為什麼需要生物學思維?複雜技術系統就像生命迭代進化成長

近些年來,人工智能、物聯網、無人駕駛等等超級複雜事物,不斷地出現在我們的眼前,這些由簡單代碼編寫而成的技術系統,不再是單單的輔助我們工作生活,而是開始逐漸代替我們進行工作生活。這些系統最為可怕的地方在於,他們的複雜程度,已經到了讓人類大腦難以全面理解的地步。我們需要一種新的思維來解決這個問題,那就是生物學思維,這些複雜技術系統就像是生命一般,它們成長、迭代,走上無止盡的複雜化道路,生物學思維就是解決這個問題的最好辦法。

為什麼需要生物學思維?複雜技術系統就像生命迭代進化成長

複雜系統是什麼?

通常我們所理解的複雜都是指多而雜的意思,並且沒有一種有序且交互的意思存在,但是當我們使用複雜來形容某個系統時,它所表達的意思就是按照有序結構來搭建並且部分之間進行著交互,幾乎所有的複雜系統都是如此,尤其是複雜的技術系統,如人工智能、無人駕駛系統,城市交通系統等等。有序意味著只有保持這個固定的順序,系統才能發揮出原本的功能,如果順序發生改變,那麼系統功能將會發生改變,從A系統變成B系統,或者根本就不能運行,直接癱瘓。例如一臺電腦,我們將連接顯示的模塊連接到輸入上,將輸入模塊連接到顯示上,那麼這臺電腦必定是無法發揮功能的。交互是指複雜系統的部分間的交流互動,部分間的交互越是頻繁,複雜系統的連接緊密程度越高,恰好複雜系統正是依靠部分間的交互來發揮功能。還是以電腦為例,如果沒有顯示或者輸入模塊,整個電腦也是沒辦法正常工作,它需要各個模塊的正常的交互才能形式正常的功能。複雜系統是指一個具備有序結構並且部分間進行交互的事物。

超出人腦理解範圍的複雜系統

我們的電腦都在使用Windows系統,但可能我們並不知道這個Windows系統由多少代碼寫成的。五千萬,是Windows10系統的代碼數量,也許大家對於五千萬沒什麼概念,讓我換成鈔票的直觀的理解一下。一張一百元的新鈔為一點一五克,一萬元也就是一百一十五克,一千萬元也就是一百一十五千克,那五千萬元也就是五百七十五千克,也就是一千一百五十斤。也就是說,這個數量級的事物已經遠遠超出人類大腦的理解極限值了,我們幾乎沒有可能完全理解這個數量級的複雜系統。然而這只是一個電腦運行系統,比它大的系統還有很多,這些被人類創造出來的複雜系統已經不再被人類所理解了。

為什麼需要生物學思維?複雜技術系統就像生命迭代進化成長

雖然人類的擁有進二十五萬個GB的容量,但是大腦的記憶能力和檢索能力都是有限的,這也就是我們經常會忘記各種事物根本原因。對於記憶能力的,不得不佩服穿梭於各個城市出租車師傅,他們能夠將整個城市的線路都存儲在大腦中,就連重慶那種高度複雜的交通線路也不在話下,尤其是在沒有智能導航之前。但即便如此,這些出租車師傅也僅是能夠將某個熟悉的城市道路熟記,當他進入到一個新城市中時,需要數年時間的重新開始。而複雜技術系統,像人工智能導航系統,則完全可以將整個世界所有城市的道路存儲下來,並進行實時檢索,指明正確線路。

我們人類大腦適應於線性思維,也就是說當一個較小的變化產生較小的差異,或者是一個較大的變化就產生一個較大的差異時,對於大腦來說幾乎沒有困難,這是進化賦予大腦的。但是當面對非線性變化時,即一個變化產生的差異發生不成比例的改變,大腦就顯得很為難了。就拿出租車師傅來說,如果他運行的線路都是集中城市某一區域,或者說某一區域內的客源就能為他提供足夠的收入,而去到其他區域則面臨不確定的變化,那麼結果就是出租車師傅只會停留在這個區域內,而不是整個城市跑,因此也就無法熟悉整個城市的線路,僅是其中某個區域。

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在過去的幾千年時間裡,無數的人都衝著無所不知而去,但事實上,從沒有任何一個人成為無所不知。在現代的技術手段下,我們幾乎可以預見在未來,無所不知的存在很大概率會被人類創造出來,那就是人工智能。人工智能雖然是模仿人類各種進化而來的能力,尤其是大腦,但是它具備人類大腦所沒有的強大優勢,那是儲存,或者說是記憶,只要空間足夠,理論上一個人工智能就是可以裝下整個人類的知識,重要的是還能夠快速地進行存儲和檢索功能,這是人類大腦所追趕不及的功能。它就像是一個初級的生命體,正在經歷著最初始進化,不斷的向複雜發展。

複雜技術系統的進化---迭代

在生物學中我們使用“物競天擇,適者生存”的進化論,來描述生物系統的進化發展。從大約四十億年前的海底熱泉中的原始單細胞生命,發展到今天,包括了海陸空齊全的千萬種生命。生物經歷的是一個複雜化過程,只有複雜化才能賦予生物各種功能。原始細胞生命也許就只有簡單的新陳代謝和基因複製功能,就其他而言,可能都是多餘的,而現在的生物則有運動、呼吸、視覺、血液循環等等功能。生物本質上來說就是一個複雜的化學系統,高級生命更是如此。

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而我們見到的這些個複雜的技術系統,人工智能,物聯網,他們實質上是生命的另一種形態,物理性質的生命形態。它們的成長過程,幾乎是與化學生命系統是一樣。在生物學中,我們使用進化來描述生物系統的對環境的適應,而複雜技術系統則是通過迭代實現“物競人擇,適者生命”,完成化學生命的進化過程。複雜技術系統以“0”和“1”為基因原始代碼,通過0和1的組合,形成不同的信息,驅動表層代碼和硬件設備組合成複雜技術系統的整體。

生物系統與複雜技術系統,兩者之間存在的最大不同在於,篩選生物系統的大手是無形的,幾乎不可預測;但是對於複雜技術系統來說,這隻大手就是人類自身在揮動,以人類偏好為篩選標準。生物系統是在主動追尋著環境變化而進化,複雜技術系統則是被動依靠人類的偏好選擇而迭代。成功生存下來的複雜技術系統,無一不是依靠人類的偏好選擇,接下來等待它的是,繼續複雜化來適應人類的偏好需求。就目前我們看到的情況來說,生命系統比複雜技術系統具備更高的效率,複雜技術系統明顯顯得臃腫龐大,達不到最大化的能量使用率。

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目前仍然在使用的傳統物理學思維,已經不能幫助我們很好的理解複雜系統,以及解決其中產生的問題了。在物理學思維中,我們習慣於抽象化,竭盡全力地將複雜事物極簡化,就像是牛頓創造萬有引力、愛因斯坦創造相對論,用一個精簡的數學公式概括所有的內容。可事實上,並不是所有的事物,都是可以通過抽象化的極簡方式來得到理解,生物系統就是如此。我們無法通過一個精簡的數學公式,獲得對於生物系統的理解,而是需要許多的確實描述來形容,才能得到對於生物系統的理解,如達爾文創造的進化論。面對複雜系統時,情況正是如此,抽象式的牛頓愛因斯坦思維已經不能讓我們理解整個複雜系統了,反而是達爾文式生物學思維能推動我們,朝著全面深層次的方向來理解複雜系統。

複雜技術系統適用於生物學思維的原因

生物學思維有三點原因,適於用來理解複雜系統。第一,生物系統的複雜程度高於物理性質的複雜技術系統;第二,生物系統是有歷史的,通過歷史追溯,我們可以瞭解生物系統的發展過程並且預測生物系統的未來;第三,生物系統是隨環境變化而進化的。生物學思維能夠用來理解生物系統並且解決生物系統中的問題,就已經說明了它對於複雜系統的適用性。當物理學思維已不能承擔這個重任的時候,使用生物學思維來處理複雜系統問題是必不可缺的,也是必然的。

為什麼需要生物學思維?複雜技術系統就像生命迭代進化成長

面對複雜技術系統時,我們需要的不僅僅是純粹的生物學思維,更需要一種經過物理學思維錘鍊過的生物學思維,將物理學思維融合進生物學思維中。生物學思維往往是注重細節、強調多樣性,但是這樣做,可能會使得我們墜入複雜的網絡中難以自拔,如果是將物理學思維的抽象化融入其中,就可以把其中那些混亂龐雜無關的部分抽象化,得到一個精簡易懂的系統模型。如此,理解複雜技術系統,可能不會再是一件非常艱難的事情了。

包括生命在內的複雜系統天生脆弱性

一個事物越是複雜,那麼它就是越脆弱的。一架飛機和一臺汽車相比較,可以輕易地判斷出飛機的脆弱性遠高於汽車,一架飛機大約需要幾百萬個零件,如空客A380就需要約400萬個零件,而汽車只需要大約1萬個零件,幾百萬倍的零件數量將飛機的脆弱性展現無遺。對於複雜技術系統,它的脆弱性猶有過之。複雜技術系統所需要的零件一點也不比飛機少,Windows 10的操作系統至少有5千萬行代碼。而複雜技術系統的脆弱主要是因為它存在高度頻繁的交互,交互包含了複雜技術系統的內外數據信息的交流溝通,複雜技術系統應用範圍和適應頻率直接決定它的交互程度。交互程度越高,它對於系統產生的衝擊就越大,原本一個細微的錯誤,可能並不會產生嚴重的後果,但一經交互放大之後,那絕對是災難級的。如果一個計算程序是由多個模塊組成的複雜技術系統,其中一個模塊由於錯誤會將結果放大10倍,如果模塊工作是獨立的,那麼它最終的結果,很大概率只是放大了10倍,但是如果模塊之間數據是交互,計算結果是相互運用的,那麼最終結果可能被放大至百倍,甚至是千倍。脆弱性是複雜系統的天生屬性。

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在複雜技術系統中,經常能夠碰到各種各樣的bug,並且都是一些不明原因的bug,在處理這些bug時,經常是束手無策,最好的辦法就是做個補丁修補一下。就彷佛是感冒,這個普通的疾病任何時間都可能發生,同樣是拿它沒有任何辦法,能做的就是,等待身體自身免疫功能消滅入侵的病毒,或者使用藥物,但在下一次,依然存在同樣的患病風險。複雜化不但決定了複雜技術系統的脆弱性,同時也決定了生命的脆弱性。

生命系統是一個高度複雜的化學系統,人體由四十到六十萬億個細胞,和大約1.3倍的細胞數量的微生物共同組成。這些細胞和微生物按照有序的結構,排列成更高級的組成部分來構成人體。交互保障並促進了,細胞和微生物之間的協同工作,共同維護整個人體的正常運行,它們之間的連接非常緊密牢固,形成一個穩定的整體。當細胞或微生物病變,或外部病毒細菌入侵時,只要人體免疫功能沒有消除病源,病毒細菌就會沿著交互渠道,向外擴散入侵其他正常的細胞或微生物。隨著入侵的擴大,病源會影響交互渠道的功能發揮,甚至切斷渠道並且蔓延至整個渠道中。交互渠道的影響或者中斷,會引發功能障礙,以點向面的形式向外擴散。也就是說附近共用交互渠道的細胞、微生物或器官都會受到影響,功能發揮受到限制。隨著病源的壯大,最終整個機體的功能受到影響,甚至是中斷直至死亡。

為什麼需要生物學思維?複雜技術系統就像生命迭代進化成長

隨著複雜化的程度加深,交互程度也隨之加深,包括生命在內的複雜系統也就變得越來越脆弱,面對災難的處理應對能力也就越來越弱。

結語

雖然在今天,我們已經揭開了有關生命的一部分事實,但依然還是有多人不願意相信這個事實,而是認為生命是神秘的,神聖的,所謂的事實不過是表層的事物,根本沒有探索到生命真正的本質。面對複雜系統,同樣的情緒正在滋生。

對於複雜技術系統中的神秘性,人們通常會有兩種潛在的極端反應,第一種反應是有意且極力地削弱它的重要性,認為系統中根本不存在任何神秘的東西,第二種反應是則來自那些醉心於尋找神秘和未知事物的人,它們通常是技術的門外漢,總是把設備或是系統的內部運行神秘化,並以此為榮。大多數人在兩者之間,認為系統中,存在一定程度的神秘性,但同時又希望自己可以理解這個複雜的世界。

為什麼需要生物學思維?複雜技術系統就像生命迭代進化成長

“神秘而無奇蹟,神奇而不神秘”,應該是我們面對整個複雜世界的態度,它的第一層意思要求我們努力克服自己的無知,絕不能沉迷其中;而第二層意思意味著,一旦理解了某個事物,我們就不會認為它是理所當然的。

謙卑之心,再加上迭代的生物學思維,就是洞悉複雜世界的正確方式,它能幫助和指導我們與複雜系統進行交互,適應這個充滿複雜系統的世界。複雜系統,尤其是複雜技術系統,是時代發展的潮流方向,我們沒有能力逆轉這個方向,只能順應時勢,與複雜系統共生存。


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