01 · 场景

一万个无知的工人,一个聪明的群体

斯坦福大学的教授德博拉·戈登,从 1980 年代初起,就在亚利桑那州东南部的沙漠里,连续观察红收获蚁的群落,一蹲就是四十多年。一个成熟的蚁群,有上万个成员,蚁后不指挥任何事,只负责产卵。每只蚂蚁的脑子,大约只有 25 万个神经元,靠气味认同伴,每次,只和身边几只到十几只蚂蚁互动。可是,整个群落,每天要决定派多少工蚁外出觅食:侦察蚁先出门,回来的侦察蚁越多、间隔越短,守在洞口的觅食蚁,就越多地出发。没有谁看过全局,觅食量,却会随着天气和食物,自动调节。单只蚂蚁,近乎无知,蚁群,却像是一个会做决策的整体。

02 · 原理

一张图看懂它怎么运转

FIG. 原理图涌现 · Emergence

涌现有三个要件:大量的个体、简单的局部规则、带反馈的交互。全局的模式一旦出现,还会反过来改变每个个体所处的局部环境,形成闭环。

03 · 练习

练一练:3 道题,看你会不会用

04 · 证据

双桥实验:蚁群如何在没有地图的情况下选短路可靠二手

没有一只蚂蚁,量过桥的长度。走短桥的蚂蚁,回来得更早,路上的气味更浓,正反馈把这点微小的差异,放大成了群体稳定的选择。桥长的比值越大,选择越果断。

来源:Goss, Aron, Deneubourg & Pasteels, Self-organized shortcuts in the Argentine ant, Naturwissenschaften, 1989;曲线为对原论文图示的近似读数

05 · 用法

照着做,一共 5 步

  1. 把系统拆到个体的层面,写出每一条局部规则只写个体能感知、能执行的动作,比如蚂蚁跟着气味走,司机跟着前车刹车。禁止写任何需要全局信息的规则。
  2. 确认个体之间,有足够密的交互和反馈通道交互的频率,决定涌现的速度。没有信息传递的个体,堆在一起,只是集合,不是系统。
  3. 让系统跑起来,观察反复出现的全局模式模式要能被第三方描述出来,比如堵车的波、鸟群的形状、市场上的抢购潮。
  4. 检查这个模式,是不是反过来影响了个体真正的涌现,会形成回路:堵车波让后车更早刹车,上涨的价格,吸引更多跟风的买单。
  5. 想一想干预点:改规则、改交互的密度,还是改反馈在涌现的系统里,直接命令单个个体,通常无效,调整局部的规则,或者反馈回路,往往更省力。

06 · 边界

什么时候它会坑你

把涌现当成解释,而不是描述

模型会说说一句“这是涌现的”,就解释完了。

现实是涌现,只告诉你性质来自交互,不告诉你具体的机制,机制还得一个个去验证。

个体的规则未知,只看到整体的模式

模型会说可以反推局部的规则。

现实是同一个全局模式,可以由无数种局部规则产生,反推常常不唯一,鸟群的仿真,就有十几种规则,都能出鸟群。

层级跳得太大,直接跨层类比

模型会说蚂蚁的规则,能推广到人类社会。

现实是每往上一层,可能出现新的机制,人类有个体的意图和记忆,直接套蚁群的规则,会推出荒谬的结论。

把自发的涌现,当成好的涌现

模型会说自发长出来的秩序,是自然的,也是可取的。

现实是踩踏、恐慌抛售、堵车,都是涌现,自发性和优劣无关,价值判断,要另做。

08 · 出处

出处与延伸阅读

  1. P. W. Anderson, More Is Different, Science 177 (1972)一手核实搜索原文 ↗
  2. John Holland, Emergence: From Chaos to Order (1998)可靠二手查看原文 ↗
  3. Goss, Aron, Deneubourg & Pasteels, Naturwissenschaften 76:479 (1989)可靠二手搜索原文 ↗
  4. Deborah Gordon, Ants at Work (1999)可靠二手搜索原文 ↗