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自然学思维:复杂系统的5大颠覆认知

近期研究自然学中的复杂系统,

有5个颠覆常识的认知,受益匪浅,今天分享出来,希望也能给你带来启发。

1、鸟群:灵活与有序

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1983年,计算机图形学家克雷格·雷诺德在自己的电脑上虚拟出一组鸟群。雷诺德先给每只鸟赋予了一个“视野半径”,比如屏幕上的50个像素那么长,每只鸟能看到这个视野半径内的其他鸟或障碍物,超过了就看不到了。接下来,每只鸟都会按照下面的三条规则进行相互作用:

第一条,靠近。在视野半径之内,当前这只鸟会尽可能去靠近它的邻居。

第二条,对齐。如果视野半径中的所有其他鸟都朝北飞,而你却朝西飞,那你就不得不调整方向,和大家保持对齐,也朝北飞。

第三条,避免碰撞。如果视野半径中的其他鸟,或者障碍物和当前的鸟靠得太近了,比如小于十个像素的距离了,那么,这只鸟就得马上换方向,要不然就会发生空中撞车了。

这三条规则虽然非常简单,但令人意想不到的是,当我们把这些规则赋给虚拟的鸟群,它们真的可以在小小的电脑屏幕上像真的鸟群那样飞行。而且当这群鸟碰到屏幕中心的障碍物时,它们竟然也会非常灵活地分裂成两队,绕过障碍物后又重新汇合。

2017年,意大利物理学家乔治·巴雷西拍摄了大量的真实鸟群飞行的视频,从视频中提取出了每一只鸟的飞行方向和速度,巧妙地运用了统计学中的“相关性指标”来衡量鸟的互动。A点:有序不灵活。当视野半径过大的时候,极端一点,假设每只鸟都能看到其他所有鸟的动作,那么这些鸟会迅速统一一个方向,沿着这个统一的方向飞下去。这个时候,不管每只鸟之间的距离有多远,鸟和鸟的方向都完全一样,相关性就都是1。鸟群非常有秩序,但完全不灵活。
B点:有序又灵活。当视野半径过小时,鸟看不到周围邻居的动作,就会各自乱飞。这个时候,这只鸟的飞行方向和那只鸟完全没关系,鸟和鸟之间的相关性几乎一直是0。鸟群非常灵活,但毫无秩序。
C点:灵活但无序。在这两种极端情况之间,视野半径没有太大,也没有太小的时候,鸟和鸟之间的相关性,才会随着它们之间距离的增加,慢慢降低。也只有在这种情况下的鸟群,是既有秩序又灵活的。

启发点

企业组织亦是如此,过渡有序,组织会陷入僵化,失去活力,没有创造性。过渡灵活,组织会陷入混乱,难以形成一致化行动。最佳的方式是,既有序又灵活,避免组织僵化,有保持组织创造力。清醒的认识到这一点,始终处于B点-既有序又灵活,组织建设、企业规划才能有的放矢,不至于陷入两级分化。


2、黏菌:涌现与规划

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​2008年,日本东京大学的一个实验小组就利用黏菌进行了这样一个实验。他们先把整个东京市以及周边的36个城市的地图,等比例地浓缩进了实验室的培养皿中,在东京附近的那些城市上,放上黏菌爱吃的食物。然后,他们把一摊黏糊糊的黏菌,放在东京市的位置上。紧接着,实验人员打开一个微缩摄像头,拍摄着培养皿,就这么放着不管了。

在最初的8小时里,黏菌一直都在攻城略地,修建管道网络,触达越来越多的食物点。这个时候的网络又细又密,很像是我们的毛细血管。但是,到了11个小时以后,黏菌开始优化这些管道网络了。大量的毛细血管管道消失,少数的管道变粗、变清晰。26个小时后,这个网络基本定型。实验人员把这个网络输入到电脑中,计算这个黏菌网络在输运效率等方面的表现。他们发现,这个网络竟然毫不逊色于人类设计的现代东京交通网络!

启发点

个体的力量或许很小,但大规模协作涌现而生的结果有时会超出预期。企业并非一味的自上而下规划,也可以选择自下而上涌现。只需要设定好正反馈机制,个体与个体之间相互作用,在正反馈机制下,会逐渐涌现出超预期的结果。笔者所任职过的公司就存在两种不同的行事模式,比如美的更多时候是自上而下,小米更多时候是自下而上。


3、西兰花:分形与复杂

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​1915年,波兰数学家谢尔宾斯基创造了分形三角形,以一个正三角形为初始图形,每次将正三角形分割成4个边长为原来一半的小三角形,并去掉其中间的小三角形,重复这一过程,直到不能再分割为止。谢尔宾斯基三角形是自相似的。即整个图形中的任何一部分都可以看作是该图形的缩小版。具体来说,我们可以将谢尔宾斯基三角形递归地分割下去,每次得到的子图形都与原始图形相似,只是大小不同而已。自然界中很多景物都具有这种特性,比如最经典的分形植物西兰花,不管你怎么放大它,看到的都是相似图案的循环,在放大10000倍的一个角落里,居然出现了和整个物体相同的花纹。除了静态的,还有动态的。动物的长程迁移就是在进行缩小操作,而短距离徘徊则是在进行放大操作。科学家发现,如果把少数长程迁移的运动轨迹等比例缩小,它会和短距离徘徊的轨迹非常相似。

启发点

复杂可以由简单重复构成。一花一世界,万物复杂的表象,背后可能是极其简单的重复规则。静态的如此,动态的亦如此。大千世界,很多人每天在重复相似的活动,很多重复的人生构成了人类的历史。简单和复杂并非绝对的,尺度不同,简单可以变得复杂,复杂也可以变得简单。


4、火蚁:整体与个体

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​在美洲大草原上,有一种浑身赤红的蚂蚁,叫火蚁。火蚁的个头不大,当火蚁遭遇河水拦路的时候,就会主动相互抱团,形成一个紧密的蚂蚁球,滚过河面。蚂蚁多的时候,这个球可能包含了十万多只蚂蚁。如果河面太宽,蚂蚁球还会慢慢摊开,形成一个扁平的、大概只有一两只蚂蚁那么厚的“筏子”。整个蚂蚁筏会漂浮在水上,横渡这条河。无论是组成球还是筏子,总会有一些蚂蚁浸泡在水里,充当垫背的,更多的蚂蚁会因为它们的存在而延续生存。可谁又甘愿成为那部分在水里的蚂蚁呢?复杂科学找到解释是这样的,我们不能忽略蚁群的存在,可能是蚁群操控了单个蚂蚁,让一部分蚂蚁甘愿牺牲自己。蚁群这样的整体,你可以看成是一个完全独立于单只蚂蚁而存在的生命体。在生物学上,这样的群体被称为“超级生命体”。当我们从整体的角度看的时候,到底是“这个基因”,还是“那个基因”影响了蚂蚁,就不重要了。

启发点:

一般来说,我们认为微观个体会决定整体的性质,但是我们现在发现,形成复杂系统之后,整体还可以反过来影响微观个体。整体不仅有不被个体所约束的特征,还可能反作用到个体上面,做出对一部分个体不利的决策。看待一个组织或事物亦是如此,不能只看微观,也应当具备宏观视角,个体和整体从某种意义上已经不是一个生命体,个体的利益和整体的利益很多时候不一致,对个体无利的事情,可能对整体是有价值的。清醒的认识到这一点,你会豁然开朗,不在纠结个体得失,也会更加理解宏观政策。


5、三体:确定与混沌

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你可能读过《三体》这部小说,它描述了一个残酷的三体世界:有一颗被称为“三体星”的行星,它的上空有三颗太阳。这三颗太阳的运动轨迹非常复杂,在茫茫宇宙中划出了毫无规律的弧线。这导致三体星的气候非常不稳定,时而烈日当头、时而寒风彻骨。

一切问题的根源就在于这三颗太阳,它们刚好构成了一个经典的“三体问题”。所谓的三体问题,就是指三颗质量基本相同的天体,在彼此万有引力的相互作用下,产生了非常混乱而无规律的曲线。但是你要知道,描述三体运动的底层规律,就是牛顿的三大定律和万有引力定律,这些规律本身是完完全全确定性的。

既然三体世界像一块钟表,精确完美,那又怎么会不可预测呢?答案就在于,初始条件。混沌系统的本质,是一个确定性的系统,但它对初始条件的误差异常敏感,可以把误差进行指数级别的放大。最理想的情况就是没有误差。但我们知道,这对于任何现有的测量装置来说,没有误差是不现实的。所以,类似三体这样的混沌系统,是不可能给出精确的长期预测的。

启发点

确定性的规律也可能导致混沌。公司也是一个复杂系统,而对于一个复杂系统来说,即使我们能够精准地调控每一个单元,在高度非线性的相互作用下,系统整体也可能会是混沌的。也就是说,即使每个员工都能精准地完成各自的任务,公司整体也不一定就是井然秩序的。清醒的认识到这一点,你就会理解很多公司处于混沌状态,并非没有规则,或是规则不合理,因为即便部分合理的规则,组合在一起也可能导致混沌。

最后的话,

灵活与有序、涌现与规划、简单与复杂、整体与个体、确定与混沌,在复杂的世界里,并没有绝对,尺度不同,皆有可能。

接纳与理解,你会更加坦然。

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作者:思享者,小米高级产品经理,持续探索并输出哲学、自然学、经济学、心理学、艺术学、科学、法学、管理学八元思维及商业应用,欢迎关注,一路同行~图片


 张文康 Vincent 张文康 Vinvent 2024年04月03日 08:50 北京
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