工程师和科学家能掌握“复杂性”吗?

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


我又在思考复杂性了。直接原因是我的学校史蒂文斯理工学院于 12 月 11 日启动了一个复杂系统与企业中心。该中心的目标是“深入理解复杂性,并创造管理复杂性的创新方法”。这种措辞让我想起了圣塔菲研究所,这是一个复杂系统研究的热点,我在 1995 年 6 月的《大众科学》上发表文章《从复杂性到困惑》中批评过它。史蒂文斯活动的演讲者包括我为那篇文章采访过的数学家约翰·卡斯蒂,他长期以来一直与圣塔菲研究所联系在一起。

活动组织者邀请了文理学院(我的部门)的几位教授就复杂性发表总结性评论。我欣然接受了这个机会,因为我被复杂性研究的前提所吸引,即:共同的原则支撑着各种复杂的系统,从免疫系统和大脑到气候和股票市场。通过发现这些原则,我们可以学习如何构建更强大、更具预测性的复杂系统模型。

以下是我希望在 12 月 11 日提出的一些观点


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*研究人员从未就复杂性的定义达成一致。物理学家塞思·劳埃德汇编了一份“非详尽”列表,其中包含基于热力学、信息论、语言学、计算机科学和其他领域的 40 多个复杂性定义。如果你不确定它到底是什么,你能研究它吗?

*正如我在2010 年对数学家本华·曼德博的讣告中指出的那样,先前掌握复杂性的尝试经历了一个繁荣-衰退周期。在过去的一个世纪里,研究人员暂时迷恋于各种复杂系统的方法,包括控制论、信息论、突变理论、混沌理论、自组织临界性和分形(曼德博的发明)。在每种情况下,随着该方法的局限性变得明显,兴奋感也逐渐消退。

*从混沌理论中Emerging的一个关键见解是,许多复杂系统本质上是不可预测的,因为微小的原因可能会产生巨大的后果。这就是臭名昭著的蝴蝶效应——气象学家爱德华·洛伦茨创造的一个术语——它说,爱荷华州一只蝴蝶翅膀的扇动最终可能在印度引发台风。

*正如我在去年《高等教育纪事报》的一篇文章中指出的那样,复杂的社会系统尤其难以建模,因为人类太难建模了。从某种意义上说,人类是社会系统的原子,但与原子不同,每个人都是独一无二的,是他或她的生理机能和生活史的产物。而且,原子对科学家对它们的看法漠不关心,而我们人类在得知科学家对我们的看法时可能会改变我们的行为。想想优生学和马克思主义对 20 世纪的影响。换句话说,科学家对社会的模型可以以模型无法预测的方式改变社会。正如人类学家克利福德·格尔茨过去常说的那样,社会科学正在追逐一个快速移动的目标,它永远无法赶上。

*在 20 世纪 80 年代和 90 年代混沌和复杂性的鼎盛时期,研究人员预言,越来越强大的计算机将导致越来越精确的复杂系统模型。正如人工智能和人工生命的斗争所表明的那样,这些预测过于乐观了。此外,计算机模型可能会以不可预测的方式改变现实。以金融为例,这是史蒂文斯复杂系统与企业中心的一个重点。世界上许多领先的金融家,配备了最先进的计算机模型,仍然被 2008 年的全球经济危机搞得措手不及。此外,基于计算机的交易使市场更加动荡。这引出了我的最后一个也是最重要的观点

*工程师们希望通过创新来掌握复杂性,但新技术可能会产生比解决的问题更多的问题。(一年前我带到史蒂文斯的纳西姆·尼古拉斯·塔勒布,在他的新书《反脆弱》中也提出了同样的观点。)除了我上面讨论的金融之外,复杂系统与企业中心还关注医疗保健和国家安全。美国在医疗创新方面领先世界,但我们的医疗保健系统却功能失调。美国人在医疗保健上的花费比世界上任何其他国家都多得多,但我们的预期寿命却排名第 38 位,仅次于古巴。同样,美国在军事开支或技术方面没有竞争对手,但我们不断发明新的武器系统可以说正在危及我们的长期安全。以无人机为例:通过表明无人驾驶飞机可以以最小的运营商风险执行攻击,美国引发了一场国际军备竞赛。包括伊朗和真主党在内的一些对美国及其盟友怀有敌意的国家在内的 40 多个国家和地方团体——现在正在开发无人机

那么我对复杂系统与企业中心的同事们的最终信息是什么?他们应该放弃尝试理解和掌握复杂系统吗?特别是涉及人类的复杂系统?恰恰相反。工程师和科学家已经证明了他们发明和管理极其复杂系统的能力,这些系统为我们提供能源、交通、食物和水、医疗保健、娱乐、通信、住所、安全。我们必须,并且将会找到进一步最大限度地减少文明的缺点并最大限度地提高其优点的方法。但是,鉴于复杂性研究的历史,我们力所能及的乐观态度应该始终受到怀疑和谨慎的制约。

图片来源:uxmag.com。

 

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