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复杂经济学：经济思想的新框架 [:1704531142]
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复杂经济学：经济思想的新框架
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新技术是由已经存在的技术构建而成，或者说组合而成的，而且新技术自身反过来又会作为构件，用于创造更进一步的新技术。通过这种方式，技术，即社会可用的设备和方法的集合，从自身构建出了自身。我将技术进化的这种机制，即创造新的组合并选择那些有效的组合，称为“组合进化”。在2009年出版的《技术的本质》一书中，我对这种进化机制进行了详细的描述。这种进化机制不同于达尔文的进化机制，后者依赖于因变化和选择而发生的增量变化的不断积累。
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组合进化（Combinatorial Evolution） 是技术的一种进化机制。所有技术都是从已经存在的技术中被创造出来的，已有技术的组合使新技术成为可能。
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那么，能不能在“实验室”中证明技术的“组合进化”呢？2005年，沃尔夫冈·波拉克和我设计了一个用来检验“组合进化”的计算机算法。从一组原始逻辑电路，即与非门开始，让它们随机地组合成其他更复杂的逻辑电路。如果所得到的某个电路能够完成逻辑上有用的事情，就保留下来并封装好，然后作为一个构件加入到原来的“电路之汤”中，用于进一步的随机组合。在实验中，我们发现，随着时间的推移，这种连续集成的过程越来越复杂，我们最终得到了大量复杂的加法器、比较器和异或器。组合进化确实可以创造复杂的技术，但这是通过先创建更简单的、作为构件的技术来实现的。我们的结果响应了生物学的发现：复杂的特征只有在较简单的特征首先被进化女神青睐并成了“垫脚石”之后，才有可能被创造出来。我们还发现，有证据表明，由此而产生的技术集合存在于自组织临界状态下。总之，我们的结果证明了这种进化形式的强大力量。本章是我和沃尔夫冈·波拉克合撰的一篇文章，最初发表于2006年的《复杂性》杂志上。
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技术永远不可能无中生有地凭空出现。新技术是用以前就存在的组分构建的，或者说组合成的。反过来，这些新技术本身又会成为可能的组分，用于构建更进一步的新技术。[1]在这个意义上，技术，即某个社会或文化可用的机械设备和方法手段的集合，从自身构建出了自身。[2]1912年，人们将原先就存在的三极真空管与其他一些现存的电路组件组合起来，发明了放大器。放大器使得可以产生纯正弦波的振荡器的出现成为可能。这些新组件与其他组件的组合，又使得可以改变信号频率的外差混频器的出现成为可能。这些新组件与其他标准组件的进一步组合，又使得连续波无线电发射机和接收机成为可能。无线电发射机和接收机与其他元件的组合，又使得无线电广播成为可能。
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在“集体”意义上，技术形成了一个由多个元素构成的集合或网络，在这个集合中，现有元素不断地构建出新元素。[3]随着时间的推移，这个集合不断地通过组合简单元素来构造更复杂的元素，而且可以用很少的构件元素创造许多元素。这种进化不仅是由先前技术的可用性驱动的，它还受到了人类的需求以及技术本身所带来的需求的驱动。特定的需求，如在人类历史上，对食物、交通、疾病治疗、田地灌溉和排水等方面的需求，总是先通过简单的技术来满足，然后用更复杂的技术替代这些简单的技术。被替换的技术（想想马车运输）变得过时后，还会使得依赖于它们的其他技术（想想马车车厢制造业和打铁业）也变得过时了。因此，新元素不仅会使网络扩增，同时还会产生熊彼特所称的“创造性破坏”。当然，所有这一切都是通过经济能动性，以及工程师、科学家和开发人员的人类能动性实现的。在这里，我们可以将经济视为一个安排技术去满足需求的组织结构。
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通过考察人类历史上各项技术一步步地被构建出来的过程，可以探索技术的进化规律。但是，在本章中，我们采取了不同的研究策略。我们在计算机内构建了一个简单的人工世界，来模拟技术被构建的过程。在这个人工世界中，技术，即被构建的元素是逻辑电路。逻辑电路的优点是，我们可以精确地描述它们的功能，而且可以将它们通过相互组合而形成的简单规则界定清楚。我们假设，在我们构建的这个人工世界中，存在一些“逻辑”需求，如对执行异或功能或进行三位数加法能力的需求，而且这些需求可以通过适当的逻辑电路得到满足。当然，前提是它们能够被创造出来。在我们的大多数实验中，原始电路就是简单的与非电路。因此，从原始技术开始通过对现有的电路进行随机组合并测试由此而得到的新电路是否满足某些需求，就可以构建出新电路，即新技术。如果一个电路被证明是有用的，即能够比它的竞争对手更好地满足某种需求，那么它就会取代以前被用来满足某种需求的电路。然后，它会被添加到当前的活跃技术集合中去，并且成为可以用于构建另外电路的元件。由此，有用的元素不断地被添加到当前活跃的技术集合中，而那些被其他元素“击败”的元素则被舍弃。也就是说，技术集合以一种自展向上的方式，先创造能够满足简单需求的简单技术，然后再利用简单技术创造能够满足更复杂需求的更复杂技术。
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在这里，我们要提出如下问题。在我们的人工系统中，技术进化的特性有哪些？技术网络是通过怎样一些步骤扩展进化的？某些技术是否会成为使能技术（enabling technology），即在未来进一步的组合中发挥多种多样作用的技术，如矿石冶炼术或晶体管技术，从而使得生成更多技术的有用性的分布是高度偏斜的？我们能不能在这个人工世界中，观察到熊彼特所说的破坏性的创新风暴？如果我们从一项原始技术开始，我们这个人工系统可以创造出满足复杂需求的元素组合。或者换句话说，我们这个人工系统是不是可以从一个原始的电路进化为我们所需要的电路，比如4位到8位的加法器？需要注意的是，我们的兴趣在于探究复杂的技术进化过程。我们不关注如何制造能够完成布尔函数运算的有效的逻辑电路，那是一个工程学问题，而且已经得到解决了。
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先来看上面最后一个问题。在现实生活中，复杂技术的创造既源于更简单技术的存在，也源于使这些更简单的构件得以出现的特定的实际需求。例如，如果没有电子放大器和电子波发生器等构件，如果不存在使这些更简单的构件得以出现的需求，那么雷达的发明就是不可能的。因此，我们不应该预期复杂的电路会在这样的情况下被创造出来，即不存在中间元素，也不存在导致这些中间元素出现的更简单的中间需求。
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类似地，在生物学中我们也观察到，如果没有“中间结构”及利用这些中间结构的“需求”，复杂的生物器官，如人眼，是不可能出现的。
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我们发现，在我们的人工系统中，技术集合可以从极端简单的电路自展地生成复杂得令人惊奇的电路。我们还发现，正如我们所预期的，被创造出来的大多数技术创建都没有成为特别有用的构件，但是有些技术则被证明是创建“子孙后代”技术的关键构件。
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我们还观察到了“雪崩式的替代”。在这里，请回忆一下熊彼特所说的“创造性毁灭的风潮”。这种替代遵循幂次法则，因此技术集合的证据表明它处于自组织临界点上。我们还发现，系统创造出复杂电路的方式是：首先满足最简单的需求，然后将所得结果作为构件，以自展的形式满足更复杂的需求。
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电路设计的进化
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我们把我们这个人工系统的每一次运行视为一个实验。每个实验都从最原始的组件，通常为一个最基本的逻辑门开始行动，让计算机随机地以非循环的方式将几个组件连接在一起，以便生成新的电路。在运行过程中，所用的组件既可以是原始的逻辑门，也可以是用原始的逻辑门构建出来，并已经封装好的其他电路，即将它们视为具有指定的输入和输出引脚的芯片。在表7-1中，我们指定了一组“需求”或者说目标，它们是通过组合可以实现的有用的逻辑函数。这些“需求”类似于现实世界中驱动技术进化的真实需求。在理想的情况下，我们希望这些需求是由那些“居住”在这个人工世界中的行为主体产生的。在这个人工世界里，加法器和比较器等被证明是有用的。但是在这里，我们先不考虑这种复杂情况，而是直接列出了一组有用的逻辑函数。当适当的电路出现后，这些逻辑函数就可以实现了。
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表7-1 需求表
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注：这是对通用的逻辑函数的一些需求（2≤n≤15，1≤k≤8，2≤m≤7）。
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在我们这个人工系统中，既存在对逻辑函数的需求，同时也提供了用来实现它们的手段。采用这样一个人工系统的优点在于，可以容易地对需求和技术进行比对。对特定逻辑函数的每个需求，都可以用特定的真值表来表示：对于每个可能的输入值集合，给出与之相对应的预期输出值的集合。而且，每个创造出来的电路，即每种技术都提供了一个功能，它也可以用真值表来表示：对于提供给输入引脚的每一组二进制值，在输出引脚上产生特定的二进制值。这样一来，我们很容易就可以将实验中的技术与我们的需求表匹配起来。我们完全可以把一种技术的行为、它的真值表视为这种技术的“表型”，而其基因型则是实现这种功能的架构或内部电路。多种不同的基因型可以产生相同的表型。
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因此，我们的计算机模型包括了：一组原始的电路、一组利用原始电路和其他组件构建而成的技术或组件，以及一组有待满足的需求。通常来说，我们只使用一个原始电路，即一个与非门，其表型为￢（x＾y）。从根本上看，我们的实验是非常简单的。在每个进化步骤中，都会有新的电路从现有电路中创建出来，方法是根据一个用来指定选择概率的选择函数，从所有先前存在的技术中选出2至12个电路来，随机组合布线。同时，通过以不同顺序选择不同内部布线作为输出引脚，创建出新电路的不同表型。在每一步，都存在一组最能满足所有需求或目标的现有技术。在它们的真值表中，不正确元素的数量最少。因此，以这组现有技术为基准，对于每个候选电路，都可以有针对性地进行测试，以便搞清楚它是否对它们有所改进。改进大体上可以分为两类：第一类是这个候选电路与需求的真值表的匹配更好，第二类是它实现了同样的功能，但是比现有的电路成本更低。电路的成本取决于它的部件的数量和各个部件的成本。在上述两种有所改进的情况下，这个电路不仅会把它直接改进的那个电路替代掉，而且也会替换掉所有以那个电路为组件的电路。然后，这个电路将被封装起来，成为一个新的组件，在进一步的组合中，它可以作为一个构件。依此类推，一系列封装好的技术就被构建出来了。如果找到一个完全满足某种需求的真值表的新技术，那么我们就说这种需要得到了“满足”。当然，新创建的电路不能替代自己的某个组件。有用的组件会被赋予一个名字，如“tech-256”或“全加器-121”，并且可以在更高层次的技术中使用。能够完全、准确地满足某种需求的组件，则赋予一个便于记忆的、可以描述该种需求的名称，如三位加法器。用来实现这些一般算法的详细步骤，以及更多的细节，将在下一节中给出。
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不过，关于这个人工系统与现实世界之间的对应关系，我们还要多说两句。现实世界中的新技术确实是现有技术的组合，但是现在几乎没有任何新技术是通过随机地将原有组件组合起来而发明出来的。但是，我们不难把我们这个进化过程的每一步，都想象为一系列用来深入探究一个新想法的、严格的实验室测试。或者更确切地说，我们可以认为，我们的过程对应于现代组合化学或合成生物学中所运用的那种过程：先以随机组合的方式产生新的功能，然后再对它们的有用性进行检验。在这个过程中，会出现一个不断增大的有用元素库，这些元素可以用于进一步组合。
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更一般地说，我们还可以将这个过程视为一种算法。这种算法不是用来解决特定问题的，而是用来构建一个可以用于进一步组合的、由有用功能构成的“库”。这个算法很好地模拟了现实世界的技术进化过程，即首先构建能够满足简单需求的技术，再以这些技术为构件，一步步地将更加复杂的技术构建出来。
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