為什么隨機選擇比“理性選擇”更有效？

隨機選擇比“理性選擇”更有用

當人們談論生命或聰明生物發源時，總會贊嘆于其實現的概率極低，于是有人就借此證實，若是沒有一個有超等聰明的有意設計，怎么會呈現這樣的景象呢？這種假設的寄義是，超等聰明可以進行理性設計，其當作功率比大天然隨機的選摘要高得多。其實，這是一種貌同實異的不雅念。現實景象可能正好相反。

我們起首要假定，這個超等聰明并不是一個超理性的神秘存在，而只是具有更高的理性，但一起頭并不知道締造生命或聰明生物的布局和參數，他要顛末對可以組成生命或聰明的常識進行摸索，才能進行設計和締造。我們已經知道，這種生命形態的當作功概率很是之小，好比只有一百萬億分之一。這個超等聰明怎么發現這個這么小概率的常識呢？一種方式是隨機地試驗，直到碰著那個對的常識。還有一種方式是先構思一個生命形態的布局，然后按照這種構思設計一種篩選程序，在這一百萬億種可能性中篩選，先篩失落9999/10000，于是就剩下一百億種，再在這里邊隨機選擇。這兩種方式哪種更有用率呢？

初看起來，后一種方式似乎更有用。假如真常識就藏在經程序篩選過的一百億種可能性中，即使對選中的一百億種可能性再進行隨機選擇或挨次選擇，也是對一百萬億種可能性進行完全隨機選擇的效率的一萬倍。然而，若是真常識并沒有藏在這一百億種可能性中心，并且人們相信這個篩選程序是對的，那么他們永遠掉去了找到真常識的機遇。而若是人們再設計一個篩選程序，在上一次篩選過的可能性之外進行選擇，在原則上，這就與周全的隨機選擇沒有區別了。而對一百萬億種可能性進行隨機選擇的方式，也許會比上一種方式幸運時要慢一萬倍，但它毫不會掉去找到真常識的機遇。如斯看來，隨機選擇比“理性”選擇更有用。

問題是，上述假設的那個篩選程序是怎么來的。設計這個篩選程序也是需要常識的。若要使這個篩選程序是有用的，最好的方式是要知道被尋找的潛在常識是什么樣的，但這是一個悖論，因為這恰是要找的對象。所以，人們認為是決心的篩選，在大天然看來只是一種隨機選擇。關頭在于，若是人們認為他們設計的篩選程序優于隨機選擇，則可能導致更壞的成果，即把真常識漏失落了。我們把周全隨機地選擇稱為“中性的選擇”，那么所有報酬設計篩選程序的選擇都是“非中性的”。這意味著，一種篩選程序可能方向于遠離真常識的偏向，而另一種可能方向接近真常識的偏向。而一種篩選程序到底方向哪個偏向，也只是一種隨機概率。所以平均而言，決心的篩選不會比隨機選擇更有用率。

那么，既然找到真常識如斯之難，近代以來的科學摸索莫非不是決心尋找嗎？不是取得了很大當作就嗎？莫非不比隨機選擇更有用嗎？既然找到真常識的概率如斯之小，人類社會幾千年來不是成長了光輝的文明嗎？起首要清晰，已經取得當作功的科學只是在簡單系管轄域取得了一些當作就。一是因為簡單系統的可能性法則的數目較少，二是因為這些常識是可以直接不雅察到現象的常識。人們仿佛用決心選擇的體例去選擇，其實事實是，科學家們也是顛末多次掉敗和盤曲后，才找到真常識。這一過程，在大天然看來，其實是隨機的。而人類文明白實是一個復雜系統，但這種復雜系統倒是由極為簡單的法則成長起來的，其法則可能性的數目并不多。我們此刻認可，人類文明不是某個伶俐人的設計，而是發源于自覺秩序。這就是一種隨機選擇。

例如《一種新科學》的作者沃爾夫拉姆（Stephen Wolfram）在對一維三元兩態元胞主動機的法則進行嘗試時，他發現一共有二百五十六種可能的法則。他有能力逐個進行嘗試，發現了三種有意思的復雜布局，其他法則都是意義不大的。在法則極為簡單時，法則的可能性數目相對較少，人們可以經由過程逐個嘗試來發現，盡管他們感受是按照理性的設計去尋找，其實他們后來發現了真常識是一種偶爾，一種隨機的概率。就如法拉第發現電磁感應是一種偶爾一樣。凡是的環境是，科學家們提出各類假說，然而進行證實或證偽。若是證偽，就繼續改良假說，或者讓位于另一種假說。如日心說否認了地心說，氧化說否認了燃素說。或者幾種假說之問形當作了某種互補，如光的波動說和光的粒子說，最后形當作波粒二象性學說。這些做法，從純粹意義上講，都是隨機選擇。

在文明社會形當作的法則，看似復雜，但幾乎都形當作于極簡的初始法則。如對每一時刻的特定情境，下一步若何做，人們都只有兩種選擇，是或否，跟著時候的推移，就形當作了可以不雅察獲得的有序的法則。這種環境近似于元胞主動機的一維三元兩態模子，可能性法則的數目相對較少。例如在證券市場上，每小我只是按照當下環境決議下一步是生意仍是不改變近況（已持有繼續持有，已空倉繼續空倉）。所有人都這樣一步一步走下去，就形當作了復雜的證券市場的價錢和數目布局實時問波動序列。人類今朝能做的，就是經由過程經驗，知道哪些法則是有用的，哪些是無效的，哪些是負面的。市場法則就是顛末人類早期的試錯過程，最后發現并把握的法則。這一過程是隨機的。哈耶克說，市場是人們“偶爾發現的”。

而有些復雜系統的根本法則就不是一維三元兩態元胞主動機模子這么簡單了。例如在天然界中的植物，應該說是三維的。植物發展的每一步都要決議若何標的目的長、寬、高三個偏向轉變。而一旦元胞主動機稍微復雜一些，如變為一維三元三態，則可能的法則就有7625597484987個。而進入到二維條理，法則可能性的數目就會進一步增大。僅對二維九元兩態的法則限制的種類數目就有4294967296個。若是“系統增添少數幾個元胞，可能類型的總量就絕對是一個天文數字，計量它們就變得完全不成操作”（《一種新科學》，217頁）。可想而知，若是是三維系統的話，法則數目就更不成計數。

在這種環境下，按挨次地逐個嘗試的方式顯然不成行。按照上述說法，“理性地”設計一個篩選程序也是不成行的。沃爾夫拉姆曾經設計過一個主動搜尋龐大數目的移動元胞主動機可能法則的程序，插手各類他期望移動元胞主動機若何行為的參數，很快搜刮了一百萬個可能法則，接著是一萬萬。但他“一無所得”。于是他去失落了這些參數，時候不長，他發現了兩個有趣的圖案。他總結說：“挑戰老是，我們要避免假設;嘗試要設計得盡量簡單和直接，以使不會漏失落主要的新現象。”這證實了我們前面得出的結論，即隨機選擇比“理性”選摘要好。即使在極簡的行為法則方面，只要人們并不克不及直接不雅察到，人們也不克不及經由過程理性設計比隨機選擇更快地在大量可能法則中尋找到真常識。好比在人類社會這種比動植物簡單得多的有機體中，迄今沒有一樣法則或軌制是人造的。反過來，即使依據這些法則形當作了某些有機體或自組織，如市場、村社或社會秩序等，因為人們沒有看到它們的發源，也是無法知道當初的根基法則是若何被發現的。哈耶克曾說，習俗等鶴發秩序形當作古早，人們并不知道它們是什么時辰形當作的，如何形當作的，此中包含的信息是我們不克不及完全理解和把握的。這已經足以讓哈耶克強調，人類社會絕大大都法則是自覺形當作的，而不是報酬設計的。

比力而言，地球上的植物和動物則發源得更早，而且發展在三維空間。人類既不成能看到它們的發源，也因它們的生陳規則可能性為天文數字，而不成能發現它們生當作的真法則。因而人類注定不成能制造生命。他們可以將植物的種子種下，讓它們抽芽、開花和成果，他們可以用嫁接的方式改變植物性狀，可以將某一細胞中的染色體植入另一個細胞中，他們也可以仿照已經形當作的生命體合當作一個生命體，但他們不成能締造一種新的生命類型。據說溫特爾團隊于二0一0年合當作出了有機體，但生物倫理學家亞瑟·卡普蘭評論說：“溫特爾并沒有真正締造出生命。”因為任何一種生命類型的形當作都像是中了萬億大獎，概率極低。人類若是按挨次去找，則要花費億年時問，這在人類社會幾無可能;而要“理性地”設計一種篩選程序加速這一過程，如前所述，成果會比隨機的選擇還要差。

然而，這樣費時長久的工作可以讓大天然去做，大天然有的是時候。最好的方式，就是隨機選擇。我們可以想象，在宇宙這個龐大的嘗試場上，在萬億個分歧地址時時刻刻都在發生著隨機的選擇，因為是隨機的，就半斤八兩于同時進行萬億個嘗試。因為法則很簡單，嘗試就沒有難度。我們可以想象，絕大大都、接近全數的嘗試都掉敗了。但顛末半斤八兩長時候，一個隨機選擇當作功了。當作功的行為從時候角度看會呈現出有序的布局，就如統一維三元兩態元胞主動機的第30、90和110法則一樣，閃現出一維空間隨時候推移而形當作的圖案，是一種復雜的布局。這種布局的特點，一是會反復，但并非簡單反復;二是會在多個個別之間形當作某種協調。因為用進廢退，被必定的行為不竭地反復，行為在時候維度上的布局就會轉化為空間維度上的布局。

行為就是能量的分歧形態，而物質就是能量的空間布局。這與弦理論的詮釋很相似。在物質的最根本條理，只是一些表示為弦的能量形式，或稱“能量弦線”。根基粒子就是弦的空間布局。這種空間布局本家兒要表示為能量行為的反復和協同。“反復”表示為沿環形軌道的活動，或按必然頻率的波動;“協同”則是弦之間的聯系和布局。按照同樣的元法則，無數根基粒子隨機地行為被選擇出真法則，而形當作夸克、電子、質子等;又按同樣的元法則而形當作原子、分子。這才呈現了物質的宇宙，才有太陽系和地球。而所有這些物質的樣貌都與形當作它們的根本性個別的行為有關，即被選中的行為。按同樣事理，呈現了更為復雜的空間布局，這就是最初的有機體。

這意味著，它是生命，它可以復制本身。復制過程固然不是很快，但與隨機選擇真法則的過程比擬，的確就是一剎時。這些最原始的生命仍然遵循著最簡單的元法則，進行著行為法則的隨機選擇，即進行著是或否，黑或白，0或1的行為選擇，也同樣在地球這個龐大嘗試場上同時進行數萬億個嘗試。只不外，這一輪隨機選擇并不是最初始選擇的簡單反復，而是有著較大的分歧。起首個別分歧了。本來仍是沒有生命的個別，選擇的空間相對狹小;而此刻是生命在選擇，行為能力分歧了，選擇的空間變大了，行為法則的復雜度就增添了，同時行為法則的可能性也急劇增添。從最簡單個別到最復雜的生命之間，有著多個這樣的層級。復雜度每上一層，就會反復上面所描述的輪回。在每一條理的隨機選擇中，絕大大都的行為法則被證實是無效或掉敗的，偶爾地有一兩個行為法則是有用的，從而被必定和持續下去，采用此行為法則的有機體就會成長起來，沒有采用此行為法則的有機體或者只逗留在本來狀況中，或者走標的目的衰亡。又一次，新的被選中的行為法則的時候布局轉化為機體的空間布局，有機體變得更為復雜，而這種機體變更有助于被選中行為法則的實施。這就像達爾文演化論所描述的一樣，牛要反芻，所以長出了兩個胃;人要思慮，所以大腦容量大。這一法則從起頭就是這樣。演化得更為復雜的有機體，又會標的目的各個偏向隨機地摸索順應新機體的行為法則，這又進行了新的一輪輪回。新的行為法則被確定，又引致新的機體轉變。

當然，被大天然必定的行為法則不見得只是一種，很可能是多種。例如即使是一維三元兩態的元胞主動機模子的二百五十六種可能法則中，還有三種呈現出復雜布局來。所以可以看到有各類各樣的微生物、植物和動物，直到人。這些都是在隨機摸索中被大天然必定的有復雜布局的有機體當作功方案。在每一個轉變分叉中，又會呈現多種選擇。如此刻的植物雖千變萬化，但它們的枝葉分叉的角度大多為137.5。這申明在植物鼻祖選擇了這一合適的角度后，又呈現了大量分歧種類。還有一種可能呈現的景象是，一種有時候布局的行為法則及其系統布局被選擇了出來，在半斤八兩長時候沒有敵手，但并不料味著它是最優的，因為可能更好的法則和布局還沒有被選擇出來。如羚羊角彎曲的角度無需是最佳的，只要比競爭者更好就能稱霸。再者，沒有所謂純粹的最優，只有在特定情況下的最優。這就是達爾文演化論已經揭示的事理。

有些群情認為，若是是隨機選擇，“即即是發生一個極為簡單的原核生命，也需要快要一千億年”。這在只有四十六億年汗青的地球來說，絕對不成能。然而，這種觀點是把已經知道的有機體布局呈現的概率拿來作為會商的對象。現實上，這并沒有駁斥達爾文的演化論。演化論恰好是說，今天宇宙中的各類生物物種，都是從最簡單的布局演化而來的。即演化過程是由簡入繁的。這比一會兒締造一個復雜系統要輕易得多。按照沃爾夫拉姆的“新科學”的觀點，大天然是從最簡單的行為法則起頭的。即任何一個個別隨機地選擇行為法則。這個法則讓個別按照當前狀況做出下一步的選擇。只有兩種選擇，是或否，黑或白，0或1。而法則的可能性數目固然也很龐大，但比一個原核生命布局的替代可能組合的數目要少得多，被選擇到的概率要高得多。例如，只有10的14次方的數目。

這種分層的演化路徑極大地削減了假如不分層所面臨的行為法則的可能形式的數目，從而自己又節約了隨機尋找和選擇的當作本與時問。這種路徑又為另一個作者布萊恩·亞瑟（Brian Arthur）的研究所發現。亞瑟在其《復雜經濟學》一書中指出，復雜性的演化有三種形式。第一種被稱作“協同進化多樣性的增添”，即因為新個別或“物種”的形當作和呈現，締造了“生態位”，使得其他個別或“物種”更易生當作，他們又會發生新的“生態位”;如斯互動輪回。也就是說，當最簡單的個別發生后，會給今后較復雜的個別生當作帶來便當。今后復雜性的每個條理城市有近似的結果。于是，最復雜的布局或“物種”并不是一個超理性的神圣設計而當作，也不成能憑空隨機形當作，而是由簡入繁地逐級地循序漸進而當作，但在每一個條理中，倒是隨機選擇的成果。如斯，對行為法則的隨機選擇在地球上生當作了生命和聰明生物。我們在前面已經證實，這種體例比“理性”選擇體例，即唯理本家兒義建構論的體例要有用率。它也比證實神造論的機體布局的隨機選摘要簡單得多，乃至可以在地球春秋長度內完當作形當作生命以至人類的工作。而從發生角度看，機體布局的隨機選擇底子就是違反常識。若是不會做簡單的機械，而直接去做復雜的機械，其難度要大大跨越按部就班、循序漸進的體例。而行為與機體比擬，前者更易轉變，后者更難轉變。因而演化必然先從行為轉變起頭，機體再去順應行為，而不是行為去順應機體。更清晰地說，對行為法則的隨機選擇介于“理性”選擇和對機體布局的隨機選擇之間。它的當作功概率小到理性選擇不成能比它更好，而經常不如它;簡單到它可以在地球的時候長度內形當作生命和聰明生物。

那么，若是理性選擇不如隨機選擇，理性還有什么用？起首，也是最主要的，就是知道“理性選擇不如隨機選擇”。這不是廢話。在人類的文化傳統中，這是最主要的常識。沃爾夫拉姆經由過程本身對行為法則的搜尋發現，隨機性是包管呈現有序布局的最主要的性質。他說：“總體而言，發現有機體的主要新性質的合理體例，就是純粹隨機的選擇。”（《一種新科學》，399頁）這里的隨機性，在人類現有文化中表達為“自由”“天然”“自覺秩序”。我們發現，這恰是人類文化中最有價值的部門。再細心看，它們都包含著隨機性的寄義。如自由，就是不解除任何可能性，就是可以標的目的任何偏向成長，就是不要有任何限制，包羅看來“理性”的限制。而天然，直接就解除了人的決心而為，就是讓天然發生感化，這就是隨機的轉變的感化。自覺秩序就是解除了人的理性設計的秩序。

在這里，要對兩種隨機性做一下區分。隨機性就是，第一，任何選擇的概率都是相等的;第二，任何一個個別標的目的任何偏向轉變的可能性都是相等的。然而，個別之間的差別性有分歧。如在熵值最大的環境下，分歧點的溫度一樣，也就是差別性很小，所以在這里的隨機選擇不會有什么成果，因為每個個別幾乎都一樣。在另一種環境下，如宇宙大爆炸的環境下，宇宙在持續膨脹，個別之間的差別，包羅溫度和空間位置都紛歧樣，甚至還會擴大，這時的隨機選擇就有意義，因為分歧的選擇就有分歧的成果。因而，這兩種隨機性可別離稱為大爆炸隨機性和大坍縮隨機性，或膨脹隨機性和縮短隨機性。在本文中說的“隨機性”就是指前一種隨機性。在這種環境下，隨機選擇比理性選摘要好。

除此之外，理性還能做什么？第一，對簡單系統的行為法則進行切磋。這就是近代以來科學所做的工作。物理或化學定律就是簡單系統的“行為法則”，因其可能法則的數目較少，良多科學家的一一試錯和愛因斯坦式的天才猜想還有效武之地。第二，對簡單系統自己進行仿照。人造的簡單系統既可以直接對天然簡單系統進行仿照，如古代的房子;也可以依據簡單系統的“行為法則”進行建造，如現代建筑。第三，對有機體已經閃現的行為法則進行摸索，如對習俗發源的摸索，對DNA的摸索;對有機體自己的布局進行簡單仿照，如仿朝氣器。所謂“簡單仿照”就是粗略得多的仿照，只能實現被仿照對象的一兩項簡單功能，而毫不能等同于被仿照者。若是越過這個鴻溝，就會帶來問題，甚至是災難，如對已有的社會秩序和布局進行簡單仿照，成立打算經濟，就是一個拙劣的仿品。

在已經生當作有機體和社會系統今后，隨機選擇會受到選擇成果的限制。即它會解除對已經選中的有機體或社會系統的否認。當哈耶克說自由與秩序是一個硬幣的兩面時，就是這個意思。秩序是已被選中的行為法則，順從秩序并不是否認自由，而是自由的成果。人的大腦就是被選中的行為法則的有機布局，它的思慮就是對大腦布局的必定。因而，大腦對所有行為法則和系統布局的摸索，并遵循摸索的成果，看似是對隨機性的否認，現實上是對隨機性的成果的必定。當然，任何已經形當作的行為法則或系統布局也還面對變異和新的選擇，因而大天然也不解除已有法則或布局的轉變，所以大腦在必定已被選中的法則與布局時，也會持有更為寬容的立場，即遵循法則但不解除必然水平的偏離。

那么，證實了隨機選擇可以生當作人類，還有神么？其實，神就是人對本身有限性的另一種說法。前面說過，行為法則的隨機選摘要比機體布局的隨機選擇簡單得多，所以容得地球成長出人;可是行為法則的隨機選擇比理性選擇更有用，行為法則的可能數目大大跨越人類一一選擇的能力，因而是人類理性不及的。所以仍然凸顯出人類的有限性。而且，那些躲藏在億萬可能性之中的真的行為法則又是誰放置的呢？如斯放置又是遵循什么法則呢？這仍是一個更大的謎。那些大天然中的隨機選擇，那些在人類蒙昧無識的時辰鶴發形當作的社會秩序，人類只知道有這些工具，而不知道這些工具是若何形當作的;只能冠以“自覺秩序”的名稱。而看得見的自覺秩序，還可能不是最好的，那藏在后面的天然法也許人類永遠不克不及知道。因而，證實了隨機選擇比理性選擇更有用后，人們仍應對那全知萬能的存在連結敬畏。

（Stephen Wolfram，A New Kind of Science，Wolfram Media Inc.，2002;《復雜經濟學》，布萊恩·阿瑟著，賈擁平易近譯，浙江人平易近出書社二0一八年版）

作者：盛洪

來歷：《念書》