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复杂的本质

(2024-03-19 12:00:00)
分类: 军事与科技
数字化认知-运转规则(复杂的本质)
2023-09-13 江苏·徐晟华

所有事情正在变得越来越复杂,人类的学习成本也越来越高。
那么到底是复杂成就了技术,还是技术造就了复杂?

复杂的定义
复杂起源于简单的叠加。叠加不是线性的,而是非线性的。
相比于复杂解法,简单解法当然更好。
光会走最短路径,我们会选最近的路,花最少的钱,用最简单直接的办法。
寻找简洁,不能忽视世界的复杂多变视。
十四世纪的“奥卡姆剃刀原理”:“如无必要,勿增实体”。
抛开载体和时间不谈,传递一条消息和两条消息肯定不一样。
还原论提倡“将复杂还原为简单,再从简单重建复杂”。
其局限性,将连续的运动分解为离散的、不连续的,忽略了整体和部分的层次差异,想用部分的组合关系来解释整体的运动规律。容易陷入“机械论”,动不动就用“概率”来解释。
整体论有点类似现在的“黑盒测试”。将一个复杂的系统当成一个“黑盒”,不关心里面有什么,只关心什么样的输入会有什么样的输出,通过系统的运转来了解系统功能。
还原论就像软件测试的“白盒测试”。对里面每个组件、部分的功能都要单独测试,还要测试各个部分的连接功能。
“单元测试”和“集成测试”都不可少。“还原论”和“整体论”,没有优劣之分,经常要将两种方法结合使用。
还原论认为“整体小于部分之和”,类似搭积木,拆掉一个柜子,换成搭一个沙发。
整体论认为“整体大于部分之和”,在拆解积木的时候,必然丢失了某些整体的信息,比如能不能将一只动物打散为分子后再组合为别的动物呢?
还原论认为分解-组合的过程完全可逆,但整体论可不这么认为。
整体论和还原论看到的不一致,就是复杂。

复杂的度量
复杂度没有一个明确的定义和度量方式,可以用对象的规模数量、系统的熵值、信息量、逻辑深度、形态维度等等来角度来考量。
封闭的系统是能量守恒的。但能量流动导致系统混乱度在增加,熵也在递增。
复杂度与系统熵增成正比,复杂度越高,熵变化越慢,反之变化就越快。
容器一边是热水,一边是冷水,若系统模型的复杂度低,中间部分冷热能量传导快,即熵增的快;若系统冷热能量传导较慢,熵增加的也慢,则复杂度高。
系统复杂度还跟参与的对象有关。
如传输消息:
一句话直接当面讲最简单,要是拆成两句说,或者找别人来转述,会更费事。
比如看书:
需要翻书才能阅读后面的内容,分页印刷和翻书是消耗能量的过程,如果有书可以不用翻页而能从头看到尾,那该多好!
比如消息的中继:
《快乐大本营》的“心有灵犀”节目,前面一个人比划,后面的人猜,猜出来再比划给后面的人……中间的人消耗的能量最多,先猜,再比划。
在传递相同信息量的情况下,分批传输、分阶段传输都会增加额外的能量,导致熵增加的比较快,也就是提高了系统复杂度。

复杂的来源
对复杂的定义,还无法统一,一直是哲学、复杂学研究、争论的话题。
“人不可能两次踏进同一条河流”,学习总是让“今天的我比昨天的我更好”。进化基于“昨天的我”,并非“新造一个我”。
兼容老版本让我们承担了多少历史的痛。
这是不是意味着其实世界是确定性的?只是因为我们掌握的信息太有限,观察到的信息被时间、空间所局限,所以无法对系统规律进行科学的描述。
我们知道对于逻辑斯蒂、斐波那契数列这样的递推公式来讲,只拿到中间任何一段是没有任何意义的,因为没有初始值就无法推导出真实的规律,也就无法推导下一个值。
我们对世界的理解只能基于假想实验、归纳总结和演绎推理,科学研究总是只有这么几种方法,这也就是我们为什么永远都期望可以寻找到“宇宙的起源”。
所以爱因斯坦才说:“这个世界最不可理解的就是它竟然是可以理解的”。

复杂度如何变化
一个独立的系统,与外部没有任何能量交互,复杂度不会变化。
系统自身的能量越多,与外部交换的能量越频繁,复杂度就会越高,其来源主要有两方面:
1.被动原因,为了适应外部的环境变化。
这个适合用整体论。面对外部不同的环境,系统会表现出不同的特性。
蚁群搬家建巢,抱团过河,都是为了吸取外部系统能量,维持系统熵减。
2.主动原因,系统为了对抗熵增做的组织结构优化调整。
这个适合用还原论。系统会将部分进行重新排列组合。
长颈鹿脖子不会马上变长,肌肉不会马上发达。
组织结构不是新生长出来,而是在原有版本上“更新”。
升级老版本要考虑兼容性,所以升级比新建复杂多了。
我们的眼睛为什么不能进化为同时看上下左右?肯定是我们的大脑处理不过来。

如何应对复杂
系统的复杂度是客观存在还是由我们认识的主观能动性决定的?
涉及到复杂的本质是存在论问题还是认知论问题,又是个哲学问题了。暂时我们就认为复杂度作为系统的一个客观存在的物理属性。
比如系统的组件部分就是很多,各个部分可能独立也可能有相互关联影响
比如流水线,被公认为现代社会最伟大的技术发明之一。每个人只需要复杂其中的一个环节,生产效率大大提高。
流水线技术的核心功能是将复杂的制造过程拆解为一道道工序,具备简单技能的工人就能完成。
系统的复杂度是不能被消灭的。

应对复杂度的方法
观察者可以通过一些手段更简单的认识一个复杂的系统。比如重新排列组合系统的部分,将实现相同功能的模块合并;将模块之间的组合关系统一管理,提供统一的通讯、控制等交互模式。
技术的主要功能正在于此:复杂度的识别、提取、隔离。
系统的管理,本质上也是一个复杂度再分配的手段。
具体表现为:
结构化。在高层次看是不是逻辑变简单了,业务流程是否清晰;
标准化。对于外部业务、需求的变化,是不是能很快按照既有流程分解为变化部分和不变部分,从而驱动实现;
单元化。复杂度模块的松耦合,模块内部的调整、替换不会影响整体业务流程;
成本化。不要兼容过多的“不明确”的复杂度,聚焦于现有的已经明确的复杂度问题。

对个人的启示
机器比人更擅长重复性工作,那么我们除了恐慌还能做什么呢?
我们跟机器相比的优势是:人类可以自我进化,有思维,可以处理简单问题,也可以处理复杂问题,还有将复杂问题简单化的能力。

结论
1 系统复杂度来源于外部,外部需求不复杂,也就没有复杂度;
2 系统不变,那么有降低系统复杂度的地方,必然有增加系统复杂度的地方;
3 通过组件模块的排列组合来调整复杂度的分布,是管理;
4 帮助我们识别、提取复杂度,把复杂度转交给专业的模块集中处理,是技术。

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