本书旨在说明为什么系统会过于复杂，以及我们应该怎样理解和掌控过于复杂的系统。阅读这本书可以帮我们克服让技术变得简单的想法。阿贝斯曼会让你相信，我们只有一个选择，就是间接地管理日益增加的复杂性。

塞缪尔·阿贝斯曼，复杂性科学研究专家、应用数学家、计算生物学家。2008年获得康奈尔大学计算生物学博士学位，现为哈佛大学医学院研究员，考夫曼基金会高级学者。《纽约时报》《华尔街日报》《连线》《大西洋月刊》等特约撰稿人。

01 欢迎来到这个纠缠的时代
什么是复杂系统
从“启蒙时代”到“纠缠时代”
抽象的局限
02 复杂系统形成的4个原因
原因1：吸积
原因2：交互
原因3：必须处理的例外情况
原因4：普遍的稀有事物
越来越多的复杂系统
03 为什么复杂系统越来越难以理解了
力不从心的大脑
认知的极限
最后一个无所不知的人
04 令人费解的bug
并不是所有bug都能被消除
从错误中学习
像生物学家一样思考
05 为什么需要生物学思维
复杂的技术系统需要生物学思维的3个原因
技术领域的“生物学家”
当物理学遇见生物学
复杂性科学的视角
思维方式的进化
我们需要通才
06 生物学思维是理解复杂世界的一把金钥匙
不要被表象迷惑
以欣慰感看待不理解的事物
谦卑之心迭代的生物学思维
注释
延伸阅读书目
致谢
译者后记

认识复杂系统
2015年7月8日，我还在撰写本书的时候，美国联合航
空公司的计算机系统出了故障，所有飞机被迫停飞。同一
天，纽约证券交易所的计算机系统也遇到了问题，所有交
易被迫中止。《华尔街日报》的网站也崩溃了。接二连三
的系统问题令无数人惊慌失措，但是没有人知道到底发生
了什么。Twitter上谣言四起，许多人都在猜测：美国是不
是遭到了网络攻击？
但是，这些似乎并不是有预谋的网络攻击。“罪魁祸
首”更有可能是问题很多且尚未被人完全掌握的软件系统
。一位安全专家在评论该日事件时所说的话可谓一针见血
：“这些都是极其复杂的系统，出错的方式多种多样，其
中有很多是我们目前完全无法理解的。”事实上，对于这
些复杂得令人难以置信的技术，说我们根本无法尽知其出
错方式，其实已经是在有意地轻描淡写了。
人类的技术，从网站到交易系统，从城市基础设施到
科学模型，甚至是为大型企业提供配套服务的供应链系统
和物流系统，都已变得过于复杂且相互交错。在很多情况
下。就连当初构建、每天使用和维护它们的人也无法完全
理解了。
在《创造力差距》（The Ingenuity Gap）一书中。
加拿大政治学家、生态学家托马斯·霍默-狄克逊
（ThomasHomer-Dixorl）描述了他于1977年在法国斯特拉
斯堡（Strasborrg）参观高能粒子加速器时的情景。当时
，他问一位在那里工作的科学家，想知道是否有人明白整
台加速器到底有多么复杂，结果得到的答案是：“没有任
何人能够完全搞懂这台机器。”后来，霍默一狄克逊回忆
说，这个答案令他深感不安。是的，我们理应感到不安。
从那时起，粒子加速器以及人类所构建的其他一切事物的
复杂程度，几乎都在不断增加。
技术的复杂性一直在增加。以铁路为例，铁路出现后
，轨道网络和调度系统应运而生，以保证列车能够安全且
准点运行。因为要对遍布整个大陆的无数列车进行调度，
所以美国的标准化时区制也得到了发展。在铁路技术诞生
之前，或者说在其复杂情况接踵而至之前，标准化时区制
本不是必需品。
然而时至今日，技术复杂性已日益接近一个临界点。
计算机的出现又给环境平添了许多激进新颖性（radical
novelty），这是计算机科学家艾兹格·迪科斯彻
（Edsger Dijkstra）提出的一个术语。计算机的硬件和
软件比之前的任何事物都要复杂得多：一个程序可能包含
数百万行计算机代码，微芯片内集成微型元件的尺寸也已
经小到接近原子量级。现在，计算机已经被应用到了汽车
、手机，以及金融市场等领域，而不断增加的技术复杂性
也已经到了令人费解的程度。
近年来，科学家们甚至还逐渐认识到，技术已与自然
密不可分。研究地球岩层的地质学家已经在正式考虑这样
一个问题：是否有足够的证据支撑我们把当下这个时代命
名为“人类世”（Anthropocerle），也就是人类的时代
。无论正式名称是什么，我们所制造的人工系统与自然世
界之间的亲密关系都意味着，人类的每一个行动都比以往
任何时候更有可能引发意想不到的后果，其影响不仅将涉
及生活的方方面面，还将波及地球的每个角落，甚至在某
些时候会超出地球本身。
从整体上看。技术和基础设施已经变成了极其复杂的
、物理化和数字化的系统，好似血液循环系统那般，牵引
着地球上所有原材料的流动。同时“排放”出道路、摩天
大楼、芸芸众生，以及化学废水。技术加速了地球的“新
陈代谢”，而这个过程是在一场极其复杂的“材料之舞”
中完成的，这一切甚至改变了地球表面的光芒。
面对这种复杂性，我们往往会情不自禁地发出心难两
用的感慨。一方面。我们构建出了这些令人难以置信的复
杂系统，这无疑是值得自豪的，尽管它们也许永远无法如
预期那般正常运行，但是它们作为无比复杂的大型系统。
本身就是值得赞叹的。另一方面，我们在技术领域所付出
的所有努力，几乎都在使我们远离优雅和简单，并且让我
们无法抗拒地一步步走向某个极度复杂、完全无法预料的
世界。
这段“旅途”的终点，其实已隐约可见，那是一个几
乎可以自成一体的技术生态系统，一个超越了人类认知和
理解能力的极限世界。正如2013年9月《科学报告》
（Scientific Reports）所刊发的一篇论文指出的那样，
现在，一个完整的“人类不可能及时应对的新机器生态”
已经出现了。需要注意的是，这篇论文所讨论的范畴还仅
仅是金融领域而已。在股票市场上。各种机器通过各种形
式进行着交互，从根本上说，这与利用不同算法进行交易
没什么两样，而人类则成了局外人。
本书的观点是，如今存在着这样一种趋势和力量：无
论人们做什么，都会使技术日趋复杂且变得难以理解。这
种趋势和力量意味着，2015年7月8日那天所发生的事件将
会越来越多。人们原本认为非常可靠的系统会发生无法解
释的故障。甚至崩溃！
作为一名研究复杂性的科学家，我花了很多时间研究
生活中日益增加的复杂性。我早就注意到，在巨大的复杂
性面前，普通人一般会做出两种反应，这两种反应都因各
自的极端化而有失偏颇：第一种反应是对技术所导致的复
杂世界满怀恐惧；第二种反应是对技术过度崇敬且深信不
疑。
恐惧是一种非常自然的反应。长久以来，人类一直被
“淹没”在各种各样的末日预言中：大型机器会变成杀手
，超级智能计算机即将出现。程序无法保证自动驾驶汽车
不会撞死行人，等等。这些技术都非常复杂，即使是专家
也无法完全理解，碰巧它们又相当可怕。这样一来，我们
在接近技术、使用技术的时候便会警觉不安、惊恐不宁。
就算对技术系统本身并不畏惧，许多人还是会对已经
形成包围之势的算法和技术如履薄冰，甚至感到厌恶，不
愿直面技术所拥有的惊人力量。当亚马逊或奈飞推送购买
建议时，我们无从拒绝；当敲下的文字被输入法自动纠错
时，我们恼怒不已，这些都是我们的切身体会。甚至，在
面对应用程序所推荐的从一个地方到另一个地方的最佳路
线时，许多人偏要反其道而行之。毫无疑问，这种“算法
厌恶”现象反映出了许多人共有的一种情绪，而这种情绪
其实就是“技术恐惧”的表现之一，只是不那么严重而已
。
与此同时，还有些人走向了另一个极端：对技术过度
崇敬。在面对某个行为奇异的复杂事物时，很多人最终都
会选择到宗教中寻求慰藉。当领教了谷歌公司“大脑”的
“博学”，也就是对用户需求的精准预测之后，抚摸着心
爱的最新款苹果手机时或访问一个庞大无比的数据中心时
，我们的内心可能会蠢蠢欲动，感觉自己像是走进了一座
庄严雄伟的大教堂。这时，崇敬之心油然而生。
然而，这两种反应，无论是来自专家的，还是来自非
专业人士的，皆不恰当，或者说，皆是非生产性的。在并
不值得我们深信不疑的系统面前，无论是恐惧也好，崇拜
和敬畏也罢，都会阻碍我们选择恰当的面对方式。若无法
采取切实到位的措施，我们就有可能失去控制权，而这会
带来意想不到的、甚至是毁灭性的后果。当系统再度崩溃
时，这种“理解不足”所导致的问题可能就不会再像《华
尔街日报》事件中那样，仅仅只是读者无法在网站上阅读
文章那么微不足道了。故障可能会发生在电网、银行系统
，甚至医疗领域中，而且不会自行消失。我们现在如果不
正视它们，未来定会陷入险境。
技术无处不在，既不古老也不深奥，说到底，它源自
某些完美的无限退想。纵然技术是十分混乱且不完美的，
但它却很“平易近人”。我们所需要的是应对各种情况的
策略。
我写这本书是为了帮助人们在上述两个极端反应，也
就是恐惧和崇敬之间找到一条正路，并为接近技术、理解
技术和掌控技术探索出方向。那是一个乐观的方向，能够
改变对这些系统的思考方式，让我们不会陷入恐惧或崇敬
，不会陷入“六神无主”。
想要朝这个方向出发，就得向技术“妥协”，而这又
要求我们得先培养出一种面对技术系统时的舒适感，尽管
我们从未完全理解它们。这是一种谦卑的舒适感，既要容
忍不确定和不完美，又要不断努力探索，以期逐渐了解更
多。正如即将看到的那样，除了其他方面，我们在探索这
个方向时，还需要借鉴科学家研究生物复杂性时所采用的
方法。
尽管人类过于依赖技术系统，而这些系统又过于复杂
，但我仍然相信，人类终有希望掌控自己所构建的系统。
本书旨在说明为什么系统会过于复杂，以及我们应该
怎样理解和掌控过于复杂的系统。

本书对人类创造的复杂系统进行了说明和分析，旨在让人们明白：我们的世界正变得日益复杂，且这种趋势是不可阻挡的。面对各种各样的复杂系统，尤其是复杂的技术系统，首先，我们应该尽力去理解；其次，我们要掌握理解它们的正确方法；最重要的是，我们要保持正确的心态。作者强调的方法主要有生物学思维、物理学思维和科学模型等，在心态方面，他指出，对待技术，我们既不应望而生畏，也不应盲目崇拜，必须要拥有谦卑之心。

在这个越来越复杂的世界上，我们已经无法理解自己
创造出来的系统了。技术系统、经济系统、政治系统、法
律系统，莫不如是。这是一个悖论。这些过于复杂的系统
，在使我们的生活更加便利的同时，本身却变得无法把控
了；更加严重的问题是，我们无法预知，这些系统会在什
么时候突然崩溃，造成不可承受的损失。
从技术的角度来看，这种复杂性产生于为了适应边界
情况而不断加入补丁的过程。任何一个人造系统，哪怕最
初是根据清晰的数学模型构建，用于非常明确的用途。只
要一直被使用。就肯定会成为一个补丁加补丁的拼凑起来
的系统。这是一个进化过程，让人造系统越来越远离确定
性。
那么应该怎么办呢？塞缪尔·阿贝斯曼告诉我们。虽
然我们应该努力去理解人类无法理解的复杂系统，但首先
必须接受混乱。只有这样，我们才能静下心去观察各种意
想不到的事件，获得关于我们所用的算法是怎样真正起作
用的线索。他强调，要认识世界的复杂性，必须要结合物
理学和生物学：用生物学思维处理个例，用物理学思维提
取规律。总之，要承认复杂性的存在，同时不要放弃理解
系统的原理，而且要从简单的组件开始。
塞缪尔·阿贝斯曼在这本书中给我们提供了应对超复
杂这个难题的一些方法，但是并没有提供终极答案。事实
上，这个问题也不应该有终极答案。这是因为，复杂是人
类行动的非意图后果的集中反映。一方面，在进入现代社
会后，我们的任何一个行动，都可能产生比以往任何时候
都意想不到的后果；另一方面，我们对问题的暂时解决，
反而可能掩盖了问题的根本原因。但是，这种“困境”可
以说是不可避免的。它虽然有时会令我们承受痛苦，但却
可能是人类进步最主要的途径。它也告诉我们，一劳永逸
解决问题的可能性从来就是微乎其微的。这一点对公共政
策领域的决策者尤其重要。
说到底，思考和应对复杂问题，需要的是思维，以及
思维的多样性。一言以蔽之，真正重要的是，我们要努力
让自己成为创新者、思想家和科学家。
这本书的翻译得以完成，要感谢很多人的支持和帮助
。
我首先要感谢的是我的太太傅瑞蓉。我的每一本译著
，她都有一大半的功劳。同时也要感谢儿子贾岚晴带给我
的动力和快乐。
感谢有情怀、重情义、善创新、爱读书的农夫山泉董
事长钟啖啖，他既是好：老板，也是好老师，让我在工作
之余能够腾出时间来完成此书的翻译。
还要借此机会感谢汪丁丁教授、叶航教授和罗卫东教
授的教诲。我对复杂性科学的兴趣源于他们。同时还要感
谢何永勤、虞伟华、余仲望、鲍玮玮、傅晓燕、傅锐飞、
陈叶烽、童乙伦、罗俊、邓吴力、陈姝、黄达强、李燕、
李欢、丁玫、何志星等好友的支持和帮助。
感谢湛庐文化。感谢简学。
书中错漏之处在所难免，敬请专家和读者批评指正。
贾拥民
于杭州高谷阁

根据我阐述的思想史命题“最重要的问题最可能
被多次表达”，如果你喜欢布菜恩·阿瑟的《技术的
本质》，就一定会喜欢《为什么需要生物学思维》。
因为，这两本书阐释的问题相同：在演化视角下，技
术就是有生命的；在静态视角下，生命就是技术。
——汪丁丁 北京大学国家发展研究院教授、财新
传媒学术顾问
阅读这本书可以帮我们克服让技术变得简单的想
法。阿贝斯曼会让你相信，我们只有一个选择，就是
间接地管理日益增加的复杂性。
——凯文·凯利 《连线》创始主编、畅销书《
失控》作者
为什么我们不能再理解技术了？在这本有趣且富
有洞察力的书中，阿贝斯曼提供了一个必要的指南，
指导我们前进的方向，并告诉我们为什么一路上每件
事看起来都那么奇怪。
——泰勒·考恩 美国经济学家、乔治梅森大学
经济学教授
通过幽默、富有洞察力且广泛的例子，博学多才
的塞缪尔·阿贝斯曼帮助我们破解了当今世界错综复
杂的秘密，并告诉我们应该如何应对。
——斯蒂芬·斯托加茨 美国数学家、康奈尔大
学数学教授、畅销书《同步》作者

1986年初的一个冬日，距离“挑战者号”航天飞机爆炸事件发生还不到一个月，著名物理学家理查德·费曼（Richard Feynman）在调查委员会的听证会上公开了一份调查报告。费曼非常冷静地揭示了导致“挑战者号”航天飞机起飞后不久就爆炸解体的原因。问题出在用于密封固体火箭助推器各部分之间缝隙的O型圈上。O型圈其实是一小片橡胶，放入冰水后会失去弹性，也就是说，这种小部件对温度变化非常敏感，所以无法保证密封的牢固性。这些O型圈很可能就是这起导致7名机组人员丧生灾难的罪魁祸首。
与此事件如出一辙的是发生在汽车业中的另一事件。2007年的一天，琼·布考特（Jean Bookout）驾驶着一辆生产于2005年的丰田凯美瑞，行驶在俄克拉何马州的一个小镇上。突然，她的车开始加速，并失去了控制。她踩下了刹车，但没有任何作用;她拉起了紧急制动器，轮胎在道路上留下了触目惊心的摩擦痕迹。然而，这些努力都无济于事，汽车zui终狠狠地撞到了路堤上。布考特受了重伤，车上的乘客、她的朋友芭芭拉·施瓦茨则不幸遇难。
并不是只有布考特一个人遇到这种怪事。事实上，多年以来，在丰田公司生产的汽车中，有多种型号的汽车都曾出现过此类奇怪且危险的故障：汽车在行驶过程中会“违背”驾驶员的意愿保持匀速，甚至还会“擅自”加速。这种意外加速事故已经导致多人伤亡。业内专家分析出了这类事故的几个导火索：驾驶员操作失误，垫毡顶住了油门加速踏板，油门加速踏板黏滞未能及时复原，等等。但是，这些原因并不能解释所有的意外加速事故。在受事故影响的车型中，因为垫毡或油门加速踏板不合格而被召回的并不多，而且我们也没有理由认为，丰田汽车的驾驶员比其他汽车的驾驶员更容易犯错。
无奈之下，丰田公司请来了嵌入式软件专家迈克尔·巴尔（Michael Barr）追查原因，并向他开放了专有数据库以及向来严格保密的软件代码。在6位经验丰富的工程师的协助下，巴尔几经周折终于找到了问题的根源。与此同时，计算机科学家菲利普·库普曼（Philip Koopman）也通过对公开程序的仔细分析，找到了事故发生的大致原因。两位专家都认为，对于意外加速事故的发生，丰田发动机软件系统的过度庞大和极度复杂，以及糟糕的设计都应该承担相应的责任。我们无法将事故责任明确地归咎于某个设计或部件出了错，毕竟，这里面存在的问题盘根错节，而且这些问题还会引发汽车软件系统与外部机电系统之间的巴洛克式结构（baroque structure）的大规模交互。无论是单独看来，还是整体看来，这个系统的极度复杂性让我们很难理解这些相互作用、相互影响的部件的深层问题和缺陷。有依据表明，丰田公司本来完全没有必要搞出一个如此复杂的系统，至少在现有情况下，不必如此复杂，它们显然不够小心。
这个“诊断结果”与我们熟悉的“技术失败”并无二致。费曼找到了导致“挑战者号”航天飞机爆炸的单一原因，有所不同的是，我们无法确定导致丰田汽车出现事故的单一原因。无论如何，如果部件堆积得越来越多，设计也越来越复杂，那么灾难便只会越来越多。
事实上，即使找到了导致失败的单一原因，但在极度复杂的系统中，那很可能也只是掩人耳目的东西罢了。1996年，阿丽亚娜5型火箭在发射升空39秒后爆炸，火箭上搭载的4颗卫星均毁于一旦。事故分析表明，发生爆炸的原因是，火箭在新环境下使用了一些较为陈旧的软件代码。但是，根据霍默-狄克逊教授的说法，没有任何一个承包商被追责。这次爆炸并不是某个决策失误所致，而是整个发射系统的极度复杂性所致。其他类似的灾难还有三哩岛核电站事故，尽管有关方面也找到了一个原因，但是究其根本，仍然得归咎于系统的庞大和极度复杂，而非某个部件或决策出了错。
当我们试图将这种复杂性拆解开来时，难免会陷入“挑战者号”航天飞机的主流事故中。尽管航天飞机的发射和操作是一项异常复杂的工作，但是很多人都相信，只要彻底核查复杂系统，将其分解开来，确定每个部件如何工作，在什么情况下会出故障，我们就应该能够理解它们。这无疑是一种过于自信的想法，其根源在于：人类的思想拥有无限潜力。人们总认为，只要足够努力，就可以完美地理解身边的一切事物，特别是人类自己所构建的那些东西。
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