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22.1 接球的大脑

“给我说说未来吧,”我恳请道。我现在正坐在导师办公室的沙发上。我是经过了一段艰苦的跋涉,才来到了这个位于地球能量点之一的高山哨站——新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室。导师的办公室里,贴满了各种色彩斑斓的过去的高科技会议海报,勾画出他近乎传奇的履历:他,还是标新立异的物理系学生时就拉一帮嬉皮黑客成立了一个地下组织,在拉斯维加斯利用可穿戴式计算机赢光了庄家的钱;他,通过研究滴水的水龙头,成了一帮离经叛道的科学家中的主要人物,是他们发明了迅速发展的混沌科学;他,是人工生命运动之父;他,现在在洛斯阿拉莫斯原子武器博物馆斜对面的小实验室里领导研究复杂性这门新科学。

导师多恩·法默,又高又瘦,看上去三十多岁的样子,很像戴了饰扣式领带的伊卡伯德·克瑞恩。多恩正在着手开始他的下一个不同寻常的冒险,开办一家公司,通过计算机模拟来预测股价,打败华尔街。

“我一直在思考未来,我有一个疑问,”我开口道。

“你是想知道IBM的股票到底是会涨还是会跌!”法默带着一脸歪笑提示道。

“不。我想知道未来为什么这么难以预测。”

“哦,这简单。”

我之所以探询预测未来的问题,是因为预测是控制的一种形式,是一种尤其适合分布式系统的控制形式。通过预期未来,活系统能够改变其姿态,预先适应未来,以这种方式掌控自己的命运。约翰·霍兰德说:“复杂自适应系统所做的,就是预测。”

在对预测机制进行剖析的时候,法默最喜欢用这个例子来进行说明:“来,接着!”他说着就朝你扔过来一个棒球。你抓住了球。“你知道你是怎么接住这个球的吗?”他问道。“通过预测。”

法默坚信你的脑子里有一个关于棒球是如何飞行的模型。你可以采用牛顿的经典力学算式f=ma来预测一个高飞物体的运动轨迹,但是你的大脑本身却并没有存储这样的基本物理学算式。更确切地说,它直接依照经验数据建立起一个模型。一个棒球手,成千次观察球棒击飞棒球的情景,成千次举起戴着棒球手套的手,成千次利用戴手套的手调整他的预测。不知怎么的,他的大脑就逐渐编制出一个棒球落点的模型——一个几乎跟f=ma不相上下的模型,只不过适用范围没有那么广而已。这个模型完全建立在过去接球过程中产生的一系列手/眼数据的基础上。在逻辑学领域中,这样的过程统称为归纳,它与导出f=ma的推演过程截然不同。

在天文学的早期,也就是在牛顿的f=ma出现之前,天体事件的预测都是根据托勒密的嵌套圆形轨道模型作出的——一环套一环。由于建立托勒密理论的核心前提(即所有天体都绕着地球转)是错误的,所以每当新的天文观察提供了某个星体更精确的运动数据时,都需要修正这个模型。不过,嵌套的复杂结构惊人地坚固,足以应付层出不穷的修修补补。每次有了更好的数据,人们就在圆环套圆环套圆环的模型里面再加一层圆环,用这种方法来调整模型。尽管有各种严重错误,这个巴洛克风格的模拟装置仍然行得通,而且还会“学习”。托勒密的这个头脑简单的体系,为日历的调节、为天象的实际预测,整整服务了一千四百年!

一个棒球外野手基于经验形成的空中飞行物的“理论”,很像托勒密行星模型的后期阶段。如果我们解析外野手的“理论”的话,就会发现它是不连贯的,即兴的,复杂的,而且是近似的。但是,它也是可以发展的。这是一个紊乱的理论,但它不仅有效,而且还能提高。

如果非要等到每个人都能弄明白f=ma这个算式(况且,弄明白半个f=ma还不如什么都不懂)

再行动的话,就根本没有人能接住任何东西。

就算你现在了解了这个算式,也没什么用。

“你可以用f=ma来求解飞行中的棒球问题,但你不能在外场实时解决问题。”法默说。

“现在,接着这个!”说着,法默又扔出了一个充好了气的气球。这东西在房间里漂来弹去,跟喝醉了酒似的。谁也接不住这东西。而这,正是混沌的一种经典表现——一个对初始条件具有敏感依赖的系统。气球在发射时的一点微不可查的变化,也能被放大成飞行方向的巨大改变。尽管f=ma这条定律仍然支配着气球,但是,另有一些力量,比如推动力、空气抬升的推与拉,造成了运动轨迹的不可预测性。在这混沌之舞中的歪歪斜斜的气球,反映的是太阳黑子周期循环、冰河时期的气温、流行性传染病、沿着管道流动的水的种种难以捉摸的华尔兹,更为切题的,是股票市场的波动。

可是,难道气球的运行轨迹真的不可预测吗?如果你试图用算式来解决气球那摇摇晃晃的飞舞运动,你会发现它的路径是非线性的,因此它几乎是不可解的,因此它也是不可预测的。尽管如此,一个玩任天堂公司(一家日本游戏公司)的游戏长大的十几岁的小孩,却可以学会如何接气球。虽说不是完全准确无误,但是却比单纯靠运气要强多了。只要接过几十次之后,小孩的大脑就开始根据所获得的数据来构筑某种理论,或者说构筑某种直觉,某种归纳。放飞了上千次的气球之后,他的大脑就已经构建出了这个橡皮球的飞行的某种模型。

这样的模型虽然不能精确地预测出这球到底会落到什么地方

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