人工科学
HerbertA。Simon
THESCIENCESOFTHEARTIFICIAL
人工科学
H．A．西蒙著
武夷山译
前言
第一章理解自然界和人工界
人工界
作为范型的环境
作为“界面”的人工物功能解释功能描述与综合适应性的限度
通过模拟获得理解
模拟技术作为新知识源的模拟知之甚少的系统的模拟
作为人工物的计算机
作为抽象物的计算机作为经验物的计算机计算机与思想
符号系统：合理的人工物
符号系统的基本能力作为计算法的智力经济学：抽象的理性
第二章经济合理性：适应性的手段
经济活动者
规范理论过程合理性令人满意
市场与经济
看不见的手不确定性与估计市场与组织
进化模型
关于经济人的另一理论局部极大与全局极大进化的近视性经济进化的机制
经济学与心理学
效用函数愿望水平
社会中的人
第三章思维心理学：将智慧嵌入自然
作为人工科学的心理学
搜索策略绩效的限度
概念获得速度的限度
记忆参数——每块五秒
记忆参数——七块还是两块？
记忆的组织
刺激物的组块视觉记忆处理自然语言语言处理中的语义学问题
结论
第四章记忆与学习：作为思想环境的记忆
语义丰富的领域
长时记忆直觉多少信息？为处理的记忆
理解与表现
饮茶仪式一个有理解力的程序理解物理学规模与简单性
学习
理解式学习产生系统从例子中学习
发现过程
无目标的解决问题过程重新发现经典物理学
结论
第五章设计科学：创造人工物
设计的逻辑——固定了的选择
命令性逻辑的悖论还原至叙述逻辑计算最优状况求出令人满意的行动方案
设计逻辑：找出备择方案
手段…目的分析搜索逻辑
作为资源分配方法的设计
公路设计的例子指导搜索的方法
设计的形态：层级结构
产生者…检验周期作为风格决定者的过程
设计的表现
作为表象变换的解决问题过程空间表象表象的分类
小结——设计理论的论题
设计的评价备择方案的搜索
设计在精神生活中的作用
第六章社会计划：进化着的人工物的设计
设计问题的表现
作为表象的组织找到限制性因素无数字的表现
计划用的资料
预测反馈
谁是客户？
专业人员…客户关系作为客户的社会
计划的时间期和空间城
将未来“贴现”时间视界的变化进步的定义注意力的管理
无最后目标的设计
出发点设计是有价值的活动社会计划与进化
社会设计课程体系
第七章复杂性的构造
层级系统
社会系统生物系统和物质系统符号系统
复杂系统的进化
生物进化起到自然选择作用的解决问题过程选择性的来源关于帝国与帝国的兴建结论：层级结构的进化论解释
近可分解系统
社会系统的近可分解性物理化学系统对层级结构广度的一些看法小结：近可分解性
复杂性的描述
近可分解性和可理解性复杂系统的简单描述状态描述与过程描述自我复制系统的复杂性的描述个体发生重演种系发生
小结：复杂性的描述
结论
复杂性的描述
如果你让人画一复杂物体，如人的面孔，他们几乎总是以层级方式着手。首先他们画脸的轮廓，接着加上或添入面部特征物：眼、鼻、口、耳、头发。如果要求他们再细一些，他们就开始扩展每一面部特征物的细节——瞳孔、眼睑、睫毛，等等，直到达到他的解剖学知识的极限。关于物体的信息在人的记忆中是按层次排列的，就象文章著作提纲的大小标题一样。
当信息以提纲形式表达时，就很容易将每一子纲目下主要部分之间的关系的信息和每一部分内部的关系的信息包括进来。属于不同部分的“子部分”间的关系的详细信息在提纲中没有地位，可能会丢失掉。这种信息的丢失和主要关于层级次序的信息的保存，是区别孩子（或未受过表现法训练的人）的绘画与训练有素的艺术家（我说的是致力于表现的艺术家）的绘画的一个突出特征。
近可分解性和可理解性
我们通过对近可分解系统的动态性质的讨论已经看到，将系统表现为层次结构所损失的信息比较少。属于系统不同部分的子部分仅以集总的方式相互作用——它们相互作用的细节可以忽略。在研究两个大分子的相互作用时，我们一般不需详细考虑属于其中一个分子的原子核与属于另一分子的原子核的相互作用。在研究两个国家的相互作用时，我们不需详细研究一国每一公民与另一国的每一公民的相互作用。
许多复杂系统都具有近可分解的层级结构这一事实，是使我们能理解、描述、甚至“看见”这种系统及其部分的重大促进因素。或许应当将这一命题反过来。如果世界上存在这样一些重要系统，它们是复杂的但不是分层的，那么也许在相当大的程度上，我们就无法观察和理解它们了。对这些复杂系统的行为的分析将涉及对它们的基本部件之间相互作用的详细了解及计算，那将超出我们的记忆能力和计算能力。
我不想确定哪个是鸡哪个是鸡蛋：我们之所以能理解世界，是因为世界是层级结构的；或，世界之所以显现出是层级结构的，是因为它的非层级结构的那些方面是我们既理解不了又观察不到的。我已给出了一些理由，说明为什么可以认为前一种看法至少包含着一半真理——即进化着的复杂性往往表现为层级结构，但它不可能是完全的真理。
复杂系统的简单描述
有人也许认为，复杂系统的描述本身就是一种复杂的符号结构－－确实，可能正是那样。但是，并不存在这么一条守恒定律，它要求描述与被描述的物体一样笨重。举一个小例子便能说明，可以很经济地描述系统。假设系统是这样一个二维阵列：
ABMNRSHI
CDOPTUJK
MNABHIRS
OPCDJKTU
RSHIABMN
TUJKCDOP
HIRSMNAB
JKTUOPCD
让我们称阵列为a，阵列为m，阵列为r，阵列为h。让我们称阵列为w，阵列为x。那么，整个阵列可很简单地记为。原结构由64个符号组成，但只需35个符号便能记下对它的描述：
S＝
W＝X＝
a＝m＝r＝h＝我们利用原结构中的冗余实现了简化，例如，在总图式中出现了四次，用一个符号a来表示它是很经济的。
如果一个复杂结构完全没有冗余，也就是说，核结构的任何方面都不能用任何其他方面来表示，那么，它就是自身的最简描述。我们可以表现它，但无法用更简单的结构描述它。我们一直在讨论的层级结构有高度的冗余性，因此，常常可以很经济地加以描述。冗余性呈现很多种形式，这里我提三种：
1．层级系统通常由仅仅几种子系统组成，这些子系统可进行各种排列和组合。蛋白质是一个熟悉的例子，它的多种变体产生于仅仅二十种氨基酸的不同排列方式。类似地，构成无数种分子所需的全部积木块不过是九十几种元素。因此，我们可以用字母表中的那些用作元素名称的字母进行描述，这些字母相应于复杂系统由以产生的元素子系统的基本集合。
2。如我们已看到的，层级系统往往是近可分解的。因此，对系统单元之间的相互作用进行描述时，只需考虑这些单元的总体性质。近可分解性概念的推广可称为“空世界假说”——多数事物与多数其他事物仅有微弱联系；只需考虑所有可能的相互作用中的一小部分，就能获得一个过得去的对现实的描述。采用一种允许不提及某些事物的描述语言，就能很简洁地描述近空世界。休巴德大妈不必核对写着碗柜内存放物的清单，便可知道她的碗柜空了。
3．通过合适的“重新编码”，使经常能使存在于复杂系统的结构中但不明显的冗余性成为一目了然的。对于动态系统的描述，最常见的重新编码方式是，用对一个能产生时间路径的微分方程的描述来代替对该时间路径的描述。简单性表现为，在任何给定时刻的系统状态与短时间后的系统状态保持不变。于是1357911……这个序列结构很容易表达，只要注意到，前一数上加2便得到新数。但是伽里略发现，就是这个简单序列可用以描述沿斜面滚下的球在相继的时间间隔末尾时的速度。
科学的任务是利用世界的冗余性来简单地描写世界。这是人们所熟悉的命题。我不想在这里探究一般的方法论问题，但想更仔细地考察一下在我们寻求对复杂系统的理解时可以利用的两种主要描述类型，我分别称这两种类型为状态描述与过程描述。
状态描述与过程描述
“圆是离给定点等距离的所有点的轨迹”。“要画圆，将圆规的一脚固定，旋转另一脚直到它回到出发点为止”。欧几里德暗示：如果你实施第二句话规定的过程，就会产生一个满足第一句话的定义的东西。第一句是圆的状态描述，第二句是过程描述。
对结构的这两种理解方式是我们的经验的经纬。图画、蓝图、大多数图表和化学结构式是状态描述。处方、微分方程和化学反应方程式是过程描述。前者表征了感受到的世界，它们提供了辨认物体的标准（往往是通过模仿物体的方式）。后者表征了受到作用的世界，它们提供了将具备我们所想望的性质的物体生产出来的手段。
感受到的世界与受到作用的世界这二者的区别确定了适应性生物的基本生存条件。生物必须逐渐搞清被感知世界的目标与过程世界的行动之间的相互关系。当这些相互关系被意识到并用言语表述出来时，它们就相当于我们所说的手段－目的分析。给定一想望的状态和现存状态，适应性生物的任务就是找到这两个状态的差别，然后找到消除该差别的相关过程。
于是，要解决问题，就要使对同一复杂现实情形的状态描述与过程描述不断相互转化。柏拉图在《美诺篇》（Meno）中论证说，所有学习都是回忆。他认为，除非我们已经知道问题的答案，不然我们就不能发现或认出这个答案。他不能做出别种解释。这一悖论的产生缘由就是我们与世界的二元关系，该悖论的解决也要靠这种关系。我们给出解法的状态描述，这就是提出了问题。这一任务就是要找到一个能从初始状态产生出目标状态的过程序列。从过程描述向状态描述的转化使我们能知道，什么时候已经达到了目的。对我们来说，解法真正是新的——我们并不需要柏拉图的回忆理论来解释我们是怎样认出解法的。
现在已有愈来愈多的证据表明，称为“人类的解决问题过程”的活动基本上是一种手段－目的分析。它的目的是：发现对通向想望目标的路径的过程描述。一般范式是：给定一设计图，找出相应的“药方”或实现方法。很多科学活动是这一范式的应用：给定某些自然现象的描述，求出能描述产生这些现象的过程的微分方程。
自我复制系统的复杂性的描述
找到对于复杂系统的相对简单的描述，这一任务不仅仅对理解人类获得的关于世界的知识是有益的，而且对理解复杂系统为什么能复制自身也是有益的。我在对复杂系统的进化进行讨论时，只不过稍稍接触了一下自我复制的作用。
原子量大的分子和复杂的无机分子表明了这样一桩事实：复杂性的进化并不意味着自我复制。如果从简单性向复杂性进化的概率很高，进化就会反复发生；系统处于统计平衡态时，大部分基本粒子都加入了复杂系统。
然而，如果一种特定的复杂形态的存在使与该形态很相象的另一形态的产生概率增大了，那么，复杂系统与单元之间的平衡就会发生大变化，向有利于生成复杂系统的方向移动。如果我们对物体的描述足够清楚和完备，就可以根据描述复制物体。无论复制的具体机制是什么，描述给我们提供了必要的信息。
我们已经看到，复杂系统的描述可取许多形式。尤其是，我们可以对复杂系统进行状态描述（设计图），也可以进行过程描述（实现方法）。复制过程可围绕这两个信息源中的任一个进行。或许，最简单的可能情形是让复杂系统作为它自身的描述——一块可由以做出复制品的模�