涌現(xiàn)的定義及其辨析

1、涌現(xiàn)的定義及其辨析涌現(xiàn)是復雜系統(tǒng)的根本特征，通常認為，它是指復雜系統(tǒng)在自組織過程中新結(jié)構(gòu)、新屬性的出現(xiàn)。[13]按照目前公認的看法，“復雜性科學本質(zhì)上是關(guān)于涌現(xiàn)的一門學科，同時研究如何確認涌現(xiàn)現(xiàn)象的基本法則?！盵12]遺憾的是，目前對涌現(xiàn)還沒有一個明確的定義。目前關(guān)于涌現(xiàn)的研究，多數(shù)基于實驗觀察或者數(shù)值模擬的描述性工作，缺乏真正具有可操作性的觀點和方法[14]，這就使得人們在判斷某個現(xiàn)象是否為涌現(xiàn)現(xiàn)象時難以界定；另外一個方面，由于缺乏真

2、正的理論深度，也難以獲得更深刻的理解。涌現(xiàn)的思想可以追溯到亞里士多德，那句著名的“整體不同于其部分之和”已經(jīng)觸及“涌現(xiàn)”的核心。目前，將涌現(xiàn)理解為“因局部組分之間的交互而產(chǎn)生系統(tǒng)全局行為”[31]或“緣起于微觀的宏觀效應”[37]，而這些宏觀全局行為或特征是微觀組分所不具有的，只能通過整體體現(xiàn)出來[38]。對于涌現(xiàn)概念，這種描述還是比較模糊的。對涌現(xiàn)的更具體的認識主要有兩種思路，其中，第一種思路基于層級和可預測性的思路?；趯蛹壍乃悸肥?/p>

3、指，從高層特征與低層特征之間的關(guān)系來界定涌現(xiàn)性；基于可預測性的思路是指，站在系統(tǒng)演化的時間軸上，從系統(tǒng)特征的可預測性角度，來理解涌現(xiàn)。Fromm[39]就是從層次之間不同的反饋類型和因果關(guān)系，將涌現(xiàn)分為4類，并解釋了它們的可預測性：簡單或有名無實的涌現(xiàn)(simple／nominalemergence)、弱涌現(xiàn)(weakemergence)、多重涌現(xiàn)(multipleemergence)、強涌現(xiàn)(strongemergence)，如圖3。

4、類型I只包含前饋，而無反饋；類型II只包含簡單的正反饋或負反饋；類型III中存在多個反饋循環(huán)，同時還包含了學習和適應；類型IV則表現(xiàn)為，在高層組織中出現(xiàn)了涌現(xiàn)結(jié)構(gòu)或產(chǎn)生了體現(xiàn)不可還原性新性質(zhì)的復雜性。這里的前饋和反饋主要指的是因果關(guān)系。同時，F(xiàn)romm還指出，“如果用可預測性取代反饋作為主要分類標準，會得到相同的分類結(jié)果。[39]”對基于層級的涌現(xiàn)解釋，Ryan[40]認為，它們和認識論相關(guān)聯(lián)，不是從本體論的立場出發(fā)的，這樣就會產(chǎn)生涌現(xiàn)

5、不可知論。Ryan建議從“范圍(scope)”、“分辨率(resolution)”和“狀態(tài)(state)”等概念出發(fā)，來認識涌現(xiàn)。并基于這些概念定義了涌現(xiàn)特性、弱涌現(xiàn)特性、新奇涌現(xiàn)特性等概念，然后通過新奇涌現(xiàn)特征這一概念定義了“涌現(xiàn)”。范圍(scope)：由空間或時間的邊界來定義。空間包括概念空間、形式空間和物理空間，空間邊界內(nèi)由觀察者感興趣的元素組成系統(tǒng)，邊界外為系統(tǒng)的環(huán)境，空間范圍用S(x)表示；時間范圍指系統(tǒng)生存的時間段，用S(t

6、)表示。measureofrobotgroupdiversityAutonomousRobots，2000，8(3)：209238【37】LiuHongbo，AbrahamAjith，ClercMauriceChaoticdynamicacteristicsinswarmintelligenceAppliedSoftComputing，2007，7(3)：lOl91026【38】面向涌現(xiàn)的多Agent系統(tǒng)研究及其進展金士堯【39】Fro