复杂系统的最优解 之 进化论思想

幂律分布&二八法则

二八法则的存在是因为系统呈现了幂律分布，而我们平时接触到的其实是正态分布，

左：正态分布 右：幂律分布

之所以两种分布会有不同是因为数据之间的关系，正态分布的数据之间是离散的，说白了就是相互独立的，比较常见的就是统计身高。

而幂律分布的数据之间则是非离散的，说白了就是它们彼此相互关联，而不是相互独立。幂律分布能更好地描述我们的社会，人和人都是相互关联的，而不是相互独立的，所以才有，

社会上20%的人占有80%的社会财富。

这其实就是一个幂律分布。

之所以要通过概率分布的形式来描述一个系统，是因为人类根本无法用简单的一个公式就把一个复杂系统描述的明明白白，就好像一个沙堆，当你不断地去放沙粒，即使是超级计算机也无法计算出到哪个沙粒，这个沙堆会垮掉。因为这个沙堆中的任何一粒沙子的相互作用都极其复杂，远远超过了超级计算机的算力。

而恰恰社会就像一个沙堆一样，是个极其复杂的系统，其中每个人就像沙粒一样都相互关联和作用着。那么，在这样的一个系统当中，作为一个个体，我们有什么办法尽量提升自己在分布中的位置？或者说，我们有没有可能成为那20%，而不是80%呢？

进化论的启示

这就需要我们转变思考方式，人类有个从远古流传至今的思考方式，那就是凡事总是要找出因果关系。

这其实是一种线性的思考方式，但是一个复杂的系统是找不出因果关系来的，是非线性的，也就是说，用线性的思考方式压根就没有用。

而比社会更大的复杂系统就是大自然，大自然的很多现象我们根本无法解释，因为其中的各个因素都彼此勾连，相互作用。

就拿人类自己来说，人体本身就是个复杂系统，仅仅人脑中，神经细胞就大概有860亿个；

人类染色体总共有30亿个碱基对形成的核苷酸序列。

所以，我们始终研究不明白人体的很多问题。

不过，也并不是说，达尔文的进化论给我们提供了一个面对复杂系统时可以使用的思维方法。

进化论思想其实已经在尽可能地描述大自然的发展规律，而且非常成功，科学家几乎找不到可以比进化论更适配的理论。

如果精炼地进行归纳就是：

定向进化的应用

我们试想一下，过度繁殖和生存斗争不正是在描述一个复杂系统的先决条件么？就像沙堆，股市的两个特点：数量庞大，相互作用。

而复杂系统的演化方向正是由自然选择所决定。从进化论的角度来看，想要解决一个复杂问题的关键就是保证：多样性。

这个思想运用得极为广泛，现代科学但凡遇到极其复杂的系统，科学家都会考虑使用进化论的思想。就拿去年的诺贝尔化学奖来说，

化学家阿诺德获得诺贝尔奖的原因是：酶的定向进化。

为了方便你的理解，我们来举个例子：首先我们都知道酶是可以促进化学反应的进行，但这和酶的活性和效率有关。

如果想要得到一个能高效产出某种药用成分的植物，但我们找不到对应植物的基因序列。她会先用蛋白质的基因序列进行大规模随机突变（增加多样性）。

然后把突变的基因移植到微生物体内进行快的大规模繁殖。然后把这些蛋白质加入到生产环节中去，通过一代代地筛选，扔掉那些活性和效率都不行的酶，留下还说的过去的，然后再进行一轮突变，再筛选，一轮轮这样下去，直到获得满意的。

在整个过程中，科学家自身担负起了“自然选择”的工作，这就相当于加快了演化速度，并通过整个办法获得了满意的蛋白质。

但其实整个过程，我们并不知道为什么会这样的基因序列对应蛋白质能够实现这个功能，这个办法不需要问具体原因是什么。

而传统的办法，我们必须向搞清楚因果关系，才能去做。这就是进化论粗暴的地方。

演化算法

这种不问因果关系的粗暴解决方式用在了各行各业，其中就有目前大热的计算机领域，在这个领域有非常著名的演化算法，也有人管这个叫做遗传算法。

演化算法说白了就是通过自然选择和遗传学模拟生物进化过程的解决问题的模型，通过这个办法，我们可以找到自然进化过程的最优解。

那我们该如何理解演化算法呢？实际上，演化算法极其复杂，直接描述估计很多人看完会崩溃，我就举一个非常粗暴的例子。假设你是个年轻小伙子，想要去相亲，媒婆问你喜欢哪种类型，什么模样的姑娘。

这时候你就需要想想你到底什么样子的对象。但你自己也不知道自己什么样的。你就可以让计算机来帮忙。

粗暴地说，就是让计算机画，先画个几十万张。每一张其实都代表着一种算法。

然后你通过设定标准比如：双眼皮，大眼睛，樱桃小嘴先让计算机自己筛一遍。剩下的你自己看看，选出感觉还可以的一些，给到计算机，设定让这些算法交叉变异一下，然后让他们再画，然后再筛选，再画，一直循环往复。你就会发现，画出来的样子越来越符合你的口味，直到你看到超级满意的那个。

然后这个算法就是其实就是你想要的最优解，你就可以打出照片来给媒婆去相亲了。

通过这个办法我们得到很多很不一样的解决方案，而这些解决方法你没有办法通过一个公式或者一个理论去解释什么是这个样子，其中最有名的就是鸟巢。鸟巢就是通过演化算法设计出来的结构。看起来很独特，不过你要知道，它异常的坚固。

还有日本的新干线，通过演化算法迭代得到“气动双翼”的独特空气动力造型车鼻和科学家设计是有很大差异的，而“气动双翼”的独特空气动力造型车鼻能减少30%的能源消耗。

来源：钟铭聊科学

演化思想

人类认知学家和科学哲学家丹尼尔·丹内特曾经说过：

在任何一个系统中，只要其个体都完全的产生或依赖于一种信息体，且该信息体的生成具备三个特性：可变性、选择性和遗传性，则该系统就将必然的不受控的出现进化现象。

从中我们不难发现对于一个人而言，这三点是相当重要的。

这告诉我们要让自己经常跨界合作，保持可变性，常常接受和学习新的知识和理论从而实现实现多样性，不断总结和迭代，才能在能让使得自己不在社会这个大系统中被淘汰。