元系统跃迁(The Metasystem Transition)
2007-10-17    瓦伦蒂?特琴,克利夫?乔斯林,杨友三译    控制论原理网
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元系统跃迁(The Metasystem Transition)

(未经校对,可读,但慎用)

作者
External Link瓦伦蒂?特琴(V. Turchin)
External Link克利夫?乔斯林(Cliff. Joslyn)

日期
1999年7月19日(修正)
1993年8月(创作)


设想一个任何类型的系统S,假设有途径制造一定数量它的复制品,可能具有变异。假设这些系统联合成一个新的系统S',它把S类型的系统作为它的子系统,还包括一个额外的机制来External Link控制S(子系统)的行为和产生。那么,我们称S'为一个与S有关的元系统,S'的建立被称为元系统跃迁。作为连续元系统跃迁的结果,一个多层次的控制制度出现,它使得复杂形式的行为产生。



我们称最初的系统S为元系统跃迁的范围,称集成系统的数量为它的规模。元系统跃迁的最小规模是1。在这种情况下,没有范围的复制,但是一个控制层次仍然出现了,所以这是一个元系统跃迁。

在一个多层次的控制系统中,每一个层次与某种活动关联。这种活动是该层次的特征。每一个元系统跃迁创造一个新类型的活动。如果A是一些系统中最高层次的活动,那么在元系统跃迁中,一个新的活动产生:新的控制层次的活动。假设它被称为A'。它可以说是控制着A层次的活动。A层次现在是倒数第二的:

对A的控制 = A'

这是一个对元系统跃迁的功能性描述。即使在那些我们不知道系统所涉及的确切结构的情况下,这使我们能够精确显示一个元系统跃迁。

一些例子

一个元系统跃迁的典型例子是External Link多细胞有机体的出现。在这里,系统S是一个活细胞,它可以独立生存。细胞复制,然后它们External Link结合成一个元系统,产生了S'。它是一种新型的有机体,其中可能包含数以千计或者百万计的细胞。在这个过程的开始,控制机制是很简陋的:只是保持细胞在一起。它发生是由于自然规律,没有任何在空间上分离的子系统。但是在进一步元系统跃迁的过程中,细胞的External Link专业化出现。我们目睹了一个多层次的等级结构和职能的建立。在这里,细胞结合成组织,组织成为器官,器官成为一个有机体,然后这个有机体的一切被体液和神经系统控制(更多例子,参见External Link生物元系统跃迁)。

从个体到External Link人类社会的形成也是一种元系统跃迁。在多细胞有机体的情形下,跃迁的范围S是整个系统在考虑之列。这并非总是如此。一个元系统跃迁可以超过一个范围发生,这个范围是所考虑的系统的一个子系统。例如,从应征者到一支军队的组建是一个典型的导致一个控制层级的元系统跃迁,但是被结合的单位是个人应征者,而不是整个社会。这种类型的一个更重要的例子是脑内的元系统跃迁,它导致了External Link人类的出现

计算机技术的历史给了我们更多元系统跃迁的例子。在其开始,我们找到了External Link冯?诺依曼(von Neumann)的想法:把程序当作数据来保存和处理。在机械式计算器里,不管它是如何设计的,功能描述的最高层次是执行四种算术运算。在冯?诺依曼的电脑里,这个层次也是存在的,但是有一个更高的层次:程序,它控制着由硬件执行的操作。我们看到了两个层次的控制,而不是一个:一个元系统跃迁。(当然,在我们谈论工具时,例如电脑,控制层次总是有人类用户在最上面,所以我们可以不提到它。)

在电脑使用的下一个元系统跃迁是适合于编程的正式的独立于机器的语言的引入;Fortran(公式翻译程序语言,译者注)是第一个。现在,计算机程序不再是最高的层次。最高层是一个编译程序,它读取由用户编写的Fortran程序,然后编译成必要的计算机程序:三个层次的控制。

演化

正如所有的进化发展,最重要的事件是元系统跃迁。

在《科学的现象》(The Phenomenon of Science)[哥伦比亚大学出版社,1977年]里,它显示的主要演化阶段,包括生物和文化,不是别的,正是大规模的元系统跃迁。元系统跃迁的概念使我们能够引进一种针对演化的客观定量的度量,并区分在正方向上的发展和我们认为的在负方向上的倒退(参见External Link演化的方向)。举一些例子,这里是External Link元系统跃迁的序列,它从运动器官的出现开始引导到External Link人类思想External Link人类社会的出现:

  • 位置的控制 = 运动
  • 运动的控制 = 反应(简单反射)
  • 反应控制 = (复杂的)反射
  • 反射的控制 = 联想(条件反射)
  • 联想的控制 = 人类思维
  • 人类思维的控制 = 文化
更多细节,可以查看External Link《演化量子论》("The Quantum of Evolution"),这是一个关于元系统跃迁主题的论文集,作为“世界的未来”的一个特殊问题被出版。
责任编辑: yangyousan