为什么年纪轻轻的，皮肤看上去要比同龄人老很多？
伴随着年龄的增长，我们皮肤内的胶原蛋白也在迅速流失，皮肤会进入初老阶段。有研究显示，在30岁以下的人群中，有72%的男性和47%的女性存在中至重度光老化造成的皮肤纹理改变[1]。而到了30岁以后，皮肤光老化的严重程度会迅速增加。
所以，想要老得慢，年轻时就要做好抗老的工作，从预防开始，不然皮肤就可能看上去比同龄人更老。
【为什么年纪轻轻的，皮肤看上去要比同龄人老很多？】
皮肤的老化可以分为两种，自然老化和光老化。
自然老化（又称作内源性老化）会出现萎缩、弹性降低、代谢和修复反应受损等表现。由于我们难以抵挡岁月在皮肤上留下印记，因而与同龄人相比皮肤显老的原因很可能就出在光老化（外源性老化）上。
预防光老化是我们抗老的主要战场。在真皮中，光老化会导致弹性组织变性、无定型弹性纤维聚集、胶原蛋白含量降低，使得皮肤看上去有皱纹、粗糙、泛黄、松弛、下垂，还会出现斑点状的色素沉着。
引起外源性老化的因素很多，其中最主要的是紫外线照射（尤其是UVA）[2]。除了肉眼可见的皮肤晒黑，还会引起皮肤光老化，细纹和粗大皱纹、色素沉着以及皮肤松弛、下垂等衰老表现。所以，出门在外做好防晒，是简单又有效的方法，不仅减少色素沉着，还能防止皮肤老化。
其次，熬夜晚睡、作息不规律，除了会降低免疫力，还会削弱皮肤的自我修复能力，皮肤屏障受损，使得皮肤衰老加速，出现眼周细纹，面部暗沉发黄。所以，能早睡就早睡吧，别再熬夜了。
还有一种对皮肤十分不友好的因素，那就是吸烟（包括二手烟），除了会增加长皱纹的风险，还让皮肤变得松弛、毛孔粗大并失去弹性。如果再加上日晒，对皮肤的破坏力将增加更多。烟草除了会引发各种癌症，影响身体健康，还会伤害我们的皮肤。所以，吸烟的朋友一定要戒烟，同时也要尽量避免吸入二手烟。
此外，还有环境因素中的空气污染问题，会造成皮肤氧化，加速衰老。不过空气污染这个问题对于一些地方的朋友来说实在是没法自己决定，只能做好其他的护肤措施了。
【如何才能让自己的皮肤“老”的更慢一些？】
想要延缓皮肤衰老，最主要的就是注意前面这些可能会使皮肤衰老的危险因素，改善自己的生活方式，坚持防晒，拒绝烟草，注意作息，使用保湿剂和有效的抗老产品等。
皮肤湿润，才不容易出现干纹、细纹。尤其是秋冬天，空气寒冷干燥，很多人脸上可能会出现紧绷、起皮的情况。这时候，使用含有以神经酰胺为代表的保湿成分，可以帮助皮肤有效锁水，滋润肌肤。
而要说起抗老化产品，就不得不提及目前比较流行的「早C晚A」的护肤理念。
「早C晚A」是什么意思呢？其实就是早上使用含有维C类成分（包括原型VC、VC衍生物）的护肤品，晚上使用含有维A类成分（包括A醇、A酯）的护肤品。
【为什么要进行「早C晚A」护肤？】
前面我们说到，引起皮肤光老化最主要的是紫外线照射，紫外线损伤皮肤结缔组织的机制包括活性氧分子（ROS）的形成、细胞表面受体启动的信号通路、蛋白质氧化以及线粒体损伤[2]。使用抗氧化剂可以清除自由基，对抗光老化。
浓度为5%-15%的维生素C可以渗透进皮肤里，诱导产生胶原蛋白及相关酶，进而对抗皮肤衰老。维生素B3（又名烟酰胺）调节细胞代谢和再生，5%浓度的烟酰胺局部治疗3个月后皮肤弹性、红斑和色素沉着有改善。维生素E（又名生育酚）用作皮肤产品的成分，具有消炎和抗增殖作用，浓度在2-20%之间的维生素E能够让皮肤变光滑，增加角质层保湿的能力。不过维生素E的效果不如维生素C和烟酰胺那么强烈[3]。
因此在精华、面霜中添加含有维C类等抗氧化剂成分是有用的。
当然，如果你因为各种原因没有使用“早C”产品，除了防晒，一定要记得做好“晚A”的工作。
维A酸被推荐作为皮肤光老化的初始治疗，能够减少紫外线引起的早期皮肤衰老的迹象，例如皱纹、皮肤弹性下降和色素沉着，可以用于治疗各型皮肤的轻度至重度光老化。在美国，维A酸甚至已被批准以0.05％的浓度用作处方抗衰老治疗剂[3]。
不过，由于维A酸对皮肤有很强的刺激性，使用不当可能出现面部的严重刺激反应，比如发红、干燥、刺痛等，所以维A酸在化妆品中被限制使用。
维A醇（视黄醇）是目前最 常被用作抗衰老的物质，与维A酸相比对皮肤的刺激性更小。目前已经证实A醇不仅能改善皮肤外源性老化，而且对皮肤内源性老化也有积极作用。维A醇被皮肤吸收后，通过在体内转化为A酸而发挥作用，可以改变皮肤厚度并促进胶原蛋白生成[4]。
因此，平常使用的护肤品中大多添加的是A醇。
不过由于A醇对光线和空气比较敏感，有一些品牌还会选择添加A醇的衍生物。视黄醇棕榈酸酯是维生素A的一种衍生物，很容易被皮肤吸收，然后转换成A醇再转化为A酸后作用于肌肤。
正是由于A醇易失活、易刺激，因而前两年国内很少有专门做A醇的品牌。HBN是国内最 早专注做A醇的品 牌，联合中科院博士、博导专研“复合A醇”配方+独家蚕蛹“黄金微粒”包裹技术，很好的改善了这两大难题。HBN的A醇产品效果和口碑都不错，能辅助减少成分与外界接触，使得A醇不易失活，让高功效与温和并存。
【含有“双重真A醇”的抗老产品】
HBN双A精华乳、双A晚霜，采用的是双A醇（A醇+A醇棕榈酸酯）的配方。这样的成分配置，不仅可以促进A醇快速起效，还可以利用A酯在体内转化为A醇的“时间差”，起到持久维持的作用，从而温和、持久、有效地改善细浅皱纹。
但是要注意，孕妇、哺乳期、备孕期女性不要使用A醇类产品。第一次使用A醇以及敏感肌需要建立好耐受，先小范围低频率使用，等皮肤适应了再慢慢加量。当然，不管使用了早C还是晚A，都要在白天做好防晒！
除了核心的双A醇成分，还拥有“焕亮界扛把子”——净化版烟酰胺，以及抗氧修护王牌组合：德国二裂酵母+维生素E+积雪草+卵磷脂等，可以说这种复配成分用于对抗皮肤老化已经非常全面了。在抗老之外，还可以锁水保湿，让皮肤滋润滑嫩，同时减轻色素沉着，改善皮肤暗沉，使肌肤焕亮有光泽。轻薄凝露的质地，使用起来肤感清爽，很容易推开，不粘腻，吸收更加迅速。
值得一提的是，由于A醇对光线明暗，因此HBN双A精华乳和晚霜都使用避光瓶来保护有效成分。同时HBN双A晚霜，还很贴心的采用了真空按压瓶的设计，每次使用只需按压就可获取，有效的保护了护肤成分的活性，同时也避免了用手掏取面霜的尴尬，方便又卫生。
参考文献
[1]GREEN A C. Premature ageing of the skin in a Queensland population [J]. Med J Aust, 1991, 155(7): 473-4, 7-8.
[2]BATTIE C, JITSUKAWA S, BERNERD F, et al. New insights in photoaging, UVA induced damage and skin types [J]. Exp Dermatol, 2014, 23 Suppl 1(7-12.
[3]GANCEVICIENE R, LIAKOU A I, THEODORIDIS A, et al. Skin anti-aging strategies [J]. Dermatoendocrinol, 2012, 4(3): 308-19.
[4] Rong Kong. 通过分子生物学、组织学及临床检测手段对比研究视黄醇和视黄酸作用在人体皮肤上的功效[A]. 中国香料香精化妆品工业协会.第十一届中国化妆品学术研讨会论文集[C].中国香料香精化妆品工业协会:中国香料香精化妆品工业协会,2016:10. https://t.cn/A6MTWAtY
伴随着年龄的增长，我们皮肤内的胶原蛋白也在迅速流失，皮肤会进入初老阶段。有研究显示，在30岁以下的人群中，有72%的男性和47%的女性存在中至重度光老化造成的皮肤纹理改变[1]。而到了30岁以后，皮肤光老化的严重程度会迅速增加。
所以，想要老得慢，年轻时就要做好抗老的工作，从预防开始，不然皮肤就可能看上去比同龄人更老。
【为什么年纪轻轻的，皮肤看上去要比同龄人老很多？】
皮肤的老化可以分为两种，自然老化和光老化。
自然老化（又称作内源性老化）会出现萎缩、弹性降低、代谢和修复反应受损等表现。由于我们难以抵挡岁月在皮肤上留下印记，因而与同龄人相比皮肤显老的原因很可能就出在光老化（外源性老化）上。
预防光老化是我们抗老的主要战场。在真皮中，光老化会导致弹性组织变性、无定型弹性纤维聚集、胶原蛋白含量降低，使得皮肤看上去有皱纹、粗糙、泛黄、松弛、下垂，还会出现斑点状的色素沉着。
引起外源性老化的因素很多，其中最主要的是紫外线照射（尤其是UVA）[2]。除了肉眼可见的皮肤晒黑，还会引起皮肤光老化，细纹和粗大皱纹、色素沉着以及皮肤松弛、下垂等衰老表现。所以，出门在外做好防晒，是简单又有效的方法，不仅减少色素沉着，还能防止皮肤老化。
其次，熬夜晚睡、作息不规律，除了会降低免疫力，还会削弱皮肤的自我修复能力，皮肤屏障受损，使得皮肤衰老加速，出现眼周细纹，面部暗沉发黄。所以，能早睡就早睡吧，别再熬夜了。
还有一种对皮肤十分不友好的因素，那就是吸烟（包括二手烟），除了会增加长皱纹的风险，还让皮肤变得松弛、毛孔粗大并失去弹性。如果再加上日晒，对皮肤的破坏力将增加更多。烟草除了会引发各种癌症，影响身体健康，还会伤害我们的皮肤。所以，吸烟的朋友一定要戒烟，同时也要尽量避免吸入二手烟。
此外，还有环境因素中的空气污染问题，会造成皮肤氧化，加速衰老。不过空气污染这个问题对于一些地方的朋友来说实在是没法自己决定，只能做好其他的护肤措施了。
【如何才能让自己的皮肤“老”的更慢一些？】
想要延缓皮肤衰老，最主要的就是注意前面这些可能会使皮肤衰老的危险因素，改善自己的生活方式，坚持防晒，拒绝烟草，注意作息，使用保湿剂和有效的抗老产品等。
皮肤湿润，才不容易出现干纹、细纹。尤其是秋冬天，空气寒冷干燥，很多人脸上可能会出现紧绷、起皮的情况。这时候，使用含有以神经酰胺为代表的保湿成分，可以帮助皮肤有效锁水，滋润肌肤。
而要说起抗老化产品，就不得不提及目前比较流行的「早C晚A」的护肤理念。
「早C晚A」是什么意思呢？其实就是早上使用含有维C类成分（包括原型VC、VC衍生物）的护肤品，晚上使用含有维A类成分（包括A醇、A酯）的护肤品。
【为什么要进行「早C晚A」护肤？】
前面我们说到，引起皮肤光老化最主要的是紫外线照射，紫外线损伤皮肤结缔组织的机制包括活性氧分子（ROS）的形成、细胞表面受体启动的信号通路、蛋白质氧化以及线粒体损伤[2]。使用抗氧化剂可以清除自由基，对抗光老化。
浓度为5%-15%的维生素C可以渗透进皮肤里，诱导产生胶原蛋白及相关酶，进而对抗皮肤衰老。维生素B3（又名烟酰胺）调节细胞代谢和再生，5%浓度的烟酰胺局部治疗3个月后皮肤弹性、红斑和色素沉着有改善。维生素E（又名生育酚）用作皮肤产品的成分，具有消炎和抗增殖作用，浓度在2-20%之间的维生素E能够让皮肤变光滑，增加角质层保湿的能力。不过维生素E的效果不如维生素C和烟酰胺那么强烈[3]。
因此在精华、面霜中添加含有维C类等抗氧化剂成分是有用的。
当然，如果你因为各种原因没有使用“早C”产品，除了防晒，一定要记得做好“晚A”的工作。
维A酸被推荐作为皮肤光老化的初始治疗，能够减少紫外线引起的早期皮肤衰老的迹象，例如皱纹、皮肤弹性下降和色素沉着，可以用于治疗各型皮肤的轻度至重度光老化。在美国，维A酸甚至已被批准以0.05％的浓度用作处方抗衰老治疗剂[3]。
不过，由于维A酸对皮肤有很强的刺激性，使用不当可能出现面部的严重刺激反应，比如发红、干燥、刺痛等，所以维A酸在化妆品中被限制使用。
维A醇（视黄醇）是目前最 常被用作抗衰老的物质，与维A酸相比对皮肤的刺激性更小。目前已经证实A醇不仅能改善皮肤外源性老化，而且对皮肤内源性老化也有积极作用。维A醇被皮肤吸收后，通过在体内转化为A酸而发挥作用，可以改变皮肤厚度并促进胶原蛋白生成[4]。
因此，平常使用的护肤品中大多添加的是A醇。
不过由于A醇对光线和空气比较敏感，有一些品牌还会选择添加A醇的衍生物。视黄醇棕榈酸酯是维生素A的一种衍生物，很容易被皮肤吸收，然后转换成A醇再转化为A酸后作用于肌肤。
正是由于A醇易失活、易刺激，因而前两年国内很少有专门做A醇的品牌。HBN是国内最 早专注做A醇的品 牌，联合中科院博士、博导专研“复合A醇”配方+独家蚕蛹“黄金微粒”包裹技术，很好的改善了这两大难题。HBN的A醇产品效果和口碑都不错，能辅助减少成分与外界接触，使得A醇不易失活，让高功效与温和并存。
【含有“双重真A醇”的抗老产品】
HBN双A精华乳、双A晚霜，采用的是双A醇（A醇+A醇棕榈酸酯）的配方。这样的成分配置，不仅可以促进A醇快速起效，还可以利用A酯在体内转化为A醇的“时间差”，起到持久维持的作用，从而温和、持久、有效地改善细浅皱纹。
但是要注意，孕妇、哺乳期、备孕期女性不要使用A醇类产品。第一次使用A醇以及敏感肌需要建立好耐受，先小范围低频率使用，等皮肤适应了再慢慢加量。当然，不管使用了早C还是晚A，都要在白天做好防晒！
除了核心的双A醇成分，还拥有“焕亮界扛把子”——净化版烟酰胺，以及抗氧修护王牌组合：德国二裂酵母+维生素E+积雪草+卵磷脂等，可以说这种复配成分用于对抗皮肤老化已经非常全面了。在抗老之外，还可以锁水保湿，让皮肤滋润滑嫩，同时减轻色素沉着，改善皮肤暗沉，使肌肤焕亮有光泽。轻薄凝露的质地，使用起来肤感清爽，很容易推开，不粘腻，吸收更加迅速。
值得一提的是，由于A醇对光线明暗，因此HBN双A精华乳和晚霜都使用避光瓶来保护有效成分。同时HBN双A晚霜，还很贴心的采用了真空按压瓶的设计，每次使用只需按压就可获取，有效的保护了护肤成分的活性，同时也避免了用手掏取面霜的尴尬，方便又卫生。
参考文献
[1]GREEN A C. Premature ageing of the skin in a Queensland population [J]. Med J Aust, 1991, 155(7): 473-4, 7-8.
[2]BATTIE C, JITSUKAWA S, BERNERD F, et al. New insights in photoaging, UVA induced damage and skin types [J]. Exp Dermatol, 2014, 23 Suppl 1(7-12.
[3]GANCEVICIENE R, LIAKOU A I, THEODORIDIS A, et al. Skin anti-aging strategies [J]. Dermatoendocrinol, 2012, 4(3): 308-19.
[4] Rong Kong. 通过分子生物学、组织学及临床检测手段对比研究视黄醇和视黄酸作用在人体皮肤上的功效[A]. 中国香料香精化妆品工业协会.第十一届中国化妆品学术研讨会论文集[C].中国香料香精化妆品工业协会:中国香料香精化妆品工业协会,2016:10. https://t.cn/A6MTWAtY
不是我说我这同事姐姐太牛了，听完她说的我也分分钟想转岗了[裂开]老实讲我真的贼后悔当年留在这个科室，没想到会发展到现在这么卷[裂开]我真的希望她能叫板成功，或许能改变现状[微笑]我就奇了怪了，领导当年做医生的时候是院里出了名的从不加班年休必休，现在咋就压着我们死干呢，唉不行一上班就脑壳疼，心态崩了[摊手]
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
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
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