? herbertA.simon
thesciencesoftheArtificiAl
h．A．西蒙著
武夷山译
前言
第一章理解自然界和人工界
人工界
作为范型的环境
作为“界面”的人工物功能解释功能描述与综合适应性的限度
通过模拟获得理解
模拟技术作为新知识源的模拟知之甚少的系统的模拟
作为人工物的计算机
作为抽象物的计算机作为经验物的计算机计算机与思想
符号系统：合理的人工物
符号系统的基本能力作为计算法的智力经济学：抽象的理性
第二章经济合理性：适应性的手段
经济活动者
规范理论过程合理性令人满意
市场与经济
看不见的手不确定性与估计市场与组织
进化模型
关于经济人的另一理论局部极大与全局极大进化的近视性经济进化的机制
经济学与心理学
效用函数愿望水平
社会中的人
第三章思维心理学：将智慧嵌入自然
作为的心理学
搜索策略绩效的限度
概念获得速度的限度
记忆参数——每块五秒
记忆参数——七块还是两块？
记忆的组织
刺激物的组块视觉记忆处理自然语言语言处理中的语义学问题
结论
第四章记忆与学习：作为思想环境的记忆
语义丰富的领域
长时记忆直觉多少信息？为处理的记忆
理解与表现
饮茶仪式一个有理解力的程序理解物理学规模与简单性
学习
理解式学习产生系统从例子中学习
发现过程
无目标的解决问题过程重新发现经典物理学
结论
第五章设计科学：创造人工物
设计的逻辑——固定了的选择
命令性逻辑的悖论还原至叙述逻辑计算最优状况求出令人满意的行动方案
设计逻辑：找出备择方案
手段-目的分析搜索逻辑
作为资源分配方法的设计
公路设计的例子指导搜索的方法
设计的形态：层级结构
产生者-检验周期作为风格决定者的过程
设计的表现
作为表象变换的解决问题过程空间表象表象的分类
小结——设计理论的论题
设计的评价备择方案的搜索
设计在精神生活中的作用
第六章社会计划：进化着的人工物的设计
设计问题的表现
作为表象的组织找到限制性因素无数字的表现
计划用的资料
预测反馈
谁是客户？
专业人员-客户关系作为客户的社会
计划的时间期和空间城
将未来“贴现”时间视界的变化进步的定义注意力的管理
无最后目标的设计
出发点设计是有价值的活动社会计划与进化
社会设计课程体系
第七章复杂性的构造
层级系统
社会系统生物系统和物质系统符号系统
复杂系统的进化
生物进化起到自然选择作用的解决问题过程选择性的来源关于帝国与帝国的兴建结论：层级结构的进化论解释
近可分解系统
社会系统的近可分解性物理化学系统对层级结构广度的一些看法小结：近可分解性
复杂性的描述
近可分解性和可理解性复杂系统的简单描述状态描述与过程描述自我复制系统的复杂性的描述个体发生重演种系发生
小结：复杂性的描述
结论
复杂性的描述
如果你让人画一复杂物体，如人的面孔，他们几乎总是以层级方式着手。首先他们画脸的轮廓，接着加上或添入面部特征物：眼、鼻、口、耳、头发。如果要求他们再细一些，他们就开始扩展每一面部特征物的细节——瞳孔、眼睑、睫毛，等等，直到达到他的解剖学知识的极限。关于物体的信息在人的记忆中是按层次排列的，就象文章著作提纲的大小标题一样。
当信息以提纲形式表达时，就很容易将每一子纲目下主要部分之间的关系的信息和每一部分内部的关系的信息包括进来。属于不同部分的“子部分”间的关系的详细信息在提纲中没有地位，可能会丢失掉。这种信息的丢失和主要关于层级次序的信息的保存，是区别孩子（或未受过表现法训练的人）的绘画与训练有素的艺术家（我说的是致力于表现的艺术家）的绘画的一个突出特征。
近可分解性和可理解性
我们通过对近可分解系统的动态性质的讨论已经看到，将系统表现为层次结构所损失的信息比较少。属于系统不同部分的子部分仅以集总的方式相互作用——它们相互作用的细节可以忽略。在研究两个大分子的相互作用时，我们一般不需详细考虑属于其中一个分子的原子核与属于另一分子的原子核的相互作用。在研究两个国家的相互作用时，我们不需详细研究一国每一公民与另一国的每一公民的相互作用。
许多复杂系统都具有近可分解的层级结构这一事实，是使我们能理解、描述、甚至“看见”这种系统及其部分的重大促进因素。或许应当将这一命题反过来。如果世界上存在这样一些重要系统，它们是复杂的但不是分层的，那么也许在相当大的程度上，我们就无法观察和理解它们了。对这些复杂系统的行为的分析将涉及对它们的基本部件之间相互作用的详细了解及计算，那将超出我们的记忆能力和计算能力。
我不想确定哪个是鸡哪个是鸡蛋：我们之所以能理解世界，是因为世界是层级结构的；或，世界之所以显现出是层级结构的，是因为它的非层级结构的那些方面是我们既理解不了又观察不到的。我已给出了一些理由，说明为什么可以认为前一种看法至少包含着一半真理——即进化着的复杂性往往表现为层级结构，但它不可能是完全的真理。
复杂系统的简单描述
有人也许认为，复杂系统的描述本身就是一种复杂的符号结构－－确实，可能正是那样。但是，并不存在这么一条守恒定律，它要求描述与被描述的物体一样笨重。举一个小例子便能说明，可以很经济地描述系统。假设系统是这样一个二维阵列：
ABmnrshi
cdoptujk
mnABhirs
opcdjktu
rshiABmn
tujkcdop
hirsmnAB
jktuopcd
让我们称阵列为a，阵列为m，阵列为r，阵列为h。让我们称阵列为w，阵列为x。那么，整个阵列可很简单地记为。原结构由64个符号组成，但只需35个符号便能记下对它的描述：
s＝
w＝x＝
a＝m＝r＝h＝我们利用原结构中的冗余实现了简化，例如，在总图式中出现了四次，用一个符号a来表示它是很经济的。
如果一个复杂结构完全没有冗余，也就是说，核结构的任何方面都不能用任何其他方面来表示，那么，它就是自身的最简描述。我们可以表现它，但无法用更简单的结构描述它。我们一直在讨论的层级结构有高度的冗余性，因此，常常可以很经济地加以描述。冗余性呈现很多种形式，这里我提三种：
1．层级系统通常由仅仅几种子系统组成，这些子系统可进行各种排列和组合。蛋白质是一个熟悉的例子，它的多种变体产生于仅仅二十种氨基酸的不同排列方式。类似地，构成无数种分子所需的全部积木块不过是九十几种元素。因此，我们可以用字母表中的那些用作元素名称的字母进行描述，这些字母相应于复杂系统由以产生的元素子系统的基本集合。
2.如我们已看到的，层级系统往往是近可分解的。因此，对系统单元之间的相互作用进行描述时，只需考虑这些单元的总体性质。近可分解性概念的推广可称为“空世界假说”——多数事物与多数其他事物仅有微弱联系；只需考虑所有可能的相互作用中的一小部分，就能获得一个过得去的对现实的描述。采用一种允许不提及某些事物的描述语言，就能很简洁地描述近空世界。休巴德大妈不必核对写着碗柜内存放物的清单，便可知道她的碗柜空了。
3．通过合适的“重新编码”，使经常能使存在于复杂系统的结构中但不明显的冗余性成为一目了然的。对于动态系统的描述，最常见的重新编码方式是，用对一个能产生时间路径的微分方程的描述来代替对该时间路径的描述。简单性表现为，在任何给定时刻的系统状态与短时间后的系统状态保持不变。于是1357911……这个序列结构很容易表达，只要注意到，前一数上加2便得到新数。但是伽里略发现，就是这个简单序列可用以描述沿斜面滚下的球在相继的时间间隔末尾时的速度。
科学的任务是利用世界的冗余性来简单地描写世界。这是人们所熟悉的命题。我不想在这里探究一般的方法论问题，但想更仔细地考察一下在我们寻求对复杂系统的理解时可以利用的两种主要描述类型，我分别称这两种类型为状态描述与过程描述。
状态描述与过程描述
“圆是离给定点等距离的所有点的轨迹”。“要画圆，将圆规的一脚固定，旋转另一脚直到它回到出发点为止”。欧几里德暗示：如果你实施第二句话规定的过程，就会产生一个满足第一句话的定义的东西。第一句是圆的状态描述，第二句是过程描述。
对结构的这两种理解方式是我们的经验的经纬。图画、蓝图、大多数图表和化学结构式是状态描述。处方、微分方程和化学反应方程式是过程描述。前者表征了感受到的世界，它们提供了辨认物体的标准（往往是通过模仿物体的方式）。后者表征了受到作用的世界，它们提供了将具备我们所想望的性质的物体生产出来的手段。
感受到的世界与受到作用的世界这二者的区别确定了适应性生物的基本生存条件。生物必须逐渐搞清被感知世界的目标与过程世界的行动之间的相互关系。当这些相互关系被意识到并用言语表述出来时，它们就相当于我们所说的手段－目的分析。给定一想望的状态和现存状态，适应性生物的任务就是找到这两个状态的差别，然后找到消除该差别的相关过程。
于是，要解决问题，就要使对同一复杂现实情形的状态描述与过程描述不断相互转化。柏拉图在《美诺篇》（meno）中论证说，所有学习都是回忆。他认为，除非我们已经知道问题的答案，不然我们就不能发现或认出这个答案。他不能做出别种解释。这一悖论的产生缘由就是我们与世界的二元关系，该悖论的解决也要靠这种关系。我们给出解法的状态描述，这就是提出了问题。这一任务就是要找到一个能从初始状态产生出目标状态的过程序列。从过程描述向状态描述的转化使我们能知道，什么时候已经达到了目的。对我们来说，解法真正是新的——我们并不需要柏拉图的回忆理论来解释我们是怎样认出解法的。
现在已有愈来愈多的证据表明，称为“人类的解决问题过程”的活动基本上是一种手段－目的分析。它的目的是：发现对通向想望目标的路径的过程描述。一般范式是：给定一设计图，找出相应的“药方”或实现方法。很多科学活动是这一范式的应用：给定某些自然现象的描述，求出能描述产生这些现象的过程的微分方程。
自我复制系统的复杂性的描述
找到对于复杂系统的相对简单的描述，这一任务不仅仅对理解人类获得的关于世界的知识是有益的，而且对理解复杂系统为什么能复制自身也是有益的。我在对复杂系统的进化进行讨论时，只不过稍稍接触了一下自我复制的作用。
原子量大的分子和复杂的无机分子表明了这样一桩事实：复杂性的进化并不意味着自我复制。如果从简单性向复杂性进化的概率很高，进化就会反复发生；系统处于统计平衡态时，大部分基本粒子都加入了复杂系统。
然而，如果一种特定的复杂形态的存在使与该形态很相象的另一形态的产生概率增大了，那么，复杂系统与单元之间的平衡就会发生大变化，向有利于生成复杂系统的方向移动。如果我们对物体的描述足够清楚和完备，就可以根据描述复制物体。无论复制的具体机制是什么，描述给我们提供了必要的信息。
我们已经看到，复杂系统的描述可取许多形式。尤其是，我们可以对复杂系统进行状态描述（设计图），也可以进行过程描述（实现方法）。复制过程可围绕这两个信息源中的任一个进行。或许，最简单的可能情形是让复杂系统作为它自身的描述——一块可由以做出复制品的模板。例如，当前最言之成理的dnA复制理论中的一种理论认为，一个以互相匹配的两部分（每一部分实质上是另一部分的“底片”）绕成的双螺旋形式存在的dnA分子，可以从螺旋态展开，让双螺旋的每一半成为据以形成新的匹配部分的模板。
另一方面，我们已获得的关于dnA对生物代谢机制的控制作用的知识指出，模板复制不过是涉及到的过程之一。根据目前最有影响的理论，dnA既是自身的模板，也是与它有关的物质核糖核酸（rnA）的模板。而rnA又是蛋白质的模板。但是，据目前的知识，蛋白质不仅通过模板方法指导生物代谢，而且起着调节细胞内反应速率的催化剂的作用。rnA是蛋白质的设计图，蛋白质是代谢的实现方法。
个体发生重演种系发生
生物染色体中的dnA包含着确定生物发育和活动所需要的一些（也可能是大部分）信息。我们已看见，只要当前的理论近似正确，那么，信息的录写方式就不是对生物体的状态描述，而是关于通过营养物质来构造和维持生物体的一系列“指令”。我已采用过药方（实现方法，recipe）的譬喻，我可以同样贴切地将过程描述比作一个计算机程序，它也是一个控制着符号结构的构造的指令序列。让我详细说一说后一比喻的某些结果。
如果说，遗传物质是程序——就其与生物体的关系而言，那么，这一程序具有特别的性质。首先，它是自我复制的程序。我们已考察了它的可能的复制机制。第二，它是以达尔文主义的进化方式发展起来的程序。在表匠寓言的基础上，我们可以断言，遗传物质的许多祖先也是富有生命力的程序——关于组件的程序。
对于这一程序的结构，我们还能做些其他什么推测呢？生物学中有一著名的概括性结论，它的文字表达非常简洁，以致即使事实不支持它，我们也不想抛弃它：个体发生重演种系发生。个体生物体在其发育过程中经历了同其某些祖先的形态类似的几个阶段。人类胚胎在发育过程中，先长出鳃条，然后改变它们以用于其它用途。这是属于上述概括性结论的一个人所熟悉的特例。如今的生物学家喜欢强调这一原理的缺点，说什么个体发生仅重演了种系发生的最粗糙的方面，而且仅仅是粗糙地重演。这些缺点不应使我们看不见事实：这一概括性结论在粗糙近似下确实成立，它确实概括了关于生物发育的非常有意义的一组事实。我们怎样才能解释这些事实呢？
解决复杂问题的一种方法是将复杂问题化约为以前解决过的问题——说明采用哪些步骤就可从早先的解法导致对新问题的解法。如果在世纪之交时，我们要教一名工人造汽车，那么最简单的方法或许是教他如何改造一辆马车——去掉车辕，加上一个马达和变速器。类似地，通过增加能将较简单的形态改造成为较复杂的形态的新的过程，遗传程序在进化过程中也可加以改变——要构造一个原肠胚，就拿一个囊胚来再加以改造！
因此，单细胞的基因描述采取的形式可以与将细胞“装配”成多细胞生物体的基因描述很不一样。细胞分裂这种繁殖方式，至少需要一个状态描述（比如说dnA）和一个简单的“解释过程”（借用计算机语言的术语），该过程将状态描述复制下来，作为更大的细胞分裂复制过程的一部分。但是，这样一种机制显然不足以解释细胞在发育中的分化。将这一过程看作是以一个过程描述与一个多少更复杂一些的解释过程为基础的，似乎更为自然。解释过程在一系列阶段上产生出发育成熟的生物体，发育的每一新阶段反映了操纵基因（operator）对前一阶段的影响。
构想这两种描述的关系则更为艰难。它们必须是相互联系的，因为人们对基因－酶机制的了解已足以表明，这些机制在发育（比如细胞代谢）中起着重大作用。我们从前面的讨论得到的唯一线索是，描述本身可以是层级结构的，或近可分解的；在多细胞生物体发育当中，较低层次控制着个体细胞的快速、“高频”动态过程，较高层次的相互作用控制着慢速的、“低频”动态过程。
除了个体发生重演种系发生的事实外，能够表明遗传程序是以这种方式组织的证据没有多少，但是存在的这些证据与这一概念是相容的。由于我们能将控制着细胞代谢的遗传信息与控制着多细胞组织中分化细胞的发育的遗传信息区分开来，我们就使理论描述的任务大大简化了——正如我们已经看见的那样。但是，或许我对这一猜想已谈得够多的了。
对于其描述储存在程序语言中的进化着的系统，我们可以期望个体发生部分重演种系发生。这一概括性结论在生物学领域之外亦可应用。例如，它可很容易地用于教育过程中知识的传播。对于大部分科目，尤其对于迅速进步的科学学科，从基础课程到高深课程的进步在相当大的程度上就是科学自身思想史的进步。幸好，重演很少是完全照搬原样——这一点比生物学的重演更突出。我们并不在化学课中教授热素说，以便往后再来纠正它。（我不知道我能否举出其它学科的例子，那里，人们正是这么做的。）课程体系的修订使我们摆脱了过去的负担，但课程体系的修订是不经常的，令人痛苦的，也并不总是人们想望的。在许多情况下，局部重演也许提供了通向高级知识的最迅速的路线。
小结：复杂性的描述
系统有多复杂或多简单，关键取决于我们描述它的方式。世界中的多数复杂结构有大量的冗余成分，我们可以利用这一冗余性来简化其描述。但是，要想利用它，要想实现简化，我们必须找到正确的表现方式。
用过程描述代替状态描述这一思想在现代科学的发展中起着重要作用。用微分方程或差分方程系统的形式表达的动态定律，在许多情形中提供了对复杂事物进行简单描述的线索。在前几段我已试图表明，科学探索的这一特征不是偶然的或表面的。状态描述与过程描述的相互关系对于任何适应性生物体的发挥功能是至关重要的，对适应性生物体有目的地作用于环境也是至关重要的。我们目前对遗传机制的了解提示我们，多细胞生物体发现，过程描述——一种遗传基因编码程序——是经济而管用的表现方式，即使对于描述自己也是如此。
结论
以上思辨过程使我们涉及了数目惊人的许多论题，但是，如果我们想寻求许多种复杂系统的共同性质的话，这惊人数目就是我们必须付出的代价。我的中心思想是，要构造一门关于复杂系统的比较正规的理论，有一条路就是求助于层级理论。从经验上说，我们在自然中观察到的大部分复杂系统都呈现出层级结构。根据理论，我们可以期望，在一个复杂性必然是从简单性进化而来的世界中，复杂系统是层级结构的。层级结构在其动态过程中有一性质，即可分解性，它大大地简化了层级结构的行为。近可分解性也简化了复杂系统的描述，使人们较易理解，系统发育或繁殖所需信息何以能够在合理的范围内储存起来。
在科学和工程中，研究“系统”的活动越来越受欢迎。它受欢迎的原因，与其说是它适应了处理复杂性的知识体系或技术体系的任何大发展的需要，还不如说是它适应了对复杂性进行综合和分析的迫切需要。如果要使这一“系统热”不仅仅风靡一时而已，那么就必须让需要来孕育发明，来提供“副”发明之“名”的“实”。本文评述的探索活动代表了搜索这些“实”体的一个具体方向。
(https://www.tbxsvv.cc/html/37/37187/9561416.html)
1秒记住官术网网：www.tbxsw.com.tbxsvv.cc.tbxsvv.cc