前端時間我遇到了一些很有趣的知識,這些知識幫我將物理、神經生物、編程方面的知識串聯起來。但遲遲沒有動筆,現在終于要開動了。
先說一下這些知識怎么來的吧,它們來自一本算法書和一本知乎大V介紹臨界點的書。
這些知識的核心概念就是:小可聚大,大能化小。這個概念我們應該都很熟悉,例如,大部人都知道復雜的問題可以被分解各個擊破。但是,這個道理看似太正確,以至于我們會用平常的想法看待它,結果就是,雖然知道它很重要,卻又對其不夠重視。現在開始刷新我們的大腦,以新的方式理解它。
老子說 道生一、一生二、二生三、三生萬物,說的也是這個道理。但是這個生是有條件的,條件就是外界環(huán)境能夠促成這種一生二、三生萬物。舉個例子,一杯渾水,當外界環(huán)境是靜止的時候,污粒會隨重力作用慢慢沉淀下來,使得上層越來越多的水變清。清水就可以被看作是一,外界靜止的環(huán)境使得重力作用于污粒,污粒必然下降,使得一而再再而三,直到穩(wěn)定。當我們搖晃清水,環(huán)境發(fā)生了改變,對于污粒來說必然加速運動,一而再再而三水愈加渾濁,直到渾濁程度穩(wěn)定。無論是靜置狀態(tài)下的清水,還是搖晃下的渾水,它們都是最適合當時環(huán)境下的狀態(tài)。它們隨著環(huán)境而變化狀態(tài)。
這個主題很是龐大,會涉及到生物適應性、臨界以及單純的如何有效率的解決問題。我將從物理、社會現象、神經、生物、遞歸這些方面舉例進行闡述。下面的東西只是單純例子的匯總,可能會沒有明顯的關聯,但是看后或許能夠將它們聯系起來。
我們都知道,在正常環(huán)境下,溫度到達零度,水會結成冰,可以說溫度為零度是水化冰、冰化水的臨界條件,我會稱這個溫度為臨界溫度。按理來說,一個水分子碰到了臨界溫度就會很快變?yōu)榱愣瘸蔀楸肿?,這樣我們就能看到,將一杯水放入零下的環(huán)境,水能很快變成冰,但是現實是我們要將一杯水放入冰箱一段不少的時間才能讓水逐漸變?yōu)楸鶋K。也就是說,有一些其他的原因或者說力量阻礙水分子進入臨界,我稱這種現象為臨界延遲。臨界延遲可以跟很多因素有關,比如說如果水分子本身溫度有二十度,讓它變成零度肯定比接近零度的水分子變成零度要難的多。臨界延遲可以用來衡量狀態(tài)轉變的難易程度,我們可以推測最能適應變化環(huán)境的事物是該變化環(huán)境下總體臨界延遲最小的事物。
由于臨界延遲的存在,在臨界溫度下,水變成冰并不是瞬間發(fā)生的,而是逐漸的,向周圍擴散的,而臨界溫度這個外界條件就是讓水變成冰的一種驅動。這個驅動是一直存在的,我們想象一下,溫度剛下降并穩(wěn)定到零度,有些水分子最先適應種變化,讓自己變成冰的形態(tài),從而與環(huán)境一起影響周圍的水分子,正常條件下它周圍的水分子更可能與它連接在一起形成更大的冰圈。各個冰圈逐漸擴大自己的勢力范圍直到相遇。也就是說環(huán)境的變化使得水分子的形態(tài)發(fā)生改變,并且這種改變并不是從左上角到右下角這種的,而是先到達臨界的水分子逐漸擴大自己的勢力范圍然后匯集起來的,這種形態(tài)就像函數里面的遞歸。我們有時會看到一盆水上面是冰下面是水,這是因為環(huán)境并不是單一的,零下的天,將這盆水放到外面,底下一直放帶點溫水就會有這種現象,但是在一個完美封閉的環(huán)境中應該不會有這種明顯不對稱的現象,它們往往是均勻散列分布的。我們有時也可以看到水面上有冰漂浮,也就是說冰中有水,水中隔著冰。我的解釋是,現實中外界環(huán)境不是十分單一穩(wěn)定的,舉例來說,在與水面接觸的空氣溫度并不是穩(wěn)定在零度,而是會有一定的波動,并且也可能大致穩(wěn)定在臨界溫度上下范圍。于是我們可以看到,在現實中,如果溫度是臨界溫度,水變成冰是不完全的的,水變成冰的過程符合冪律。下面我將用另一個例子闡述冪律。
美國的黃石公園曾發(fā)生過一起特大火災,損失慘重。然而,奇怪的是這場火災主要原因并不是由于管理員的玩忽職守,因為在這之前很長一段時間都沒有發(fā)生過火災。事實上,當時黃石公園對火災采取的是零容忍的態(tài)度,也就是說任何一場火災無論大小都要被第一時間撲滅,為此他們做了很多防護工作。實際上,這次災難的根源就在于他們采取的這種零容忍的態(tài)度。森林其實有自己的“免疫”系統(tǒng),它們會在一定條件下生起自然火,燒掉那些枯老的樹木,從而形成火災隔離帶。由于那些管理員太過盡責,導致每次起火都被快速撲滅,很多枯老的樹木存留在那里成為了上好柴堆。于是那次起火,火勢之大、蔓延之迅速非人為可控。其實自然環(huán)境下,森林樹木的分布就是符合冪律的。這個冪律是與環(huán)境達到的一個平衡,就像上面冰與水一樣。
如果只考慮火災對樹木生存的影響,如果公園里面的樹木都很耐寒,如果黃石公園的溫度常年在燃點以下,它應該就不用也不能自啟動大火來燒掉枯木。如果說真是環(huán)境下黃石公園樹木密集度為7分,那么其他條件不變,溫度降低后,樹木密集度可能可以達到9分。如果說整個黃石公園的密集度為7分,那么黃石公園1/2度密集度應該也是7分,7分可以看作公園與環(huán)境達到的一個平衡。如果超過7分,就會超過公園能夠承受的范圍或者說臨界,于是燒掉自己的一部分以適應環(huán)境。有趣的是,這種看似很智能的火災預防,看起來確是那么合情合理:枯木多了,發(fā)生火災的概率就更大,就更可能被燒著,作為“壞掉的組織”被清理。這自引火可以算是森林對環(huán)境的負反饋。然而水是沒有這種反饋的,或者說沒有那么明顯,我們可以認為它的形態(tài)可以被環(huán)境任意改變,但是或許這是由于環(huán)境的變化改變的太容易也太劇烈了。如果環(huán)境穩(wěn)定在水狀態(tài)改變的臨界值左右,我們或許能從分子角度看到這種負反饋。由于現實中環(huán)境不能劇烈變化,而且樹木是物體尺度的,所以我們能夠很明顯看到這種負反饋,如果溫度可以在-10到40度之間任意竄動,森林的這種自燃機制估計也沒什么用了吧,反而可以一下把自己全燒掉。
我認為冪律就是事物與環(huán)境之間達成一個平衡協(xié)議,里面有著重要的參數。如果把環(huán)境比做上帝,這個協(xié)議就像這樣:上帝對事物說,我給你這么大(參數)個地盤,你只能在這個范圍內任意活動擴張,但是超過我就對你不客氣。上帝對每種食物都設置了不同的地盤,并且上帝還會根據他的心情更改地盤。每種事物只能乖乖的各自遵守上帝的規(guī)定。
我們能夠自己用模型去演示冪律,例如沙盤模型。我們的經濟生活也可以看到冪律,比如財富的3/7分布,時間的3/7分布等......
寫累了。。。。部分例子借自《臨界:智能的設計原則》,文字全部來自自己,作為一個非科學人,不為以上文字負責。
待續(xù)。。。。
(如果有下集的化,我會闡述沙盤模型 3/7分布 流感的傳播 系統(tǒng)的崩壞 神經網絡 遞歸思想 以及一些其他BB---或許還會更改下這篇)