中科院戴汝為院士漫談復雜性科學
郭桐興各位觀眾、各位網友，大家上午好！今天我們請到的嘉賓是中國自動化學會理事長、中國科學院院士戴汝為先生。戴老師您好，歡迎您！
戴汝為您好，謝謝。
郭桐興我們今天談的內容是有關復雜性科學的壹些問題。首先我們請戴老師介紹壹下什麽是復雜性科學？
戴汝為因為我自己是做這方面研究的，什麽是復雜性科學？提這個復雜性，往往有時候會引起誤解，在國內曾經有壹個情況，有的說要做復雜性，領導聽了以後就說“妳們做復雜性，我們做的是簡單性了？我們做的這些更復雜，因為要管好壹個單位。”我們是作為壹門科學來談論復雜性科學德國著名物理學家普朗克認為：“科學是內在的整體，它被分解為單獨的整體不是取決於事物本身，而是取決於人類認識能力的局限性。實際上存在從物理學到化學、通過生物學和人類學到社會學的連續的鏈條，這是任何壹處都不能被打斷的鏈條。”面對這壹現狀，許多研究者開始探索從整體出發的研究方法，試圖尋找那條被打斷的“溝通鏈條”。正是在這樣的背景下，復雜性科學開始孕育、萌芽，並受到越來越多學者的關註。
郭桐興我聽說復雜性科學被人譽為是21世紀的科學。
戴汝為是的，慢慢的人們對這樣的說法越來越多了。當然是講現在科學的發展所面臨的最大的挑戰是什麽，科學的最大挑戰有人說了，但是這不只是壹個人的觀點。就是說，不僅僅是西方的，大家對這個也很感興趣，認為面臨了挑戰，但不僅僅是這個，同時也不僅僅是生態學。而對整個科學的發展來講，對於復雜系統的精確更完整的描述，認為是對整個科學最大的挑戰。
郭桐興戴老師，您給我們介紹壹下國際上，像壹些發達國家，對復雜性科學的研究情況，好嗎？
戴汝為
戴汝為 談到復雜性科學，裏面有很多階段。早期對復雜性的關註是第壹次世界大戰後，在歐美，出現了圍繞著從整體看待問題的整體論（holism），心理學領域中提出完形性（gestalt），以及創造性進化（creativeevolution）等學說。第二個階段是第二次世界大戰後，由於戰爭的需求，人們關註的項目是：信息（information）、反饋（feedback）、控制論（cybernetics）、壹般系統（generalsystems）等。整體論（holism）和還原論（reductionism）的抗爭以前所未有的情形進行起來。第三個階段是近些年來的情況，提到復雜性研究，人們往往會聯想到美國新墨西哥州“規模小、主意大”的聖菲研究所（SantaFeInstitute）。
我首先從整個的大的方面來說，以美國方面作為壹條線。美國人認為，科學的發展在第壹次世界大戰的時候，當時是整體論引入到了美國。從中國文化來講，我們是講究整體的，從整體看待問題，看待科學，從整體考慮。而西方壹直是所謂的從還原論，就是在處理壹些問題的時候，把壹個問題分成若幹個問題再來加以解決，所以不斷的去分。
郭桐興就是把壹個問題逐步的細化？戴汝為戴汝對，細化、分解。這樣壹個科學方法取得了很輝煌的成績，這個應該是肯定的。實際上在第壹次世界大戰的時候，當時是整體論進來了，這是從心理學方面來講，當時提出了所謂的完形性的心理學，當然我自己不是研究這方面的，從心理學來講，就是妳看壹個東西的時候，腦子都在起作用，它已經把妳看的東西進行了壹個整合，所以是從整體來看待壹個問題。這壹點很重要。在西方原來是壹直強調的東西就是還原方法，在心理學方面引入了完形性理論。我們從整體考慮問題還是對的。到了第二次世界大戰的時候，美國以及歐洲壹些國家，他們在科學方面進行了壹些新的創新，也提出壹些新的想法，比如說影響最深的，那個時候打飛機，可以有壹個炮瞄的系統，這個炮口壹直是跟著飛機，飛機在那兒飛，打飛機的就在那兒轉，因為我是做這個控制的，所以對這個比較了解，當時提出了反饋，就是高射炮對著飛機，只要沒對準的話就有偏差信號，炮就跟著轉，壹直要轉到那個炮正好對準了那個飛機，這個時候就沒有偏差了，所以打對方的飛機比以前要好得多。
戴汝為所以就引入了壹些，說是很有重要意義的所謂的反饋，人也是有反饋的作用，可是機器以前就沒有做到這壹點。像反饋、系統這樣的壹些概念，都是在第二次世界大戰的時候提出來的。這些觀念講仍然很重要，作為壹個有反饋的系統，這個系統還是很重要的。第二次世界大戰還提出了壹些適應性的問題，比如說壹個人在社會上能夠適應，妳做壹個系統，也是在壹個環境裏面運行，怎麽能夠在環境裏面運行得很好，就是要適應這個環境。所謂自適應性質等等，也是提出了壹些想法，同時也是重要的壹些問題。戴汝為二次世界大戰以後，情況比以前又有了很大的發展。後來越來越體現到系統的復雜程度了，有的時候這壹點非常重要。如果說復雜性科學的發展，當時人們還沒有認為復雜性是壹門科學，但是所做的壹些內容已經是那樣的了。我想如果再來說壹下復雜性，概括壹下的話，作為壹門科學，使大家對復雜性很有興趣的話，要歸功於1928年，在維也納有壹位科學家貝塔朗菲(LudeigvonBertalanffy)，當時他做了壹個畢業論文，叫做《生物有機體系統》，是他的博士論文。
郭桐興他是哪國人？
戴汝為戴汝為因為他在維也納，可能是奧地利人。他認為生物有機體，像動物、人，這樣生物有機體壹類的系統，他提出來了。這跟二次世界大戰的時候不壹樣，二次世界大戰所謂的壹個系統往往是機器和電子所形成的系統。後來出現了控制論，才會把壹些機器的東西跟人類的某些東西進行壹個類比，當然機器是不如人了，包括靈活性和適應程度。那時候人並沒有很大的註意，註意到有機體有這樣壹個系統。
戴汝為這是1928年的時候提出來的，這位科學家喚起了大家對復雜性的興趣。在他之前還有壹個數學家懷特海(AlfredNorthWhitehead)，他在“科學和現代世界”上以“有機體的哲學”壹文，描述了相類似的見解，這是與人和動物都有關系的。
自此以後的20年，在這方面發表著作，做出實質性貢獻的人和著作有：馬卡洛赫和匹茨（McCullochandPitts）的神經網絡（neuralnetwork）、馮.諾依曼（JohnVonNouma）的元胞自動機(cellularautomata)和復雜性（complexity）、以及維納（N.Wiener）的控制論（Cybernetics）。到了50年代以後，盡管普裏高津（Prigagine）及哈肯（Haken）做出過重要的貢獻，然而進展緩慢。控制論的提出還有壹個小故事，維納是1935年在清華大學做訪問教授，而且他當時是清華大學的電機系跟數學系兩個系的教授，清華後來還有人考證，控制論的思想最初可能是他在清華的時候想出來的，是不是還不壹定，但有這樣壹個說法。維納有著很好的數學基礎，他提出的控制論講的是機器和動物之間壹些相同的關系等等。他提出控制論的時候，遭到了很多人的反對，有人認為是偽科學什麽的。那天有壹位搞物理的人士還跟我說，在蘇聯大百科全書上寫了壹個控制論，說控制論是偽科學的，是編出來的。所以控制論的發展還需要經歷壹個過程，並不是壹提出來大家都認可。後來維納的工作，也就是控制論變得很有名了。我們國家還有工程控制論，這是講工程方面的，所以大家接受起來比較容易。
郭桐興離我們生活比較近壹些。戴汝為對。工程的東西，大家也是看得見，摸得著的。到了50年代以後，有些人的工作被認為是復雜性的早期工作，比如說哈肯他們做的壹些內容。復雜性科學大致是這樣壹些說法，有這樣壹些工作，而且是經過了壹段長的時間，逐漸形成了，並且是明確的復雜性科學。
說起來的話，跟復雜性科學有關的主要內容有這樣壹些部分，壹個是整體論與還原論，有這樣壹些說法和研究。這壹點我剛才也說了，西方是主張還原論的，而且取得了很大的成績。我們中國傳統文化中最早主張、提倡的是整體論，整體來看問題。
郭桐興整體是不是從宏觀的角度看問題？
戴汝為戴汝為還不只宏觀，有壹個問題可以看出，就是中國的中醫，不是頭疼醫頭，腳疼醫腳，而是根據整體來看。
郭桐興有了病癥，然後綜合起來、全面的看問題。
戴汝為對，而且還要根據中醫大夫的經驗，而且他的經驗也是從總體來看。而在西方就不是這樣的，我就遇到過這樣壹件事，有壹個朋友到美國去，在高速公路上遇到車禍了，就送到了醫院，他住院了，然後大夫給他開刀，就是從肩膀上給切了壹刀，然後再接上去，我都沒有想到會這樣，這就是腳疼醫腳，頭疼醫頭的問題，而中國的中醫就不會這樣考慮問題。這就是整體論和還原論。另外就是控制論和壹般的系統。剛才說的那位科學家，他在維也納做論文的時候，就是生物有機體的系統，這比做控制系統或者是做信息系統（還要復雜），我到騰訊來看，有很多人都是做信息系統的，這方面大家都比較熟悉，但不僅僅是這些方面。很復雜的還是生物有機系統。
戴汝為後來通過不斷的發展，在研究復雜性和混沌的理論，這也是從二次世界大戰以後，有好幾個步驟，壹個是數學方面的，還有混沌理論，其實混沌理論有很多數學研究基礎，實際上就是壹個非線性的定常系統，這類系統與它的初始條件，比如說壹個方程，除了方程之外還有壹個初始條件，如果初始條件變的話，那麽解就會變動得很大。這跟復雜性的研究很有關系，當時氣象學家舉了壹個例子。比如說在壹個很遠的地方，像在美洲或者是歐洲，就講氣象系統是壹個很大的系統，而且這個氣象系統裏面會出現混沌的現象，既然是混沌現象，那麽跟初始條件很有關系，初始條件壹變化，那麽系統的解也會有很大的變化。比如說在歐洲，壹個蝴蝶扇壹扇翅膀，可能就會引起另外壹個地方的暴雨。就是說這類系統是很龐大的，與它的初始條件很有關系，如果初始條件變了的話，這個解就會有很大的變化。
戴汝為當時關於復雜性有壹本很有名的書，就是在美國那邊寫的，裏面講“在混沌跟有序的邊緣上所產生的壹門新的科學，就是復雜性科學”。復雜性那本書在臺灣已經翻譯出來了，在國內也有賣的。但國內售書有壹個毛病，賣過了就沒有了。早期它把混沌看的比較重，實際上對混沌的研究後面也比較清楚，在壹些工程等應用上，就不像對氣象方面的影響，就是蝴蝶扇壹扇翅膀會引發另外壹個地方的暴雨。後來要使它的影響不要那麽大，變成壹個系統裏面的噪聲就行了。早期也是從復雜性科學裏面發現了這樣的問題。後來復雜性根據進化也有壹些研究了。後來美國壹個心理學家提出了遺傳算法，就是人種的進化，怎麽進化得好了，他有壹個算法，這個工作跟復雜性研究的關聯度也比較多壹些。
戴汝為還有壹個方面就是元胞自動機，這是壹位有名的科學家提出來的，就是說這個機器能不能繁殖，聽起來有壹點神，當時他提出了，壹般人很難理解，但是在搞復雜性的壹些人，就已經作出了這樣的例子。
郭桐興相當於是克隆？戴汝為有壹點這樣的意思，就是自我繁殖。蘭頓（Langton）是搞復雜性的，叫人工生命，以前大家知道人工智能，智能怎麽用機器來實現？這就是人工智能。自我繁殖也是很重要的壹點，按照他們來說就是人工生命，這是復雜性研究當中比較重要的問題，還有人工社會。
郭桐興這個怎麽理解呢？
戴汝為以前都是人的社會，人的組織，可是這個社會，有些是機器可以來代替的，比如說代理（Agent），很多工作可以用機器人代替人來做。還有就是人工智能的研究，有些需要有高度智能性質的壹些東西，也有人去研究了。人工生命跟人工社會是研究中的很熱門的東西，在國外開展這方面的研究也很多。還有壹個方面，就是大網絡的動力學的問題。比如說因特網，光說這個網和技術問題，這是壹種看法，實際上互聯網在跟用戶合在壹起來看，這就是壹個很復雜的了，又有人文的，又有科技的，因為每天都有網民在寫網頁放在網上，這是以前沒有過的。還有所謂的跟復雜巨系統相聯系的壹些問題，這些都是在研究的。同時我們國內也在做所謂的復雜巨系統的有關問題，比如國民生產總值（GDP）預測的問題，這是在社會經濟系統裏面要考慮的壹個問題，所以它是壹個很復雜的問題。二次世界大戰以後，復雜性方面的內容，就是我剛才列的這樣壹些內容，實際上復雜性科學研究的範圍很大，比如說人工生命、人工社會、機器的自我繁殖，這些問題都是很新的，也是很復雜的，這些都是屬於復雜性科學的問題。這是第三次熱潮。
我們做的這些更復雜，因為要管好壹個單位。由於多學科交叉的發展，大家都認為是非常重要的事情，而且自然科學跟社會科學不斷的融合，兩個也是交叉的。由於這樣，壹門比較新興的科學，也就是復雜性科學被提出來了。這也就是我們進行了所謂復雜性科學的研究。
對整個科學的發展來講，對於復雜系統的精確、更完整的描述，是科學最大的挑戰。所以把這個復雜性科學提到了這樣壹個高度。相當壹部分人是贊成這樣的觀點，也還有壹部分人不太同意。但這個趨勢是這樣的。
中國的復雜性科學研究
國內舉行過很多活動，84年成立的研究所，1991年中國科學院開過壹次復雜性討論，92年香山會議也開過生命的復雜性與復雜性進展討論會。後來的1993年，石油大學成立復雜性研究中心，94年還有壹次香山會議，就是開放復雜性與方法論的討論會。97年開放的復雜系統理論與實踐的討論會，99年開過壹次培訓討論會。到了2000年基金會開始設立了復雜性研究基金，錢不是很多。到了2001年基金會成立了壹個中德基金，而且第壹次活動就是在北京，是中德雙邊關於復雜性科學的討論。2001年基金委又派了壹個代表，中法社會認知復雜性科學討論會。後來我們成立了復雜性研究中心。這些事情在國際上很熱的，包括人工生命、人工社會。在歐洲來說，作為復雜性科學的重要成果就是原理平衡態的開發系統。