连接的重要意义--创新的本质

Posted 2021-06-21 Engineblogs

连接的重要意义--（二）创新的本质

1. 创新的本质是连接--技术发明，科学理论，数学皆是连接

 

布莱恩阿瑟在《技术的本质》一书中提到，技术发明是一个联通的时刻，是在问题与能够解决的问题的原理之间完全的连接。对于发现者来讲，这个洞见是如此完整，让人觉得无意识之间各个部分已经被组合完好，而且它一来大家就知道是对的，那是一种对解决问题所需要的正当性、简洁性的觉察。

发明的核心在于发现，合适的可行性解决方案及看见合适的工作原理，将问题和解决方式联系起来，并且想象当某些组合构成后会发生什么（乔布斯1994年接受《连线》杂志采访：创造就是把东西连起来，如果你问有创造力的人是怎么做出东西来的，他们会有一点负罪感。因为他们并没有真正“做”东西，他们只是能"看到"东西。）

另外，科学理论的起源和技术一样是一种连接，一种对一个可观察的给定问题和一个对此有模糊暗示的原理之间的连接。科学最后需要用一套完整的原理再现这一切。
数学中的起源也是一种连接，是需要被证明的，成为某些概念形式的东西(通常是一个定理）共同构成一个证明过程。一般来说数学家看到或模糊的感知到一个或两个主要原理，然后以可证明的途径提供整体的解决方案来进行证明。

 

将技术物体看成一个网络，在这个网络中，每个技术都表现为一个节点，每个节点和他的其他节点相连，有一些节点如水车，帆船等已经过时，就从活跃技术体系中消失了。但有一些技术是蓄势待发的，比如激光通信技术，迅速生产出进一步的元素。我们可以想象工程师，企业家正在观看这个网络。社会需求以及经济决定了调节这些节点的连接，所需要的成本，以及哪些候选人可以进入的活跃技术体系。（即，所有的技术发展，也可以看成一个动态网络的节点互相之间的连接。经济是调节这些连接的一些约束条件，比如成本生产消费方式等。而人类是这些技术发生发展的中间媒介。）

 

2. 数据连接可以改变社会

 

   《规模》一书提到数据连接可以改变社会。这里要用到机体发展的幂律法则。首先以生物生长为例，解释下代谢率的幂律法则：对数坐标下，体重每增加至原来的四个数量级（横轴），代谢率仅增加为原来的三个数量级（纵轴），直线的斜率为四分之三。这就是克莱伯定律的指数。例如一只体重为3千克的猫和一只体重为30克的老鼠，前者的体重是后面的100倍，而代谢率只是原来的32倍。再比如大象的体重为老鼠的10,000倍，但它的代谢率只有老鼠的1000倍。因此，大象的细胞工作效率是老鼠的十分之一，细胞损伤率也会相应下降，大象因此更长寿。生物的生命速度随着体型的增加而系统性的下降。大型哺乳动物寿命更长，心率更慢，成熟期更长。

   这一幂律法则解释了人为什么会停止生长？同样的法则也可以解释人类社会的增长发展。

生物重量呈线性增长关系，而代谢率以4分之三次幂增长。比如一个生物体形加倍，那么体内细胞的数量也加倍，需要的能量也加倍，然而其代谢率(能量供应）为原来的二的四分之三次方倍约=1.682，小于2，所以用以维持细胞所需的能量比新陈代谢所需要的能量增长的更快，这迫使可用于生长的能量减少，并最终为零，从而导致生长停止。

    世界上物种虽然种类繁多，但都是由细胞组成的，而且不同物种同一类细胞的大小是基本相同的（大象的肌肉细胞和老鼠的肌肉细胞大小基本相同），新陈代谢就靠这些细胞与周围进行物质交换，那么我们自然而然就能知道新陈代谢与细胞表面积成正比；而在给定密度的条件下，生物的质量正比于该生物的体积。很显然这里有一个2/3幂次的关系。虽然这样的分析听起来很有道理，但是却并不符合3/4的实际现象，到底是哪里出了问题？

   大胆地猜想一下，如果我们的细胞表面积尺度是三维的，而整个生命体积的尺度是四维的，我们其实是生活在四维空间的“超体”，那就能完美地套进公式了！生命体内正是充满了这种分形结构，而且和一般分形结构的分形维数是一个分数不同，生物网络实现了空间填充的最大化，大肠表面充满了分形褶皱，使得二维面积在三维空间最大化填充。所以在生物体体积增大，细胞数量增多时，所有细胞的总表面积并不是在二维尺度，而是在三维尺度上以3次方速率增长。这种因为优化网络性能而产生的额外维度，使得三维空间的生物像是在四维空间中活动一样。如下图）

 

    理解了分形和幂律法则，终于可以讲人类社会了。城市增长过程中，所产生的代谢能量供给速度超过了维护城市能量的需求速度。所以城市为超线性比例变化的发展，超指数级增长。这与生物佔统治地位的亚线性比例变化带来稳定的受限增长和生命节奏的放缓截然不同。社会经济活动中佔统治地位的超线性比例变化导致无限增长和生命节奏的加速。城市是多维的开放的，随着其规模增加存在更多的机会。然而超指数级增长到达奇点之后会崩溃。只有创新范式转移，可以延缓其崩溃。

（笔者：数字经济或数字世界化之后，三维尺度产生的额外维度就不是四维空间，是更高维，那幂律分布就不是这样了，城市增长就更是超指数增长了。另一种可能是，人类社会是个开放环境，所以一个城市的增加可能是吸收了其他的来源，而被吸收的城市可能会逐渐衰败，但是并没有消亡，类似植物的树干在死去之后仍然承担力学的作用。）  

 

 

Ref：

 

[1] 布莱恩·阿瑟，《技术的本质》，译者曹东溟王健，浙江人民出版社， 2014-04

 

[2] 杰弗里·韦斯特 (Geoffrey West)，《规模--复杂世界的简单法则》，中信出版社， 2018-06

 

[3] T.R.Y, 克莱伯定律揭秘生命第四维 | 《规模》https://www.sohu.com/a/252547815_741733