原創(chuàng) Jessica Flack等 集智俱樂(lè)部 收錄于話(huà)題#復(fù)雜科學(xué)前沿202034個(gè)

導(dǎo)語(yǔ)

我們必須要承認(rèn)，世界在發(fā)生巨大的變化，過(guò)往的經(jīng)驗(yàn)與規(guī)律在這個(gè)新世界中已經(jīng)發(fā)生了太多變化，“擁抱變化”可能不再是公司的口號(hào)、“價(jià)值觀”，而是我們必須面臨的未來(lái)處境。面對(duì)這個(gè)充滿(mǎn)不確定性的未來(lái)世界，我們能否找到新的解決之道？而我們?nèi)祟?lèi)自身的行為又將如何影響未來(lái)？來(lái)自圣塔菲研究所的 Jessica Flack 教授和 Melanie Mitchell 教授在不確定的未來(lái)中，為我們畫(huà)出了一道黎明前的曙光。

原文題目：

Uncertain times

原文地址：

https://aeon.co/essays/complex-systems-science-allows-us-to-see-new-paths-forward

Jessica Flack（左圖）圣塔菲研究所教授、集體計(jì)算小組組長(zhǎng)，Melanie Mitchell（右圖）圣塔菲研究所復(fù)雜性教授、 波特蘭州立大學(xué)的計(jì)算機(jī)科學(xué)教授、著有《復(fù)雜》一書(shū)

智人已經(jīng)在地球上行走了約20萬(wàn)年，而現(xiàn)在我們走到了一個(gè)特殊的時(shí)間點(diǎn)。在歷史上，這是人類(lèi)第一次能在全球范圍內(nèi)利用精細(xì)的個(gè)人行為數(shù)據(jù)，來(lái)設(shè)計(jì)穩(wěn)健性高、適應(yīng)性強(qiáng)的社會(huì)系統(tǒng)。2020年的新冠大流行讓人們意識(shí)到了這一方面的潛在能力。面對(duì)迅猛的新冠疫情，我們已經(jīng)給出成體系有經(jīng)驗(yàn)的應(yīng)對(duì)措施，在此之前，這從未發(fā)生過(guò)。當(dāng)然，我們的應(yīng)對(duì)措施中充滿(mǎn)了矛盾、不均甚至是混亂——我們確實(shí)是在昏暗的光線(xiàn)中摸索，但這道光是黎明前的曙光。

我們生活在一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)（complex system）中，在這種系統(tǒng)中有許多互相作用的主體（agent）。在這樣一個(gè)歷史的關(guān)鍵時(shí)刻，我們應(yīng)當(dāng)承認(rèn)這一點(diǎn)并且要學(xué)會(huì)對(duì)其加以利用。了解復(fù)雜系統(tǒng)的關(guān)鍵性特征有助于我們厘清并應(yīng)對(duì)新出現(xiàn)的全球性挑戰(zhàn)——從流行病到貧窮以及生態(tài)崩潰都包含在內(nèi)。

在復(fù)雜系統(tǒng)中，我們幾乎無(wú)法從之前的事情中預(yù)知接下來(lái)會(huì)發(fā)生什么。世界總是在變化的。究其背后的原因，一是因?yàn)榇嬖谖覀儫o(wú)法控制的因素，二是因?yàn)槲覀冏陨砭蜁?huì)帶來(lái)干預(yù)。在加西亞·馬爾克斯的著作《百年孤獨(dú)》的最后幾頁(yè)中，他刻畫(huà)了一個(gè)翻譯手稿的奧雷里亞諾·巴比倫，并由此提出了一個(gè)悖論，人類(lèi)如何能做到在預(yù)測(cè)未來(lái)的同時(shí)對(duì)其加以干擾。

但沒(méi)等看到最后一行便已明白自己不會(huì)再走出這房間，因?yàn)榭梢灶A(yù)料這座鏡子之城——或蜃景之城——將在奧雷里亞諾·巴比倫全部譯出羊皮卷之時(shí)被颶風(fēng)抹去，從世人記憶中根除，羊皮卷上所載一切自永遠(yuǎn)至永遠(yuǎn)不會(huì)再重復(fù)。

——加西亞·馬爾克斯 《百年孤獨(dú)》范曄譯

加西亞·馬爾克斯 《百年孤獨(dú)》范曄譯 南海出版公司

我們的現(xiàn)實(shí)世界其實(shí)與馬爾克斯的魔幻現(xiàn)實(shí)主義沒(méi)什么區(qū)別。人類(lèi)默認(rèn)的思維方式——簡(jiǎn)單的線(xiàn)性思維方式、簡(jiǎn)單的因果推理并不是好的策略工具。相反，生活在復(fù)雜系統(tǒng)中的我們要學(xué)會(huì)擁抱和駕馭不確定性。我們與其做出狹隘的預(yù)測(cè)并試圖控制后果，不如設(shè)計(jì)出穩(wěn)健性高、適應(yīng)性強(qiáng)的系統(tǒng)以應(yīng)對(duì)多變的未來(lái)。

復(fù)雜系統(tǒng)：

個(gè)體與系統(tǒng)間的相互影響

想一想在夏日的夜晚，成百上千的螢火蟲(chóng)在一起閃爍著熒光。這種現(xiàn)象是如何出現(xiàn)的呢？單個(gè)螢火蟲(chóng)會(huì)根據(jù)它鄰近的螢火蟲(chóng)的光來(lái)決定自己的閃光。依據(jù)他們所使用的這種復(fù)制規(guī)則，這會(huì)使得螢火蟲(chóng)能以爆發(fā)（busty）和快速同步（snappy syncs）這兩種方式來(lái)進(jìn)行彼此同步。人類(lèi)學(xué)家魯思·本尼迪克特（Ruth Benedict）在《文化模式》一書(shū)中寫(xiě)道：社會(huì)的每一部分都以間接的方式依賴(lài)于其他部分。而且，這樣的系統(tǒng)是非線(xiàn)性的，整體會(huì)大于個(gè)體的加和（非線(xiàn)性可加）。甚至其中個(gè)體的行為會(huì)受整體行為的影響。

人類(lèi)學(xué)家魯思·本尼迪克特（Ruth Benedict）

就像成群的螢火蟲(chóng)一樣，所有人類(lèi)社會(huì)都是聚成集體（collective）且耦合（coupled）的。集體，這概念就意味著我們的共同行為對(duì)全社會(huì)產(chǎn)生了影響。耦合則意味著我們的觀念與行為取決于他人的觀念與行為，并且構(gòu)建于我們共建的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)之上。作為消費(fèi)者，我們發(fā)現(xiàn)超市的衛(wèi)生紙短缺，會(huì)抓緊囤貨；發(fā)現(xiàn)牛奶短缺，接著囤貨；雞蛋、面粉短缺，還是囤貨。我們看到鄰里街坊戴上了口罩，于是乎自己也拿口罩捂上了臉。市場(chǎng)上的交易者一旦察覺(jué)到了下跌的趨勢(shì)，就會(huì)跟風(fēng)恐懼——這印證了馬爾克斯的悖論——他們的行為最終卻招來(lái)了他們擔(dān)心的暴跌。

這些例子表明，我們的行為是如何在正、負(fù)反饋循環(huán)中影響整個(gè)系統(tǒng)的。這種影響通常以不明顯的方式強(qiáng)化或改變我們最初感知到的模式。例如，一些新冠病毒密切接觸追蹤程序可以告知使用者被感染病患的位置。這種局部行為和全社會(huì)信息的耦合結(jié)果非常有趣，因?yàn)樗芎?jiǎn)化“大忙人”的決策制定。要知道，很多年前我們就從昆蟲(chóng)群體（比如螢火蟲(chóng)）和同步性的研究中了認(rèn)識(shí)到了耦合系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)的驚人之處。

在近期發(fā)表的 Nature Physics 上的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，類(lèi)似于魚(yú)群的游動(dòng)（所有魚(yú)會(huì)集體轉(zhuǎn)向）這種向有序態(tài)的轉(zhuǎn)變可能是由隨機(jī)性或者說(shuō)“噪音”帶來(lái)的自反饋造成的。也就是說(shuō)，魚(yú)群中的一點(diǎn)變差會(huì)帶來(lái)新的偏差，最終這一偏差傳播到了整個(gè)魚(yú)群。我們大多人都猜不到噪音也會(huì)產(chǎn)生可以預(yù)測(cè)的行為。這一發(fā)現(xiàn)，讓我們開(kāi)始思考這一問(wèn)題，新冠患者接觸跟蹤程序之類(lèi)的技術(shù)，雖然局部區(qū)域上為我們提供了有利的信息，但會(huì)在全局范圍內(nèi)帶來(lái)負(fù)面的影響。如果我們不是所有人都試圖避開(kāi)感染者，但最終可能帶來(lái)我們本來(lái)想避免的情況：易感人群與被感染者或密切接觸者的密集接觸。

論文題目：

Noise-induced schooling of fish

論文地址：

https://www.nature.com/articles/s41567-020-0787-y

重尾分布：

小概率背后的大風(fēng)險(xiǎn)

對(duì)于那些不遵循正態(tài)分布或者說(shuō)“鐘型曲線(xiàn)”的事件，也會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)特殊的脆弱性。當(dāng)事件服從正態(tài)分布時(shí)，通常會(huì)產(chǎn)生我們常見(jiàn)的結(jié)果，我們往往不用太在意。人的身高就是一個(gè)很好的例子，一名男性的身高超過(guò)7英尺是很少見(jiàn)的，大多數(shù)男性的身高都在5-6英寸之間，我們現(xiàn)在還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)身高超過(guò)9英寸的人。但是，受流行病疫情出現(xiàn)的集體行為（如銀行擠兌、哄搶衛(wèi)生紙等）的概率分布位于重尾（heavy-tailed）部分。在這種概率模型中，極端事件發(fā)生的概率要高得多，比如說(shuō)股市崩盤(pán)、疫情大規(guī)模擴(kuò)散。雖然這些事情仍然不太可能發(fā)生但是他們的出現(xiàn)概率仍然很高——比正態(tài)分布下的小概率事件要高很多。

更要命的是，一旦那些位于尾部的小概率事件發(fā)生了，就會(huì)加小概率事件發(fā)生的可能性，這被稱(chēng)之為二階尾部事件（second-order tail event）。舉例來(lái)說(shuō)，股市大跌后的波動(dòng)、地震后對(duì)的余震都可以囊括在內(nèi)。因?yàn)槎A尾部事件的初始概率非常小，幾乎無(wú)法計(jì)算。但是一旦首次的一階尾部事件發(fā)生，規(guī)則就會(huì)被改變，二階尾部事件發(fā)生的概率就會(huì)變大。

重尾事件動(dòng)力學(xué)是復(fù)雜的，因?yàn)樗麄兪怯善渌男「怕适录?jí)聯(lián)而成的。當(dāng)新冠疫情首次出現(xiàn)的時(shí)候，股市市值大跌，但隨后由能強(qiáng)力反彈。一部分原因可能是因?yàn)?，疫情期間體育類(lèi)賭徒無(wú)賽事可賭，因此他們以非投資者的投機(jī)姿態(tài)的身份進(jìn)入了股票交易市場(chǎng)。這些新手的到來(lái)降低了市場(chǎng)效率，使得那些長(zhǎng)期的投資者獲得了比較優(yōu)勢(shì)。另一個(gè)問(wèn)題就是我們可以將今年爆發(fā)的BLM事件看作是一個(gè)三階重尾事件。非洲裔美國(guó)人喬治 · 弗洛伊德（George Floyd）的死亡促成了一個(gè)黑天鵝（black swan）事件。但這一事件確實(shí)由美國(guó)黑人社區(qū)受疫情重創(chuàng)、經(jīng)濟(jì)衰退、區(qū)域封鎖以及對(duì)政治上領(lǐng)導(dǎo)人缺位的廣泛不滿(mǎn)造成這一系列的連鎖反應(yīng)造成的。統(tǒng)計(jì)學(xué)家和前金融家塔勒布（Nassim Nicholas Taleb）認(rèn)為：黑天鵝事件造成的影響和其發(fā)生的次數(shù)相比是不對(duì)等的。也許是因?yàn)檫@種事件規(guī)模龐大，也許是因?yàn)槲覀儧](méi)做好相應(yīng)的準(zhǔn)備。

不平衡的系統(tǒng)與不可預(yù)測(cè)的未來(lái)

一個(gè)一階尾部事件能夠誘發(fā)更多的尾部事件一個(gè)原因就是，他改變了我們行動(dòng)的認(rèn)知成本也就改變了我們所遵循的規(guī)則。這種博弈改變（game-change）也是復(fù)雜系統(tǒng)的另一個(gè)代表性概念：非穩(wěn)定性（nonstationarity）。另一個(gè)經(jīng)典的非平穩(wěn)性例子就是適應(yīng)性（adaptation）。比如說(shuō)，宿主與寄生生物協(xié)同演化（coevolution）時(shí)的軍備競(jìng)賽。宿主和寄生蟲(chóng)都必須演化得夠快才能抗衡得了對(duì)手所做出的表現(xiàn)。這就像《愛(ài)麗絲夢(mèng)游仙境》中的紅桃皇后對(duì)愛(ài)麗絲所說(shuō)的一樣：“你必須盡力地不停地跑，才能使你保持在原地?！币虼?，1973年演化生物學(xué)家Leigh Van Valen 把這一協(xié)同演化現(xiàn)象稱(chēng)為紅皇后假說(shuō) （Red Queen hypothesis）。

從系統(tǒng)中學(xué)習(xí)，改變了其中主體的行為，而反過(guò)來(lái)主體也改變了系統(tǒng)的行為。比如一家虛報(bào)季度財(cái)報(bào)的公司、比如為升學(xué)應(yīng)試而備考卻沒(méi)有提升實(shí)際所需能力的高中生。在這些例子中，實(shí)際的能力被一種衡量標(biāo)準(zhǔn)所替代。系統(tǒng)中的個(gè)體會(huì)把這些指標(biāo)與股東的滿(mǎn)意程度、成功進(jìn)入大學(xué)聯(lián)系在一起。這時(shí)候，評(píng)價(jià)指標(biāo)就變成了博弈的目的，而不再是本身要測(cè)量的客觀量。這一現(xiàn)象被稱(chēng)為古德哈特定律（Goodhart's Law）。用一句商諺來(lái)說(shuō)：達(dá)到目標(biāo)就是最壞的事。

另一個(gè)與非穩(wěn)定性相關(guān)的概念叫做信息流（information flux）。系統(tǒng)本身可能沒(méi)有變化，但我們所掌握的信息卻在變化。我們學(xué)習(xí)的結(jié)果與我們利用信息的方式有關(guān)，信息流則與我們學(xué)習(xí)的質(zhì)量相關(guān)。比如說(shuō)，在疫情流行的初期，無(wú)癥狀患者傳播的比例很大。學(xué)習(xí)如何建立一個(gè)良好的流行病模型是一部分原因，但是實(shí)際上的病毒傳播也帶來(lái)了信息流動(dòng)。而且在早期也只有少數(shù)患者。這使得有關(guān)無(wú)癥狀、有癥狀的感染者數(shù)量的數(shù)據(jù)都較少，也就更別提暴露人群的數(shù)據(jù)了。在事態(tài)發(fā)展的早起，數(shù)據(jù)中的噪音會(huì)掩蓋信號(hào)，這使得學(xué)習(xí)變得極為困難。

就像物理學(xué)和復(fù)雜系統(tǒng)的文章中所提到的那樣，這些非穩(wěn)定性的形態(tài)就意味著生物、社會(huì)系統(tǒng)將會(huì)“失去平衡”?；钤谝粋€(gè)不平衡的系統(tǒng)中，要面臨的一個(gè)最大的風(fēng)險(xiǎn)就是，即便數(shù)據(jù)和模型提供了干預(yù)措施，也會(huì)出現(xiàn)意想不到的后果。就想一想各國(guó)政府為了壓平感染曲線(xiàn)所做出的隔離社交的努力吧。盡管擴(kuò)大社交距離有效地降低了感染率和醫(yī)院的壓力，但是在生物、社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中已經(jīng)產(chǎn)生了大量的二階、三階效應(yīng)。其中就包括了大量員工事業(yè)、經(jīng)濟(jì)利益受損、市場(chǎng)不再穩(wěn)定、心理健康問(wèn)題、家庭暴力增加以及社交羞辱等?？赡苓€有類(lèi)似氣候變化這樣的問(wèn)題被我們忽略了。其實(shí)，我們可能忽略了最重要的事情，就是采取二級(jí)干預(yù)措施，這就包括儲(chǔ)備銀行向市場(chǎng)注入流動(dòng)性，各國(guó)政府通過(guò)大規(guī)模經(jīng)濟(jì)刺激法案，修改隱私法以符合現(xiàn)階段社交隔離和密接接觸者追蹤的需要。

那么，復(fù)雜系統(tǒng)的這些特性是否意味著對(duì)未來(lái)的預(yù)測(cè)和控制是徒勞的？確實(shí)，預(yù)測(cè)會(huì)變得更難，并且要對(duì)多種可能性給出規(guī)劃，而不再是預(yù)測(cè)最可能發(fā)生的事情。不過(guò)，無(wú)法預(yù)測(cè)的未來(lái)并不會(huì)妨礙我們安全和有品質(zhì)的生活。畢竟，自然界充滿(mǎn)了非線(xiàn)性、 非穩(wěn)定性的耦合系統(tǒng)。因此，我們應(yīng)當(dāng)關(guān)注生物系統(tǒng)應(yīng)對(duì)、適應(yīng)甚至于在這種系統(tǒng)下能生生不息的自然之道。

在談?wù)撟匀恢?，我們還是先聊聊人類(lèi)的規(guī)劃設(shè)計(jì)。從人類(lèi)文明誕生開(kāi)始，我們就一直在試圖規(guī)劃社會(huì)和生態(tài)。當(dāng)這種規(guī)劃是長(zhǎng)時(shí)間、“自下而上”地迭代完成時(shí)，它往往能起到不錯(cuò)的效果。但正如人類(lèi)學(xué)家、復(fù)雜性學(xué)家 Steve Lansing 在其著作 Priests and Programmers: Technologies of Power in the Engineered Landscape of Bali 中所述的一樣：許多規(guī)劃舉措都是無(wú)效的，甚至?xí)衼?lái)災(zāi)禍。書(shū)中提到，Lansing 將巴厘島當(dāng)?shù)匾延猩锨隁v史的排水系統(tǒng)和20世紀(jì)綠色革命以后中央政府工程師實(shí)施的供水系統(tǒng)進(jìn)行了比較。這種自上而下的規(guī)劃設(shè)計(jì)破環(huán)了島嶼及其海岸線(xiàn)脆弱的生態(tài)系統(tǒng)，也瓦解了集體統(tǒng)治。

人類(lèi)學(xué)家、復(fù)雜性學(xué)家 J. Stephen Lansing

當(dāng)我們使用原始資料去做定量決定的時(shí)候就會(huì)出大“糗”。其實(shí)原因也包括了對(duì)因果關(guān)系的簡(jiǎn)單理解，以及假設(shè)過(guò)去包含著有助于預(yù)測(cè)未來(lái)的最佳信息。這種“回頭看”的預(yù)測(cè)方式只是狹隘的關(guān)注在最壞的事情上，我們會(huì)因脆弱的感性而遮蔽了自己的眼睛。以 911 恐怖襲擊為例，在 911 過(guò)后美國(guó)在反恐問(wèn)題上投入了大量經(jīng)費(fèi)，卻忽視了醫(yī)療、教育和全球貧困等其它問(wèn)題。同樣地，在新冠疫情期間大量的評(píng)論家強(qiáng)調(diào)醫(yī)療投資的重要性——當(dāng)然，這次疫情暴發(fā)也確實(shí)告訴我們醫(yī)療投資的重要性——但是，把這件事放在首位則說(shuō)明我們又一次被過(guò)往經(jīng)歷所左右了。

熟悉《指環(huán)王》的讀者應(yīng)該知道，阿拉貢通過(guò)他的寶劍，曾砍下索隆手指的安督利爾，吸引索隆的注意力，并主動(dòng)前去宣戰(zhàn)。使得索隆忽略了霍比特人佛羅多和山姆組成的“特遣隊(duì)”。這樣這只特遣隊(duì)就可以直接把魔戒送進(jìn)末日山的火山口，從而徹底擊敗了索隆。這一計(jì)劃得以成功實(shí)施，就是得益于索隆對(duì)被砍掉手指丟失魔戒這件事的恐懼。問(wèn)題的關(guān)鍵就是，目光狹隘、情緒化地看待問(wèn)題的方式妨礙了我們?nèi)ジ兄渌麊?wèn)題。即便這些問(wèn)題正在我們眼皮子底下變得日益嚴(yán)重。在復(fù)雜系統(tǒng)中，重要的就是建立一種防范這種狹隘傾向的措施 —— 我們姑且把這一問(wèn)題稱(chēng)作索隆偏見(jiàn)吧。

確實(shí)有更好的辦法做出適用于全社會(huì)的應(yīng)對(duì)之策，正如數(shù)學(xué)家約翰·艾倫·保羅斯（John Allen Paulos）在談?wù)搹?fù)雜系統(tǒng)時(shí)所說(shuō)的：“不確定性是唯一確定的東西，學(xué)會(huì)在不安全的環(huán)境中生活也是唯一的安全。”我們會(huì)過(guò)分地關(guān)注反恐、不公平，在醫(yī)療上投入不計(jì)成本的資源。其實(shí)我們與其根據(jù)最近發(fā)生的壞事來(lái)考慮后果，還不如從自然的復(fù)雜系統(tǒng)中尋求靈感，設(shè)計(jì)出可以增強(qiáng)適應(yīng)性和穩(wěn)健性的應(yīng)對(duì)流程。

涌現(xiàn)工程：

發(fā)掘不確定性背后的可用資源

這被稱(chēng)為是與傳統(tǒng)的工程有根本不同的涌現(xiàn)工程（emergent engineering）。傳統(tǒng)的工程以預(yù)測(cè)為主，并試圖控制系統(tǒng)的行為，通過(guò)設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)流程來(lái)實(shí)現(xiàn)特定的結(jié)果，但涌現(xiàn)工程將不確定性視為生活中潛在的可用資源。

在面對(duì)全社會(huì)的挑戰(zhàn)時(shí)，涌現(xiàn)工程提供了一種不同的解決問(wèn)題的方法，例如，在利用不確定性資源的政策中，個(gè)人可能會(huì)得到較高的最低生活標(biāo)準(zhǔn)保證，但不會(huì)得到任何社會(huì)結(jié)構(gòu)或制度性的保證。而經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與其他系統(tǒng)將被設(shè)計(jì)成能根據(jù)情景自然地切換狀態(tài)。這就要在對(duì)與好之間（比如，要公平？要平均？還是要機(jī)會(huì)平等？）、穩(wěn)健性與適應(yīng)性之間做出巧妙的平衡。這是一個(gè)充滿(mǎn)挑戰(zhàn)性的建議，即便是在醫(yī)療或者金融市場(chǎng)這種相對(duì)規(guī)模較小的領(lǐng)域進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，也需要穿過(guò)哲學(xué)、倫理和技術(shù)的泥潭。然而，大自然的成功案例表明這是可行的。

試想一下，人體大約有30萬(wàn)億個(gè)細(xì)胞（這還沒(méi)算人體內(nèi)微生物組中的38萬(wàn)億個(gè)細(xì)菌細(xì)胞）可能導(dǎo)致的那些問(wèn)題，人體的應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題的能力非常強(qiáng)大。自然會(huì)運(yùn)用兩類(lèi)方法保證事物運(yùn)轉(zhuǎn)。一種方法確保系統(tǒng)在面臨干擾（或者說(shuō)“擾動(dòng)”）時(shí)能繼續(xù)運(yùn)行；另一種方法是為了較少不確定性允許系統(tǒng)在不同的時(shí)間尺度內(nèi)進(jìn)行改變。

變與不變

不確定環(huán)境下的穩(wěn)健性機(jī)制

第一種策略依賴(lài)于穩(wěn)健性機(jī)制（robustness mechanisms）。這種機(jī)制是系統(tǒng)的關(guān)鍵部位，被干擾破壞后仍然可以穩(wěn)定地運(yùn)行。比如說(shuō)，基因在面對(duì)環(huán)境或遺傳變異 (如突變) 時(shí)，其表現(xiàn)并沒(méi)有發(fā)生變化，就可以說(shuō)這種基因表達(dá)是穩(wěn)定的?，F(xiàn)在有許多的機(jī)制使得這種不變性成為可能，當(dāng)然關(guān)于運(yùn)作機(jī)制的爭(zhēng)論也不少，不過(guò)我們可以進(jìn)行簡(jiǎn)化并講出基本思想。影子增強(qiáng)子（shadow enhancer）就是一個(gè)例子：當(dāng)突變發(fā)生時(shí)，部分冗余的DNA序列就可以調(diào)節(jié)基因，并且一同作用以保持基因表達(dá)的穩(wěn)定。另一個(gè)例子是基因復(fù)制，基因的部分功能有所重疊。如果原始基因受損，這種冗余機(jī)制可以用備份基因加以補(bǔ)充。

然而，無(wú)論是在自然系統(tǒng)還是工程系統(tǒng)中，穩(wěn)健性機(jī)制都很難構(gòu)建，因?yàn)樵趩?wèn)題出現(xiàn)前，這種機(jī)制的作用并不明顯。這種機(jī)制要能夠預(yù)測(cè)罕見(jiàn)且具有破壞性的擾動(dòng)。盡管如此艱難，在自然界，我們還是發(fā)現(xiàn)了大量的穩(wěn)健性機(jī)制。例如，和解。在爭(zhēng)執(zhí)發(fā)生過(guò)后，我們會(huì)將關(guān)系恢復(fù)到?jīng)_突發(fā)生前的水平。這種能力不僅僅是人類(lèi)文明獨(dú)有的，實(shí)際上在整個(gè)動(dòng)物界都很常見(jiàn)，并且在許多不同的物種中都已經(jīng)觀察到了。在別的場(chǎng)合里，人類(lèi)心臟的復(fù)雜結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是做到了應(yīng)對(duì)大范圍擾動(dòng)的穩(wěn)健性，心臟的跳動(dòng)節(jié)奏既不是混沌也沒(méi)有周期性，而是具有分形結(jié)構(gòu)。與工程中的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范相比，穩(wěn)健設(shè)計(jì)側(cè)重于發(fā)現(xiàn)在變化或不確定的環(huán)境下能維護(hù)系統(tǒng)功能的機(jī)制。

心臟分形研究示意圖，研究出處：Genetic and functional insights into the fractal structure of the heart

快與慢：

時(shí)間尺度上的分離

大自然還自有另一套妙計(jì)。系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)間尺度能深刻地影響其預(yù)測(cè)和適應(yīng)未來(lái)的能力。當(dāng)事態(tài)的發(fā)展緩慢時(shí)，預(yù)測(cè)更加容易。但是，如果事情發(fā)展得太慢，做出創(chuàng)新和應(yīng)對(duì)變化就要困難得多。為了解決這一矛盾，大自然構(gòu)建了在多個(gè)時(shí)間尺度上運(yùn)行的不同的系統(tǒng)?；蜃兓鄬?duì)很慢，但基因表達(dá)就很快。一群猴子打架的勝敗可能每天都在變化，但猴群的權(quán)力更迭可能要數(shù)月數(shù)年才會(huì)發(fā)生變化。像猴子打架這種較為快速的時(shí)間尺度，具有更多的不確定性，因此也為社會(huì)的流動(dòng)提供了一種機(jī)制。同時(shí)，權(quán)力結(jié)構(gòu)調(diào)整這種比較慢的時(shí)間尺度，也提供了一致性和可預(yù)測(cè)性，這就允許個(gè)體找出規(guī)律并制定適當(dāng)?shù)牟呗浴?/p>

快系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)與慢系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)之間的時(shí)間尺度上的分離程度也很重要。如果時(shí)間尺度上的分離很大，并且權(quán)力結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變非常的慢，那就意味著一只年輕的猴子無(wú)論它打贏了多少架，無(wú)論它有什么樣的戰(zhàn)斗經(jīng)驗(yàn)和天賦都無(wú)法使他達(dá)到權(quán)利的頂端。這種巨大的分離意味著，個(gè)體層面的真實(shí)信息（年輕的猴子成為了一名出色的戰(zhàn)士）要經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)的時(shí)間才能反應(yīng)到權(quán)力結(jié)構(gòu)上。因此，當(dāng)權(quán)力結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變得太慢時(shí)，盡管這可能會(huì)防止個(gè)人層面上無(wú)意義的變化，但是也就無(wú)法提供有規(guī)律的信息——比如說(shuō)，當(dāng)像年輕猴子的能力發(fā)生變化這種事發(fā)生時(shí)，誰(shuí)可以使用武力。

此外，有時(shí)環(huán)境會(huì)要求系統(tǒng)作為一個(gè)整體進(jìn)行創(chuàng)新，但有時(shí)則要求系統(tǒng)靜止。這意味著能夠在快系統(tǒng)與慢系統(tǒng)之間調(diào)整時(shí)間尺度上的分離是有好處的，這取決于底部發(fā)生的變化能否在頂部被感受到。這些觀點(diǎn)讓我們又說(shuō)回到了之前關(guān)于非平穩(wěn)性的討論，時(shí)間尺度上的分離是一個(gè)系統(tǒng)不同類(lèi)型的非穩(wěn)定性平衡折中的方式。

自然界實(shí)現(xiàn)時(shí)間尺度分離的具體機(jī)制仍然是未知的，這也是科學(xué)研究的一個(gè)活躍領(lǐng)域。然而，人類(lèi)仍然可以從時(shí)間尺度分離這一思想中獲得靈感。當(dāng)我們?cè)O(shè)計(jì)未來(lái)的系統(tǒng)時(shí)，我們可以建立一種機(jī)制，使得用戶(hù)（例如市場(chǎng)工程師或政策制定者）可以調(diào)整個(gè)體行為、與組織機(jī)構(gòu)的關(guān)系以及一些集合變量（比如股票收益與時(shí)間點(diǎn)）的時(shí)間尺度間隔和耦合程度。這種機(jī)制我們已經(jīng)有了雛形。金融市場(chǎng)容易崩潰，就是因?yàn)樵诮鹑谑袌?chǎng)中，每一筆交易和股指之間缺乏時(shí)間尺度上的分離，因此在恐慌性?huà)伿燮陂g，有可能在數(shù)小時(shí)內(nèi)損失大量的股指。因?yàn)橐庾R(shí)到了這一問(wèn)題，市場(chǎng)工程師就引入了熔斷機(jī)制，如果監(jiān)測(cè)到了股指大幅下跌的跡象就暫停交易。不過(guò)，熔斷機(jī)制并沒(méi)有真正地讓交易和股指分離。這其實(shí)只是簡(jiǎn)單地在崩盤(pán)出現(xiàn)前暫停了交易，一個(gè)更加清晰的調(diào)整方案是：在崩盤(pán)危險(xiǎn)期，在一定的交易窗口內(nèi)限制交易的頻率和規(guī)模。當(dāng)環(huán)境更可預(yù)測(cè)的時(shí)候，允許交易隨意進(jìn)行。其實(shí)有許多備選的調(diào)節(jié)機(jī)制，至于說(shuō)哪個(gè)最適合市場(chǎng)就是經(jīng)驗(yàn)問(wèn)題了。

臨界點(diǎn)：

小動(dòng)作帶來(lái)大改變

股市崩盤(pán)能讓我們看到大自然另一個(gè)迷人的特性：存在轉(zhuǎn)折點(diǎn)（tipping point）或物理學(xué)中所說(shuō)的臨界點(diǎn)（critical point）。當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)“坐在”臨界點(diǎn)附近時(shí)，一個(gè)小小的沖擊就能帶來(lái)巨大的改變。有時(shí)，這意味著一種新的狀態(tài)，比如說(shuō)，一群隨意游動(dòng)的魚(yú)群發(fā)現(xiàn)了前來(lái)攻擊的鯊魚(yú)會(huì)變化成排列整齊的魚(yú)群。這種狀態(tài)有利于快速游動(dòng)，混淆捕食者。各種熱門(mén)的文章總說(shuō)要遠(yuǎn)離臨界點(diǎn)。例如，要避免氣候變化。但其實(shí)，正如魚(yú)群躲避鯊魚(yú)這個(gè)例子所揭示的，如果系統(tǒng)位于臨界點(diǎn)附近，當(dāng)環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，就可以做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

捕食者對(duì)魚(yú)群的影響

與時(shí)間尺度分離一樣，如果我們可以調(diào)整與臨界點(diǎn)的距離，這就可以成為一個(gè)有用的設(shè)計(jì)。舉例來(lái)說(shuō)，在近期對(duì)一個(gè)大型圈養(yǎng)猴子社會(huì)的研究中，我們發(fā)現(xiàn)社會(huì)系統(tǒng)已經(jīng)接近臨界點(diǎn)，炎熱的午后帶來(lái)的小小的騷動(dòng)就會(huì)引發(fā)一連串的攻擊。這會(huì)讓猴群從平靜的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿窠员臓顟B(tài)。在這個(gè)群體中，剛好有一些手握權(quán)力的個(gè)體控制了沖突，公平地制止了攻擊。通過(guò)增加或減少干預(yù)頻率，這些個(gè)體可以調(diào)整群體對(duì)騷動(dòng)的敏感度，也就減小了攻擊性級(jí)聯(lián)傳播的距離，從而調(diào)整了與臨界點(diǎn)的距離。

目前我們還不清楚這種調(diào)節(jié)機(jī)制在生物系統(tǒng)中的普遍程度，但就像時(shí)間尺度的分離一樣，我們可以把它插入人類(lèi)的系統(tǒng)中。使人類(lèi)系統(tǒng)的變化更加流暢，適應(yīng)性也更強(qiáng)，從而能更好地去應(yīng)對(duì)波動(dòng)與沖擊。就醫(yī)療保健問(wèn)題而言，這意味著我們擁有的財(cái)力和技術(shù)能力可以在接到命令后建造、拆除臨時(shí)的醫(yī)療平臺(tái)；可以使用3D打印設(shè)備和生物可降解材料。在經(jīng)濟(jì)中，在泡沫破裂之前修復(fù)市場(chǎng)就起到了這一作用，雖然消耗了系統(tǒng)內(nèi)部積累的能量，但級(jí)聯(lián)范圍被限制，市場(chǎng)不至于崩潰。

氣候變化活動(dòng)家對(duì)臨界點(diǎn)的警告是正確的。當(dāng)無(wú)法調(diào)整與臨界點(diǎn)的距離時(shí)，當(dāng)個(gè)體犯錯(cuò)（例如錯(cuò)誤地認(rèn)為鯊魚(yú)來(lái)了）時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)缺乏彈性受干擾無(wú)法自動(dòng)恢復(fù)時(shí)，問(wèn)題就會(huì)出現(xiàn)。不可逆的擾動(dòng)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)完全重構(gòu)或者失效。如果環(huán)境發(fā)生了變化，重構(gòu)系統(tǒng)可能是必要的，但是新舊系統(tǒng)過(guò)渡的代價(jià)可能也是高昂的，因?yàn)橄到y(tǒng)需要時(shí)間和資源去找到適應(yīng)新環(huán)境的解決方案。如果環(huán)境非常均勻或者說(shuō)充滿(mǎn)噪音，一切都是隨機(jī)的而不能提供有效信息時(shí)，對(duì)干擾敏感是危險(xiǎn)的。但如果戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型是必要的（捕食者出現(xiàn)了），或者說(shuō)環(huán)境發(fā)生了根本的轉(zhuǎn)變，而舊的策略無(wú)濟(jì)于事時(shí)，對(duì)干擾敏感就是有用的。

集體智慧：

從信息積累到信息聚合

在不確定的環(huán)境中設(shè)計(jì)一個(gè)可以蓬勃發(fā)展的系統(tǒng)，所面臨的挑戰(zhàn)之一就是如何提高系統(tǒng)的信息質(zhì)量。我們并不是完美的信息處理者，會(huì)犯錯(cuò)誤，對(duì)世界的看法是片面、不完整的。正如基金管理人比爾·米勒（Bill Miller）所指：市場(chǎng)也是如此。我們做不到全知全能，這一點(diǎn)利弊相伴。從系統(tǒng)的角度來(lái)看，許多觀察窗口對(duì)環(huán)境提供了的多重獨(dú)立 (或半獨(dú)立) 評(píng)估，這就提供了“集體智慧”。然而，每個(gè)人卻都希望能具備完整的視角，因此他們有動(dòng)機(jī)去復(fù)制、共享和竊取他人的信息。復(fù)制和觀察可以促進(jìn)個(gè)人學(xué)習(xí)，但是為整個(gè)群體提供信息的價(jià)值的獨(dú)立性和多樣性就會(huì)降低。從眾心理就是一個(gè)例子，交易員看到別人拋售股票，就會(huì)驚慌失措地拋售自己的股票。

為了能讓涌現(xiàn)工程取得成功，我們要能夠更深刻地理解是什么使群體變得更加智能，我們知道這一過(guò)程分為兩個(gè)階段，在積累階段，個(gè)體要收集有關(guān)世界運(yùn)作方式的信息；在聚合階段，收集到的信息會(huì)在這一階段整合在一起。此外，我們也明白，如果個(gè)體不善于收集優(yōu)質(zhì)信息，因?yàn)樽约旱钠?jiàn)而誤解了數(shù)據(jù)，或者對(duì)自己的判斷力過(guò)于自信，那信息聚合也可以彌補(bǔ)這一問(wèn)題。

信息聚合機(jī)制的一個(gè)例子就是 Google 在搜索中所使用的 PageRank 算法。這一算法的基本原理就是為那些被大量鏈接的網(wǎng)頁(yè)提供更高的權(quán)重。另一種聚合機(jī)制可以削弱大量的相同觀點(diǎn)。因?yàn)檫@些觀點(diǎn)是根據(jù)同樣的推理過(guò)程得出的，破壞了多樣性。以美國(guó)總統(tǒng)選舉團(tuán)制度為例，設(shè)計(jì)的初衷是“修正”民眾投票，使得人口稠密地區(qū)的意見(jiàn)不能完全控制選舉結(jié)果。另一方面，如果很難實(shí)踐或者找出良好的聚合機(jī)制（選舉團(tuán)制度就有反對(duì)的意見(jiàn)），則可以通過(guò)提升個(gè)人信息素養(yǎng)來(lái)解決這一問(wèn)題。這樣一來(lái)，常見(jiàn)的認(rèn)知偏差，如過(guò)度自信、錨定效應(yīng)（anchoring）和回避損失（loss-aversion），從一開(kāi)始就不太可能出現(xiàn)。也就是說(shuō)，在設(shè)計(jì)能優(yōu)化集體智慧的聚合算法的時(shí)候，隱私和公平這些倫理問(wèn)題也凸顯出來(lái)了。

我們并沒(méi)有試圖精準(zhǔn)地預(yù)測(cè)未來(lái)，而是試圖設(shè)計(jì)出能增強(qiáng)穩(wěn)健性和適應(yīng)性的系統(tǒng)。在面對(duì)新的情景時(shí)，這樣的系統(tǒng)具有創(chuàng)造能力和響應(yīng)能力。新冠流行提供了一個(gè)前所未有的機(jī)會(huì)，讓我們開(kāi)始思考如何利用集體行為和不確定性來(lái)為人類(lèi)創(chuàng)造一個(gè)更美好的未來(lái)。在本文中，最重要的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)不是“混沌”、“復(fù)雜”、“黑天鵝”、“非平衡”、“二階效應(yīng)”，而是：“黎明”。

作者：Jessica Flack、Melanie Mitchell

譯者：Leo

編輯：鄧一雪

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原標(biāo)題：《不確定的時(shí)間：從復(fù)雜系統(tǒng)視角看新冠大流行帶來(lái)的“美好未來(lái)”》

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