复杂-第44章
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工生命研究的建议书时，我便对这种情况看得十分清楚了。从他们的态度来判断，他们
把人工生命视为飞碟、或占星术之类的东西。他们看到我的名字出现在人工生命项目推
荐人的名单上，深感不快。”
从长远来看，法默目前所处的情况不如他想象的理想。他确实非常热爱预测研究工
作，但陷于预测研究和行政事务，他没有多少富裕时间来从事人工生命的研究。但人工
生命比其他任何工作都打动他的心弦。他说，人工生命会领你深入到涌现和自组这些深
层次的问题之中，而这些正是一直萦绕在他脑海里的问题。
法默说：“我上中学时就开始思考大自然中的自组织现象了。虽然起初的想法很模
糊，是因为读了科学幻想小说。”他尤其记得艾萨克·阿斯莫夫（Isaac Asimov）写的
那本《最后的问题》（The Final Question）。在那个故事中，未来的人类向宇宙超级
计算机咨询如何废除热动力学第二定律。即：随着原子的自我随机化，宇宙万物无情地
趋于冷却、腐朽和消亡的倾向。他们问，怎样才能扭转不断增强的熵？（熵是物理学家
对分子层无序现象的称谓。）后来，在人类消亡、星球冷却很久以后，宇宙超级计算机
终于知道了如何完成这项伟绩。它宣告说：“让光芒照耀吧！”然后就诞生了一个崭新
而低熵的宇宙。
法默读到阿斯莫夫这本书的时候只有十四岁，这个故事那时候就带给他这样一个问
题：他问自己，如果熵一直在增强，如果原子层的随机化和无序现象是不可抗拒的，那
为什么宇宙仍然能够形成星球、云彩和树木？为什么在一个很大的规模上，物质往往总
是趋于越来越有组织，同时又在一个较小的规模上，越来越趋于解体？为什么那么很久
了宇宙都没有解体成某种无形的潮气？法默说：“坦率地说，对这些问题的兴趣是驱使
我成为一个物理学家的动力之一。比尔·伍特斯（Bill Wootters）即物理学家威廉姆
·伍特斯，现在麻省威廉姆斯学院）和我在斯坦福大学时，经常在物理课后坐在草地上
长时间地谈论这些问题，当时我们的脑海里不断跃出各种思想。好多年以后我才发现，
还有其他人也一直在思考这些问题，在这方面已有资料和文献的记载了——从事控制论
研究的诺伯特·维纳（NorbertWiener）、从事自组织研究的伊尔亚·普利戈金、从事
合作反射研究的荷曼·海哈肯（Hermann Haken）。”他说，事实上，在赫伯特·斯宾
塞（Herbert SPencer）的著作中也潜在着同样的问题。十九世纪六十年代，英国哲学
家斯宾塞提出“适者生存”这句话，推动了达尔文理论的普及。其实斯宾莎只是把达尔
文的进化论看作推动宇宙结构自发起源的宏大力量的一个特例。
法默说，当时很多人都在独自思索这些问题。但当时他感到非常困惑。“我没见到
有推动这些思考的专门学问。生物学家并不是在研究这些问题，他们在忙着弄清楚哪个
蛋白和哪个蛋白发生作用，而忽略了一般性法则。在我看来，物理学家似乎也不是在从
事这方面的研究。这就是为什么我转向混沌理论的原因之一。”
关于法默他们转向混沌理论，詹姆士·格莱克在他的畅销书《混沌》中有整章的介
绍：法默和他终生好友诺曼·派卡德七十年代末还是加州大学桑塔克鲁兹分校物理学研
究生的时候，是如何开始着迷于轮盘赌现象的；计算在轮盘旋转中的滚球轨线是如何让
他们敏锐地感觉到，在一个物理系统中，最初情况下的细微变动能导致最终结果的巨大
改观；他们和另外两个研究生，罗伯特·肖（Robert Shaw）、詹姆士·克鲁奇费尔德
（James Crutchfield）是如何开始认识到，新兴的“混沌”理论，即，更广泛地被称
为“动力系统理论”，所描述的正是这种初始条件中敏感依赖性；他们四个人是如何立
志从事这个领域的研究，并从此以“动力系统小组”而著称。
“但不久我就对混沌理论感到很厌倦了。”法默说。“我觉得，‘那又能怎么样
呢？’混沌学最基本的理论已经探索尽了，这个学科的理论已经很明朗了，在其研究前
沿已经没有什么可以令人激动的新发现了。”另外，混沌理论本身也并不十分深刻。他
向你解释了许多关于某种简单的行为规则如何产生令人吃惊的复杂动力现象。但除了所
有这些美丽的分形图景之外，混沌理论其实很难解释生命的系统，或进化的根本性法则。
它无法解释这些系统如何从随机无物开始，自组发展成复杂的整体。最重要的是，它不
能回答法默的老问题，即，宇宙在永不停息地形成秩序和结构。
不知为什么，法默认定，对此还有全新的认识尚未穷尽。这就是为什么他和考夫曼、
派卡德合作研究自动催化组和生命的起源，并全力支持朗顿的人工生命研究的原因。就
像罗沙拉莫斯和桑塔费的许多人一样，法默也感到，某种理解。答案旋律、法则正徘徊
于门外。
“我所属的思想流派认为，生命和组织就像熵的增强一样，是永不停息的。只不过
生命和组织的形成没有什么规则，是由自我累积而成的，所以更要凭运气罢了。生命是
一种更为广泛的现象的反映。我相信，这种更为广泛的现象正好与热动力学第二定律背
道而驰，它是某种能够描述物质的自组倾向、能够预测宇宙中组织的一般性特点的法
则。”
法默不清楚这一新的第二法则将会是什么样子的。“如果我们清楚的话，我们就能
知道如何发现这条法则。目前对此只是推测，也就是当你退后一步，拍着脑袋陷入沉思
时所获得的某种直觉。”事实上，他并不知道这会是一条法则、还是几条法则。但他明
白无疑的是，最近人们已经在这个方面发现了许多蛛丝马迹，诸如涌现、适应性和混沌
的边缘，这些发现起码可以为这个假设的新的第二定律勾勒出一个大概的轮廓。
涌现
法默说，第一，这个想象中的法则将能够对涌现做出严谨的解释：当我们说整体大
于部分的总和的时候，我们指的是什么？“这不是魔术，但当用我们人类粗陋狭小的大
脑来感觉时，这就像是魔术。”飞翔的“柏德”（和实际生活中的鸟类）顺应着邻居的
行为而聚集成群；生物体在共同进化之舞中既合作又竞争，从而形成了协调精密的生态
系统；原子通过形成相互间的化学键而寻找最小的能量形式，从而形成分子这个众所周
知的涌现结构；人类通过相互间的买卖和贸易来满足自己的物质需要，从而创建了市场
这个众所周知的涌现结构；人类还通过互动关系来满足难以限定的欲望，从而形成家庭、
宗教和文化。一群群的作用者通过不断寻求相互适应和自我完善而超越了自我，形成了
更为宏大的东西。关键在于要弄清楚这一切的来龙去脉，而又不落入枯燥无味的哲学思
辨、或新时代的玄想泥潭。
法默说，这正是广义的计算机模拟和狭义的人工生命的美妙之处：在台式计算机上，
用一个简单的计算机模型，就能拿你的思想做实验，看看它们的实际效果如何。你可以
通过计算机实验对一些模糊的思想做出越来越准确的定位，可以试着提炼出突发在大自
然中实际运作的本质。而且，那段时间已有了许多可供选择的计算机模型，其中引起法
默特殊兴趣的是关联主义（Connectionism）：这个概念的意思是一个由“连接物”相
连的“节点”网络所代表的互动作用者群。在这一点上，他和许多人都有共识。在这十
多年间，关联论模型突然遍布各处。首要的范例就是神经网络运动。在神经网络运动中，
研究人员利用人工神经元网络来模拟诸如知觉和记忆恢复这类的事情，并自然地对人工
智能主流研究的符号处理方法发起了猛烈的攻势。但紧追其后的就是桑塔费研究所建立
的基地，包括荷兰德的分类者系统、考夫曼的基因网络、还有他和派卡德以及罗沙拉莫
斯的爱伦·泊雷尔森于八十年代中期为研究生命起源而建立的免疫系统模型。法默承认，
这些模型中的有一些看上去并不很符合关联论，很多人在初次听到他们这样描述事物时
都感到非常惊讶。但这只是因为这些模型是在不同的时间、被不同的人建立起来解决不
同问题的，所以它们用以描述的语言也会不同。他说：“当你还原一切时，所有事物看
上去都是一样的。你其实可以只建立一个模型，然后移于另一方面的模拟。”
当然，在神经网络中，节点一关联物结构是非常明显的。节点就相当于神经元，而
关联物就相当于连接神经元的突触。比如说，一个程序员有一个神经网络模型的想象，
他或她能够用激活一定的输入节点，然后让这一激活作用传遍这个网络的其余关联物的
方法来模拟落在视网膜上的光线明灭。这个模拟效果有点类似于将货物船运到少数几个
沿海城市的港口，然后让无数辆运输车通过高速公路将这些货物运往内陆城市。但如果
这些关联物的布局不尽合理，那么这个网络在被激活后很快就会落入一个自我统一的型
态，就相当于识别这样一幕：“这是一只猫！”而且，即使输入数据非常嘈杂、非常支
离破碎，或就此而言，即使有些节点已经烧焦了，这个网络也同样会采取行动。
法默说，在分类者系统中，节点一关联物结构相当含糊不清，然而这一结构确实存
在。一组节点就是这组可能的内部布告，比如像001001110111110，而关联物正是分类
者规则。每一条规则都在系统的内部布告栏上寻找某条布告，然后通过张贴另一条布告
来与寻找到的布告相呼应。通过激活某些输入节点，也就是，通过在布告栏上张贴相关
的布告，程序员就能让分类者激活更多的布告，然后再激活更多布告。其结果就是布告
如瀑布般飞溅，类似于将激活作用传遍整个神经网络。而且，就像神经网络最终会安顿
在一种自我完善的状态中一样，分类者系统最终也会形成一种稳定的状态，组成这个状
态的活性布告和分类者能够解决当前的问题。或者，用荷兰德的话来表述，这代表了一
种涌现的心智模型。
这种网络结构也存在于他和考夫曼、派卡德建立的自动催化和生命起源的模型之中。
在他们的模型中，这组节点就是所有可能的聚合体物种群，比如像abbcaad，而关联物
就是模拟的聚合物群中的化学反应：聚合物A催化了聚合物B，并依此类推。通过激活特
定的输入节点，即通过在这个模拟的环境中向这个系统稳定地输送微小的“食物”聚合
物，就能引发瀑布般的反应。而这些反应最终会安顿下来，形成一种能够自我维生的活
性聚合物和催化反应的型态：即，他们假设的从初始原汤中涌现出来的某种原始有机体
的“自动催化组”。
法默说，这对老夫曼的基因网络模型和其它许多模型都同样适用。这些模型都潜在
着同样的节点一关联物的构架。确实，几年前，当他刚刚认识到这一共同点时，他高兴
得把这一切写成一篇题目为《关联主义的罗塞达碑》的论文，并发表了出来。法默在这
篇论文中说，一个共同构架的存在消除了我们的一切疑虑，因为摸象的瞎子们至少已经
把手摸在了同一头大象身上。而且还不止这些，对致力于研究这些计算机模型的人们来
说，这个通用的构架排除了不同术语的障碍，使相互之间的沟通变得比以往容易得多了。
“在这篇论文中，我认为重要的是，我设计出了一个模型之间的实际翻译机制。我可以
把免疫系统的模型拿过来说：‘如果这是个神经网络，那就可以如此这般地来看这个模
型。’”
法默说，但也许，拥有一个通用构架的最重要的理由是，它能够助使你提炼出各种
模型的本质，使你把注意力转向研究涌现在这些模型中的实际情形。在这种情况下，很
显然，力量确实存在于关联之中，这便是这么多人为关联论而兴奋激动之处。你可以从
非常非常简单的节点，线性“聚合物”开始，“布告”只不过是二进制数学，“神经元”
基本上也只是开开闭闭的开关。然而它们却能仅仅通过相互作用就产生令人吃惊的复杂
结果。
以学习和进化为例。既然节点非常简单，那么网络的整体行为几乎完全就是由节点
之间的相互关联来决定的。或用朗顿的话来说，相互关联中编入了网络的泛基因型密码。
所以，如果要改善这个系统的泛表现型，只消改变这些节点之间的相互关联就行了。法
默说，事实上，你可以通过两种方法来改变这种相互关联。第一种方法是让这些关联还
呆在原地，但改善它们的“力度”，这相当于荷兰德说的采掘式学习：改善你所原有的。
在荷兰德的分类者系统中，这种改变是通过水桶大队算法来实现的。这个算法对导致了
良性结果的分类者规则实行奖赏。在神经网络中，这是通过各种学习算法来实现的。对
算法的学习带给网络一系列的已知输入，然后加强或减弱关联的力度，直到这一关联能
做出恰当的反应。
第二种更彻底地调整关联的方法是改变网络的整个线路布局，摘除一些老的关联点，
置入新的关联点。这相当于荷兰德说的探索性学习：为获得大成功而做大冒险。比如，
在荷兰德的分类者系统中，通过两性交配，产生不可模拟的新版本，从而达到基因算法
的相互混合，正是这种情形。由此产生的新规则常常带入以往从未有过的新信息。这样
的情形同样也出现在自动催化组模型中，出现在当偶尔有新的聚合物自动形成的时候，
其情景就好像在现实世界发生的那样。由此产生的化学关联点能够给自动催化组打开在
聚合物空间探索全新世界的大门。但在神经网络中这却不是常情，因为神经网络的关联
原本是不能移动的突触的模拟。但最近在不少神经网络迷做的实验中，神经网络确实能
够通过学习而重新布线。他们的理由是，任何固定的线路布局都是任意的，应该允许发
生改变。
法默说，简而言之，关联论的概念说明，即使节点和单个作用者是毫无头脑的死物，
学习和进化的功能也能涌现出来。更广义地说，这个概念非常精确地为一种理论指明了
方向：即，重要的是加强关联点的力度，而不在于加强节点的力度，这便是朗顿和人工
生命科学家所谓的生命的本质在于组织，而不在于分子。这一概念同时也使我们对宇宙
中生命和心智从无到有的形成和发展，有了更深刻的了解。
混沌的边缘
法默说，尽管关联论模型的前景看好，但这些模型却远不能揭示新的第二定律的全
部奥秘。首先，它们无法描述在“节点”既聪明、又能够相互适应的经济、社会领域或
生态系统中，涌现现象是怎样产生的。要了解这样的系统，就必须了解共同进化之舞中
的合作与竞争。这就意味着，要用共同进化的模型来做研究，比如用近些年来变得越来
越流行的荷兰德的生态系统模型来做研究。
更重要的是，关联论模型和共同进化模型都没有揭示为什么会出现生命和心智这个
根本的问题。能够产生生命和心�
