来研究它们的行为。复杂系统涉及中等数目的主 体:司机、交易人、分子……。不仅如此,在复杂系统 中,主体通常具有智能性与自适应性,它们可以按照 各种规则作出决策,随时准备根据接收到的新信息 修改自身的行为规则。在这些系统中没有独裁者或 集权统治者,没有哪个司机、交易人或分子知道系统 中其他所有主体在做什么。所以,复杂系统的主体 根据局部信息而非全局信息作出策并修改其行为 规则 复杂系统一具有中等数目基于局部信息作出 行动的智能性、自适应主体的系统—一的这些特性 与当前科学所研究的简单系统的特性差别如此之 大,我觉得可以放心地说,复杂系统研究代表了探求 关于我们周围世界的科学知识的新篇章。幸运的 是,就在复杂系统中的不可预测行为正有力地将自 身引起我们注意的历史时刻,技术已经向我们展示 了一种用来探测它们反复无常特性的一种奇妙工 具。当然,这种工具就是数字计算机。 科学哲学中最受人尊崇的原理之一,是所谓的 科学方法,通过科学方法,人们可以获得关于宴实世 界中各种现象的科学知识。科学方法的一个组成部 分是可重复的受控实验思想,即用实验来检验关于 世界如何成其为世界的种种假说。不借助于进行这 类实验的实验室,就不会有关于任何事物的真正的 科学理论。这样实验室有许多形式:拥有试管、曲 颈瓶和本生灯的化学实验室;用来探测物质内核的 价值数百万美元的粒子加速器;在普通中学生物实
验室中我们解剖青蛙,通过显微镜观察植物细胞。 然而,这些都是仅适用于简单系统中物质结构研究 的实验室。也许不同于其他任何系统的是,《虚实世 界》致力于把计算机作为研究复杂系统信息结构的 实验室来对待。 创建真实世界中复杂系统的硅替身,使我们能 够在真实的计箅机上进行可重复的受控实验。因 此,从这种意义上看,复杂系统的理论家们正处在与 伽利略时代的物理学家们相近的位置上,当时的物 理学家预示了对简单系统进行实验的思想。正是伽 利略的努力,为牛顿建立筒单系统的理论铺平了道 路。不幸的是,复杂系统仍在等待它们的“牛顿”。 然而,借助于刚刚得到的可以在计算机中创建各种 情形下世界的新能力,我们可以与真实的复杂系统 展开大量的“假定一推测”型游戏,再不必将系统划 分为简单的子系统,也不必因为实验耗资过大过于 不现实,或者过于危险而干脆放弃实验。《虚实世 界》提供了这场信息革命的第一手资料,在我看来, 信崽革命将形成21世纪中所谓常规科学的基础。 读者在阅读本书时将很快发现,书中的工作深 受圣菲研究所( Santa Fe institute,简称SFI)的影响。 这并非偶然,假如有人问我从现在开始的50年中, SFI将为人类的利益和科学的进步作出什么贡献, 我想回答将是这样的:SFI在科学领域中处于利用 计算机作为研究复杂自适应系统—尤其是那些产 生于社会科学、生物科学以及行为科学的系统 的实验室的先锋位置。因为这项工作仍处于它的孩
提时代,所以贯穿本书的SFI近期所进行的工作,或 围绕SF展开的工作,一点都不引人注目。有鉴于 此,我想借此机会感谢S的诸多同事,他们花费了 大量的时间帮助我,确保我所讲的不致过于随意。 所以,不加特意排序地,我真诚地向他们致谢:兰顿 ( Chris langton),阿瑟( Bran arthur),米纳尔( Nelson Minar),勒巴朗( Blake lebaron),布罗克( Buz Brock), 考夫曼( Stuart Kauffman),雷( Tom Ray),卡尔奎斯特 ( Anders Karlgvist),盖尔曼( Murray Gell-Mann),弗克 廷格( Gustav Feichtinger),阿克斯特尔( Rob axtel),舒 比克( Martin Shubik),巴雷特( Chris barrett,舒斯特 ( Peter schuster),西蒙斯( Mike simmons),法默( Doyne Farmer),拉斯穆森( Steen rasmussen),加德纳(Jin Gardner),米切尔( Melanie Mitchel),爱泼斯坦(Josh stein),特劳布( Joe Traub),丰塔纳( Walter Fontana),以及莫罗维茨( Harold morowitz) 同时,我想向斯德哥尔摩米来研究所的安德森 ( Ake andersson)教授致谢。未来研究所激勋求知的 环境和对本项目的部分资助,对本书许多内容的写 作起了很大作用。我同样感谢阿朗( Hanna Alen)女 士,她在未来研究所的一次愉快的喝咖咔休息交谈 中建议了本书的书名 另外,特别感谢杰克逊( Atlee jackson)与莱恩 ( David lane),他们阅读了全部手稿,并提出了改进 内容与表述的重要建议。当然,再次称赞我的编辑 路丝( Emily Loose)女士,她从一开始就坚决支持本 书的想法。她的具有洞察力(且令人激奋!)的批评
加上她主张素材对大众易于理解,帮助我将枯燥、晦 涩、学术性的大部头书,转化成了我所希望的任何人 都能读懂的读物。若非如此,全都是作者的过错。 约翰·L卡斯蒂 圣菲,新墨西哥
第一童 真实的字节 出入电子橄榄球场 与大众信念不同,在很长一个时期内,从世界范围关注程 度来看,世界上最大的体育盛会不是奥林匹克运动会,雨是世 界杯足球赛。与奥林匹克运动会类似,世界杯足球赛每四年 举行一次,每次持续两周或更长的一段时间。美国于1994年 主办了这一全球性的盛会—那是多么壮观的场面!巴西足 球队与意大利足球队之间的决赛在加利福尼亚州帕萨迪纳市 的罗斯体育场举行,10万人亲眼目睹了这场比赛,另外至少 有10亿全球观众通过电视观看了比赛的现场直播。7月17 日,这场壮观的决赛在经过两个球队长达120分钟的拼斗后 双方仍未能进球,最后,经过点球决胜负,巴西队最终以3:2 获胜。 对于巴西队与意大利队这样两个堪为匹敌的足球队,我 认为许多球迷存在和我一样的疑问:如果让这两个球队再比 赛一场的话,那会怎样?如果再比赛10场或100场呢?巴西 队是在这样的附加赛中表现出明显的优势,还是可以从帕萨 迪纳的那场具有决定意义日子中的实况推理出的那样,两个 球队基本打平?我想我们将永远无从得知。但是,至少有 种设想该问题答案的方法,那就是创建两个球队的计算机仿 真。我们可以让他们在电子球场上比赛,而不是在罗斯体育 场的青草地上。为了有说服力,这样的仿真程序应该将每个