种是不自觉的,是被卷入的,社会革命对于一个个人常常如此;而科学理论认识的革命,通常是指科学界运用的思维方式、看问题的角度和立场发生了根本性的变化。这常常存在着从不自觉而到知觉,再到自觉的过程。这个新的世纪以来,许多著名科学家摒弃旧的还原论思维,开始意识到世界是复杂的,开始自觉地研究复杂性,并且成立了专门研究复杂性的各种科研机构、学术团体,等等。对于思想革命而言,就是发生了范式转变。以为可以用还原论解决一切的科学家变得越来越少了,而自觉探索复杂性,以复杂性研究为荣的科学家越来越多,思维方式变化了,价值评价体系也变化了。

  20世纪70年代以前,人们总认为,简单系统行为一定简单,复杂行为一定意味着复杂原因,而人们词汇中的复杂常常是认识能力不足的代名词或避难所。从而给不去探索它找到了一种托辞。现在一切全变了,在近20年间,物理学家、数学家、生物学家和天文学家创立了另外一套思想。简单系统能够产生出复杂行为,复杂系统也能够产生简单行为。事物通过分层、分叉和分支,然后被某种发展所锁定,然后再被放大,于是一种原来谁也没有当回事儿的小事演化成为趋势、时尚,演化成为不可一世的状态。比如,如果一个政府今天设法减少了出生率,那么十年以后就会影响到学校的大小和多少,二十年以后就会影响到国家的劳动力,三十年以后就会影响到下一代的人口,六十年以后就会影响到退休的人数,甚至社会的结构。

   因此,复杂性的革命既是人类社会的福音,也是祸事。说它是福音,是因为复杂性锤炼人类思维和社会,使得人类变得更加聪明,尊重自然、生命和其他物种的权利;说它是祸害,是因为复杂性自身既是消极的,又是一种阻碍我们顺利理解未来发展过程的重负,如果我们不理解它的话,它就会以我们不曾预料的方式突然对我们发起攻击。

  记者:复杂性是一种什么样的思维方式或者范式?这种范式是如何提出和演化的?

  吴彤:先说什么是复杂性。所谓复杂性,就是事物或事件的相互缠绕,就是一些事情相互关联,形成一种整体。那么什么是复杂性思维,其实就很好理解啦。就是考虑问题时,不是只考虑一时一域,而是注意到要考虑的问题与其他问题,包括环境(空间)和变化(时间)的关联。比如,改革,设计改革,就需要注意到一个改革措施是否会引发一连串的新变化,一个主要政策出台,是否应该注意相应的配套措施。简单性思维就看不到这些环节的关联、嵌套。复杂性思维就需要考虑这些问题。比如前些时候,我国有关交通部门出台一个关于黄色信号灯不准越线的规定,结果闹得沸沸扬扬,更加容易造成交通拥塞、事故,最后无法执行。你出台一个政策时,相应的配套措施跟上了吗?绿灯变黄灯时,它闪烁几秒吗?给行车以准备了吗?没有,不仅技术措施没有跟上,而且变信号的教育准备也没有,你突然让人们换一个方式行车,根儿上不是简单性思维才怪了呢!

   复杂性范式最早是一些科学家在从事非线性研究时发现事物的非线性作用常常非常的没有规律,小原因可以引发大后果,大原因也许引发不了什么结果,从而发现了事物的复杂性。

  事物的复杂性有下列几个特征。

  第一,关联性。事物要么内部有相关联的部分,你拆不开它,一旦拆开,它就不是它了;要么与外部环境相互关联,无法把它与外部环境剥离开来。

   第二,自组织。复杂的事物,常常具有自我调节、自我发展,从简单到复杂的变化特征(这种特征又叫复杂性的动力学特征);自组织使得事物具有了演化的特性,时间被镶嵌在了事物中,历史是复杂的,因为无法完全还原它,因为时间镶嵌在里面。

  第三,涌现性。就是系统的局部不具有整体的性质,而整体具有的性质,也是组成这个整体的要素所不具备的。涌现是一种突然出现,无法还原到底层的性质。涌现成为复杂性的特性,使得按部就班的分析失效。

  有了复杂性的特征,说清楚复杂性思维的特征,或者复杂性范式的特征,就比较好办了,它主要有这样几点。

  相对事物的关联性。复杂性思维要有关联性思考,凡事要注意该事与其他事情的关联;中国社会强调关联性,是复杂性文化,比如你办事,在体制硬化的过程中,你很难把事情办快、办好,于是可以通过找人,把关联性建立起来,事情就好办了。这当然是从负面的方面,幽默一下复杂性科学的关联性特征。

  相对自组织。复杂性思维强调让事物自我发展的自组织思维,不要把自己的意志强加给别人,不去包办婚姻,不去强迫别人做什么。自组织发展带来了事物自我发展的多样性,使得自然、社会和人本身多姿多彩。

  相对涌现。复杂性思维强调重视微小、机会,事物的结构与解构,变化的关节点,等等。我们无法等待好的东西的涌现,但是我们可以在底层造成好的涌现的条件。

     记者:您刚才谈到涌现、关联、嵌套等概念,在复杂性理论里都包含什么重要的思想精华?

     吴彤:复杂性概念并不是一个定义清晰的单一概念,不同学科有不同的复杂性概念(大概50多种),我曾经在一篇文章中把复杂性区分为九类。

  比较重要的复杂性概念,我认为是这样几个:涌现,自组织,关联性,对于初始条件的极端敏感性(混沌),以及多样性。

  涌现,强调了事物、性质等是一种历史或时间变量。自组织,强调了自发演化的特性,也强调了时间的作用。关联性,强调了事物之间的联系、联系的不同方式,以及联系的相互缠绕;缺乏关联的地方,一个地方发生变化,不会影响到其他地方,而关联性加强,意味着一处有变化,另一处也会变化。这是事物发展变化的空间全局特征,但是也有时间因素对此的刻画。小孩很简单,饱经风霜的老人很复杂,为什么?就是时间对事物变化的刻画。为什么在以男权为主的社会里,女性的面容姣好是女性漂亮的尺度?因为男权社会里女性只要依赖于男性即可,不需要复杂的思考,而一旦女性变得狡猾,思考深刻,阅读很多,女性就变得很危险(什么武则天、吕后和甄嬛啦,就是例子)。女性爱思考,爱看书,这常常是传统社会害怕的事情。所以有一本书就叫做《阅读的女人很危险》。

  对于初始条件的极端敏感性,这是混沌的特征。混沌不是随机性,随机性处处与前面的历史过程不同,随机性常常造成平均化和平庸,没有深刻的变化。而混沌不同,混沌处处都在变化,时时都在变化,但是混沌的变化在有规律与无规律之间,混沌造成多样性,造成发展的分叉机会。

  多样性,是指事物之间的差异性,不是数量不同,而是本性不同,多样性是衡量事物复杂程度的一个标尺。我们看一个生态系统,如果一个草原是只有一种植物,一种动物,那么这个草原注定是要很快死亡的。大自然的多样性,绚丽多彩,才使得生态系统生机盎然。保护多样性,就是保护自然和社会的丰富性。

  我们有些官员喜欢整齐划一,计划经济整齐划一,结果效率极差,输给了市场经济。市场经济之所以有效率,因为它通过多样性的演化自发地发展,它加强多样性,调动每一个参与市场的行动者的积极性。结果虽然看似表面混乱,却是演化越来越有序,多样性不断增加。

  记者:大数据、云计算对于复杂性问题的解决发挥着什么样的重要作用?

  吴彤:大数据、云计算一提出来,就是冲着复杂性而来的,因为网络上的信息海量。大数据的研究者舍恩伯格认为,大数据时代有这样的特征,更多、更杂和更加关联,这些都是复杂性的特征,事物复杂化了,控制变得更难了,因此大数据时代的云计算,才想着要以数据进行掌控,想着要把一切数据化。

  的确,大数据和云计算概念提出,是人类注意到复杂性由于网络时代的到来而更加增长,变成为具有巨增长、快增长和乱增长特性的复杂性怪物,人类感到新的恐惧。人类自工业文明以来已经增长了的控制力再次受到挑战和威胁,因此,人类提出应对方案,以大数据和云计算应对越来越大的复杂性风险。大数据和云计算可以在一定程度上减低复杂性,把更乱、更杂和更关联,拉回到更可控制的地方。但是要想对付复杂性,把复杂性放到假想敌一方,那是思考的根本错误,这个数字、数据的复杂性是人类造出来的。在这点上,复杂性比人类造出解决它的工具总是发展得更快。于是一种错误的循环便收不住了……

  不要想掌控世界,不要制造人为的复杂性,这样,一切问题不都自然而然了吗?

   记者:我们处在全球化、信息化、高新技术化的时代,面对纷繁凌乱的世界,复杂性理论不会把问题搞得更复杂吧?在体制机制上如何发挥复杂性理论的优势来指导实践?

  吴彤:复杂性理论揭示了世界本来意义的复杂性,不了解这点我们就会自欺欺人。当然前一个问题里我已经说明,我们人造了许多复杂性问题,回首和放眼望去,复杂性问题有多少是自然本身的?因此,不是复杂性理论把问题搞复杂了,而是我们科学文明的高速运转方式,把世界和自然变得复杂化了。

  复杂性理论不是用来增加复杂性的,而是用来在处理事务时,降低复杂性的。学习复杂性理论,是为了指导我们如何面对复杂性,第一,承认和分析它本身有多复杂,第二,想方设法降低处理它的复杂性。如数学上如何把高阶方程降低它的幂次,好求解它。形象地说,复杂性理论就是处理大自然和社会复杂性,降低复杂性幂次的理论。

(http://news.tsinghua.edu.cn)
[更新:2013-09-02 14:05:51]
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