已故著名物理学家霍金称「21 世纪将是复杂性科学的世纪」。为什么复杂科学会得到如此高的赞誉？它主要研究哪些领域知识？开智校友王晓钰同学有十几年研发工作经验，访问过圣塔菲研究所，与复杂系统的前沿科学家梅拉妮·米歇尔有过交流。他为你推荐了几本复杂性系统的入门好书，阅读这几本书，你将对复杂科学有更全面的了解。
圣塔菲研究所自从 1980 年代成立以来，出版了很多书籍。每个研究项目结束后，他们会出版相应的专著；他们也经常组织学术研讨会，会议论文也会结集出版。
在做科研之余，圣塔菲研究所的一些教授也出版不少科普性的图书。我想给大家介绍和推荐几本：
复杂-梅拉妮·米歇尔 (豆瓣)
https://book.douban.com/subject/6749832/
技术的本质-布莱恩·阿瑟(豆瓣)
https://book.douban.com/subject/25846075/
复杂经济学-布莱恩·阿瑟 (豆瓣)
https://book.douban.com/subject/30213785/
这几本书都曾深深触动和改变了我。我希望通过这几本书，能够对圣塔菲研究所对复杂系统的研究方式，有一个直观感性的了解。
尽管这几本图书是科普性的，但可以很好的了解他们的研究思路和基本思想。比如在这些出版物中，始终贯穿了圣塔菲研究所的主要思想：
- 事物的复杂性是由简单性发展来的，是在适应环境的过程中产生的。
- 经济、生态、免疫系统、胚胎、神经系统以及计算机网络等都可视为复杂适应系统，存在某些一般性的规律控制着这些复杂适应系统的行为。
同时，圣塔菲研究所的科学家们深深意识到，当下科学正在经历重大转型，也在书中各处隐隐体现。
从将世界视为高度有序的、机械的、可预见的、静态的，转变为将世界视为不断进化的、有机的、不可预测的、永恒发展中的。复杂系统的科普书 《复杂》
圣塔菲研究所非常积极地普及复杂性科学，现在网络比较发达了，他们开设了免费的网上公开课（https://www.complexityexplorer.org/），请最资深的讲师录制视频。也在 youtube 开通了专门的频道（https://www.youtube.com/user/santafeinst）。
但是在早些年网络没有这么便捷，他们就定期组织会议或者讲座。其中一个著名的系列讲座是乌拉姆讲座（Ulam Memorial Lecture），自 1994 年开始一年一度为普通听众讲解复杂系统。《复杂》这本书就是源自乌拉姆纪念讲座上的演讲，我认为是关于复杂性科学最好的科普读物。我最初就是看了这本书后，对复杂性科学有一个比较全貌的了解，并激发了浓厚的兴趣。
《复杂》这本书就像一本复杂性科学的核心思想的观光指南，把各种难以理解的理论，混沌、可计算理论、网络、人工智能、生物科学……讲得像大白话。本书作者梅拉妮·米歇尔（Melanie Mitchell），是个科普的高手，能够简洁清晰地道出相关学科和领域（如热力学、哥德尔定理、图灵机、进化论、遗传学等）的核心议题、发展线索、关键性问题以及现状和趋势，深入浅出又不失准确性。作者的博士生导师是侯士达，人工智能早期领军人物，著作《哥德尔、艾舍尔、巴赫——集异璧之大成》也是神一样的经典。
《复杂》前面几章关于混沌、分形、能量与信息、进化论等传统科学话题，很多人还有所了解。但是后面几章则着重介绍最近 50 年的科学新进展，多数人就不那么熟悉。无论是传统话题，还是新科学进展，作者都能娓娓道来。
本书涉及到的理论包括：
传统计算机理论：计算机原理、元胞自动机
网络科学、博弈论
将进化和计算结合起来的遗传算法（圣塔菲研究所的霍兰首创）、生物计算
值得指出的是，最近有本畅销书《规模》，就是关于圣塔菲研究所的前任主席，理论物理学家韦斯特（Jeffery West）的研究成果。《复杂》这本书在《规模》出版之前就对这个典型的物理学和生物学融合的科学课研究做了介绍，在书中第 17 章的「比例之谜」，对于还没有读过《规模》的人，可以通过本章对韦斯特（Jeffery West）的研究做一个概貌的了解。
作者身处圣塔菲研究所内部，亲身见证或者经历了复杂性科学最前沿的研究，讲来娓娓道来。她也分享了很多奇闻异事，发表了一些内部授权的照片，让我们感受到活生生的复杂性科学。
我 2018 年访问圣塔菲研究所的时候，见到了梅拉妮·米歇尔本人，没想到她非常平和。当一些计算机专业的人士用些眼花缭乱的缩写词语时，她会自然地照顾到每一个人，问我们是否知道这些缩略语，是否需要解释，以便能更好地理解和交流。这个照片是在圣塔菲研究所内的一个露天的院子，每天下午 3 点大家会出来喝咖啡，一群人围在一起聊天，互相了解彼此的研究工作。
《技术的本质》
另两本书《复杂经济学》和《技术的本质》的作者是经济学家阿瑟（W. Brain Arthur），是圣塔菲研究所的明星人物，是圣塔菲的元老之一，复杂性科学重点奠基人。
作者主持了圣塔菲研究所的第一个研究项目，题目很土气「经济可看作是进化的复杂系统」，却真正融合物理学、经济学，创立了跨学科研究模式。
科学技术是当今时代的主旋律，作者对技术发起哲学追问：
什么是技术？技术的本质是什么？
技术的特性和原理是什么？
技术从哪里来？是如果形成，又如何发展的？
最后，作者用生物学解释技术，认为技术是有自己独立的生命，并且不断进化。
一般来说工程师满足于应用技术成果，而对技术本质进行哲学追问的，一般是文科背景的哲学家和思想家，他们往往只能从外部研究技术。本书作者阿瑟则是从科学内部出发进行追问的，因为阿瑟熟知技术运作的内在原理，而不是把技术当做黑匣子，因此可以具体而深入的探讨技术的本质。虽然在他之前也有很多人用进化论的视角研究技术，但是他能够结合具体的科研经验，从内部去梳理和感知，有洞察力地解释了技术的遗传机制，而不只是简单而强硬的类比。
这些在 90 年代的追问，启发了圣塔菲研究所的一个重要研究项目。我在圣塔菲研究所的图书馆里看到一整书架关于技术、创新的图书资料。延续了圣塔菲研究所一贯的思路，该项目的研究将将技术体系看作一个生态系统，将单个的技术当作一个生物物种，他们都在不断地进化。技术进化的过程不由它的发明人所决定，反而是技术本身在推动着他的发明人，技术像有生命的个体，主动寻找着它的载体，它的言传者，它的代表者，最大限度追求自身的复制和传播，扩大自身作为一个物种的存在。
从《技术的本质》这本书上获得的思想，已经内化在我日常工作中。我是一名工程师，从事研发十多年，却从来没敢去这么彻底地审视我每天都在打交道的研发工作、技术创新等。我原以为技术是人造之物，是专家的聪明才智，是企业的研发能力。而这本书用生物学的视角来解读技术，在更底层把技术和创新看得更简单，想得更清楚，讲得活生生的。
这样一个全新的视角，让我做为一个技术研发人员，对技术和研发、创新有了全新的认识：
作为研发人员，我们不是技术的父母，不是给予技术生命的发明者，而是技术自身流动的管道；技术成果不是我们的发明创造，只是借由我们而呈现。因此，我们必须开放，才能创新。
作为大科学家，作者逻辑推理严谨，同时，由于有专门的可研项目支撑，所以虽然本书读起来通俗易懂，但是结论和推理过程不失严谨性。每个人都可能会冒出一些好的想法，本书值得欣赏的是，作者不只是提出一个思路，而是进行实证研究，他去收集发明创新的数据，建模分析，验证他的想法，依靠计算机手段进行数量化的研究，这本身也是对他所讨论的对象「技术」的一个很好的示范。
《复杂经济学》
古典的经济学研究均衡问题，而随着经济规模增加和复杂度提高，越来越难以解释现实。作者阿瑟基于复杂性科学深厚的理论底蕴，提出「复杂经济学」以研究非均衡或者动态变化的经济学，将复杂性的物理科学应用到了经济领域，可以更有效地解释经济发展到更复杂、更动态、信息量更大时的规律。复杂经济学的复杂意指：
非均衡性，即：研究经济动态变化，关注创新、中断、破坏、颠覆、不确定性
复杂性指，即：经济主体之间的动态互动过程
「计算」是圣塔菲研究所研究复杂性系统的核心工具。作者把经济视作一个不断进行自我「计算」和进化的动态系统，虚拟构建了一个人工股票市场，实际上是比较形象地解释了作者对经济系统所建的计算机模型，之后就可以进行计算和模拟。
这本书基本上是一些论文或者演讲稿的集合，这本身也反映了复杂性系统的一个特性，就是渐进演化而非预先确定和规划的。
除了介绍复杂经济学的基本概念和规律之外，本书吸引我的更是他的历史故事。作为圣塔菲研究所的元老，阿瑟讲了亲身经历的一些故事，回顾了圣塔菲研究所成立之初，大家怎么去探索研究的思路、研究的方向的过程，兴趣盎然。作为书中案例的「爱尔法鲁酒吧」也成了我们拜访圣塔菲研究所的必去之地。
进一步阅读推荐 《隐秩序:适应性造就复杂性》：约翰·H·霍兰
霍兰(J. Holland)是计算机科学家，遗传算法之父。1994 年，霍兰在首次乌拉姆纪念讲座上提出复杂适应系统(Complex Adaptive System - CAS)，比较完整总结了圣塔菲研究所关于复杂系统研究的理论。
霍兰认为，隐喻在复杂适应系统研究中起关键作用，丰富的隐喻和类比，是创造性科学的核心。所谓隐喻，是将一些差别较大的经验领域融合成一个单一的形象或符号，通过想象和象征直观地理解不同经历、不同背景的个体对象。
有意思的是，我在圣塔菲研究所的图书馆，在《隐秩序》这本书的旁边，居然还看到一本特别的书，书名是：
《庆祝约翰 H. 霍兰 85 岁生日——霍兰的朋友们献给他的礼物》
圣塔菲研究所论文集
上述科普类书籍，可以让更多的人了解圣塔菲研究所的科学家讨论哪些话题，感受他们思考问题的方式和思境。
如果要严肃地研究，就要看专著或者论文。自创立之初，圣塔菲研究所每年都组织大量的跨领域、跨学科的研讨会，并将会议论文结集出版。我在圣塔菲研究所访问期间，有幸在图书馆看到了早年出版的这些专注，翻看论文集很多如雷贯耳大名字，看他们相互争辩的会议纪要，似乎能够感受到当年开创复杂性科学时他们激情与困惑，与我仅存于头脑当中复杂性科学概念，又增添了一丝更深入的感性，以及与历史前辈人性的连接。■
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