【正文】 習(xí)、自適應(yīng)等復(fù)雜系統(tǒng)行為的可能機(jī)制，組織系統(tǒng)整體與部分關(guān)系談得不多，對生命、人身、大腦以至社會這些復(fù)雜的組織是怎樣將部分形成統(tǒng)一整體的機(jī)制則談得更少。今天，計算機(jī)科學(xué)象本世紀(jì)初的物理學(xué)那樣形成了巨大的洪流。 著名的數(shù)學(xué)家和哲學(xué)家韋爾曾這樣講過： “ 從上 世紀(jì)末到本世紀(jì)初的轉(zhuǎn)折關(guān)頭起，物理學(xué)的發(fā)展就好象沖向一個方向的洪流，而數(shù)學(xué)則好象尼羅河三角洲，它的水流分散到所有方向。奇異點附近的拓樸結(jié)構(gòu)研究找到了自己的應(yīng)用，人們從普通平衡點的穩(wěn)定性研究開始，逐漸深入到組織的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。過去物理學(xué)家研究微分方程時，對其平衡態(tài)或者說那些作為特解的奇異點并不太感興趣，因為他們認(rèn)為微分方程的非零解才更實在地代表著系統(tǒng)的真實運動。數(shù)學(xué)是人心靈對各種可能存在的關(guān)系和結(jié)構(gòu)的探討， “ 但數(shù)學(xué)和現(xiàn)實世界的關(guān)系，它究竟代表什么 ” 卻隨著不同時代具有不同哲學(xué)觀的研究興趣的 轉(zhuǎn)移而變化。圣埃克絮里佩里有一句名言： “ 任何景物不通過一種文化、一種文明、一種職業(yè)來觀察是毫無意義的。而第一、二點作為耗散結(jié)構(gòu)的新發(fā)現(xiàn)，它所談的恰恰就是組織系統(tǒng)和能量與熱力學(xué)的關(guān)系。普里高津發(fā)現(xiàn)，化學(xué)反應(yīng)要形成耗散結(jié)構(gòu)需要四個條件，第一是遠(yuǎn) 離熱力學(xué)平衡態(tài)；第二是系統(tǒng)和外界有物質(zhì)或能量交換；第三是系統(tǒng)各部分存在反饋耦合；第四是非線性。這些探討勢必在數(shù)學(xué)表達(dá)上越來越復(fù)雜，但解決的問題卻日益實際和具體。在分子遺傳學(xué)，生態(tài)學(xué)迅速發(fā)展的背景下，耗散結(jié)構(gòu)理論興起。五十年代后，組織理論研究的重心開始轉(zhuǎn)移。五十年代后各式各樣具有復(fù)雜功能的計算機(jī)的出現(xiàn)，可以看作對這種哲學(xué)思想的證明。 自艾什 比開創(chuàng)性的工作以后，關(guān)于有機(jī)體種種復(fù)雜行為機(jī)制的起源至少在原則上搞清楚了。兩者的結(jié)合組成學(xué)習(xí)機(jī)制。比如 “ 試錯法 ” 學(xué)習(xí)機(jī)制實際上包含了兩個層次的反饋。其次，艾什比發(fā)現(xiàn)了調(diào)節(jié)功能的層次。艾什比則把這些分析提高到更普遍的方法論高度，他把信息傳遞，效應(yīng)器作用都看作 是事物之間互相作用的方式。 總之，艾什比的方法之所以比維納的反饋分析更為普遍，更為有效，關(guān)鍵在于他對反饋調(diào)節(jié)機(jī)制的本質(zhì)作了更高更深刻的概括。世界上沒有無緣無故的目的， 特別是那些社會化的目的。并用它解釋了斯金納的鴿子和巴甫洛夫的條件反射。但實際上它只是一種更高層次的穩(wěn)態(tài)機(jī)制而已。他認(rèn)為只要設(shè)想生物體內(nèi)具備這樣的機(jī)制：一且它發(fā)現(xiàn)它的行為模式（對外來刺激的反應(yīng) ）不能保持維持生存必須條件的穩(wěn)態(tài)，就馬上會改變自己的反應(yīng)模式，改變后的反應(yīng)模式如仍不能保持穩(wěn)態(tài)，那么再選擇新的模式一直到出現(xiàn)那些能保持穩(wěn)態(tài)的反應(yīng)模式為止。那么，窺視那種更高層次的目的性行為，比如揭開大腦學(xué)習(xí)能力的秘密，也就不難了。但艾什比的出發(fā)點和進(jìn)化論是不盡相同的。它同樣是自然選擇的結(jié)果。比如生物在外界溫度太高時會尋找陰涼處，從目 的性角度看，避開火焰尋找溫度適合的條件是一種目的性。我們要考慮生物體和環(huán)境的交互作用。我們在第三章將指出，這種思想方法只要稍加擴(kuò)展，就可以構(gòu)成解釋組織系統(tǒng)起源乃至進(jìn)化的主要思路。因而，只要引進(jìn)進(jìn)化論 “ 適者生存 ” 的觀點，問題就解決了。他只把自己的視野局限于那些作為本能的 “ 目的性 ” 的起源，即諸如生物體的內(nèi)穩(wěn)態(tài)、海膽產(chǎn)卵，飛蛾趨光或螞蟻回巢這類比較簡單的目的性行為，他發(fā)現(xiàn)，只要把坎農(nóng)的思想貫徹到底，就能說明這類目的性的起源。而各個部分所屬的整體，正是各個部分相互作用的一種方式。對于心靈中經(jīng)常自發(fā)產(chǎn)生這樣那樣目的的人類來說，這種解釋似乎更難接受。也就是說包括目的性在內(nèi)的調(diào)節(jié)功能起源于交互作用。這種數(shù)量關(guān)系我們是 可以通過對兩種種群實際關(guān)系的把握來確定的。我們知道，生態(tài)平衡的維系是一個負(fù)反 饋。舉一個例子比較好理解。也就是說，艾什比發(fā)現(xiàn)，只要兩個變量存在著交互作用，即存在著 如圖 1． 2所示的耦合， 那么這個耦合就決定了它可能存在平衡點，從交互作用的方式就可以推出平衡點的數(shù)目，以及從平衡點的穩(wěn)定性，可以判別反饋是正的還是負(fù)的。（ 6）代表 X、 y 圍繞平衡點 Xoyo作等幅振蕩 ,它正好對應(yīng)著反饋調(diào)節(jié)中常見的各種類型的周期性振蕩。 （ 1）（ 2）兩種情況代表負(fù)反饋。眾所周知，假定 Xo、 yo 是微分方程（ 1）的一個平衡點，那么在這個點附近，微分方程所表達(dá)的場可以近似地看作線性的。維納深入地探討了生命系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)固負(fù)反饋差錯或不準(zhǔn)確而導(dǎo)致振蕩的條件。第二種是正反饋，系統(tǒng)在正反饋作用下對目標(biāo)值（平衡態(tài)）的偏離將越來越大。 原來，控制論上，反饋調(diào)節(jié)從行為模式上講僅僅是對微分方程平衡點附近變量 X、 y行為的一種概括而已。微分方程穩(wěn)定性理論 告訴人們，對有的平衡點，它是穩(wěn)定的，即當(dāng)兩個變量受到微小干擾，使 Xo 變?yōu)?Xo+△ X， yo 變?yōu)?yo＋ △ y，微分方程（ 1， 1）將決定了這些干擾可以自動糾正，系統(tǒng)將重新回到平衡點 x0、 y0；而對于有些平衡點，它是不穩(wěn)定的，微小干擾一旦使系統(tǒng)離開平衡點，偏離會越來越大。人們早就熟知，假定有兩個變量的變化規(guī)律遵循如下方程： dx/dt=P（ x， y） dy/dt=Q（ x， y） 當(dāng) dx/dt＝ 0， dy/dt＝ 0 時，意味著這兩個變量不再變化。艾什比正是這樣做的。似乎可以說，維納發(fā)現(xiàn)負(fù)反饋是因為他沒有局限于坎農(nóng)，而把數(shù)學(xué)、工程等領(lǐng)域和生理學(xué)成果結(jié)合起來 ；但維納沒有進(jìn)一步探討目的的起源也正好在于他過份忽略了坎農(nóng)。反饋只回答了第二個問題，而沒有解決第一個問題。維納的立論精辟而深刻，今天控 制論學(xué)者已熟知，任何組織達(dá)到目的的行為中，一定存在著不同程度的反饋控制。 1943 年維納在控制論奠基性文獻(xiàn)《行為、目的和目的論》中指出：一切有目的的行為都可以看作需要負(fù)反饋的行為。但一旦這些部分組成閉路，居然可以構(gòu)成達(dá)到目的的運動。那么這是否意 味著我們在研究生命系統(tǒng)時要放棄科學(xué)對自然的因果解釋而回到古老的目的論呢？反饋機(jī)制的發(fā)現(xiàn)使科學(xué)家在黑暗中看到了一線光明。 1－ 4 目的性、大腦和學(xué)習(xí)機(jī)制 自古以來，人們就把 “ 目的性 ” 看作生命組織和無生命系統(tǒng)的重要差別。 富有戲劇性的是，數(shù)學(xué)家和工程師碰到困難時，再往前走又不得不依靠有數(shù)學(xué)和哲學(xué)頭腦的生物學(xué)家了。人們自然要問，內(nèi)穩(wěn)態(tài)的目標(biāo)值是怎樣確定的？人可以為調(diào)節(jié)器設(shè)計且標(biāo)，但卻不能把目標(biāo)強(qiáng)加給自然界。也許對于一個想模仿生命系統(tǒng)維持內(nèi)穩(wěn)態(tài)神秘能力的工程師和數(shù)學(xué)家，這已經(jīng)夠了。但是 “ 負(fù)反饋 ” 調(diào)節(jié)僅僅解釋了維持內(nèi)穩(wěn)態(tài)的機(jī)制，而沒有揭示這種調(diào)節(jié)機(jī)制的起源。這些學(xué)科研究的對象是自然界形形色色的組織系統(tǒng)，但它們都冠以 “ 控制論 ” ，這正好標(biāo)志著它們有一個共同的核，這就是用反饋原理探討維系這些形形色色組織的內(nèi)穩(wěn)機(jī)制。由此，再考慮到自 然界形形色色的組織系統(tǒng)內(nèi)部和之間傳息傳遞的普遍存在，一種廣義的結(jié)構(gòu)功能觀發(fā)展起來，它為把坎農(nóng)的內(nèi)穩(wěn)態(tài)推廣到一切組織系統(tǒng)提供了堅實的理論基礎(chǔ)。重要的是，用某一種差別來反映自標(biāo)差，并把這種差別和效應(yīng)器關(guān)聯(lián)起來，眾所周知，這就是信息。因為負(fù)反饋調(diào)節(jié)的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)是目標(biāo)差的測量，我們可以用水銀溫度計來測量房間溫度，然后計算一下目標(biāo)差，用手來調(diào)節(jié)效應(yīng)器，也可以將溫度差變面電脈沖信號或類似于人體中存在的神經(jīng)元的興奮等其它信號來角發(fā)效應(yīng)器。 在坎農(nóng)那里，有機(jī)體 “ 內(nèi)穩(wěn)態(tài) ” 多少有一點神秘的性質(zhì)，雖然坎農(nóng)引用了大量實驗數(shù)據(jù)證明軀體的神經(jīng)系統(tǒng)在維持內(nèi)穩(wěn)態(tài)方面具有重要作用，但從哲學(xué)上，坎農(nóng)還把這種有機(jī)體獨特的維持內(nèi)穩(wěn)的能力稱為 “ 智慧 ” ，而控制論卻指出，這種 “ 智慧 ” 無非是自然界普遍的 負(fù)反饋調(diào)節(jié)而已，用電氣的機(jī)械元件也能做到這一點。如果僅僅去分析物質(zhì)的構(gòu)成和系統(tǒng)所處的物理化學(xué)層次，那么身體的溫度調(diào)節(jié)和一個裝有負(fù)反饋溫度調(diào)節(jié)器的房間是完全不同的東西，但兩者在調(diào)節(jié)機(jī)制上卻完全一樣。原來，在封閉回路中，放熱過程是受目標(biāo)差控制的，只要有一種裝置時時刻刻測量房間溫度和目標(biāo)值的差別，當(dāng)室內(nèi)溫 度低于 37℃ 時，效應(yīng)器放熱，當(dāng)室內(nèi)溫度高于 37℃時，效應(yīng)器能吸熱，那么既使效應(yīng)器放熱量控制不準(zhǔn)確，反饋調(diào)節(jié)環(huán)路的存在也能使一個機(jī)械的反應(yīng)過程變成達(dá)到目的的過程，當(dāng)一次放熱溫度沒有達(dá)到 37℃ 那么目標(biāo)差依然存在，效應(yīng)器繼續(xù)放熱，而放熱過多超過 37℃ 時，效應(yīng)器會吸熱，拿溫一步步向 37℃ 逼近，而空內(nèi)溫度一但達(dá)到了 37℃ ，目標(biāo)差消失，效應(yīng)器關(guān)閉，當(dāng)溫度一旦在干擾作用下，再次偏離 37℃ ，那么整個調(diào)節(jié)機(jī)器又會開動起來，宏觀上使溫度自動保持在 37℃ 左右。長期來，它被看作只是生命系統(tǒng)才有某種達(dá)到目的的能力，而受因果律支配的無生命系統(tǒng)是不具備這種能力的。從最終結(jié)果看來化學(xué)反應(yīng)放熱和用煤燃燒升溫，兩者并沒有本質(zhì)不同，但是一間溫度 為 10℃ 的屋子要燒幾塊煤才能達(dá)到37℃ 呢！這可能是一個最優(yōu)秀的工程師都難以解決的問題，除了計算煤的放熱量外，我們還必須知道房子的熱容量、室外溫度、開了幾個窗，空氣流動量等等。在負(fù)反饋調(diào)節(jié)中既使效應(yīng)器僅僅作出機(jī)械的反應(yīng)，但作為整體卻能達(dá)到調(diào)節(jié)的目的。 系統(tǒng)必須有一種裝置來測量受干擾的變量和維持有機(jī)體生存所必需的恒值（我們將其 稱為控制目標(biāo)）之間的差別．這種差別稱為目標(biāo)差，然后由目標(biāo)差來控制效應(yīng)器，只要效應(yīng)器的作用能使目標(biāo)差逐步縮小，那么系統(tǒng)變量在受千擾后能依靠這種調(diào)節(jié)機(jī)制自動恢復(fù)到目標(biāo)值，以保持內(nèi)穩(wěn)態(tài)中各種變量的穩(wěn)定。 維納和羅森勃呂特等人提出，一個組織系統(tǒng)之所以有受到干擾后能迅速排除偏差恢復(fù)恒定的能力，關(guān)鍵在于存在著如下 “ 負(fù)反饋調(diào)節(jié) ” 機(jī)制：（圖 1。眾所周知，這就是。他面臨的領(lǐng)域是這樣廣闊，為了在生物、人類行為以及形形色色組織中闡明適應(yīng)機(jī)制的本質(zhì)，需要生理學(xué)家、數(shù)學(xué)家的合作，需要各門學(xué)科的交叉和具有哲學(xué)眼光、高瞻遠(yuǎn)矚的方法論大師?？厕r(nóng)已經(jīng)接近了控制論的門檻。杜威曾經(jīng)說過 “ 很好地闡明～個問題，那問題就解決了一半 ” 。人們說不清它是什么，坎農(nóng)用科學(xué)的語言指出，軀體的適應(yīng)性實際上只是一種抗干擾能力，不管有機(jī)體適應(yīng)的對象是什么，它可以是溫度，也可以是氧含量或者其它環(huán)境變化，一切適應(yīng)性都可以表達(dá)或當(dāng)外部條件發(fā)生隨機(jī)變化時保持某一個變量處于適當(dāng)值的機(jī)制。生命組織研究一個重大困難，就是它性質(zhì)的極端復(fù)雜。 1－ 3 從維納到艾什比：調(diào)節(jié)行為的起源 今天看來，坎農(nóng)對組織系統(tǒng)方法論的貢獻(xiàn)主要有兩個方面，首先，內(nèi)穩(wěn)態(tài)是任何組織系統(tǒng)重要的共性，它可以成為人類洞察組織秘密的突破口，這一點坎 農(nóng)天才地猜到了。 然而當(dāng)時，坎農(nóng)的發(fā)現(xiàn)并沒有產(chǎn)生很大的社會影響，在科學(xué)界看來，這僅僅是生理學(xué)的杰出成就而已，大約坎農(nóng)從事研究的領(lǐng)域過于專門，所作的類比也略為牽強(qiáng)，大多數(shù)科學(xué)家并沒有看到內(nèi)穩(wěn)態(tài)中隱含的重大方法論意義。他認(rèn)為社會組織內(nèi)穩(wěn)態(tài)的破壞同樣導(dǎo)致社會組織的瓦解。并把人體和社會作了巧妙的類比。 ” 坎農(nóng)敏銳地感到，內(nèi)穩(wěn)態(tài)不僅是生命組織的共性，還適用于社會和一切組織系統(tǒng)。正因為如此， “ 北極的哺乳動物處在零下 35℃ 的環(huán)境中，其體溫并無顯著的下降，再說 ,在空氣極為干燥的地區(qū)的居民在保持他們的體液上并無多大困難。而把軀體維持內(nèi)穩(wěn)態(tài)的機(jī)制稱之為拮抗裝置。對于其他種種條件的恒定也是同樣。這就是組織內(nèi)部必須是 “ 穩(wěn)態(tài) ” ，他指出，生命組織各部分生存所需條件的苛刻和整體的穩(wěn)定性并不矛盾，雖然有機(jī)體任何一部分存在所必須的條件每時每刻處于干擾之中（干擾可以來自外部和內(nèi)部），但有機(jī)體具備這樣一種能力：那些條件一旦發(fā)生偏離，偏離會迅速得到糾正?？厕r(nóng)曾頗為感嘆地寫道： “ 當(dāng)我們考慮到我們的機(jī)體的結(jié)構(gòu)的高度不穩(wěn)定性，考慮到機(jī)體對最輕微的外力所引起的紛亂的敏感性，以及考慮到在不利情況下它的解體的迅速出現(xiàn)等情況時，那么對于人能活幾十年之久這種情形似乎是今人不可思議的 ” ，特別是認(rèn)識到這種結(jié)構(gòu)（有機(jī)體） “ 本身并不是永恒不變的，而是在活動的磨損和裂解中不斷地解體，而且又籍修復(fù)作 用不斷重建時，更要使人感到驚奇 ” 。然而另一方面，這些維持生命所需的內(nèi)部條件卻又是處于一系列內(nèi)部和外部干擾之中的，外界溫度忽高忽低，人既可以生活在干旱的沙漠中，又可以生活在潮濕地區(qū)，一個生活在高山上的人和生活在平原上的人他們所吸進(jìn)的空氣含氧的濃度是大不一樣的，然而生命卻可以有驚人的能力來克服條件的多變性和內(nèi)環(huán)境要求恒定之間的矛盾。 ” 軀體生命的存在除了需要大腦供血量穩(wěn)定外，還要求血液中水含量的恒定、鹽含量的恒定、血蛋白的恒定、以及血液中性的恒定、體溫的恒定、供氧量的恒定等等。一方面有機(jī)體作為整體存在需要 一系列十分嚴(yán)酷的內(nèi)部條件。 本世紀(jì)三十年代，穩(wěn)態(tài)對于生命系統(tǒng)的重要性再次由美國生理學(xué)家坎農(nóng)提出。 “ 一切生命機(jī)制不管它們怎樣變化，只有一個目的，即在內(nèi)環(huán)境中保持生活條件的穩(wěn)定 ” 。貝納德感覺到它對于說明有機(jī)體奇妙的整體性有 著重大意義。組織系統(tǒng)研究方法的突破正是如此，它開始于 “ 內(nèi)穩(wěn)態(tài) ” 的探討。因此，簡明地回顧一下先驅(qū)者登山的道路是必要的，它將向我們展示人們在研究組織系統(tǒng)中碰到的歷史性困難以及這些困難是如何克服的。一百多年前赫爾岑曾這樣講過， “ 現(xiàn)時的人們是站在山巔上的，他們可以對遼闊的風(fēng)景飽覽無余，不過這幅風(fēng)景畫卻很少展示鋪向山巔的道路， ” 因而那些 “ 從天才的思想家的強(qiáng)有 力的肩膀上很容易就攀登上去的年青一代，往往沒有登山的那種熱愛，也沒有欽敬之情，山峰對于他們不過是見異思遷的事物 ” 。這就是研究組織系統(tǒng)的產(chǎn)生、發(fā)展、演化以及整體和部分關(guān)系的新理論 —— 一種組織的哲學(xué)或者說整體的哲學(xué)。在哲學(xué)方面，相應(yīng)也掀起了結(jié)構(gòu)主義、功能主義和行為主義的思潮。這些新興學(xué)科提倡的整體方法的指導(dǎo)下，人類對組織系統(tǒng)規(guī)律性的研究