虚实世界--计算机仿真如何改变科学的疆域
发布时间: 2015-01-19 浏览次数: 114


  本书是“当代最了不起的科学家作家”卡斯蒂讲述仿真学的力作。作为正在引发科学革命 的计算机仿真,不是基于直接观察实验,而是基于从真实空间向虚拟空间的映射。从人工生命到边缘政治游戏,从股市心理到总统提名悖论,《虚实世界》引领读者穿越硅化微世界,探索复杂自适应系统新疆域。计算机仿真世界是否“真实”和能达到何种程度的真实,回答这些饶有趣味的问题,将开辟21世纪科学发现的新天地。



目录

第一章 真实的字节
第二章 作为程序的图形
第三章 惊奇的科学
第四章 人工世界

第五章 虚似的真实性


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序言

  我的一位朋友看到本书的初稿时,他惊呼道:“噢,天哪,你终于写了一本没有方程式,没有希腊符号,也没有其他任何数学成分的书。怎么回事?是出了什么差错,还是你决定可怜我们这些数学盲?”出于礼貌,或者更可能是为了抬高这位知识分子的地位,我可能作大致如下的回答:不一定要飞跃数学的最前沿,才能解释复杂系统的奇特方式。那可能是我所言,但肯定不是我所思。穿过我脑海的想法是:非常遗憾本书不能充满数学秘方,因为倘若如此,也只意味着我们有一些貌似像样的复杂系统理论的东西。但我们没有。事实上,我们甚至还没有接近此种理论。《虚实世界》这本书讲述,为什么我们甚至还没有接近它,通向此种理论之路的障碍的本质是什么,以及目前的研究人员正在如何设法清除这些障碍。.
  复杂系统遍布日常生活的每一个角落,从城市交通网络的流动模式,到金融市场价格的涨落。与牛顿时代以来构成科学事业焦点的简单系统相比,这些过程具有根本性的不同。简单系统通常或者是少量的个体对象,它们之间的相互作用比较弱;或者是封闭的气体或遥远的星系,其中所包含的对象数目是如此之大,以至于我们可以采用统计平均方法来研究它们的行为。复杂系统涉及中等数目的主体:司机、交易人、分子……。不仅如此,在复杂系统中,主体通常具有智能性与自适应性,它们可以按照各种规则作出决策,随时准备根据接收到的新信息修改自身的行为规则。在这些系统中没有独裁者或集权统治者,没有哪个司机、交易人或分子知道系统中其他所有主体在做什么。所以,复杂系统的主体根据局部信息而非全局信息作出决策并修改其行为规则。
  复杂系统——具有中等数目基于局部信息作出行动的智能性、自适应主体的系统——的这些特性,与当前科学所研究的简单系统的特性差别如此之大,我觉得可以放心地说,复杂系统研究代表了探求关于我们周围世界的科学知识的新篇章。幸运的是,就在复杂系统中的不可预测行为正有力地将自身引起我们注意的历史时刻,技术已经向我们展示了一种用来探测它们反复无常特性的一种奇妙工具。当然,这种工具就是数字计算机。
  科学哲学中最受人尊崇的原理之一,是所谓的科学方法,通过科学方法,人们可以获得关于真实世界中各种现象的科学知识。科学方法的一个组成部分是可重复的受控实验思想,即用实验来检验关于世界如何成其为世界的种种假说。不借助于进行这类实验的实验室,就不会有关于任何事物的真正的科学理论。这样的实验室有许多形式:拥有试管、曲颈瓶和本生灯的化学实验室;用来探测物质内核的价值数百万美元的粒子加速器;在普通中学生物实验室中我们解剖青蛙,通过显微镜观察植物细胞。然而,这些都是仅适用于简单系统中物质结构研究的实验室。也许不同于其他任何系统的是,《虚实世界》致力于把计算机作为研究复杂系统信息结构的实验室来对待。..
  创建真实世界中复杂系统的硅替身,使我们能够在真实的计算机上进行可重复的受控实验。因此,从这种意义上看,复杂系统的理论家们正处在与伽利略时代的物理学家们相近的位置上,当时的物理学家预示了对简单系统进行实验的思想。正是伽利略的努力,为牛顿建立简单系统的理论铺平了道路。不幸的是,复杂系统仍在等待它们的“牛顿”。然而,借助于刚刚得到的可以在计算机中创建各种情形下世界的新能力,我们可以与真实的复杂系统展开大量的“假定一推测”型游戏,再不必将系统划分为简单的子系统,也不必因为实验耗资过大、过于不现实,或者过于危险而干脆放弃实验。《虚实世界》提供了这场信息革命的第一手资料,在我看来,信息革命将形成21世纪中所谓常规科学的基础。