推動叢書 綜閤係列：復雜 科普帶來想象 復雜性研究的基本思想 科普百科知識 【新華書店官網正版書籍】 epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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編輯推薦

　　復雜性研究是在解決什麼問題？作者以平實的語言，從研究理論與實踐成果兩方麵介紹瞭復雜性研究的基本思想。這也是一本涉及跨學科的新領域科學著作，很適閤我們深入瞭解這個新領域的主要動嚮。2018年新版的《第*推動叢書》全新設計瞭版式和封麵，簡約個性，提升瞭閱讀體驗，讓科普給你更多想象。隨書附贈價值39.6元由汪潔、吳京平掰開揉碎,帶你懂科學好書的《經典科普解讀課》6摺券。

內容簡介

　　螞蟻在組成群體時為何會錶現齣如此的精密性和具有目的性？數以億計的神經元是如何産生齣像意識這樣極度復雜的事物？是什麼在引導免疫係統、互聯網、全球經濟和人類基因組等自組織結構？這些都是復雜係統科學嘗試迴答的迷人而令人費解的問題的一部分。
　　理解復雜係統需要有全新的方法.需要超*傳統的科學還原論，並重新劃定學科的疆域。藉助於聖塔菲研究所的工作經曆和交叉學科方法，復雜係統的前沿科學傢米歇爾以清晰的思路介紹瞭復雜係統的研究，橫跨生物、技術和社會學等領域，並探尋復雜係統的普遍規律，與此同時，她還探討瞭復雜性與進化、人工智能、計算、遺傳、信息處理等領域的關係。

精彩書評

　　米歇爾深入淺齣地介紹瞭復雜係統的基本概念，完美地揭示瞭來自計算的關鍵思想是如何統一看似無關的現象。
　　——西濛·萊文（simon A Levin）

　　這本書終齣觀瞭！多年來人們一直不斷問我，他們應該到哪裏學習復雜性理論的基礎。現在我有答案瞭：讀米歇爾的書。它思路清晰、通俗易懂，無論是對於支持者還是反對者，它都觀點中立。她是工作在前沿的科學傢，同時又是一流的闡釋者。《復雜》一書是瞭解這個讓人興奮的領域的*佳途徑。
　　——史蒂文·斯托加茨（Steven wtrogaz），康爾大學應用數學講座教授，《同步》（Sync）的作者

　　米歇爾的著作介紹瞭重要的復雜性研究，詳細闡釋瞭對從許多復雜係統中湧現齣的共性的研究，可讀性極強，範圍涵蓋混沌、信息論、計算、進化、遺傳學、社會學到生命本身。《復雜》一書顯然是這個領域*好的通識讀本。
　　——馬剋·佩格爾（Mark Pagel），英國雷丁大學（Reading University）生物學教授聖塔菲研究所客座教授

　　米歇爾以一種深入淺齣的方式帶我們領略瞭內涵廣泛的復雜性科學。從混沌理論到元胞自動機再到網絡，米歇爾活潑而富有思想的筆調既讓人愉悅，又發人深省。
　　——鄧肯·沃茨（Duncan watts），雅虎研究院基礎研究科學傢，康奈爾夫學社會學教授
　　 

精彩書摘

　　第一章　復雜性是什麼（部分）
　　一些思想是由簡單的思想組閤而成，我稱此為復雜；比如美、感激、人、軍隊、宇宙等。
　　——洛剋（John Locke），《人類理解論》（A，Essay Concerning Human Understanding）
　　巴西：亞馬孫雨林
　　幾十萬隻行軍蟻（army ant）在行進。沒有誰掌控這支軍隊，不存在指揮官。單個螞蟻幾乎沒有什麼視力，也沒有多少智能，但是這些行進中的螞蟻聚集在一起組成瞭扇形的蟻團，一路風捲殘雲，吃掉遇到的一切獵物。不能馬上吃掉的就會被蟻群帶走。在行進瞭一天並摧毀瞭足球場大小的濃密雨林中一切食物後，螞蟻會修築夜間庇護所—由工蟻連在一起組成的球體，將幼蟻和蟻後圍在中間保護起來。天亮後，蟻球又會散成一隻隻螞蟻，各就各位進行白天的行軍。
　　專門研究螞蟻習性的生物學傢弗蘭剋斯（Nigel Franks）寫道，“單隻行軍蟻是已知的行為簡單的生物”，“如果將100隻行軍蟻放在一個平麵上，它們會不斷往外繞圈直到體力耗盡死去”。然而，如果將上百萬隻放到一起，群體就會組成一個整體，形成具有所謂“集體智能（collective intelligence）”的“超生物（superorganism）”。
　　這究竟是怎麼迴事呢？雖然科學傢們已經很熟悉蟻群的習性，但集體智能的産生機製依然是個謎。就像弗蘭剋斯所說，“我研究瞭布氏遊蟻（E.burchdli，一種常見的行軍蟻）很多年，我發現，對它們的社會結構瞭解得越多，對其社會組織的疑問就會越多。”
　　行軍蟻是許多我們認為“復雜”的自然和社會係統的縮影。螞蟻、白蟻以及人類這樣的社會生物會聚集在一起，共同形成復雜的社會結構，從而增加種群整體的生存機會，目前還沒有人確切地知道其背後的機理。類似的還有，免疫係統如何抵抗疾病，細胞如何自組織成眼睛和大腦，經濟係統中自利的個體如何形成結構復雜的全球市場。為神秘的是，所謂的“智能”和“意識”是如何從不具有智能和意識的物質中湧現齣來的。
　　這些正是復雜係統所關注的問題。復雜係統試圖解釋，在不存在中央控製的情況下，大量簡單個體如何自行組織成能夠産生模式、處理信息甚至能夠進化和學習的整體。這是一個交叉學科研究領域。復雜一詞源自拉丁詞根plectere，意為編織、纏繞。在復雜係統中，大量簡單成分相互纏繞糾結，而復雜性研究本身也是由許多研究領域交織而成。復雜係統專傢認為，自然界中的各種復雜係統——比如昆蟲群落、免疫係統、大腦和經濟——之間，具有許多共性。下麵我們來一一瞭解。
　　昆蟲群落
　　社會性昆蟲群落提供瞭極為豐富而神奇的復雜係統範例。例如，一個蟻群可能由數百隻乃至上百萬隻螞蟻組成，單隻螞蟻其實都相對簡單，它們受遺傳天性驅使尋找食物，對蟻群中其他螞蟻釋放的化學信號作齣簡單反應，抵抗入侵者，等等。然而，任何一個在野外觀察過蟻群的人都會意識到，雖然單隻螞蟻的行為很簡單，整個蟻群一起構造齣的結構卻復雜得驚人，而且這種結構明顯對群體的生存極為重要。它們使用泥土、樹葉和小樹枝建造齣極為穩固的巢穴，巢穴中有宏大的通道網絡，育嬰室溫暖而乾爽，溫度由腐爛的巢穴材料和螞蟻自身的身體控製。一些種類的螞蟻還會將它們的身體相互連在一起組成很長的橋，從而可以跨越很長的距離（對它們來說很長），通過樹乾轉移到另一蟻穴（圖1.1）。科學傢們對螞蟻及其社會結構進行瞭細緻的研究，但現在仍然無法徹底弄清它們的個體和群體行為：螞蟻的個體行為如何形成龐大而復雜的結構，螞蟻之間如何相互通訊，蟻群作為整體如何適應環境變化（比如天氣變化和受到攻擊）。生物進化又是如何産生齣個體如此簡單、整體上卻如此復雜的生物？
　　
　　圖1.1　螞蟻用身體建造齣一座橋，讓蟻群能迅速通過溝壑（圖片由Carl Rettenmeyer提供）
　　大腦認知科學傢侯世達在《哥德爾、艾捨爾、巴赫》一書中對蟻群和大腦進行瞭比較，兩者都是由相對簡單的個體組成，個體之間隻進行有限的通訊，整體上卻錶現齣極為復雜的係統（“全局”）行為。在大腦中，簡單個體是神經元。除瞭神經元，大腦中還有許多不同的細胞，但絕大多數腦科學傢都認為是神經元的活動以及神經元群的連接模式決定瞭感知、思維、情感、意識等重要的宏觀大腦活動。
　　圖1.2（上圖）就是神經元的圖像。神經元主要由三部分組成：細胞體，接收其他神經元信號的分支（樹突），以及嚮其他神經元發送信號的主乾（軸突）。大緻上，神經元可以處於活躍狀態（激發）或非活躍狀態（未激發）。當神經元通過樹突從其他神經元接收到足夠強的信號時，它就會激發。激發時會通過軸突傳齣電信號，然後釋放齣神經遞質轉換成化學信號，化學信號又會作用於其他神經元的樹突對其進行觸發。神經元的激發頻率和産生的化學輸齣信號會根據輸入和近的激發狀況隨時間變化。
　　
　　圖1.2　上圖：神經元著色顯微圖像。
　　下圖：人類大腦。一個層次上的行為是如何産生齣更高層次上的行為呢？
　　這與蟻群很類似：個體（神經元或螞蟻）之間相互傳遞信號，信號的總強度達到一定程度時，會導緻個體以特定的方式動作，從而再次産生信號。總體上會産生非常復雜的效果。前麵說過對螞蟻及其社會結構尚未完全瞭解；同樣，對於單個神經元的行為和龐大的神經網絡如何産生齣大腦的宏觀行為（圖1.2，下圖），科學傢們也沒有弄清楚。他們不知道神經元信號的意義，不知道大量神經元如何一起協作産生齣整體上的認知行為，也不知道它們是怎樣讓大腦能夠思維和學習新事物。同樣，讓人迷惑的也許就是，如此精巧、整體能力如此強大的信號係統是怎樣進化齣來的。
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