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从一无所有到万象所归:人工社会与复杂系统研究 精选

已有 30061 次阅读 2011-12-4 17:24 |个人分类:随思走笔|系统分类:生活其它|关键词:复杂系统| 复杂系统

人工社会(artificial societies)的研究源于20世纪90年代初的“社会仿真(simulating societies)”,其在1992年举行的第一次研讨会上, 仅有24人参加。第一次有意识地提出“人工社会”这一概念的,是1991BuilderBankes在其为兰德(Rand)公司所完成的报告Artificial Societies: A Concept for Basic Research on the Societal Impacts of Information Technology中。兰德的背景使人工社会的工作从一开始就染上了国防与军事的神秘色彩。

 

1994年起,专长复杂系统复杂性研究的圣塔菲研究所(Santa Fe Institute, SFI))也展开了类似的研究工作。特别是在人工经济系统方面,以Brian Arthur的工作为代表,取得了一系列的成果,并被认为是对试验经济学的重要补充。这些工作大大地加强了人工社会概念的影响和应用,引起了社会学家和从事复杂系统研究的学者们的广泛注意。在中国,中科院自动化所复杂系统与智能科学重点实验室也提出并系统地开展了有关人工交通系统的研究和实际应用。

 

人工社会是人工生命研究的自然延续与扩伸。人工生命是SFI的科学家在20世纪70年代末引发和倡导的一个新兴的研究领域,是关于展示具有自然生命系统行为特性的人造系统的研究。社会是一个人造和主要由人组成的系统,人工社会的主要目的就是将人工生命的思想扩充到社会问题,研究社会自身的生命力、发展动力及其相关现象,用个体行为的局部微观模型产生社会的全局宏观规律。无论是对社会系统还是其它复杂系统,这都是一个十分值得探讨的研究方向,也是通向一种新的“计算社会学”或“计算社会经济学”的途径。

 

目前,人工社会的核心方法是基于代理(agents)的建模、模拟和分析。尽管学术界现在还没有关于代理的一个完美无缺的定义,但一般认为代理主要具有自主、社交、学习、移动等主要特性。人工社会的代理方法主要由三部分组成,即代理、环境和规则。代理即人工社会中的“人”, 具有自己的内部状态、行为规则,并可以随着时间、交流和外部世界的变化而变化。环境或空间是代理赖以生存的地方,是它们“生命”的舞台,可以是实际的物理环境,也可以是虚拟的数学或计算机过程,一般表示为存有代理食物的场所所形成的网格;最后,规则是代理、场所本身,代理之间,场所之间,代理与场所之间“行事处世”的准则和步骤,从简单的代理移动规则,到复杂的文化、战争和贸易规则。利用面向对象的编程(object-oriented programming, OOP)软件技术,代理、环境和规则可以方便地作为对象来实施,尤其是OOP的内部状态和规则的封装特点,目前是构造基于代理的社会模型的最佳工具。

 

人工社会研究的兴起,有其深刻的学科内在需求。与自然科学不同,社会科学很难,有时甚至不可能对其研究对象进行“试验”,更不用说是“重复”试验了。即便是做了试验,其中的主观和不可控因素也太多了,从而结果和结论往往不具一般性。正是因为如此,在人工生命兴起之初,就引起社会学学者的关注并加以应用。 特别是人工生命的思想与基于计算机建模仿真的“社会仿真”的思想一脉相承,只是换了一个角度并用全新的方法试图解决相同的问题:如何分析系统的复杂性。 在相当程度上,人工社会的研究就是人工生命和仿真社会的结合,是通向“计算实验学”的第一步。1992年举行的第一次社会仿真的国际研讨会,由于人工生命方法的广泛应用,很快变成后面的人工社会的研讨会,就是一个很好的说明。

 

然而,社会仿真与人工社会的差别,不只是一个技术上的问题,而且还是一个哲学上的问题。在方法论上,社会仿真通过将研究对象分解为子系统,利用计算机和数值技术建模集成,仿真并“回演”自然社会系统的各种状态和发展特性,是一种自上而下的被动还原型研究方法;而人工社会通过人造对象的相互作用,利用计算机和代理技术“培育生长”社会,模拟并“实播”人工社会系统的各种状态和发展特性,是一种自下而上的主动综合型研究方法。在哲学认识上,社会仿真固守实际社会是唯一现实存在的信念,并以实际社会作为检验研究成果的唯一参照和标准,追求“真实”;而人工社会已迈向了“多重社会”的认识,认为人工社会也是一种现实,是现实社会的一种可能的替代形式,甚至是地球之外的可能社会的可能实现方式。人工社会的这种思想,与人工生命中生命是“多重现象(multiverse phenomenon)”的观点是一致的。有趣的是,就连目前的宇宙理论和天文观察也支持所谓的“平行宇宙(parallel universes)”的假设,即从物质上看,宇宙之内存在着与我们完全相同的生命和社会。

 

迄今为止,人工社会的代表作可能仍属EpsteinAxtell1996年完成的关于“糖之世界(Sugarscape)” 的研究(见其专著《Growing Artificial Societies: Social Science from the Bottom Up》)。在这项工作中, 他们采用基于代理的建模和模拟方法, 打破学科界限,从生死、性别、文化、冲突、经济、政治等各种活动和现象的动态交互入手,综合地由个体的行为模型开始分析社会结构和群体规律。糖之世界是一片由各种地域组成的土地,有些地方富糖,有些地方贫糖,而以食糖维持生命的代理就“诞生”在这片“土地”上,并具有视觉、新陈代谢和其它遗传特性。这些代理在糖之世界的迁移由一个简单的局部规则所支配,即“在你视觉允许的范围内,找一个糖最多的地方,赶去吃糖”。代理每次移动时,都以其新陈代谢的速率“燃烧”定量的糖。而且,如果一个代理烧尽其糖,就会死亡。

 

就是在这样一个简单的模型社会,代理之间的相互交往之中却“涌现”出一大批有趣和重要的现象。首先,承载能力的生态原理,即给定的环境只能支撑有限的“人”口,变得十分显然。当引入“季节”之后,“移民”现象也出现了。移民可看作是环境难民,既增加了接收区域的人口,也强化了那里的食品竞争,进而可能导致“国家安全”问题。由于代理时时刻刻都在积累和消耗糖,糖就是财富,因此糖之世界中也就有了财富分布的问题。结果表明,在大量不同的条件下,糖之世界中的财富分布极度倾斜,大多数代理都只有一点财富,非常类似于实际人类社会中的财富分布。这是在现存人类社会与糖之世界的人工社会间的一个质的相似性。在此基础上,可以通过改变代理的行为规则,如贸易规则和继承规则,考察一下倾斜的财富分布是否如许多人所认为的那样是一个不变的自然法则。通过这些代理的进一步的相互作用,以及它们来自不同方面的行为规则和区域演化规则,从迁移规则、资源收集、性繁殖、战争冲突、文化渗透、贸易交流、遗传继承、信用制度、免疫学习,直到疾病传播,一个完整的人工社会诞生了。在如此“培育”的人工社会中,代理利用它们的简单局部规则,支配其“日常生活”中的行为,“涌现”出许许多多重要的社会或群体现象。在此意义上,糖之世界这样的人工社会就是一种“实验室”,在里面我们可以像自然科学那样,进行精确可控和可重复的“社会”实验,以检查各种社会科学的假设和方法。基于此,EpsteinAxtell甚至预言有一天人们会把“你能解释它吗(Can you explain it?”的问题当作“你能生长它吗(Can you grow it)?”的问题,而正是人工社会的模拟方法允许我们利用计算机来“生长”社会结构,以证明某些微观规范足以产生我们感兴趣的宏观现象。尽管这一预言在社会学家中争议非常大,但EpsteinAxtell仍把它视为他们工作的中心目标。

 

EpsteinAxtell的工作中,我们可以看到“涌现(emergence)”的概念在人工社会研究中的核心地位和重要性。当然,涌现也是复杂系统研究中的重要概念之一。尽管有些研究者希望给出一个涌现的解析或数学上的定义,但我们认为,涌现在本质上是一个实验性、观察性和描述性的概念。通过涌现的方式,人工社会可以方便地“生长”出合作、调节、反馈、竞争、冲突等复杂系统现象及它们之间的交互和转换。这方面另一项著名的工作就是Axelrod等对犯人困境(prisoner’s dilemma)的重新表述,通过代理进行人工博弈,结果表明在非常广泛的条件下,涌现出的是犯人之间的合作。社会网络涌现的研究还表明反馈过程不必一定涉及生物过程,它也可以完全是社会性的。对于人类学家,更重要的是由于代理和环境之间的反馈过程,社会组织也可以从底向上涌现出来。这些组织可能会与社会学家通常研究的组织非常不同,有时甚至是不可见的。

     

当然,不是所有的人都赞同人工社会的研究方式。实际上, 许多主流社会学家对这一研究方法,甚至对于整个基于计算机仿真模拟的方式表示怀疑。主要原因是几乎不需要实际社会中的任何东西,就可以通过计算机把它们“生长”出来。其实在一定意义上,这也恰好是人工社会方法的主要优点之一。但这使一些人感到人工社会和复杂系统的追随者是在从事不需事实的科学:对他们而言,事实充其量就是一个计算机仿真程序的结果而已。特别是某些从事人工社会研究的学者动辄夸大其词,任意扩大推广其“成果”,有时甚至让人不清楚所做所指到底是科学研究还是科幻小说,是造成许多对人工社会研究批判的原因。在这些批判中,作家Horgan和人类学家Helmreich的意见必须引起人工社会研究者的重视。

 

作家Horgan认为:“正如哲学家Popper所指出的那样,预测是区别科学与伪科学最好的方式……20世纪的科学历史应使复杂性学家停下好好想一想。复杂性只不过是本世纪里抓住了科学家想象力的高度数字化的‘几乎什么都管的理论’长队中的最新的一个。”尽管绝大多数的人工社会模型都明显是预测型的,而且人工社会也不是“什么都管的理论”,更谈不上高度的数字化,但Horgan的批评应使我们认识到:复杂性研究和人工社会不是“包治百病”的研究,必须有界定的应用范围,人工社会的研究必须有实际的预测,不能只在人工社会里大作预言和总结,特别是结果不可任意推广;对不同学科中的问题,必须根据相关学科自身的方法进行研究。

 

更严厉的批判来自社会学家Helmreich,他曾对20世纪90年代中期SFI的研究工作做过人种学般的记录。在《Silicon Second Nature》一书中,Helmreich认为人工社会的模型反映的是其创造者的潜意识中的文化假设和社会偏见:“由于人工生命学家倾向于把他们自己看成是他们在Cyberspace中一切创造物的威力无比的上帝,随着数字达尔文不断地探索充满原始创造物的未开拓领域,他们的程序反映的是关于性别、血族关系和种族的流行观点,重复的是神话和宗教故事中熟知的起源故事”。就是对Holland提出的遗传算法,他也认为是反映了“异性恋”的偏见,而且大多数遗传算法的研究者都欢欢喜喜地强调其中“异性繁殖”的隐喻。因此对于Helmreich而言,仿真结果就像罗夏(Rorschach)测验一样,揭示了研究者的文化背景和个性特质。所有的陈述,特别是理论上的声明,对他而言,其实都不是关于世界的陈述,而是作者的信念和心态的证据。Helmreich观察到:“这么多人工生命的实践者都是读着牛仔科幻小说(cowboy science fiction)长大的白人,这绝不会是一件微不足道的小事”。为此他呼吁:必须监视计算机仿真的使用和滥用——特别是当进行仿真的人们和那些生命成为仿真的主题和对象的人们之间存在着相当的权利差别的时候。”

 

虽然,Helmreich的观点有些偏激,但研究者的观点反映在其研究方法甚至结果之中是不争的事实,就是在自然科学中也是这样,何况是社会科学。其实,人工社会不但为“科学牛仔白人”提供了一种按其信念和心态“生长”社会的工具,也为“黑人运动健将”、“黄皮肤的华人学者”提供了实现相同或不同目标的同样工具和方法。就像计算机不管多智能还是人的工具一样,归根结底,人工社会还是一种工具方法而已。是否有一天计算机可以智能到反过来可以把人作为工具,进而人工社会反过来可以把人类社会作为仿真社会,这好像又回到“社会是人类的产物,人类是社会的产物”的悖论与怪圈之中了。不管怎样认识,二者之间的相互影响与制约,就像人与社会一样,一定会存在并发展的。

 

社会问题的研究是复杂和困难的,正如Lewontin指出的:“我对社会学家所处的位置相当同情。他们面对着最复杂和顽抗的有机体的最复杂和困难的现象,却不能像自然科学家那样具有操纵他们所研究对象的自由。相比之下,分子生物学家的任务太简单了。”已故诺贝尔奖获得者Simon也喜欢说:社会科学是“硬”科学,因为许多至关重要的社会过程都是复杂的,无法像其它过程那样进行还原分析。因此,社会科学是复杂系统理论和方法的“天然”应用领域。特别是借助于“人工”社会的概念和方法,复杂系统可以十分“自然”地用于实际社会系统和过程分析及相关决策问题。计算机和人工社会的方法的确为社会问题和许多其它复杂系统问题的研究提供了一线新的希望。而且,随着标定方法和关联方式的不断成熟,网格计算能力的不断发展,相信这种方法一定会在解决实际社会问题中发挥越来越大的重要作用。

 

人工社会的另一个应用就是网络上的“虚”空间的演化、构造、调节,甚至控制。随着计算机和网络技术的不断提高,各种应用的不断发展,从数字社会、数字社区、数字政府到数字人和动物,这一“虚”空间或许会很快就过渡到“人工”空间,直到变成我们实际生活时刻都离不开的整体部分。那时,就像虚数已成为数的自然部分一样,“虚”空间也会成为我们物质空间的一个实际部分。如果真能这样,人工社会或许也成了Cyberspace中的“自然”社会,人工社会形态也就成了那里的自然社会形态。

 

在《红楼梦》第一回中曹雪芹写道:“假做真时真亦假,无为有处有还无。”人工社会的研究、人工生命的研究、“多重现象”、“平行宇宙”,使人不由得回味起曹雪芹的话来。可我本人更想起十多年前同两位意大利朋友驱车穿过美国加州“死亡谷”(Death Valley)的感觉:在夜幕将要降临之际,眼前一望无际的灰褐色大地寸草不生,静静地不见一丝生机,就是连空气看上去都是死的,令人毛骨耸然。过后我写下了“万籁俱寂异诡,魑魅魍魉幽会;眼前一无所有,心中万象所归”的感言。人类今天的科技和思想发展水平,说不定在多少年后的未来社会里会被认为是“死亡谷”般的境地,而人工社会的研究或许是实现从“一无所有”到“万象所归”的一次有意义的尝试。

 



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