下面是我对分布式系统的利与弊的概述:
群系统的好处:
可适应——人们可以建造一个类似钟表装置的系统来对预设的激励信号进行响应。但是,如果想对未曾出现过的激励信号做出响应,或是能够在一个很宽的范围内对变化做出调整,则需要一个群——一个蜂群思维。只有包含了许多构件的整体才能够在其部分构件失效的情况下仍然继续生存或适应新的激励信号。
可进化——只有群系统才可能将局部构件历经时间演变而获得的适应性从一个构件传递到另一个构件(从身体到基因,从个体到群体)。非群体系统不能实现(类似于生物的)进化。
弹性——由于群系统是建立在众多并行关系之上的,所以存在冗余。个体行为无足轻重。小故障犹如河流中转瞬即逝的一朵小浪花。就算是大的故障,在更高的层级中也只相当于一个小故障,因而得以被抑制。
无限性——对传统的简单线性系统来说,正反馈回路是一种极端现象——如扩声话筒无序的回啸。而在群系统中,正反馈却能导致秩序的递增。通过逐步扩展超越其初始状态范围的新结构,群可以搭建自己的脚手架借以构建更加复杂的的结构。自发的秩序有助于创造更多的秩序——生命能够繁殖出更多的生命,财富能够创造出更多的财富,信息能够孕育更多的信息,这一切都突破了原始的局限,而且永无止境。
新颖性——群系统之所以能产生新颖性有三个原因:(1)它们对「初始条件很敏感」——这句学术短语的潜台词是说,后果与原因不成比例——因而,群系统可以将小土丘变成令人惊讶的大山。(2)系统中彼此关联的个体所形成的组合呈指数增长,其中蕴藏了无数新颖的可能性。(3)它们并不强调个体,因而也允许个体有差异和缺陷。在具有遗传可能性的群系统中,个体的变异和缺陷能够导致恒新,这个过程我们也称之为进化。
群系统的明显缺陷:
非最优——因为冗余,又没有中央控制,群系统的效率是低下的。其资源分配高度混乱,重复的努力比比皆是。青蛙一次产出成千上万只卵,只为了少数几个子代成蛙,这是多么大的浪费!假如群系统有应急控制的话——例如自由市场经济中的价格体系,那么可以在一定程度上抑制效率低下,但绝不可能像线性系统那样彻底消除它。
不可控——没有一个绝对的权威。引领群系统犹如羊倌放羊:要在关键部位使力,要扭转系统的自然倾向,使之转向新的目标(利用羊怕狼的天性,用爱撵羊的狗来将它们集拢)。经济不可由外部控制,只能从内部一点点地调整。人们无法阻止梦境的产生,只能在它现身时去揭示它。无论在哪里,只要有「涌现」的字眼出现,人类的控制就消失了。
不可预测——群系统的复杂性以不可预见的方式影响着系统的发展。「生物的历史充满了出乎意料。」研究员克里斯·朗顿[1]如是说。他目前正在开发群的数学模型。「涌现」一词有其阴暗面。视频游戏中涌现出的新颖性带给人无穷乐趣;而空中交通控制系统中如果出现涌现的新情况,就可能导致进入全国紧急状态。
不可知——我们目前所知的因果关系就像钟表系统。我们能理解顺序的钟表系统,而非线性网络系统却是道地的难解之谜。后者淹没在它们自制的困思逻辑之中。A导致B, B导致A。群系统就是一个交叉逻辑的海洋:A间接影响其他一切,而其他一切间接影响A。我把这称为横向因果关系。真正的起因(或者更确切地说,由一些要素混合而成的真正起因),将在网络中横向传播开来,最终,触发某一特定事件的原因将无从获知。那就听其自然吧。我们不需要确切地知道西红柿细胞是如何工作的,也能够种植、食用、甚至改良西红柿。我们不需要确切地知道一个大规模群体计算系统是如何工作的,也能够建造、使用它,并使之变得更加完美。不过,无论我们是否了解一个系统,都要对它负责,因此了解它肯定是有帮助的。
非即刻——点起火,就能产生热量;打开开关,线性系统就能运转。它们准备好了为你服务。如果系统熄了火,重新启动就可以了。简单的群系统可以用简单方法唤醒;但层次丰富的复杂群系统就需要花些时间才能启动。系统越是复杂,需要的预热时间就越长。每一个层面都必须安定下来;横向起因必须充分传播;上百万自治成员必须熟悉自己的环境。我认为,这将是人类所要学的最难的一课:有机的复杂性将需要有机的时间。
在群逻辑的优缺点中进行取舍就如同在生物活系统的成本和收益之间进行抉择一样——假如我们需要这样做的话。但由于我们是伴随着生物系统长大的,而且别无选择,所以我们总是不加考虑地接受它们的成本。
为了使工具具备强大的功能,我们可以允许其在某些方面有点小瑕疵。同样,为了保证互联网上拥有一千七百万个计算机节点的群系统不会整个儿垮掉,我们不得不容忍讨厌的蠕虫病毒或是毫无理由和征兆的局部停电。多路由选择既浪费且效率低下,但我们却可以借此保证互联网的灵活性。而另一方面,我敢打赌,在我们制造自治机器人时,为了防止它们自作主张地脱离我们的完全控制,不得不对其适应能力有所约束。
随着我们的发明从线性的、可预知的、具有因果关系属性的机械装置,转向纵横交错、不可预测、且具有模糊属性的生命系统,我们也需要改变自己对机器的期望。这有一个可能有用的简单经验法则:
对于必须绝对控制的工作,仍然采用可靠的老式钟控系统。
在需要终极适应性的地方,你所需要的是失控的群件。
我们每将机器向集群推进一步,都是将它们向生命推进了一步。而我们的奇妙装置每离开钟控一步,都意味着它又失去了一些机器所具有的冷冰冰但却快速且最佳的效率。多数任务都会在控制与适应性中间寻找一个平衡点,因此,最有利于工作的设备将是由部分钟控装置和部分群系统组成的生控体系统的混血儿。我们能够发现的通用群处理过程的数学属性越多,我们对仿生复杂性与生物复杂性的理解就越好。
群突出了真实事物复杂的一面。它们不合常规。群计算的数学延续了达尔文有关动植物经历无规律变异而产生无规律种群的革命性研究。群逻辑试图理解不平衡性,度量不稳定性,测定不可预知性。用詹姆斯·格雷克的话来说,这是一个尝试,以勾画出「无定形的形态学」——即给似乎天生无形的形态造型。科学已经解决了所有的简单任务——都是些清晰而简明的信号。现在它所面对的只剩下噪音;它必须直面生命的杂乱。
克里斯·朗顿(Chris Langton, 1949~):美国生物学家,仿生领域开创者之一。1980年代他发明了术语仿真,1987年在洛斯阿拉莫斯国家实验室组织了第一次「生命系统的合成仿真国际会议」。——译自「维基百科」
2.7 网络是二十一世纪的图标
禅宗大师曾经指导新入门的弟子以一种无成见的「初学者心态」悟禅。大师告诫学生,「要消除一切先入之见」。要想领悟复杂事物的群体本质,需要一种可以称为「蜂群思维」的意识。群体大师教导道,「放下一切固有和确信的执念。」
一个带有禅意和群体特性的看法:原子是20世纪科学的图标。
通行的原子标志是直白的:几个点循极细的轨道环绕着一个黑点。原子独自旋转,形成单一性的典型缩影。这是个性的象征——原子的个性,是最基本的力量基座。原子代表着力量,代表着知识和必然。它如同圆周一样可靠而规律。
行星似的原子图像被印在玩具上,印在棒球帽上。旋转的原子渐渐出现在公司的商标图案和政府的印章上,出现在麦片盒的背面,出现在教科书中,并且在电视广告中扮演着主角。
原子的内部轨道是宇宙的真实镜像,一边是遵守规则的能量核,另一边是在星系中旋转的同心球体。其核心是意志,是本我,是生命力;一切都被固定在其适合的旋转轨道上。原子那符号化的确定轨道以及轨道间分明的间隙代表了对已知宇宙的理解。原子象征着简单所代表的质朴力量。
另一个带有禅意的思想:原子是过去。下个世纪的科学象征是充满活力的网络。
网络的图标是没有中心的——它是一大群彼此相连的小圆点,是由一堆彼此指向、相互纠缠的箭头织成的网。不安分的图像消褪在不确定的边界。网络是原型——总是同样的画面——代表了所有的电路,所有的智慧,所有的相互依存,所有经济的、社会的和生物的东西,所有的通信,所有的民主制度,所有的群体,所有的大规模系统。这个图标很具有迷惑性,看着它,你很容易陷入其自相矛盾的困境:没有开始、没有结束、也没有中心,或者反之,到处都是开始、到处都是结束、到处都是中心。纠结是它的特性。真相暗藏于明显的凌乱之下,要想解开它需要很大的勇气。
达尔文在其巨著《物种起源》中论述了物种如何从个体中涌现而出。这些个体的自身利益彼此冲突,却又相互关联。当他试图寻找一幅插图做此书的结尾时,他选择了缠结的网。