拨开重重迷雾 如何在“混沌的边缘”预测未来

  智能化将是复杂系统研究未来发展的一大方向。未来无论是5G、6G,还是工业互联网,人类的生产生活方式都将随着复杂系统研究的进展发生重大变化。

  ——兰岳恒 北京邮电大学理学院物理系教授

  北京时间10月5日,瑞典皇家科学院公布2021年诺贝尔物理学奖得主。今年的诺贝尔物理学奖颁给了两组科学家,真锅淑郎与克劳斯·哈塞尔曼,以及乔治·帕里西,“以表彰他们为我们理解复杂物理系统所作出的开创性贡献。”

  三位获奖者的研究领域从宏观的气候变化到微观的粒子运动,跨度巨大,但其背后都指向了同一个方向,对复杂系统的研究。

  这也正反映出当下复杂系统研究的一大特点:覆盖广泛,兼容并包。而我们的生活其实也早已在不知不觉中被复杂系统所包围。

  在混沌与平衡之间

  要理解复杂系统,需要先从它的一端,即混沌开始说起。

  “在巴西的一只蝴蝶扇动一次翅膀,会引起德克萨斯州的龙卷风吗?”这句今天被形容为蝴蝶效应的经典名言,最早是气象学家爱德华·洛伦茨撰写的一篇关于混沌学的论文题目。

  混沌系统中蝴蝶效应的发现实属巧合。洛伦茨1963年在研究大气运动时,提出了一个经过简化,仅保留有三个变量的数学模型。在第一次计算中,他输入初始值0.506127,得到了一个确定的结果。在随后的第二次计算中,他省略掉了小数点最后三位,只输入了0.506,但这次微不足道的“四舍五入”,却导致第二次得到的结果与第一次产生巨大差异。

  洛伦茨认为这不可思议,仅仅千分之一的误差为何会给结果带来如此显著的差异?他和同事立即进行反复验证和仿真计算,最终得出结论,该数学模型对初始值的差异具有极高的敏感性。即使再微小的不同,经过多次累加、迭代后,最终也能造成计算结果的巨大差异。这种蝴蝶效应,便反映出了混沌系统的重要特征之一:不可预测性。

  而复杂系统的另一头是确定与平衡。北京邮电大学理学院物理系教授兰岳恒举了个例子,当一个房间内的气体处于均匀的平衡态时,我们便可以通过简单的公式直接计算出气体的体积、压强、质量等,并且答案是唯一且确定的。而任何处于均衡、稳定状态的物质都是如此。这便是日常生活中最常见的平衡态。

  复杂恰恰位于混沌与稳定之间。由此,复杂系统科学家朗顿便将复杂系统称为“混沌的边缘”,形象地描绘出了复杂系统的核心属性。

  兰岳恒认为,确定一个系统是复杂系统,要求其必须要具备复杂的结构和功能。首先是复杂的结构,这要求复杂系统内部的个体并非各自独立,而是能够产生相互作用的,并且因此形成相互关联的、具有层次性的结构。而在此基础之上,相互联系且具有层次性的个体会具有对外界的适应性功能,会随着外界因素的变化而改变,兰岳恒称之为复杂系统的弹性,其本质上是一种不确定性。

  他们这样描述复杂系统

  复杂系统是如此复杂,而要精准描述一个复杂系统更是难上加难。此次获得诺贝尔物理学奖的两组科学家,均在各自领域内为精准描述复杂系统作出了突出贡献。

  气候是典型的复杂系统。当我们对气候进行长期预测时,既要考虑时间尺度上长期影响气候的如二氧化碳排放等累积问题,也要考虑空间尺度上的突发事件,如某次并不起眼的台风的影响。

  此前关于气候的研究多从统计研究出发,根据历史数据推测未来状态。但气候是一个长期变化且连续的复杂系统,其自身内部所产生的变化,同样也在对它自身的未来造成影响,仅仅依靠统计数据无法准确预测未来趋势。

  兰岳恒指出,此次获奖的真锅淑郎与哈塞尔曼,便是将短期的天气变化作为一种背景噪声,并将其同长期的气候变化结合起来,将时间尺度与空间尺度相结合,构建出了相对完善的气候模型。

  诺贝尔奖官网在对这一成果的介绍中运用了一个巧妙的比喻。其解释道,对气候进行预测就像是人在遛狗时,通过狗的足迹来预测人的行走路径。宠物狗看似混乱的足迹便是天气“噪声”,但如果我们将时间拉长,尺度放大,这看上去混乱无序的噪声,同样也可以反映出气候的长期变化趋势,就像我们可以通过狗的足迹来辨别人的运动路径。

  而哈塞尔曼实现这一目的的方法,是采用随机微分方程来描述一个随机气候模型。随机微分方程的每次积分都有不同的实现形式,这决定了其构建的气候模型像真实气候环境一样,存在着不确定性,并且这种不确定性进而对气候本身产生影响,从而真实模拟出了气候在时间和空间尺度下的变化趋势。而通过这一模型,哈塞尔曼得以将人类活动对气候的影响同自然状况下的气候变化分离开来,更好地判断人类活动究竟是如何影响气候变化的。

  相比真锅淑郎与哈塞尔曼,帕里西的研究更具理论价值。

  自旋玻璃是一种典型的非平衡态材料。所谓的非平衡态,同样可以用房间中的空气来理解。若是空气在房间中为非均匀分布,不同角落的状态、性质各不相同,那我们便无法再利用简单的数学公式对其进行直接计算,这便是一种非平衡态。

  自旋玻璃同样如此,其内部原子的分布并不均匀,并且会随温度变化而不断进行不规则运动,“总是处于一种非均质的状态”。兰岳恒认为,“帕里西的贡献就在于他考虑到了自旋玻璃的不均匀性,并且给出了每一种构型的出现几率。”再通过进一步结合统计物理学方法,便可以对此种非平衡态材料的各类性质进行计算。“帕里西的这种方法不仅可以用在自旋玻璃上,也可以用在其他很多复杂系统的研究中。”

  未来将是“复杂”的世界

  “今年北京的雨特别多,这可能就是全球气候变暖的结果。”兰岳恒认为,复杂系统的研究与人们日常生活息息相关。此次获奖的关于气候的研究正是复杂系统研究中非常重要的领域之一。“气候研究既在理论研究上具有重要意义,比如对一个旋转的球体上的流体运动进行研究,同时兼具非常大的社会价值,对整个人类的未来发展都具有重要影响。”他说。

  但他也认为,关于气候复杂系统的研究仍然任重道远,“全球气候变暖已经得到学界共识,但是关于我们是否已经突破了转变点,科学家们仍在争论。而一旦超过了转变点,我们就再也回不去了。”复杂系统研究的进展,将有助于帮助我们构建起更为精确的气候模型,从而对未来气候进行精确的预测分析,解答有关人类生存发展的重大问题。

  此外,在今年的9月16日,科技部在其网站公布了科技创新2030“脑科学与类脑研究”重大项目2021年度项目申报指南的通知,涉及59个研究领域和方向,经费预计将超过31亿元人民币。兰岳恒认为,脑科学也将是未来复杂系统领域中最具发展潜力的方向之一。“人本身就是一个复杂系统,尤其是人的大脑。将复杂系统研究应用于脑科学,既可以为治疗脑部疾病作出贡献,也可以促进人工智能的发展,是一体两翼。”

  人工智能同样也是复杂系统领域的另一大热门话题。“人工智能具备复杂系统的适应性特征,并且这是一种高级的适应性。”兰岳恒认为,智能化将是复杂系统研究未来发展的一大方向。“未来无论是5G、6G,还是工业互联网,人类的生产生活方式都将随着复杂系统研究的进展发生重大变化。”

  洛伦茨曾经说过,“人们经常会看到,纯理论研究的一点点成果,也许在很长时间之后,会产生连做该研究的科学家都始料不及的实际应用。”这句话用蝴蝶效应完美诠释了理论研究对于社会发展、人类进步的重大潜在推动力。科学理论的一小步,便有可能是人类发展的一大步。

  来源:科技日报

#第29届中国北京种业大会#【专家说·赵昌平:攻克杂交小麦世界难题】袁隆平先生曾经说过,杂交小麦的大面积应用推广意义重大。然而,杂交小麦非常难,前人研究了一百年多年,也未能取得有效突破。赵昌平团队通过34年的潜心研究,使北京“京麦”系列杂交小麦成为了杂交小麦在全球的领导品牌。这一重大突破,不仅是北京市小麦育种技术创新的一个亮点,也是一个非常有意义的重大品牌。让我们一起来看看赵昌平的介绍。 https://t.cn/RI7nYAL

#社会主义核心价值观#【社会主义核心价值观 | 诚信】

诚信:公民道德的基石

诚实守信是人类千百年传承下来的优良道德品质。诚信既是个人道德的基石,又是社会正常运行不可或缺的条件。诚信缺失的个人将失去他人的认可,诚信缺失的社会将失去人与人之间正常关系的支撑。在中国特色社会主义条件下,必须加强公民的诚信品质。

1、诚信的内涵

诚信就其内涵而言,包括诚和信两方面;这两方面既有所区别,又可以互训使用。

“诚”的内容又包括两方面:一是真实,二为诚恳。真实的意思是不有意歪曲客观事物的本来面貌。人对客观事物的认识,本来就包含着两方面的内容:一是客观事物给人的声、光、热等刺激,二是主体对这些刺激的加工和整理。由于主体对客观事物进行了加工整理,而作为此整理基础的人的实践又受到历史条件等的制约,人的主观认识与客观之间有所差距,是难以避免的。但真实要求忠于自己现阶段对客观事物的认识,而不因为什么原因,特别是因为自己的利益而去有意的歪曲它。诚恳的意思是不有意歪曲自己主观意图的本来面貌。人对自己的主观意图,一般有着准确的把握,但直接表达这些主观意图,可能要付出代价。但诚恳要求忠于自己,而不是由于畏惧代价而去歪曲自己。真实与诚恳结合起来,就构成了“诚”的基本内容。”信“字由人字旁加一个言字组成,指的是人说话要算数,对自己的承诺负责,要言而有复,诺而有行。在古代,信一开始指的是在祭祀时人对神灵所说的话;由于古人认为神灵支配着自然并统治着自己,因此这些祭祀的话对他们来说具有非同小可的意义,必须要遵守。后来,这种意义扩展开来,不再是对神说的话要算数,而是所有的话都要算数了,言必信,行必果。诚与信有所区别:诚讲的是不能歪曲主观和客观的实际状况,更强调静态的真实;信讲的是不能违背自己的诺言,更强调动态的坚守。更深一层的,诚是一种内在的德性与修为,而信则是一种外在的确认与表达。但二者之间的联系又是一目了然的:静态的真实是动态坚守的基础,动态坚守也是静态真实的结果;内在的德性与修为会通过外在的言行加以确认,而外在的言行没有内在的涵养作为基础那也是难以持久的。正基于此,诚信经常互训连用:一方面,用诚来解释信,用信来解释诚,“诚,信也,从言从声”,“信,诚也,从人从言”;另一方面,诚信结合在一起,表示诚实无欺、恪守信用之义。

需要特别指出的是,诚信的内涵是有条件的,而不是绝对的;它需要由更高、更重要的价值来引领和统率。当诚信的要求与更高、更重要的价值相冲突时,诚信需要服从那些更高、更重要的价值。例如当诚信与爱国相冲突时,诚信就应该服从爱国。如果侵略者向公民索要事关民族利益的机密时,如果公民在这种情境中讲求诚信,那无疑是非常愚蠢的,因为这样的诚信会伤害国家利益。如果这时能够隐瞒或者骗过敌人,那就非常机智了;如果不能够隐瞒,则大义凛然地拒绝敌人,乃至舍身成仁,那就更是民族英雄了。

2、为什么要诚信

诚信是各个文明都加以珍视的基本价值,而中华民族更是把诚信作为人之所以成为人的基本特点之一,认为人无信不立。西方社会步入近现代之后,由于市场经济履行契约的基本要求,开始把诚信作为最重要的个人品质加以强调。随着中国加入全球化,特别是实行市场经济之后,契约精神所要求的诚信维度也愈发被凸显出来。可见,中国公民的诚信品质基于两种互相融合的传统,一是中国文化中内诚外信的传统,二是市场文化中契约之信的传统。

中国古典文化与西方基督教文化的一个基本区别,就是中国人没有宗教传统,而西方人却无法想象如何在没有神的条件下设计自己的生活意义。中国人将自己的意义不是归结于上帝,而是归结于自己的家庭和种族,用近乎无限的血缘和民族的延续,以及与之相应的文明传承来彰显自己有限生命的价值所在。但家庭和种族又来自于哪里呢?来自于自然和天道。于是,忠实于天地,顺应于自然,便成了中国人安身立命的价值支撑之一。而正是这种价值支撑,将“诚”的品性植入了中国人的生命意义。《礼记》讲“诚者,天之道也”,以及朱熹注解的“诚者,真实无妄之谓,天理之本然也”,都是沿着这个逻辑来解释诚对于人的价值。因此,“诚”作为中国传统文化的基点,不是由于类似契约之信那样的外在原因进入了伦理系统,而是由于人的价值需要而内化于人性本原。在古代中国人看来,天地万物皆有其道,不为人力所变,而人作为自然的产物,也应该保存天道自然的这一特征,从而将外在的自然特征转化为了内在的德性品质。如果说在西方文化中,人无诚信还只是没有道德的话,那么在中国文化中,丧失诚信就在理论上被剥夺了做人的资格。这是相信上帝造人的基督教文明逻辑所难以企及的。既然诚是人的基本特征和内化了的德性,诚就必然要通过人的言行表现出来,并成为一个动态的过程,这就是信;反过来,一个人是否可信,也就成了他是否诚的判断依据与标准。如果一个人是诚的,那么他必然也是信的;反过来,一个人是信的,他必然也是诚的。孔子沿着这个思路,就得到了“今吾于人也,听其言而观其行”的结论。这种内诚外信并达到诚信统一的传统,向我们提示了诚信对于一个人的内在价值。只有诚信,一个人才获得了顺应自然的真诚无妄的德性,才获得了与天地一致的安宁,才获得了身心内外契合的统一。这便是中国公民诚信品德的第一个传统,即内诚外信的传统。

近代成为经济生活普遍组织方式的市场本质上基于契约,这又形成了中国公民诚信品德的第二个传统,即契约之信的传统。契约基于合同,它的前提有二:一是人与人之间的互相独立,二是人与人之间的互相依赖。就人与人之间互相独立而言,每个人都有自己的利益,并将与他人的交往视为自己收益最大化的手段,他没有义务、也没有必要将其它人的福利考虑进自己的选择之内。就人与人之间的互相依赖而言,这些将自己与其它人区别开来的人之所以能够这样做,恰恰是因为他们不是通过血缘宗法关系,而是通过商品交换关系来满足自己的一切物质需求。这个认为自己独立于社会的人,实际上比历史上任何时候的个人都更加依赖社会,从而依赖其它人。一方面,公民把自己的利益看作与其它人对立的,排斥其它人来保护自己;另一方面,公民在现实中是相互依赖的,他们只有在交换合作中才能真正实现自己的利益。调节这种既互相对立、又互相依赖的办法,就只能是预先规定各自的权利与义务,通过彼此约束的方式来限制各自利益最大化的冲动,签订契约。但签订契约并不能够保证双方都履行契约,因为既然假设双方都是自私的人,就必须考虑他们机会主义地逃避契约义务的可能性。只要契约一方发现逃避契约的履行能够带来比信守承诺更大的利益,他就总面临诱惑。这个时候,人们发现仅仅契约本身并无法解决自利人的相互依赖的问题,而必须引入诚信的道德维度,市场经济的运转才真正可能是平滑的。换而言之,如果没有诚信,公民生活于其中的市场经济就会陷入不可克服的混乱。正是这种必不可少的契约之信,与传统文化中的内诚外信一起,构成了今天中国公民诚信品德的两种原因。

3、诚信品质的现状、问题与对策

今日中国公民诚信品质的现状,可谓喜忧参半。既有很多诚实守信的楷模,也有不少无信无义的败类。前者的典型如兄债弟偿的“信义兄弟”,后者的典型则有臭名昭著的“三鹿”奶粉。普通公民中的情况也大体相似,有人一诺千金,有人言而无信。甚至在同一个人身上,都会出现时而诚信、时而失信的情况。这种现状表明,我国公民诚信品质仍然有提高的空间,需要找到问题所在并针对性地加以解决。

公民诚信问题时有发生,问题出在两方面。一方面,功利主义的兴起与传统道德的失落造成了人们不再把诚信作为自己的基本价值追求和安身立命之本,人们内心支撑结构的变化造成了诚信问题的出现。另一方面,市场经济的契约体系不仅仅是道德要求,还是一种制度建构,而目前后者在我国尚不完善,给了违约之徒以可乘之机。

诚信问题,在中国古代主要是通过人的道德修养来解决的。作为安身立命基础的诚信,是君子生活方式的特征之一。这种诚信不需要额外的制度加以保障,也不需要专门的惩罚来加以规训;人内心价值体系的要求和生命意义的寄托,是其最好的保证。这种价值意义体系,是与前市场社会的伦理秩序相一致的。但随着世界史发展到近现代史,封闭的小农经济为开放的市场经济所取代,个人利益的合法化是一个必然的趋势。在公民的内心之中,便会出现理性计算与道德压力的僵持。这种僵持在古代社会是不成为问题的,因为“君子”之所以为“君子”,正是因为他不能见利忘义。但在现代,公民的价值体系中利益的地位被抬高了,道德压力的强调减少了,终于形成了二者的僵持。当利益的算计压倒道德考虑的时候,人便表现不出诚信精神;只有道德考虑超过利益算计的时候,公民才能够表现出诚信品质来。也就是说,在功利主义与传统道德并驾齐驱的时候,在利益算计与德性思考等量齐观的时候,公民并不能保证总是表现出诚信品质来。这便是当今诚信问题时有出现却又不至于泛滥成灾的第一个原因所在。针对这一症结,没有其它办法,只能是加强宣传和教育,在增加诚信的舆论气氛的同时,适当地减少对市场经济功利主义的强调,以改变公民头脑中僵持二者的力量对比,让诚信能够稳定地战胜功利,从而提高全社会的诚信水平。

实际上,发达的市场体系也已经找到了解决自己诚信问题的方向。在传统道德受到功利主义冲击更严重的西方各国,曾经面临比今天中国更加严重的诚信危机。商品经济越是发达,人越是表现为独立的个体,他与其他人的相互依赖就更加明显,契约就越是必要。更多的契约意味着更多的机会主义的温床。当契约的缔结者反复面对违约所带来的利益诱惑时,自然会有更多的人选择抛弃诚信。当这种行为上的短期化成为常态时,市场也就面临崩溃的风险。为了重建诚信,进而保证契约的履行和市场的平滑化,从个人主义的视角看来,真正的出路就在于让违约成本远远超过违约收益。当个人面对的理性计算的结果改变时,他的行为也就自然而然地改变了。具体的做法,是建立广泛的信用记录,而让留下不良信用记录的人在下次进入契约时面临更高的门槛和成本。比如说,让曾经没有按时还贷款的人的名单在所有银行之间共享,使其再次贷款时或者被拒绝,或者面临更高的利率。当个人意识到违约的风险很大而且长期化时,他就会改变自己对违约成本的判断,进而做出诚信的选择。在今日中国,已经有了市场化的功利主义来诱惑人们放弃诚信,却还没有制度化的惩罚机制来引导人们回归诚信,自然造成了有些公民义利不分的错误。虽然,因为惩罚机制总是少于和落后于人们订立契约的场合,西方的这一思路和实践并不能完全解决诚信问题,但是他们行之有效的制度化方式却是值得我们借鉴的地方。相信在诚信记录制度建立建全之后,诚信问题会在很大程度上得到缓解。

一方面加强对公民的教育,从主观上恢复中国传统文化给予国人的道德感,另一方面建立对公民的制度化的引导,从客观上改变中国公民面临的利益选择。这两方面结合起来,就能够基本解决中国公民当前面临的诚信问题。


发布     👍 0 举报 写留言 🖊   
✋热门推荐
  • 推荐分享《周佩雅穆文彦》周佩雅穆文彦(小说全文阅读主角穆文彦)《周佩雅穆文彦》[二哈][干杯]'-go/c|u [给力]书名:《周佩雅穆文彦》 [给力]主角:周
  • 链条锅炉SCR脱硝厂家SNCR(Selective Non-Catalytic Reduction)即选择性非催化还原法脱硝技术,是在不使用催化剂的情况下,将还
  • 31和叔叔吃到汤锅啦~晚上和张瀚吐槽了一些事情,张瀚说他是女生也会喜欢你呜呜呜,叔叔对我就是最好的!还有姐妹给我的其他东西我忘记围脖名字了对不起[跪了]就不艾特
  • 我只有等到风暴和大海再次将我召唤到海角去,◆ 第十七章 后记 漂浮的世界里生命轰然倒地时的模样>> 人生只在须臾,本来寂静无声>> “这
  • [色][抱一抱][泪][哇][害羞][污]下了车,我们手挽手走回家,我跟他说:好可惜之前错过了你的演出,我本来想要买票去佛山音乐节的,但是因为同一天跟林宥嘉演唱
  • 然而,每当穿上那双棉鞋,仿佛又回到了童年,妈妈的身影就在眼前,给我们无尽的勇气和力量。 ——今何在妈妈做的棉鞋[咖啡][抱抱]妈妈今年80岁了,这是她亲手做的棉
  • 少年的心动像仲夏夜的荒原,割不完烧不尽,长风一吹,野草就连了天。少年的心动像仲夏夜的荒原,割不完烧不尽,长风一吹,野草就连了天。
  • 经过3年疫情考验,进博会开始全面线下举行,全球八方来客的盛景,既凸显疫后全球贸易亟须活力和动力支持的现实,也彰显中国扩大开放的意志与决心。通过进博会这个平台,各
  • 四只QQ人p1是准备跑问道ho2的pc,雀浅,但感觉好像被鸽了谁能带我跑TT人家给你画画做饭,画完开的那种TTp2是遇到瓜人于是散桌的天衍纪年 ho3!起名叫林
  • 为什么有朋友觉得上海没有好医生总结〖信息差〗三字我举例我现在工作,也涉及到效果交付,1️⃣谁会知道专业人士的能力?但推荐了一位医生B能有专业方面的判断,代表他知
  • #成毅##罗云熙##成毅# ie要强大起来(已经很强了)做内娱e霸(已经被按头了),随便评论任何人想说什么说什么,别家也只能鼓掌叫好。#懂瓜呱要曝的古偶男星是杨
  • 《生命时报》结合新研究,邀请专家分析核桃的健康益处,提醒你吃核桃的4个注意事项。#坚持吃核桃6个月会怎样#【曾被评为“坚果之王”的食物,核桃对心血管很友好】核桃
  • ——杜拉斯33.春风再美也比不上你的笑,没见过你的人不会明了——李宗盛《鬼迷心窍》34.请往前走,不必回头,在终点等你的人会是我。——《惊情四百年》30.如果你
  • 虽然天气闷热,但风轻轻的好舒爽呀,有被小小的治愈到呢[给你小心心]#布林肯就俄撤销批准全面禁止核试验条约发声#胡塞武装那么牛逼……居然用2000公里大家伙轰炸以
  • 总结:(6/10)适合朝九晚五主业轻松的朋友们,社畜捡重点看就好2.《没时间休息的休息法》by荻野淳也:-实操性强,不知道怎么办的时候,翻出来一条照着做就行。快
  • ”终于结束了压力巨大的一周 有种考研那时候的感觉 也不是不努力 但就是看不到成果 焦虑抑郁 做了巨大心理建设去找领导 领导开始心理疏导 肯定鼓励 疏解 还是要说
  • 大家好,我是来自四川省宜宾市屏山县龙华镇龙溪乡农民村的一位十岁孩子的妈妈,我孩子在八月三十号不趁从七楼楼梯摔落到五楼楼梯平台,导致肝胆破裂,十二指肠断裂,胰腺破
  • 慢慢的动态变成私密,到现在关闭朋友圈,其实分享欲很强但又不太愿意被人看透,常常会觉得根本没有人会接受这样的我,但没办法,我改变不了,这就是真实的我。其实我就是一
  • #耳环种草# [太阳]本宫作为一个重度耳环爱好者,给小姐们安利几家超级好看,超级有个性的,高级感十足的![太阳]每一款都是直击心脏的喜欢 1️⃣雅贵人旗舰店2️
  • “做完这一场梦”这次活动是一个月之前就定好要去的当时不知道自己会面临这样焦头烂额的情况最近很长一段时间里 都处在一个事情很多却没有充足的时间去做的状态 觉得自己