接下來,以下篇幅將要集中論述驅動複雜系統的核心原則,以及如何應用它們來認識複雜性的各個新面向。

 

相互作用的其中一個關鍵是回饋(feedback)。有時回饋能穩定系統,例如當我們為暖氣爐安裝一件不太靈敏的控溫裝置。有時,回饋會導致系統失控,像是當我們把麥克風擺得太靠近揚聲器時會發出一陣刺耳尖嘯。晚近由於市場的相互關聯程度上揚,隨之誕生了一種回饋效應無所不在的系統。起因包括新的通訊連結、衍生性證券以及高頻電腦自動交易程序等。甚至,這些改變已經遠遠凌駕我們的理解能力,讓我們看不透箇中牽連,於是金融市場也就成為一種無心插柳的普羅米修斯式實驗。最驚人的是,我們的經濟生活卻是以此為依託。二○一○年五月六日的閃電崩盤就是個實例,當時美國堪薩斯州堪薩斯市郊區一臺交易電腦程式的一項單純疏失,造成全球市場一次臨時性崩潰。緊接發生的動盪,誘發重要市場指數出現大幅價格變動,也導致原本很有價值的主要公司之股票售價跌到只剩幾分錢(提醒各位,不是指花美元幾分就可以買到值一塊錢的股票,而是整個售價只剩幾分錢)。所幸(也令人稱奇)十五分鐘之後,暫停交易措施啟動了五秒鐘,但已足夠開始讓系統復元,於是市場也回到原先的模式。

 

二○○八年發生了規模遠更為浩大的事件,一場金融海嘯席捲世界經濟,影響遍及數十億人的生活,而且直到今天還不斷折騰我們。回頭檢視這場危機,我們可以發現經濟市場的任何一個因子,從屋主到房貸經紀人再到評級機構,所有人做出的決定全都是明智的,然而這些因子之間的相互關聯,卻醞釀出一連串不幸的回饋迴路,導致系統注定要出錯。

 

二○○八年經濟崩潰代表經濟專業學門的一次重大挫敗。經濟學家不只是沒有看出衝擊瀕臨眼前,連事發之後依然毫無頭緒,不知道該如何應付。這次失敗的起因,部分可以追溯至化約論者想把事物拆解成簡單的部件。依現代經濟學理論的說法,這讓我們開始仰賴「代表性因子」(representative agent),也就是試圖使用單一巨大消費者來代表所有消費者行為的架構。就某種程度而言,這種抉擇出自十四世紀修道士奧卡姆的威廉(William of Ockham)神父所述,他喜歡比較簡單的解釋,勝過較為複雜的。當然,奧卡姆仍須借助模型(不論複雜與否)來解釋我們所希望了解的事項。就實際而言,「代表性因子」概念的使用也受到(一般都由經濟學者使用)模型工具的限制所左右,因為這類工具唯有在系統具高度同質性的情況才能派上用場。

 

同質性是種實用的假定(不論基於哲學或實務理由都是),即便如此,複雜系統相關研究依然隱指,異質系統的行為恐怕不是那麼容易就能平均而得。不論我們探究的是蜂巢室溫控制,或暴亂爆發的可能性,異質系統的作用方式通常有別於同質系統。

 

認清異質性,不只會改變我們的預測,並且能進而改動我們的政策制定方式。同質系統往往會經歷快速變化和振盪,而異質系統的反應速率則通常都比較緩慢。所以啟動或平息一場社會運動的能力,和牽涉其中民眾的異質程度息息相關。同樣的道理,市場要維持安定,或許投資人之間就必須存有若干異質性才行。

 

複雜系統往往先天帶有某個程度的隨機性,這種隨機性又經常與其中因子的行為或互動結構相關。不過,或許令人吃驚,這種隨機性也可能很實用。一般來說,系統含有隨機性是令人擔心的事。現代企業管理的主要使命之一就是根絕任何製程中的隨機源頭,並以此追求生產品質。既然如此,也就不難以想像為何視隨機性為仇敵,而非可以擁抱的機會。複雜系統的研究結果卻非如此。達爾文演化理論的根本要素便是隨機,這項理論根植於:生殖過程的錯誤(變異)能為磨坊提供穀物,創造出「數不盡的最美又最奇妙的組成方式。」

 

達爾文的理論以及隨機性在當中扮演的角色,其實談的是走在崎嶇地貌間的發現。不論是發現新的生命物種或新技術,我們發現新機會的能力不僅與我們的搜尋技巧,也與地貌的險峻程度息息相關。一旦地貌變單純,僅是簡單搜尋就能有良好結果。但以這樣的搜尋程度要在崎嶇地貌做搜尋怕是要落空。

 

隨著構成地貌的元素相互作用愈深,地貌也變得更加崎嶇。例如,假定我們正研發新的雞尾酒藥物以對抗某種疾病。每一種添入的藥物各自都有獨立於其他藥物的效用,那麼只需要單純地逐一加入各種藥物,並且只保留能改善整體療效的藥物,我們就能迅速地找出藥效最好的雞尾酒藥劑。然而,如果藥物會相互作用,這樣的單純搜尋策略就會失效,因為在種種相互作用之下,最佳路線的軌跡變得不再清晰。

 

結果竟是加入隨機性就能大幅提增在崎嶇地貌的搜尋能力。誠如愛爾蘭作家詹姆斯.喬伊斯(James Joyce)所稱的「錯誤……是通往發現的入口」。也正如演化依賴變異才有最奇異的組合,把錯誤導入搜尋,或許是促成新發現的強大策略。接受系統具有隨機性,也迫使我們放棄部分控制的企圖。當我們遇到難題並期望改善時,或許放棄控制才是正確的做法。更廣泛地說,真實情況中的精心控制、中央系統,更像是某種受了化約論觀念左右的現代人為現象,而非某種普適準則。眾多實例再再顯示,回饋、異質性和隨機性等原則,共同促成了不具中央控制,但仍然相當有效益的複雜系統。有效的分散式決策可能就是萌生自複雜系統的最佳新式舊思想之一。

 

當我們要下決定時,自然而然會傾向專注於自己的決定。過去幾十年來,整個學術領域都致力探究人類如何做出決定。儘管了解我們做決定的大腦箇中秘辛是很有價值的研究領域,然而,如此一來我們便會太過輕率地對生物界其他數量龐大的決定機制妄下定論。例如,細菌的生存環境兼具有用與有害的化學物質,因此它們不斷地面對攸關生死的抉擇,必須時時權衡不同機會的利弊,來決定該往哪邊移動。既然沒有腦子,它們是如何辦到這點?更耐人尋味的,人類(應該用上了腦子)和細菌(應該沒有用上腦子)在簡單實驗中,會表現出相似的判斷失誤。這種「明智決定毋須大腦」的觀點令人咋舌。從單獨一隻細菌乃至於蜂巢和金融市場等大規模的社會體系,我們身邊滿是決策後的結果。一群蜜蜂怎麼能做出良好決定?蜂后其實並非領導者。牠的日子過得非常孤立,扮演受到精心照料的生蛋機角色,牠只能釋出自身健康和存活等相關信號,卻不能向蜂巢其餘成員下達行動指令。奧地利動物行為學家卡爾.馮.弗里希(Karl von Frisch)一九四○年代晚期的蜜蜂溝通相關發現,促使往後的科學家仔細觀察與分析蜜蜂的行為。經此我們才開始了解,一個群體如何在沒有中央領導機制的情況下,梳理種種選項,做出良好的決策。

 

例如,群體特別重要的(關乎生死的)決定之一是,如何在舊有居處太過擁擠時,著手尋覓新居。

 

一群蜜蜂光是用幾個簡單的規則和資訊回饋機制,便解決了尋覓新地點的難題。偵察蜂在確認一處有機會的新位置之後,便向其他偵察蜂廣為宣揚。地點愈好,偵察蜂就推廣得愈熱烈。這種分散式處理方式讓蜂群得以先挑出幾處位置並做妥善調查,最後在沒有任何中央指揮情況下,也往往能迅速地選定最佳地點。

 

了解這種分散處理有多項好處。它不僅解答了蜜蜂史上關乎生存的有趣案例,也驗證了分散式機制如何解決艱困難題。說不定,我們還可以盜用這個方式,好比用來整合電腦網絡或大型人類組織。最後,也或許是影響最深遠的,這種分散式機制能帶來新的洞見,讓我們深入認識相關現象。例如,或許可以把蜜蜂比擬為神經元,而蜂巢如同大腦,而蜂群的決定就是否仿如人類意識?

 

複雜性出自相互作用因子所構成的系統。以特定方式將表現出簡單行為的因子連結一起,結果就會產生整體行為。當連結方式改變了,通常就會產生新的整體行為。基於這點,了解相互作用模式——也就是互動網絡——如何影響行為,就是認識複雜系統的基本功夫。

 

這時,就連簡單的情況也會開始浮現有趣的行為模式,例如湖濱居民與鄰人在生活品質方面相互較勁就是一例。在這樣的簡單系統中,當活動者的連結方式略為變動時可能就會出現迥異的行為。果不其然,當加入少數長距離連結,我們就發現,這畢竟是個小小世界,只需導入幾項媒介,所有人都能和新媒介產生關聯連結一旦出現,他們就會相互影響。因此,鄰里關係的網絡能左右整個系統範圍內的行為。這類行為往往令人稱奇。例如,一個混合均勻、彼比都能相互寬容的世界,很容易區隔出同質類型的鄰里。

 

複雜性所催生的眾多驚人原則之一就是比例定律(scaling law)。比例定律最早可以追溯至一八○○年代晚期,生物學家開始注意到,只要依比例排列,各種生物形形色色的軀體與生理特徵等全都會依循某種簡單的序列方式。只要透過某條簡單的規則,就能知道單細胞生物與藍鯨的代謝作用的關聯性。例如,只須知道一隻老鼠的心律和體重,我們就能據此預測一隻體重千磅的牛的心律。這種預測能力與支配複雜系統的基本限制息息相關。就這個例子而言,我們能密集打包生物生理反應所需的資料到何種程度,便是取決於比例定律。

 

比例定律也出現在其他複雜系統。都市或公司的規模大小往往有明顯的比例定律,最大的是次大的兩倍,並且是第三大者的三倍,並依此類推。相同的道理,一本書中使用最頻繁的單詞的出現次數,也很可能兩倍於出現次數第二名的單詞。就連戰役次數和死亡人數,也受比例定律的支配。

 

認識掌控我們生活的比例定律,能為我們提供一道通往認識未來的門。例如,上個世紀以來,我們見識到都市化發展的趨勢。如今,世界過半數人口都住在都市地帶。這種趨勢對人類來說是好是壞?這道問題的答案與各座都市比例定律的係數相關。它能告訴我們,加深都市化的程度是否能以較少資源或更多創意等等因素就能達成。相同地,戰爭的比例定律也或許能暗示我們,未來可能還會見到多少衝突、釀出多少死難。

 

我們經常能在複雜社會系統中看到合作的突現。系統內部的各個因子會彼此競爭或合作。競爭可以稍微改善因子的處境,但合作則能大幅增進。不幸的是,社會系統多半偏向競爭,其誘因勝過合作,起碼就個人層級而言是如此。傾向競爭的系統很有可能落得較為次等的下場,並且將焦點留在競爭上。……






《直視全貌:穿越過度簡化的迷障,從複雜理論探索科學、商業與社會文化的新視角

臉譜8月_直視全貌_立體書封(0803)          
      

出版時間︰2017.08.03
作者︰
約翰.米勒(John H. Miller)
定 價︰360元

 

「《直視全貌》是複雜性這個字所具有的一切意義。」
——聖塔菲研究所創始人之一、夸克理論創始人、諾貝爾物理學獎得主穆瑞‧蓋爾曼(Murray Gell-Mann)

《自然》(Nature)、《新科學人》(New Scientist)、《頁岩》(Slate)、《華爾街日報》(Wall Street Journal)、《出版人週刊》(Publisher Weekly)、柯克斯書評(Kirkus)自然科學及社會科學各大權威媒體一致推崇!

|彌補化約論「見樹不見林」的缺點,
|複雜理論將改變人們看世界的方式。

複雜系統及經濟學學者約翰.米勒(John H. Miller)投入研究二十幾年,他對複雜系統觀以及它在各學科中的潛在可能,有著極具前瞻性且深刻的見解。在這本兼具科學和人文觀點的入門書中,藉自然科學和社會科學的諸多案例,他希望能以淺白親近的說明,逐一突破近代科學的視野限制和知識零碎問題。

在過去,「化約論」(Reductionism)主張自然界的運作依循簡單法則,就如同繪製一幅地圖時,製圖師會依據使用者需求,消除大量地理知識,只留下有用的部分,但這畢竟不是世界的全貌。我們能從簡化圖表和重點摘要得知「如何預防下一場金融海嘯」或「如何治療愛滋病」嗎?化約論幾乎無法讓我們深入架構,畢竟認識部分不等於認識整體。

然而,「複雜系統」(Complex System)所提出的洞見在於,不滿足於掌握單一知識,全體之中組成分子彼此的相互作用更值得注意。相較於傳統學科,複雜系統難以歸類,但在難以掌握所有控制變因的現實世界中,複雜系統試圖探討系統行為中各因子交互作用所造成的多重因果影響,可幫助當代的人們在考量一個現象時,去考慮更多層次、更去中心化的變動關係。

|國內推薦

Mr.6劉威麟 網路趨勢觀察家
林建甫 臺灣經濟研究院院長
徐挺耀 潮網科技與泛科知識創辦人
許毓仁 立法委員 & TEDxTaipei 創辦人
陶韻智 前LINE臺灣總經理
雷雅淇 PanSci泛科學 主編
盧鴻興 國立交通大學大數據研究中心主任
鍾子偉 關鍵評論網執行長暨共同創辦人

|海外推薦

「《直視全貌》是一趟賞心悅目的閱讀之旅,帶領我們瀏覽複雜系統的核心原則。各位讀了這部廣徵博引、趣味橫生的奇妙著作,當能從不同的角度,更明白看清這個世界。」
──麥克.莫布森(Michael J. Mauboussin),瑞士信貸集團(Credit Suisse)全球金融對策部門主管

「約翰.米勒以優雅的散文風格和迷人的具體事例,清楚講述複雜理論的源起,並將生物、社會和物理世界的研究融貫一通,帶出其核心的超驗觀念。我們所說的複雜適應系統,米勒寫出了它的開頭,同時也驗證了跨學科科學研究的價值所在。這是了不起的成就。」
──史考特.佩吉(Scott Page),密西根大學複雜系統、政治科學和經濟學教授,《優劣立判》(The Difference)作者。

「一本精采好書,凡是想要知道世界運作真相的所有人,全都應該閱讀。」
──比爾.米勒(Bill Miller),LMM LLC投資公司董事長暨首席投資總監

「《直視全貌》是超凡的一『視』。米勒的論述能助讀者綜觀全局。再者,書中討論的課題對今日世界而言,全都不可或缺。這本書必讀。」
──斯圖亞特.考夫曼(Stuart Kauffman),加拿大皇家學會會士,《宇宙為家》(At Home in the Universe)作者。

「今日社會所面臨的重大挑戰,大半是複雜系統的具體展現。米勒以這部優秀的入門書,向讀者介紹社會整體系統脈絡下的複雜系統思維。」
──吉姆.魯特(Jim Rutt),聖塔菲研究所(Santa Fe Institute)前任所長暨變形桿菌基金會(Proteus Foundation)會長。

「文筆流暢、內容有趣又發人深省。這本書告訴我們,個別元素──蜜蜂、貿易商、神經元等──如何相互作用並生成『無窮最美形式』。約翰.米勒讓複雜性似乎變得很簡單。」
──威廉.亞瑟(W. Brian Arthur),《複雜性和經濟學》(Complexity and the Economy)作者,複雜性科學類拉格朗日獎(Lagrange Prize in Complexity Science)得主。

 



  目 錄  


緒論

一、引言:真正的地點
二、從這麼簡單的起點:相互作用
三、從閃電崩盤到經濟崩解:回饋
四、從一到眾多:異質性
五、從六標準差到新奇的雞尾酒:雜訊
六、從稻草人到黏菌:分子智能
七、從蜜蜂到腦子:團體智慧
八、從草坪養護到種族隔離:網絡
九、從心跳到都市大小:縮放
十、從水神廟到演化機:合作
十一、從石頭到細沙:自組織臨界性
十二、從中子到生命:一種複雜的三位一體

結語:博學的天文學家
中英對照

 



  作 者  

約翰.米勒(John H. Miller)
卡內基梅隆大學(Carnegie Mellon University)社會和決策科學系的經濟學暨社會科學教授,也是聖塔菲研究所的外聘教師。現居美國賓州匹茲堡。

 

 

  譯 者  


蔡承志
國立政治大學心理學碩士,全職科普類書譯者。一九九四年起業餘投入翻譯,一九九九年轉任全職迄今,累計作品出版者近七十本。譯著《給未來總統的物理課》(漫遊者出版)榮獲第七屆吳大猷科普書翻譯金籤獎。相關翻譯作品包括《星際效應:電影幕後的科學事實、推測與想像》《好奇號帶你上火星》、《無中生有的宇宙》、《時空旅行的夢想家:史蒂芬.霍金》、《一本就通:宇宙史》、《無限大的祕密》、《如何幫地球量體重》、《約翰.惠勒自傳》和《穿梭超時空》等。

相關著作:《一條線有多長?:生活中意想不到的116個數學謎題》《最後一個知識人:末日之後,擁有重建文明社會的器物、技術與知識原理》《死亡翻譯人︰美國傳奇刑事人類學家比爾.巴斯的人體實驗室》《為什麼公車一次來三班?:生活中隱藏的81個數學謎題》《瑪莉博士的地下醫學實驗室:從女醫師的謀殺疑雲,揭開美國的祕密生化武器實驗、世界級疫苗危機及甘迺迪暗殺案的真相》《無限大的祕密:突破科學與想像極限的「無限」簡史》

 






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