文 _ 王國(guó)成（中國(guó)社會(huì)科學(xué)院數(shù)量經(jīng)濟(jì)與技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所）

在美國(guó)新墨西哥州圣塔菲市的峽谷路，曾有一家名叫愛(ài)爾法魯?shù)木瓢?，每周四晚這里都會(huì)舉行愛(ài)爾蘭音樂(lè)表演。身為愛(ài)爾蘭人又在不遠(yuǎn)處的圣塔菲研究所工作的布萊恩·阿瑟（Brian Arthur）經(jīng)常光顧這家酒吧，他觀察到，周四音樂(lè)表演的上座率并不穩(wěn)定，時(shí)高時(shí)低，客人們不是想來(lái)就來(lái)，而是會(huì)預(yù)估當(dāng)晚的擁擠程度如何，因?yàn)橹挥挟?dāng)酒吧內(nèi)人數(shù)適中時(shí)聽(tīng)音樂(lè)，氛圍才好。比如天高氣爽時(shí)，人們理應(yīng)開(kāi)心地來(lái)酒吧聽(tīng)音樂(lè)，但很多人預(yù)計(jì)晚上可能很擁擠，于是決定不來(lái)了；而在出行不便的雨雪天，客人卻有可能格外多——只因?yàn)榇蠹叶枷胫鞖獠缓?，?lái)的人會(huì)少。

愛(ài)爾法魯酒吧與布萊恩·阿瑟
圖源：https://sites.santafe.edu/~wbarthur/elfarol.htm

實(shí)際上，人們?cè)诰瓢蓡?wèn)題中的想法，在其他生活場(chǎng)景中也經(jīng)常出現(xiàn)，比如午餐時(shí)段擁擠的食堂、上下班高峰期的環(huán)線、周末購(gòu)物中心的停車(chē)場(chǎng)、跨年夜的外灘等等。阿瑟敏銳地意識(shí)到，酒吧問(wèn)題其實(shí)是一個(gè)多人相互影響下的經(jīng)濟(jì)決策問(wèn)題——期望高會(huì)導(dǎo)致到場(chǎng)人少，期望低則導(dǎo)致到場(chǎng)人多。這一問(wèn)題看似容易理解，但它體現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)問(wèn)題背后的不確定性、異質(zhì)性、動(dòng)態(tài)演化與自組織，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題。

阿瑟擁有數(shù)學(xué)與運(yùn)籌學(xué)的碩士學(xué)位和經(jīng)濟(jì)學(xué)的博士學(xué)位，但加入圣塔菲研究所幾年之后，他看待經(jīng)濟(jì)問(wèn)題的視角、研究問(wèn)題的手段都越來(lái)越超出當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)學(xué)分析的范疇。在1994年的一篇論文中，阿瑟專(zhuān)門(mén)探討了愛(ài)爾法魯酒吧問(wèn)題。他認(rèn)為，普通人沒(méi)有以往經(jīng)濟(jì)學(xué)模型中假設(shè)的完美的理性，而是以有限的理性在復(fù)雜的預(yù)期和博弈中進(jìn)行推理。阿瑟用當(dāng)時(shí)相當(dāng)先進(jìn)的計(jì)算機(jī)模型來(lái)模擬獨(dú)立個(gè)體的行為及個(gè)體之間的互動(dòng)——這些個(gè)體可以根據(jù)規(guī)則做決策，甚至規(guī)則也是可變的，因此也被稱(chēng)為主體（agent）?？此鼈?cè)诙嗖?、長(zhǎng)期演化后的情景，從而總結(jié)出規(guī)律。

在阿瑟的計(jì)算機(jī)模型中，有100個(gè)行為主體，每個(gè)主體都可以獨(dú)立決定是否去酒吧。阿瑟將到場(chǎng)率標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置為60%，即只有當(dāng)?shù)綀?chǎng)主體少于60人時(shí)，酒吧之夜的客人才會(huì)因?qū)捤傻膱?chǎng)地而感到舒適。一個(gè)主體如果預(yù)計(jì)晚上到場(chǎng)人數(shù)少于60人，就會(huì)選擇去（認(rèn)為值得去）；如果預(yù)計(jì)到場(chǎng)人數(shù)多于60人，就會(huì)留在家里。每個(gè)主體的每一次決策都會(huì)重新做預(yù)判，而不受上次選擇的影響，其唯一可以獲得的信息是過(guò)去的幾個(gè)周四到訪酒吧的人數(shù)，并且主體之間沒(méi)有直接的相互溝通。

計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)表明，在100周的長(zhǎng)周期觀測(cè)下，酒吧的到場(chǎng)率會(huì)無(wú)規(guī)律地波動(dòng)，但會(huì)穩(wěn)定在60%附近。重復(fù)實(shí)驗(yàn)仍然如此。這個(gè)過(guò)程是完全自組織的。換言之，酒吧的整體運(yùn)營(yíng)狀況取決于客人是否有去消費(fèi)的意愿和實(shí)際行動(dòng)；每一位客人的策略選擇受酒吧經(jīng)營(yíng)狀況的影響，也受對(duì)彼此是否去酒吧的猜測(cè)判斷的影響；個(gè)體決策表現(xiàn)出來(lái)的簡(jiǎn)單和隨意，也會(huì)在整體層面呈現(xiàn)出規(guī)范和有序。

模擬實(shí)驗(yàn)中愛(ài)爾法魯酒吧每周的到場(chǎng)率
圖源：Arthur W B. Complexity in economic theory: Inductive reasoning and bounded rationality[J]. The American Economic Review, 1994, 84(2): 406-411.

阿瑟的愛(ài)爾法魯酒吧模型是基于多主體建模的早期探討之一，此后，基于多主體的建模成為復(fù)雜科學(xué)為多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域提供的重要方法貢獻(xiàn)。許多研究緊隨其后，不僅有對(duì)酒吧模型各種情景的改進(jìn)版本，還有許多學(xué)者將類(lèi)似的計(jì)算機(jī)多主體建模方法用于研究其他復(fù)雜問(wèn)題，如收入差距演變、資產(chǎn)價(jià)格波動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)輿論演化和病毒傳播等。

多主體建模成了探討復(fù)雜社會(huì)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題的得力手段，研究者可通過(guò)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)內(nèi)部個(gè)體及其相互作用進(jìn)行建模，模擬出自適應(yīng)行為、集體的涌現(xiàn)現(xiàn)象以及各種模式的社會(huì)網(wǎng)絡(luò)等，這些都是傳統(tǒng)計(jì)量和實(shí)證方法難以做到的。由此，對(duì)數(shù)百個(gè)主體形成的系統(tǒng)的研究成為家常便飯，最近甚至出現(xiàn)了對(duì)包含上億個(gè)主體的系統(tǒng)的研究。

1999年，阿瑟在《科學(xué)》雜志發(fā)表文章，正式提出“復(fù)雜經(jīng)濟(jì)學(xué)”的討論，影響至今。而隨著阿瑟等人以多主體建模方法針對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)展開(kāi)一系列研究，圣塔菲研究所的名號(hào)也愈發(fā)響亮。圣塔菲研究所坐落在圣塔菲城郊外的小山上，被譽(yù)為“復(fù)雜科學(xué)的圣地”。圣塔菲研究所極少有長(zhǎng)聘研究員，而是以中短期訪問(wèn)學(xué)者為主，因此涉及領(lǐng)域極其寬廣且流動(dòng)性強(qiáng)。一群又一群不同學(xué)科領(lǐng)域的科學(xué)家來(lái)到這里，常常在下午茶時(shí)段于咖啡廳和酒吧相聚，神聊甚歡、意猶未盡之余，他們會(huì)回到自己不大的辦公空間中繼續(xù)伏案深思、嗒嗒擊鍵。阿瑟正是這群科學(xué)家中的一位。

這一別具一格的研究機(jī)構(gòu)的誕生，源于1984年科學(xué)家喬治·考溫（George Cowan）在圣塔菲組織的兩次會(huì)議。80年代初，考溫被邀請(qǐng)?jiān)诎讓m科學(xué)委員會(huì)任職，他深感作為科學(xué)家對(duì)冷戰(zhàn)、艾滋病傳播、能源危機(jī)、經(jīng)濟(jì)不穩(wěn)定等復(fù)雜社會(huì)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題的無(wú)力。考溫認(rèn)為，知識(shí)界已經(jīng)分化成不同的專(zhuān)業(yè)陣營(yíng)，他們或多或少相互忽視，而和解的重?fù)?dān)落在自己與同事身上，必須由自然科學(xué)家主動(dòng)填補(bǔ)這道裂隙。圣塔菲會(huì)議以“涌現(xiàn)的科學(xué)綜合體”為主題，邀請(qǐng)來(lái)自物理學(xué)、理論生物學(xué)、心理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)等不同學(xué)科領(lǐng)域的多位學(xué)者參與，其中就包括諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主菲利普·安德森（Philip Anderson）、諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主默里·蓋爾曼（Murray Gell-Mann）、諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)得主肯尼斯·阿羅（Kenneth Arrow）三位圣塔菲研究所的重磅發(fā)起人。在會(huì)上，學(xué)者們放下各自的學(xué)術(shù)身份，進(jìn)行了大量超越傳統(tǒng)和主流的激烈思想碰撞，學(xué)科界限被漸次打破。

George Cowan in "The Mother Superior's Office"
圖源：Santa Fe Institute

圣塔菲研究所帶動(dòng)了復(fù)雜科學(xué)的發(fā)展，并形成了特色鮮明的圣塔菲學(xué)派。在這里，科學(xué)家們陸續(xù)提煉出適應(yīng)性造就復(fù)雜性（Adaptation Builds Complexity）和隱秩序的核心思想，以愛(ài)爾法魯酒吧為現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景建構(gòu)復(fù)雜分析基準(zhǔn)模型，以復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)（CAS）、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)、演化動(dòng)力學(xué)和基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的遺傳算法等為主要技術(shù)工具，聚焦常態(tài)因果和異象涌現(xiàn)，深入研究個(gè)體與群體行為關(guān)系這一多科交匯的學(xué)術(shù)難題，研發(fā)推出人工股市、人工社會(huì)和大型經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)ASPEN的模擬平臺(tái)Swarm等。

多主體建模方法的發(fā)展，讓復(fù)雜系統(tǒng)研究從手動(dòng)推演時(shí)代進(jìn)入了計(jì)算機(jī)時(shí)代。以考溫、阿瑟為代表的復(fù)雜科學(xué)先驅(qū)們正是通過(guò)跳出各自學(xué)科傳統(tǒng)的思維框架、模式和知識(shí)架構(gòu)，從個(gè)體與群體、局部與整體之間關(guān)系的角度思考問(wèn)題，使圣塔菲研究所成了世界復(fù)雜科學(xué)研究的前沿陣地和橋頭堡。

早期復(fù)雜科學(xué)的主要來(lái)源是物理學(xué)，許多經(jīng)典的復(fù)雜系統(tǒng)模型，如復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)、磁針模型、隨機(jī)游走、引力模型等，都源于物理學(xué)研究，復(fù)雜科學(xué)最近一次高光時(shí)刻也是2021年三位科學(xué)家因復(fù)雜系統(tǒng)研究獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。因此，當(dāng)圣塔菲研究所掀起復(fù)雜科學(xué)新浪潮后，自物理學(xué)衍生的各類(lèi)模型被廣泛應(yīng)用在社會(huì)經(jīng)濟(jì)研究中，比如近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，城市間的人口流動(dòng)可以很好地吻合萬(wàn)有引力理論中的平方反比定律。

社會(huì)系統(tǒng)中的因果鏈條常常是多向的、模糊的，是互為因果、因果循環(huán)和因果倒置且不斷演變的，用已有理論方法不太容易說(shuō)清楚，也不能按某種已知規(guī)律推測(cè)出來(lái)或再現(xiàn)。人不可能在任何情形下都按特定時(shí)期特定場(chǎng)景下的行為方式行事，社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)也不可能總是保持穩(wěn)定一致的元素屬性和整體性能，在對(duì)復(fù)雜性的譜分解透鏡中，有客觀的復(fù)雜性、主觀的認(rèn)知復(fù)雜性，群體行為和社會(huì)結(jié)構(gòu)、應(yīng)用場(chǎng)景、現(xiàn)象形成和演變的復(fù)雜性，模型和算法的復(fù)雜性，動(dòng)態(tài)復(fù)雜性等。人們?cè)诮鉀Q一項(xiàng)復(fù)雜問(wèn)題的同時(shí)，或許也在孕育和制造著新的、更大的復(fù)雜。這就是為什么要專(zhuān)門(mén)研究人文的復(fù)雜性——這也是復(fù)雜性研究的攻堅(jiān)重點(diǎn)。

在愛(ài)爾法魯酒吧模型中，主體的特點(diǎn)就非常明顯。有些人只簡(jiǎn)單假設(shè)本周四晚上的人數(shù)大概和上周差不多；有些人則會(huì)想上次他們?nèi)ゾ瓢蓵r(shí)大約有多少人；有些人則采用平均法，找出前幾個(gè)周四的平均人數(shù)；還有人則猜測(cè)，本周人數(shù)會(huì)與上周相反（上周人多了，本周人就會(huì)變少）；甚至還有人完全憑一時(shí)的興致和心情來(lái)選擇等。在真實(shí)的人群中，個(gè)體差異是不能被忽略的。由異質(zhì)性個(gè)體到群體行為涌現(xiàn)，往往有四個(gè)關(guān)鍵特征：

? 個(gè)體喜好（深入差別化個(gè)體的行為內(nèi)核與關(guān)鍵特征中）。

? 群內(nèi)交互（關(guān)聯(lián)主體行為發(fā)生的環(huán)境）。

? 總體形態(tài)（分類(lèi)考察由微觀到宏觀、由個(gè)量生成總量的加總模式）。

? 雙向反饋（微觀成因與宏觀結(jié)果之間相互影響，自上而下與自下而上的因果同時(shí)存在）。

任何宏觀現(xiàn)象都有其微觀成因，受宏觀形態(tài)和條件變化影響的微觀層面的任何差異，都有可能引發(fā)宏觀層面的巨大變動(dòng)。這種雙向互反饋機(jī)制和微觀宏觀一體化的視角，是社會(huì)經(jīng)濟(jì)復(fù)雜性的本質(zhì)特征之一和分析研究的內(nèi)在要求。且這不僅是酒吧運(yùn)營(yíng)表現(xiàn)出來(lái)的規(guī)律，也為以人為主體的社會(huì)經(jīng)濟(jì)復(fù)雜系統(tǒng)所共有。

圣塔菲研究所的研究者構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測(cè)個(gè)體對(duì)轉(zhuǎn)基因和疫苗問(wèn)題的信念轉(zhuǎn)變（belief change）
圖源：Dalege J, van der Does T. Using a cognitive network model of moral and social beliefs to explain belief change[J]. Science advances, 2022, 8(33): eabm0137.

對(duì)微觀主體行為的刻畫(huà)與選擇，決定了社會(huì)經(jīng)濟(jì)理論是否科學(xué)可行、高效便利。近年來(lái)，計(jì)算社會(huì)科學(xué)（computational social science）快速發(fā)展，該領(lǐng)域的研究者利用先進(jìn)的計(jì)算和信息技術(shù)等，對(duì)復(fù)雜的人類(lèi)行為與社會(huì)運(yùn)行進(jìn)行深入、精細(xì)的跨學(xué)科研究?！翱茖W(xué)化”是人文社會(huì)領(lǐng)域長(zhǎng)期的追求，許多研究已形成了學(xué)科領(lǐng)域，如經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會(huì)學(xué)、政治學(xué)，但其是否能稱(chēng)為“科學(xué)”仍有很大爭(zhēng)議。伴隨著大規(guī)模數(shù)據(jù)的采集和計(jì)算，以及復(fù)雜的多主體建模研究的出現(xiàn)，計(jì)算社會(huì)科學(xué)更為貼近“科學(xué)”的范式。

探索真實(shí)場(chǎng)景中主體的行為，揭示社會(huì)經(jīng)濟(jì)復(fù)雜性，需要有復(fù)雜性思維和相應(yīng)的分析技術(shù)方法。我們不僅要像對(duì)待一般復(fù)雜系統(tǒng)那樣去關(guān)注研究自組織性、不確定性、非線性和奇點(diǎn)涌現(xiàn)等，更重要的是要有跨學(xué)科交叉的視野、多元的思維模式和分析方法，以人為本地去觀察提煉問(wèn)題、刻畫(huà)關(guān)鍵行為特征和獲取數(shù)據(jù)，以基于主體行為建模為主線的技術(shù)關(guān)聯(lián)展開(kāi)應(yīng)用等。值得慶幸的是，在計(jì)算社會(huì)科學(xué)的發(fā)展過(guò)程中，滲透進(jìn)了大量復(fù)雜科學(xué)的方法和觀點(diǎn)。

在阿瑟發(fā)表愛(ài)爾法魯酒吧模型論文的1994年，圣塔菲研究所的創(chuàng)始人之一、夸克之父蓋爾曼出版了《夸克與美洲豹》一書(shū)，探討他對(duì)各種復(fù)雜系統(tǒng)的思考。蓋爾曼認(rèn)為，夸克作為物質(zhì)的基石，代表著支配宇宙發(fā)展的“簡(jiǎn)單性”規(guī)則，而美洲豹作為力量與勇猛的象征，代表著我們周?chē)澜绲膹?fù)雜性，系統(tǒng)的復(fù)雜性往往源于簡(jiǎn)單規(guī)則。在蓋爾曼的框架中，人與生態(tài)環(huán)境組成的生物圈、沖突與和平并存的人類(lèi)社會(huì)、通過(guò)同行評(píng)議以確保新知質(zhì)量的科學(xué)共同體，與產(chǎn)生耐藥性的細(xì)菌群落、哺乳動(dòng)物免疫系統(tǒng)的運(yùn)作一樣，都是具有適應(yīng)能力的復(fù)雜系統(tǒng)，適應(yīng)性是系統(tǒng)中主體的特征。

The Quark and the Jaguar
Murray Gell-Mann
St Martin's Griffin, 1995

作為粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型的奠基人，蓋爾曼是文理交融的典型人物，他在物理學(xué)建功立業(yè)之后，又嘗試跨學(xué)科地攻城略地。圣塔菲研究所前所長(zhǎng)韋斯特稱(chēng)他是20世紀(jì)文藝復(fù)興式的人物。在蓋爾曼眼中，學(xué)科劃分完全不重要，萬(wàn)事萬(wàn)物本來(lái)就應(yīng)該在一個(gè)大的體系之中得到解釋——這也正是他極力推動(dòng)的復(fù)雜科學(xué)，生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、文化現(xiàn)象背后的復(fù)雜性是可以被同一套框架所統(tǒng)一的。

大量與蓋爾曼相似的、充滿跨學(xué)科氣質(zhì)的探索者推動(dòng)了復(fù)雜科學(xué)的發(fā)展和應(yīng)用，甚至形成了風(fēng)潮，其中的代表作是凱文·凱利（Kevin Kelly）的《失控》。復(fù)雜性研究從科學(xué)進(jìn)入文化和商業(yè)領(lǐng)域，被總結(jié)成一套思維工具和方法、一種貫穿于眾多領(lǐng)域的理念，它可以用來(lái)更好地解釋自然界和人類(lèi)社會(huì)中從微觀底層、結(jié)構(gòu)演變到整體現(xiàn)象的系統(tǒng)性?xún)?nèi)在關(guān)聯(lián)，甚至被用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)。從谷歌搜索的PageRank算法到臉書(shū)社交網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、推特的社交媒體互動(dòng)機(jī)制、蘋(píng)果軟件的生態(tài)……復(fù)雜科學(xué)已經(jīng)被提煉為思想，灌注到各類(lèi)產(chǎn)品乃至基本生活設(shè)施中。

相比美國(guó)，中國(guó)的復(fù)雜科學(xué)發(fā)展并不太落伍，甚至還有著特別的淵源。復(fù)雜科學(xué)的前身是系統(tǒng)論、信息論、控制論這“老三論”，以及耗散結(jié)構(gòu)論、突變論、協(xié)同學(xué)這“新三論”的結(jié)合。作為控制論發(fā)展的里程碑人物，錢(qián)學(xué)森先生十分關(guān)注復(fù)雜系統(tǒng)研究，且由于他提出開(kāi)放的復(fù)雜巨系統(tǒng)、綜合集成思想并在航天工程中成功應(yīng)用這些理論，有一批中國(guó)學(xué)者多年來(lái)也對(duì)系統(tǒng)科學(xué)和工程頗感興趣。幾乎與復(fù)雜科學(xué)的學(xué)科創(chuàng)立同步，一些敏銳的中國(guó)學(xué)人大約從20世紀(jì)80年代末90年代初起就開(kāi)始了對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)和復(fù)雜科學(xué)的研究探索。許多中國(guó)高校科研機(jī)構(gòu)的相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員參與并組建了專(zhuān)門(mén)的研究機(jī)構(gòu)，先是主要在哲學(xué)、管理學(xué)、物理學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)與系統(tǒng)工程界，后來(lái)結(jié)合大型仿真技術(shù)，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)科學(xué)、生物科學(xué)和應(yīng)急管理及工程技術(shù)等領(lǐng)域又進(jìn)一步拓廣了復(fù)雜科學(xué)的應(yīng)用范圍，但在針對(duì)中國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境及文化傳統(tǒng)等基礎(chǔ)層面的研究還相當(dāng)薄弱。

在科技與人文分野有了各自不同的賽道且發(fā)展不甚平衡的當(dāng)下，跨學(xué)科、文理交融的研究非常重要。而其中的突破口，也許正是被“科技主義+人文情懷”所孕育的復(fù)雜科學(xué)。

（原載于《信睿周報(bào)》第83期）