内容提要 在不断变化的科学世界中,新工具常常导致重 大的发现,从而戏剧性地改变我们的认识。今天,借 助于一种新工具,科学家们正在掀起一场科学革命, 其深远意义恰如当年伽利略的望远镜所引发的革 命。从计算机存储器中的位和字节出发,研究人员 正在崇尚真实世界的一种硅替身一精致的“人工 世界”,这使他们可以完成在“肉体形式”下不太现 实代价过高,或者在某些情况下过于危险的实验。 从新药品的仿真测试到行星和星系的创生模 型,以及计算机化培养皿中生长的数字生命形式,这 些未来的安验室是一种有争议的新科学方法的重要 工具。这种新方法不是基于直接的观察与实验,而 是基于从真实空间向虚拟空间的映射。在这里,诞 生了一门崭新的学科—一仿真学。 人工(虚拟)世界所映射的最为振奋人心的领 域,是“复杂自适应系统”的新疆域。这些系统(从环 境生态系统到市场经济系统)涉及活的“主体”,它们 以多种方式不断改变自身的行为,这些方式无法用 科学的旧规则进行预测和测量。科学家们的探索代 表了21世纪科学发现的新视野,而仿真世界正在绘 制航向图。 在《虚实世界》一书中,深受欢迎的科学作家约 翰·L卡斯蒂带领我们走过一段浏览到许多不寻常
硅化微世界的令人着迷的旅程,向我们展示它们如 何被用来建立重要的新理论,如何解决一些实际间 题。我们访问“ Tierra”,一个“计算箱”,人工生命在 其中形成生长和突变的生物形态,它揭示自然选择 和进化的新观点。我们玩一场“均勢”游戏,一个刻 画地缘政治复杂力量的仿真程序。我们还驱车途经 了“ TRANSIMS”,新墨西哥州阿尔布开克市的一个模 型,寻找交通阻塞和交通事故等事件的根源。 沿着这条途径,卡斯蒂探讨了在这些“虛拟世 界”中提出的新仿真学中若干意义深远问题的答案 如果我们能够随意在计算机中创建世界,我们该说, 它们有多么宴实?它们能够揭开我们这个世界最难 攻克的奥秘,还是仅能揭示另一种实在的规律?这 些模型必须如何之“真实”?它们又可以达到怎样的 真实?对这些问题的回答,很可能彻底改变科学的 面貌
作者简介 约翰·L卡斯蒂,圣菲研究所成员,维也纳理工 大学教投,著有《范式丧失》、《寻求确定性》、《复杂 化》和《五条黄金规则》
目录 序 第一章 真实的字节 第二章 作为程序的图形 第三章 惊奇的科学 91 第四章 人工世界 141 第五章 虚拟的真实性 197 参考文献 233
序 我的一位朋友看到本书的初穑时,他惊呼道: “噢,天哪,你终于写了一本没有方程式,没有希腊符 号,也没有其他任何数学成分的书。怎么回事?是 出了什么差错,还是你决定可怜我们这些数学盲? 出于礼貌,或者更可能是为了抬高这位知识分子的 地位,我可能作大致如下的回答:不一定要飞跃数学 的最前洛,才能解释复杂系统的奇特方式。那可能 是我所言,但肯定不是我所思。穿过我脑海的想法 是:非常遗憾本书不能充满数学秘方,因为倘若如 此,也只意味着我们有一些貌似像样的复杂系统理 论的东西。但我们没有。事实上,我们甚至还没有 接近此种理论。《虚实世界》这本书讲述,为什么我 们甚至还没有接近它,通向此种理论之路的障碍的 本质是什么,以及目前的研兖人员正在如何设法清 除这些障碍。 复杂系统遍布日常生活的每一个角落,从城市 交通网络的流动模式,到金融市场价格的涨落。与 牛顿时代以来构成科学事业焦点的简单系统相比, 这些过程具有根本性的不同。简单系统通常或者是 少量的个体对象,它们之间的相互作用比较弱;或者 是封闭的气体或遥远的星系,其中所包含的对象数 目是如此之大,以至于我们可以采用统计平均方法