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== 写在前面 ==

== '''写在前面''' ==

涌现问题是复杂系统领域的核心问题，对涌现现象的研究也被誉为复杂系统中的“圣杯”。我们翻译了这篇关于涌现的文章，它是至今为止对涌现现象最全面的总结之一，也可以看做从复杂性角度考察所有系统的一篇指南。文章作者是 Jochen Fromm，是德国卡塞尔大学（University of Kassel）的复杂自适应系统专家，另外著有《The Emergence of Complexity》一书。

涌现问题是复杂系统领域的核心问题，对涌现现象的研究也被誉为复杂系统中的“圣杯”。我们翻译了这篇关于涌现的文章，它是至今为止对涌现现象最全面的总结之一，也可以看做从复杂性角度考察所有系统的一篇指南。文章作者是 Jochen Fromm，是德国卡塞尔大学（University of Kassel）的复杂自适应系统专家，另外著有《The Emergence of Complexity》一书。

== 摘要 ==

== '''摘要''' ==

如果我们想了解和掌握科学和工程中的复杂系统，不同类型涌现的知识是必不可少的。从机器中有意和可预测的简单涌现，到更复杂的弱涌现、多重涌现和强涌现，本文对多主体系统中涌现的主要类型和形式进行了普遍而全面的分类。

如果我们想了解和掌握科学和工程中的复杂系统，不同类型涌现的知识是必不可少的。从机器中有意和可预测的简单涌现，到更复杂的弱涌现、多重涌现和强涌现，本文对多主体系统中涌现的主要类型和形式进行了普遍而全面的分类。

== 1. 介绍 ==

== '''介绍''' ==

在由许多自治实体或主体（autonomous entities or agents）组成的系统中，秩序和组织的涌现是一个非常基本的过程。涌现的过程涉及到了一个基本问题：「一个实体是如何产生的？」 在涌现的过程中，我们观察到一些事物（如秩序或组织的出现），并问这是如何可能的，因为我们假定其中具有因果关系：每个结果都应该有一个原因。但在涌现过程中令人惊讶的一面是，我们观察到了一个没有明显原因的效果。当然，尽管这看起来似乎很神秘，但其实并没有什么神奇的、魔法的或不科学的地方。（图1）

在由许多自治实体或主体（autonomous entities or agents）组成的系统中，秩序和组织的涌现是一个非常基本的过程。涌现的过程涉及到了一个基本问题：「一个实体是如何产生的？」 在涌现的过程中，我们观察到一些事物（如秩序或组织的出现），并问这是如何可能的，因为我们假定其中具有因果关系：每个结果都应该有一个原因。但在涌现过程中令人惊讶的一面是，我们观察到了一个没有明显原因的效果。当然，尽管这看起来似乎很神秘，但其实并没有什么神奇的、魔法的或不科学的地方。（图1）

既然用语法、形式语言或数学的形式化描述不适合也难以解决这个困难的问题，那么至少一个完整而系统的分类会有帮助。本文就试图为各种类型和形式的涌现提供一个标准、规范的分类方法。

既然用语法、形式语言或数学的形式化描述不适合也难以解决这个困难的问题，那么至少一个完整而系统的分类会有帮助。本文就试图为各种类型和形式的涌现提供一个标准、规范的分类方法。

== '''2. 定义与属性''' ==

== '''定义与属性''' ==

=== 2.1 定义 ===

=== 定义 ===

由于涌现是一个模棱两可的词，因此从一个明确的定义开始是必要的。在下文中，涌现的（emergent）和涌现（emergence）是这样定义的：<blockquote>如果一个系统的属性不是其任何基本元素的属性，那么它就是涌现的。涌现是涌现的属性和结构在更高层次组织或复杂性（「多者异也」）上的显现[9]。</blockquote>这是许多关于复杂系统的入门教科书中可以找到的常见定义[10]。《牛津哲学指南》[11]将涌现属性定义为不可预测和不可还原的：「一个复杂系统的属性被说成是『涌现』的，是因为尽管它是从表征较简单成分的属性和关系中产生的，但它既不能从这些较低层次的特征中预测出来，也不能被还原成这些特征」。

由于涌现是一个模棱两可的词，因此从一个明确的定义开始是必要的。在下文中，涌现的（emergent）和涌现（emergence）是这样定义的：<blockquote>如果一个系统的属性不是其任何基本元素的属性，那么它就是涌现的。涌现是涌现的属性和结构在更高层次组织或复杂性（「多者异也」）上的显现[9]。</blockquote>这是许多关于复杂系统的入门教科书中可以找到的常见定义[10]。《牛津哲学指南》[11]将涌现属性定义为不可预测和不可还原的：「一个复杂系统的属性被说成是『涌现』的，是因为尽管它是从表征较简单成分的属性和关系中产生的，但它既不能从这些较低层次的特征中预测出来，也不能被还原成这些特征」。

《剑桥在线词典》[13]说，emerge「涌现」的意思是「通过从某物出来或从某物后面出来」或「抵达某段困难时期或经历的尽头」，而 emergence 只是「出现的过程」。emergence 和 emerge 这两个词的拉丁词源都是 emergere，意思是从水中升起，出现和到达。拉丁语动词 emergere 来自 e(x)「out」+ mergere「to dip, plunge into liquid, immerse, sink, overwhelm」（浸入、陷进液体、浸没、下沉、淹没），即 to emerge 类似于去合并相对立（opposite）的事物。Emergence 是由 emergere 的现在分词 emergens 演变而来。merging（合并）意味着两个独立的事物的结合、沉浸和融合，而 emerging（涌现）则意味着对立的事物。

《剑桥在线词典》[13]说，emerge「涌现」的意思是「通过从某物出来或从某物后面出来」或「抵达某段困难时期或经历的尽头」，而 emergence 只是「出现的过程」。emergence 和 emerge 这两个词的拉丁词源都是 emergere，意思是从水中升起，出现和到达。拉丁语动词 emergere 来自 e(x)「out」+ mergere「to dip, plunge into liquid, immerse, sink, overwhelm」（浸入、陷进液体、浸没、下沉、淹没），即 to emerge 类似于去合并相对立（opposite）的事物。Emergence 是由 emergere 的现在分词 emergens 演变而来。merging（合并）意味着两个独立的事物的结合、沉浸和融合，而 emerging（涌现）则意味着对立的事物。

=== 2.2 属性与标准 ===

=== 属性与标准 ===

解释、还原、预测和因果关系等概念是深入理解涌现的核心[14] 。Francis Heylighen 据此提出了以下关于涌现的分类标准[15]：

解释、还原、预测和因果关系等概念是深入理解涌现的核心[14] 。Francis Heylighen 据此提出了以下关于涌现的分类标准[15]：

不幸的是，这些属性并非完全独立：多层次的涌现过程肯定比单一层次还具有更高的多样性。

不幸的是，这些属性并非完全独立：多层次的涌现过程肯定比单一层次还具有更高的多样性。

== '''3. 类别与分类''' ==

== '''类别与分类''' ==

=== 3.1 哲学分类法 ===

=== 哲学分类法 ===

查尔默斯（David J. Chalmers） 区分了弱涌现（weak emergence）和强涌现（strong emergence）[16]。强涌现甚至在原则上不能从低层次领域的规律中推导出来，至于弱涌现则只是在低层次领域的属性和原则下的意外 [17]。Mark A. Bedau 区分了三种涌现：名义的（nominal）、弱的和强的。他在与查尔默斯相同的意义上使用弱和强，但增加了名义涌现的概念，与上述涌现属性的一般定义相对应：名义涌现是一个系统中出现的宏观属性，而非微观属性。William Seager（SeagerDrafts）强调了两种涌现：良性的（benign）和激进的（radical）的。他所谓的 「良性」或可接受涌现是指——我们能够找到一个描述性或解释性的方案，提供一种有用的速记符号来描述一个系统的行为，例如气体的压力和温度；他的激进涌现则大致对应于Bedau 和查尔默斯的强涌现。

查尔默斯（David J. Chalmers） 区分了弱涌现（weak emergence）和强涌现（strong emergence）[16]。强涌现甚至在原则上不能从低层次领域的规律中推导出来，至于弱涌现则只是在低层次领域的属性和原则下的意外 [17]。Mark A. Bedau 区分了三种涌现：名义的（nominal）、弱的和强的。他在与查尔默斯相同的意义上使用弱和强，但增加了名义涌现的概念，与上述涌现属性的一般定义相对应：名义涌现是一个系统中出现的宏观属性，而非微观属性。William Seager（SeagerDrafts）强调了两种涌现：良性的（benign）和激进的（radical）的。他所谓的 「良性」或可接受涌现是指——我们能够找到一个描述性或解释性的方案，提供一种有用的速记符号来描述一个系统的行为，例如气体的压力和温度；他的激进涌现则大致对应于Bedau 和查尔默斯的强涌现。

=== 3.2 基本粒子分类法 ===

=== 基本粒子分类法 ===

Yaneer Bar-Yam[18]区分了四种类型的涌现。基于「粒子」和「系综」（particles & ensembles），而非主体和群体（agents and groups）概念，他给出了以下简短描述分类：

Yaneer Bar-Yam[18]区分了四种类型的涌现。基于「粒子」和「系综」（particles & ensembles），而非主体和群体（agents and groups）概念，他给出了以下简短描述分类：

Type0是简单的「部件分离对部件结合」的涌现，类似于良性和名义的形式。Type1和Type2大致对应于弱涌现和强涌现，尽管他描述的强涌现概念有点特别（「强涌现是系统的属性，并不能在系统的部分属性或部分之间的相互作用中找到」）。对于强涌现性，他正确指出了在系统全局水平和主体局部水平之间，存在着中间成分或组合。Type3则通过系统的涌现行为进行了分类，这些涌现行为产生于与环境的互动过程中。

Type0是简单的「部件分离对部件结合」的涌现，类似于良性和名义的形式。Type1和Type2大致对应于弱涌现和强涌现，尽管他描述的强涌现概念有点特别（「强涌现是系统的属性，并不能在系统的部分属性或部分之间的相互作用中找到」）。对于强涌现性，他正确指出了在系统全局水平和主体局部水平之间，存在着中间成分或组合。Type3则通过系统的涌现行为进行了分类，这些涌现行为产生于与环境的互动过程中。

=== 3.3 元胞自动机分类法 ===

=== 元胞自动机分类法 ===

根据元胞自动机（Cellular Automata，CA）的思想，Stephen Wolfram 和 David Eppstein 对涌现分别有两种一般分类法。Wolfram 的CA四分类是[19]：同质性（homogeneous，Class I）、周期性（regular，Class II）、混沌性（chaotic，Class III）和复杂性（complex，Class IV）。

根据元胞自动机（Cellular Automata，CA）的思想，Stephen Wolfram 和 David Eppstein 对涌现分别有两种一般分类法。Wolfram 的CA四分类是[19]：同质性（homogeneous，Class I）、周期性（regular，Class II）、混沌性（chaotic，Class III）和复杂性（complex，Class IV）。

* 膨胀不可能（Expansion impossible，正反馈）

* 膨胀不可能（Expansion impossible，正反馈）

* 胀缩都可能（Both expansion and contraction possible，负和正反馈）

* 胀缩都可能（Both expansion and contraction possible，负和正反馈）