《为什么需要生物学思维》

撰写|游苏宁（中华医学会继续教育部）

回溯人类的发展史，科学和技术的日益精进，为我们提供了洞悉世界的手段和享受美好生活的基础。依靠技术的进步，使得我们“敢上九天揽月，敢下五洋捉鳖”的梦想成真。然而，人类自己创造出的技术，已经变得过于复杂且相互交错，在软件规模日益增长的同时，错误率也在大幅度增加，令我们根本无法尽知其出错的方式。对于人们百思不得其解的疑惑，美国作者塞缪尔·阿贝斯曼在《为什么需要生物学思维》一书中坦承了自己的观点，为我们指点迷津，从而使读者茅塞顿开。作为复杂性科学研究专家、应用数学家及计算生物学家，哈佛大学医学院的研究员，他一直在研究生活中日益增加的复杂性。

作者强调，要认识世界的复杂性，必须要结合生物学和物理学：用生物学思维处理个例，用物理学思维提取规律。总之，作者给我们提供了应对超复杂这个难题的一些方法，但是并没有提供终极答案，事实上，这个问题也不应该有终极答案。

作者认为，技术发展过程中，某些固有的力量使我们在复杂性中越陷越深，这些力量强大到能让系统变得越来越复杂。当一个复杂的系统庞大到一定程度时，无论其具体形式如何，都会变成一个拼凑起来的系统。技术系统日趋复杂的主要原因是“吸积”与“交互”，也包括“必须处理的例外情况”和“普遍的稀有事物”。书中详细分析了导致系统日益复杂的4种主要因素：吸积，是指系统星星点点的累积过程。随着时间的推移，系统中不断加入更多的组成部分，也增加了越来越多的连接。交互，由于互联的便利性和各种层次上的不断吸积，导致持续增多的交互并产生技术之间的依赖性；我们在享受便利的同时，不得不面对陷入复杂世界的巨大风险，与互联相关的故障成本也持续增加。必须处理的例外情况，一般指使得技术变得复杂的边界情况，但若不处理，技术系统就会出现漏洞。普遍的稀有事物，任何的一般性规则最终都必须应对例外情况，而后者会不断裂解，从而形成越来越复杂的分支机构。

作者坦言：软件的复杂性是其根本属性，而不是偶然属性，因此其出错的形式必定多种多样。导致认知极限的最直接原因是软件中存在大量的分叉点，如果复杂技术系统中的部件堆积得越来越多，设计也日趋复杂，那么灾难便只会与日俱增。因此绝大多数计算机程序都是永远不可能被任何人完全理解的。正是这些因素最终会使原本优雅的解决方案变成杂乱无章、拼凑起来的系统。适应这种不完全理解的状态，是生活在纠缠世界中必须付出的代价。不管时代如何变迁，它们从来压制住人们对简单的渴求，以至于在人们心中，它们已如物理规律般不可抗拒。而我们的目标应该是创建最佳水平的互操作性，而不是最大限度的互操作性。

作者指出，人类大脑的生理机构决定了人们无法掌握所有的知识，无论多努力，我们大脑和社会在面对这些复杂系统时的表现都难以令人满意。每个人理解世界的能力天生就有所不同，对大多数人而言，记住一个7位数已经相当不易。天才拥有常人难以企及的直觉，他们的跳跃性思维可能远远超出常人所能理解的范畴。但是人类的认知能力始终存在社会极限和生物极限，这是无法逾越的天然鸿沟。

我们个人的知识储备与理解复杂系统所需的知识相比，存在着根本性的冲突。人类世界以“1”开始、而计算机则从“0”开始计数。这个事实意味着人类思维的方式与大型系统的构建及运行方式之间的裂痕将会越来越大，而且人类大脑并不具备解析这种复杂性的能力。有时系统会出现一些离奇的行为，这些行为甚至连设计者本人都不曾预料到，这样的系统被称为“技术狼人”。技术狼人不仅是人类跨入新时代的标志，也为我们指出了管理复杂系统的新方向。如今，狼人就是我们自己所构建的系统突然出现了意外行为，它是所有使系统变得复杂难解的邪恶势力的集中体现。

在纠缠世界中，由于我们无法完全把握庞大而复杂的系统结构和动态，加之无法具备理解其运行方式的专业知识，从而失去控制权。随着知识的范畴逐渐超越了地域、文化和心灵的界限，要想控制好自己周围的系统，解决方案之一就必须求助于专业化，并推进多学科和跨学科的团队合作。

专业化帮助我们不断取得进步，同时我们也更加依赖于跨领域“汲取营养”的系统。但更多的时候，创建工作需要大规模团队的长期合作，从而有可能在前沿地带取得突破，进而构建出特别强大的复杂系统。专业化无疑是一个成功的进程，它给我们带来了大量的、令人印象深刻的技术，但同时也将我们带入了纠缠世界。在纠缠时代里，我们不得不依赖于生而为人最终无法拥有、复杂的技术系统知识。

作者指出，生物学思维和物理学思维是解释世界的两种不同方法，适用于不同的系统，而且通常是互补的。物理学主张用简单的公式来解释一切，人们通过统一和简化去观察各种现象的明显趋势，简化是物理学领域内广受尊崇的方法之一。

物理学家之所以会孜孜不倦地探寻能够一统天下的万用理论，就是希望能够发现可以作为人类已知的、宇宙各方面基础的秩序；并让宇宙的每个组成部分都各归其位，将它们放在适当的位置上。而生物系统是拼凑而成的系统，生物学家通常更愿意接受多样性，并倾向于陈列大量事实，而不在意这些事实是否能用某个统一理论来解释。他们用时间的维度去考虑复杂的问题，用谦卑的心态去记录和总结。

作者解释了复杂的技术系统需要生物学思维的3个主要原因：

（1）生物学系统一般比物理学系统更复杂。在物理世界中，系统的组成部分一般是相同的；在整个系统中，各部分之间的相互作用方式往往是统一的。在生物学中，系统的组成部分不仅类型繁多，而且涉及多个层次；系统中的每个组成部分不仅迥异，而且很难从整体中被单独拆解出来。现在的技术系统正变得越来越复杂，显然它们更像生物学系统。

（2）生物学系统是有历史的，会随着时间的推移而进化，且更容易受到进化的影响，这是其根本特性之一。随着时间的推移，它一直在做着修补工作，以零敲碎打的方式修整着系统，使之适应新的环境。进化而成的系统虽然能有效地运行下去，但远谈不上优雅和简单，看上去却不一定“完美”。

（3）生物学系统和技术系统的相似性还可以通过高度最优化容限模型来分析。作者坦言：生物学的思维方式其实是一种发展的世界观，没有最好，只有最合适。生物学思维可以帮助我们从生命求存、发展、演替的过程中，去体悟其中的奥妙，更好地理解天灾人祸。尽管上述两种方法都是在探求具有普遍性的、有预测能力的理论。但是，其推进方向是不同的，这种不同主要反映在它们对抽象化的相对容忍度上，而相对容忍度又取决于所研究系统的特性和复杂性。复杂的技术系统更接近生物学系统，因此，用生物学思维来思考复杂技术应为不二之选，而我们真正需要的是经过物理学思维锤炼的生物学思维。

我们必须认识到，人类已经进入了纠缠时代，技术变得如此复杂，在个体所能处理的知识体量与其需要了解的、与生活息息相关的系统知识体量之间，存在着一条无法逾越的鸿沟，以至于我们无法完全理解并控制它。每个人都需要用新的思维方式去理解技术，甚至是那些我们轻松地将理解外包给专家的技术。

从失败中吸取教训，是理解任何复杂系统的重要机制。纠缠时代的到来是一场严峻的挑战，但要想真正理解这个由人类一手创造的时代，我们就需要先退而求其次，将迫使我们陷入复杂性、阻碍我们理解复杂性的各种因素找出来。要将生物学思维应用到对技术系统的研究中，我们就必须认识到，“修修补补”是构建和理解系统的一种重要方法。同时要越来越多地把物理学思维与生物学思维结合起来，力争达到两者“和谐共处”，在探寻秩序的同时，也不能忽略粗糙的边缘。如今数字世界还在继续变得更丰富、更庞大、更互联化。它的发展速度不仅超出人们的想象，而且正变得越来越独立于人类。因此，我们迫切需要培养数据科学家这样的通才，他们既拥有抽象的物理学思维，又能在尚未理解整个系统的情况下便懂得欣赏系统细节，其职责是利用计算机科学和统计工具挖掘大型数据集中的隐藏含义。

作者坦言：面对复杂的技术系统，我们必须保持谦卑，而不是盲目的崇拜；必须满怀好奇，而不是心怀恐惧。必须采取的正确态度是：对于难以理解的事物，以欣慰感看待它，要努力克服我们的无知；一旦理解了某个事物，也不会认为它是理所当然。谦卑之心，加上迭代的生物学思维，就是洞悉复杂世界的正确方式。时至今日，信息的传播速度比我们能识别得更快，而且一直在以奇妙并出人意料的方式相互缠绕和作用。即使无法完全理解复杂系统，我们也可以通过观察异常情况和分析故障等方式获得卓越的见识。即使我们所构建的机器的复杂性超出了所能理解的范畴，我们也无需感到不安或失望，而应通过乐观主义精神对我们自己所构建的这个“不可理喻”的世界心怀希望。承认自己无法完全理解的复杂系统，将会改变我们理解和应对技术系统的方式。