[正版][湛庐文化]涌现 从混沌到有序 涌现理论奠基人遗传算法大师约翰·霍兰德作 复杂科学领域 人文社科科普读物

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从混沌到有序

涌现理论奠基人、遗传算法之父约翰·霍兰德

关于涌现现象研究的奠基之作

复杂科学领域里程碑式著作

《涌现》(平装)

（Emergence）

混沌理论创始人之一罗伯特·梅

斯坦福大学生物学教授马库斯·W.弗尔德曼

美国施乐公司前首席科学家约翰·希利·布朗

 

基本信息

分类：复杂科学/创新

书名：《涌现》

作者：[美]约翰·霍兰德（John H. Holland）

译者：陈禹 方美琪

定价：89.90元

开本：32开     

页码：368页

字数：253千

印张：11.5

出版时间：2022年4月

出版社：湛庐文化/浙江教育出版社

图书品牌：湛庐文化 · 财富汇

ISBN:978-7-5722-3223-7

 

内容简介

一粒小小的种子为何能够长成红杉、雏菊、豆苗等独特的植物？

蚂蚁个体的行为非常机械，为何蚁群却展现出非凡的灵活性？

国际象棋只有二十几条规则，为何人们能不断发现新的走法？

机器为何能够越人类在制造它时赋予它的能力？

上述现象揭示了这样一个规律，即复杂的事物是由小而简单的事物发展而来的，而这正是涌现现象的特征。涌现现象产生的根本原因在于，事物各组成部分之间相互作用产生的复杂性，远非个体行为的叠加可以相比，也就是我们常说的“整体大于部分之和”。

“整体大于部分之和”这一特性也成为涌现研究道路上的阻碍。许多哲学家和一些科学家坚定地认为对涌现的研究不可能还原为对明确定义的机制及其相互作用的研究。他们认为，机器的能力不可能超越人类在制造它时赋予它的能力。复杂自适应系统理论提出者约翰·霍兰德借助模型和还原思想，建立了研究涌现现象的普适框架，扫清了研究道路上的障碍，推动了复杂自适应系统、机器学习、人工智能等领域的长足发展。

你可能会认为，涌现现象只出现在特定的系统中，在日常生活中并不常见。但实际上，具有涌现现象的系统随处可见且与我们息息相关，比如神经元网络系统、人体免疫系统、互联网和全球经济系统等。因此，研究涌现现象具有重要的现实意义。凭借霍兰德提出的普适理论框架，我们可以找出某些复杂现象背后的根本规律，从而更好地认识世界、开拓世界以及预测未来。

编辑简介

涌现理论奠基人、遗传算法之父、复杂适应系统理论提出者、麦克阿瑟天才奖获得者、圣塔菲研究所核心成员约翰·霍兰德经典之作

关于涌现现象研究的奠基之作，复杂科学领域里程碑式著作。推动复杂适应系统、机器学习、人工智能领域的长足发展

揭示涌现的本质：由小生大，由简入繁。少数规则和规律就能产生错综复杂的系统，而且以不断变化的形式产生恒新性和新的涌现现象。

涌现现象存在于从生物进化到人工智能，从商业经济到人生哲学等多个领域，了解涌现现象，即从混沌到有序，有助于我们理解这个复杂的世界。

湛庐文化出品。

作者介绍

 [美]约翰·霍兰德

l 涌现理论奠基人，遗传算法之父，复杂适应系统理论提出者，麦克阿瑟天才奖获得者。

l 圣塔菲研究所核心成员。曾任美国密歇根大学安娜堡分校心理学、电子工程和计算机科学教授。

l 2015年，在密歇根安娜堡去世。

评论

霍兰德是一个非常富有想象力的人，他的想法经常出人意料，而且总是引人入胜。在复杂科学研究方面，他总是能获得新的灵感，给我们以启发。

罗伯特·梅

复杂系统先驱

混沌理论创始人之一

本书非常具有启发性。霍兰德借助棋类游戏、神经科学、物理学、音乐、文学、生态学和进化生物学等多个领域的例子，总结出人类智力探索的共同特征。马库斯·W.弗尔德曼

斯坦福大学生物学教授

这是霍兰德zui好的作品。他借助一个清晰且有洞察力的框架来分析涌现现象，并为其建立模型。

约翰·希利·布朗

美国施乐公司

前首席科学家

目录

序言 写一本普通读者能看懂的书

第1章 神秘的涌现现象

理解涌现

模型的作用

研究涌现道路上的困难

在研究涌现的道路上继续前进

第2章 理解科学建模的游戏与数字

国际跳棋与神经网络

模型中的奥秘

棋类游戏及规则

忽略细节的数字

熟悉的积木块

抽象且具体的计算机模型

第3章 地图、博弈论与计算机模型

博弈论

初露端倪的涌现

动态模型

动态的计算机模型，研究涌现的利器

第4章 会学习的国际跳棋程序

机器学习的困难

塞缪尔的解决方案

评估棋局

从评估到策略

机器棋手的学习过程

如何使学习过程运转起来

改变权重，涌现能力的核心

权重改变引起的涌现结果

国际跳棋程序的启示

第5章 神经网络模型

神经元的特征

为神经元建模

固定阈值的神经元网络

国际跳棋程序与前馈神经网络的区别

有关神经元的更多特征

带回路的神经网络

无限期记忆

神经网络模型中的涌现

关于神经网络模型涌现问题的主要观点

状态与策略

确定模型的规则选取

第6章 普适理论框架

基于主体的模型

计算机模型的优势

涌现与非线性

普适理论框架的基本要求

第7章 涌现的受限生成过程模型

机制的状态

机制的相互作用与连接

作为受限生成过程的元胞自动机

第8章 国际跳棋程序与其他受限生成过程模型

国际跳棋程序的受限生成过程

神经网络模型的受限生成过程

Copycat模型

第9章 受限生成过程模型的扩展

可变结构受限生成过程模型

受限生成过程的模拟示例

遗传算法与可变结构受限生成过程模型

关于涌现的进一步理解

第10章 涌现中的还原论思想

受限生成过程中的新层次

重组元胞自动机

第11章 隐喻与创新

科学中的创新和创造

对隐喻的初步探讨

隐喻与模型的关系

创新的培养

没有捷径的创新

诗歌与物理学的创造过程

结 语 不能停止的涌现研究

作为总结的结束语

作为研究起点的结束语

关于建模的两个警告

关于涌现的进一步研究

涌现研究的几个关键阶段

涌现研究的长远目标

参考文献

译后记 涌现的意义和作用

在线试读

第1章神秘的涌现现象

在童话故事《杰克与魔豆》中，杰克把一粒魔豆种到地里，一株神奇的豆苗随即破土而出，豆茎越长越高，最终为我们展现出一个有着巨人和魔法竖琴的世界。在孩提时代，我们往往觉得杰克的魔豆和其他日常事物，如秋天的落叶和发芽的种子，都是不可思议的。长大以后，这些有关种子的奇妙现象仍然令我们着迷。不知何故，这些包裹着遗传密码的小小种子竟能够长成巨大的红杉、素有“白昼之眼”之称的雏菊和豆苗这样复杂且独具特色的结构！这些正是涌现现象的具体体现：复杂的事物是从小而简单的事物发展而来的。现在我们已经知道，是种子里的基因决定了生化作用按照某种规则一步步地进行，但对于这个复杂的过程，我们目前仅仅弄清楚了其中的一些片段。实际上，只有完全了解基因如何通过一系列相互作用使得种子或受精卵逐步发育成成熟的有机体，我们才算真正了解了基因和染色体。总之，只有理解了涌现现象，才能真正理解生命和生物体本身。

当我们研究其他与上述生物发育似乎毫不相关的领域，例如棋类游戏时，会发现类似的涌现现象会以另外一种形式展现出来。极其复杂的游戏往往只有几条规则。国际象棋只有二十几条规则，然而，即使经过了几百年的精心钻研，人们至今还是能够不断发现新的走法。这就像小小的种子长成各式各样复杂的生物体一样——多来自少。

在其他不同领域，牛顿的万有引力定律或描述电磁现象的麦克斯韦方程组等，与游戏的定义有着许多共同之处。万有引力定律与麦克斯韦方程组相当于游戏的“规则”，借助数学工具我们可以推导出一些“棋步”。这些棋步又引导我们发现一系列新的方程和数学推论，所有这些新方程和新推论都是从起始定义的方程推导而来的。这就像下棋时，我们可能发现其发明者本人都未曾预料到的可能性。牛顿不会想到万有引力定律将会揭示引力助推效应，从而指导人类借助其他行星的引力将太空探测器发射到外行星的轨道上；麦克斯韦也绝不会料到他的方程组会帮助人们实现对电子的精确控制，而这种控制能力是制造现代电子设备绝对的必要条件。就像杰克的魔豆一样，这些方程带来了无数的奇迹。实际上，我们对整个物质世界的理解，大部分都是从少数基本的方程出发的，而这些方程都以牛顿和麦克斯韦的理论为基础。

涌现的鲜明特征就是“由小生大”。这种特征也使涌现变成一种神秘、似乎自相矛盾的现象，往往带有企图“一夜暴富”的味道。然而，涌现确实是周围世界普遍存在的一种现象。耕种等日常活动依赖涌现的一些基本经验法则，比如我们必须知道影响种子发芽的各种条件。同时，人类的创造性活动，无论是政商活动中对于创新的隐喻性表述，还是创建新的科学理论，所有这一切似乎多多少少都涉及对涌现的使用。

在生活中的每一个角落，我们都会遇到复杂适应性系统的涌现现象，例如蚁群、神经元网络系统、人体免疫系统、互联网和全球经济系统等。在这些复杂系统中，整体的行为要比其各个组成部分的行为复杂得多。关于人类状况有很多深层次的问题，解决这些问题的关键则取决于人们对这类系统所表现出的涌现特征的理解：整个生命系统是如何按照物理和化学规律涌现出来的？我们是否能将人类的意识解释为某些物理系统的一种涌现属性？只有弄清楚涌现现象的来龙去脉，我们才能真正弄清楚对这些问题给出的种种科学解答的局限所在。本书最主要的目的就是提供有说服力的证据，证明科学研究将大大加深我们对涌现现象的理解。

 

 

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