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複雜:走在秩序與混沌邊緣

作者:沃德羅普
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第七章 玻璃屋經濟

第七章 玻璃屋經濟

如果答案是肯定的,那麼你就得到了一餐:對手儲藏的所有資源符號以及染色體都進了你的儲藏庫。此外,如果吃掉你從前的對手表示你現在有了充足的資源符號,可以複製你自己的染色體;那麼你就藉著創造一個新的有機體,而達到了繁殖的目的(或許其中發生一、兩個突變)。

從演繹法到歸納法

亞瑟承認,這些經濟學家很有理由忿忿不平,他自己有時候都有同樣的感覺。「在經濟學的領域,電腦模擬的歷史黯淡無光。早年我曾經和同事麥尼科爾花了很多時間研究經濟學中的電腦模擬模型,當時我們得到兩個結論。第一,沒有分析能力的人才會訴諸電腦模擬,經濟學的訓練要求的是演繹、邏輯式的分析,而電腦模擬恰好相反。第二個結論是,只要把你的假設深植於模型之中,你可以證明任何你想證明的事情。通常,學者都先有一個政治立場——例如,我們必須減稅,然後就玩弄假設來證明減稅可以帶來種種好處。我們設計了一個遊戲,可以到每個模型中找出能操縱改變整個結果的那個假設。所以,在社會科學的領域,尤其在經濟學界,電腦模擬聲名狼藉,好像是無賴玩的把戲。」
亞瑟說:「我們的想法是先牛刀小試,先拿傳統新古典學派模型中具備完全理性的作用體來演練,然後慢慢以具有人工智慧,能像人類一樣學習、適應的作用體取而代之。所以,這些作用體會開始學習股票交易的規則,你可以觀察究竟會出現哪一種市場行為。」
同時,帕默和賀南、亞瑟一樣,對這個模型深深著迷。「這個模型和自我組織相關,而自我組織是我一直很感興趣的題目。我的腦中經常盤旋的幾個大問題正是:腦子是如何組成的?自覺的本質是什麼?生命如何自動誕生?」
「我想聖塔菲的特色由此而生,因為我們開始提出的解答和發展出來的研究技巧,開始形成了聖塔菲派的經濟觀點。」
其中有一系列的討論特別令亞瑟記憶深刻,因為這些討論幫助他釐清了一些想法。當時艾羅和劍橋的漢恩都在場,所以時間一定是在一九八八年十月或十一月左右。亞瑟說:「我們決定要開個會——賀南、艾羅、漢恩和我自己,也許還加上考夫曼和其他人,我們可以商討出找哪些經濟學家來研究有限的理性。」也就是說,即使問題像西洋棋局那麼艱難,如果經濟學家不再假定任何經濟問題都能靠電腦立即解決,那麼經濟理論將呈現何種面貌?
那真是一場激辯。當然,自從一九八七年九月的那場經濟學研討會之後,沙金特就一直熱中於賀南的學習理論,而且在這之前,沙金特就已經開始研究學習對經濟行為的影響。而馬里蒙則像亞瑟一樣熱中於電腦實驗。但是,就亞瑟所見,馬里蒙和沙金特似乎並不以為學習理論是經濟學的新觀點,反而認為學習可以更加強傳統觀念,幫助他們了解即使在經濟作用體非完全理性的情況下,作用體如何朝著新古典學派的行為模式摸索前行。
結果,因為這個無情的邏輯,兩個囚犯都走上他們最不樂見的結局:坐牢。
「在我的想像中,有一天早上你到了辦公室以後,會說:『嘿,看看這些傢伙!兩、三個星期前他們還只是在以物易物,現在他們已經有聯合的股份公司了。』然後第二天你進來時又說:『喔,他們發明了中央銀行!』又過了幾天後,你會把同事都叫過來看,你說:『哇!他們現在有工會了!下一步他們會想到什麼呢?』又或許,半數的作用體都變成了共產黨徒。」
他說:「每天都有人跑來找我。譬如有一個傢伙不知道怎麼換裝電燈泡,問我能不能幫他的忙?這裏的空間太小了,有時候我得解決一些像:抽煙的人該分派給他哪一間辦公室?這個人願不願意和那位有著一對飛毛腿,卻老愛穿短褲的老兄共用一間辦公室?這類的問題。為了籌畫研討會,我旅行各處,邀請學者參加,我和他們談話,徵詢他們的意見,希望能把消息傳開。」
「一九八九年初,蘭恩和帕默組織了一個小組,專門研究賀南的想法,我們每個星期都在中午前聚會四次。當時賀南已經離開了,我們花了一個月來讀他的書『歸納法』。當我們開始從技術層面了解分類者系統時,我發現必須有一個設計得非常周密的架構,才能讓分類者系統實際發生作用。你必須小心的設計一個規則緊扣著另一個規則的方式。此外,你的分類者系統可能是『深度』的系統——也就是說,一個規則啟動另一個規則,又再啟動另一個規則,形成一長串的連鎖。你的系統也可能是個『廣度』的系統,也就是刺|激—反應式的系統,條件只有細微差異,卻可能有一五○種不同的反應方式,但每一個規則各不相干。我的經驗是廣度的系統學習得很順暢,深度的系統卻不然。」

如何設定理性的尺規?

此外,在人類世界中,共同演化之舞也產生了政治和經濟上相互依賴的錯綜複雜網路——盟友、敵人、顧客與供應商等等關係。這是亞瑟的玻璃屋經濟發展的原動力,你可以在其中看到人造的經濟作用體彼此適應;這也是亞瑟和考夫曼的自動催化技術變遷中隱含的原動力;這更是在一個缺乏中央集權的世界中,各國事務發展的原動力。

演化經濟學

其他的研討會則打算從生物學的角度探討複雜問題。例如羅沙拉摩斯生物學家皮瑞森(Alan Perelson)籌畫了兩個關於免疫系統的研討會。皮瑞森已經在一九八七年六月,於聖塔菲主持了一個關於免疫學的重要研討會,現在正在聖塔菲領導一個小小的研究計畫。

自發的突現

亞瑟說:「因此,我開始懷疑分類者系統。我愈熟悉這個系統,就愈看清它的缺點。但另一方面,我愈研究這個系統,就愈讚賞系統背後的想法:你可以在腦子裏有許多相互矛盾的假設,這些假設互相競爭,因此你不必預先在程式中設定誰最優秀。我真喜歡這個點子。我開始從另外一個與賀南稍微不同的角度來思考他的分類者系統,我把系統想成一般的電腦,有很多模組與分支點,但是程式必須自己學會在任何時候該啟動哪一個模組,而不是依照固定的序列來啟動模組。一旦我開始把它們想成自我適應的電腦程式,我就覺得安心多了。」
然而,亞瑟的問題是,即使在聖塔菲,很多經濟學家一想到電腦模型就忐忑不安。有一天吃中飯的時候,艾羅怏怏不樂的對亞瑟說:「我猜我們得用電腦模擬來研究經濟學,但是我想我太老了,要在這個時候改變實在太困難了。」
「但是賀南告訴我們,實際上並非如此。和賀南談過話,並且讀了他的論文之後,我們開始明白,他談的是尚未定義清楚的問題,以及並非固定不變的環境。我們問他:『你怎麼可能在那樣的環境中學習?』」
平心而論,他們這麼說其來有自,有充分的實驗證據支持他們的想法。許多實驗室的股市模擬都由學生扮演交易者,結果學者發現實驗對象的交易價格很快就會歸於基本股價。此外,馬里蒙和沙金特也進行了他們自己的聖塔菲式電腦模擬實驗:一種叫「威克賽三角」(Wicksell's triangle)的老把戲。情況是這樣:有三種形態的作用體生產及消費三種商品,其中一種最後發展成交易的媒介——金錢。當馬里蒙和沙金特把原本模型中的理性作用體換成分類者系統後,他們發現每次系統都回歸新古典學派的解答。(也就是說,交易媒介是儲藏成本最低的商品。)
亞瑟說:「我們明白,我們抓住了系統中的突現特性的第一絲曙光。我們也掌握了關於生命的第一絲曙光。」
同時,賀南正在聖塔菲享受他生命中的黃金時光。他最喜歡和一群絕頂聰明的人一起討論各種想法,更重要的是,這些討論促使他改變了研究方向。也在這個時候,他為了不知如何對葛爾曼說「不」而煩惱。
「你踢我踏」的設計者是多倫多大學心理學家拉普波特(Anatol Rapoport)。「你踢我踏」的策略是第一次先合作,接著就亦步亦趨的採取與對手上一次相同的舉動,換句話說,「你踢我踏」策略融入了「以牙還牙,以眼還眼」的基本精神。這個策略基本上是「善意的」,因為它絕不先出賣對方;它也是「寬容的」,因為它會藉著下次的合作來獎勵對方;然而,「你踢我踏」也是「強悍的」,因為它會藉著下次的背叛來懲罰不合作的行為;此外,它也是「坦白的」,因為這個策略太簡單了,對抗的程式很快就會弄清楚這個策略。
賀南說:「轉換這個觀點很重要。」的確,演化生物學家認為這個觀念太重要了,他們甚至創造了一個新名詞:生態系中的有機體不是單純的演化,而是「共同演化」(coevolve)。有機體並不是藉著攀登適應度的高峰來改變自己,這是費雪這一代生物學家的信念。在無限複雜的共同演化之舞中,真正的有機體不斷的轉圈圈,彼此追逐。(古典人口遺傳學中最高適應度的有機體,就好像新古典學派經濟學中最大效益的作用體。)
「我們擔心的是,如此一來,似乎根本不可能研究經濟,因為經濟學的意義就是研究均衡。我們已經習慣於把問題看成蝴蝶,我們檢查蝴蝶的時候,先把蝴蝶釘在厚紙板上,讓它保持平衡,動彈不得,而不是任由牠在你身邊四處飛舞。所以漢恩說:『如果沒有重複的狀況,沒有均衡的狀態,那麼我們經濟學家能談些什麼呢?我們怎麼作預測?又如何產生一門科學?』」
對抗「創世科學」是葛爾曼熱中的許多事情之一。幾年前,路易斯安那州高等法院曾經舉行聽證會,辯論是否應立法要求學校平等傳授「創世科學」與達爾文進化論。葛爾曼幾乎說服了美國所有的諾貝爾獎得主簽署了一份文件,呼籲撤銷這條法律,法院也的確以七票對二票否決了這條法律。但是,在法院判決之後,葛爾曼卻在看報的時候發現這個問題絕不只是幾名宗教狂熱分子的活動那麼簡單。「很多人投書到報館,說些像:『我不是基督教基本教義教徒,我也不相信創世科學的一派胡言,但是他們在學校教的叫進化論的東西,好像有點問題,所有這一切不可能全靠盲目的機率而發生。』這類的話。所以這些人不是創世主義的信徒,但是他們也不相信機率和天擇就能產生我們所見到的這一切。」
故事是這樣的:兩個囚犯分別關在不同的囚室,而警察正在偵訊他們共同犯下的一個案子。每一個囚犯都有一個選擇:他可以告密(背叛)或是保持沉默(合作——和他的夥伴合作,而不是和警方合作。)現在,囚犯知道如果兩個人都保持沉默,兩個人都將可以獲釋,沒有他們的自白,警方無法拿到證據指控他們。然而,警方對這個狀況自然瞭若指掌,所以他們提供這兩個囚犯小小的誘因:誰告密,誰就可以無罪開釋,還可以得到獎賞!同時,不合作的囚犯除了會被處以重刑外,還要被科罰金,罰金的數目正好用來支付告密者的獎金。當然,如果兩個囚犯都互相告密,那麼兩個人都將被處以重刑,沒有人會得到獎賞。
一九八七年九月二十二日,星期二的清晨五點鐘,賀南和亞瑟離開羅沙拉摩斯的人工生命實驗室,駕車沿著台地返回聖塔菲。除了傍晚停下來欣賞暮色中的遠山,他們一路都在討論「柏茲」(boid)——洛杉磯新柏利克斯公司(Symbolics Corporation)的雷諾斯(Craig Reynolds)所做的電腦模擬實驗。
賀南說:「除了『艾可』之外,聖塔菲現在正進行的模型有三種:股市模型、免疫系統模型https://www.hetubook.com.com,以及沙金特所建立的包含交易的模型。這三種模型都有非常類似的特性。模型中都出現『交易』的情況——以不同的方式交換商品;都有經由酵素或生產過程而產生的『資源轉換』;也都包含了『配對』的過程,並因此激發了技術創新。所以,我開始設計這個統一的模型。還記得我和芙芮斯特、米勒坐下來討論:如何在『艾可』中作最小的變動來模擬這些狀況?結果,我們認為,只要在攻擊和防禦的染色體上加一些東西就可以了,並不需要更改基本模型。我於是在染色體上提供了額外的識別物,以增加交易的可能性,這些識別物就好像商標或細胞表面的分子記號一樣。同時,我必須第一次在『艾可』系統中加上一條類似規則的東西:『若對方出現像這樣的識別標籤,則我就試圖交易,而非戰鬥。』因此,這就可能發生合作的演化以及像說謊和模仿等越軌行為。我由此勾勒出沙金特模型的修正版本,我也開始勾畫如何使『艾可』變得像免疫系統等等。目前的『艾可』模型就是由此而來。」

「柏茲」的聯想

賀南很嚴肅的看待這個問題,他對這個問題思索了很多。賀南告訴他們,看看氣象學吧!天有不測風雲,天氣從來不會完全重複,你無法預測一週以後的氣象。然而我們還是可以明白和解釋天空中的各種現象,我們可以辨認重要的氣象特徵,例如鋒面、氣流、高氣壓等,我們可以了解氣象的變動,這些特徵如何彼此影響,而形成本地或區域的天氣狀況。
當然,因為只有十幾個程式參加比賽,有可能「你踢我踏」只是僥倖得勝;但是也不盡然。在十四個參賽的程式中,有八個程式是「善意的」程式,絕不先背叛,而這些程式都很輕易就擊敗非善意的程式。所以,為了解決這個問題,愛梭羅德舉行了第二回合的比賽,特別邀請人們想辦法挑戰「你踢我踏」的冠軍寶座。六十二個參賽的程式都一一向「你踢我踏」叫陣,結果「你踢我踏」又贏了。結論毋庸置疑,好人(或更明確的說,是善意、寬容、強悍而坦白的人)的確能出頭。
我們已經習慣於把經濟問題看成蝴蝶,我們檢查蝴蝶的時候,總是先把蝴蝶釘在厚紙板上,讓它保持平衡,動彈不得,而不是任由它在你身邊四處飛舞。
每一次跑程式的時候,他們看到這該死的東西所做的事情,完全符合沙金特的預測。亞瑟說:「模型中,我們有一支股票的基本股價是三十美元。結果,股價真的在三十元左右浮動,證明了正統理論!」

「你踢我踏」策略萬歲

「也就在這個時候,我看到即使藉著這麼簡單的設計,我都能看到演化的軍備競賽,以及由演化而產生新品種的現象,我愈來愈感興趣。」
所以,賀南採取了以下的做法。他需要的是一個截然不同、更根本的互動比喻:戰鬥。於是他設計出「艾可」系統(Echo),「艾可」是生態系(ecosystem)的簡寫。在「艾可」這個高度簡化的生物社區中,數位有機體在數位環境中漫遊,尋找它們可以賴以生存及繁殖的資源(水、草、核果等的數位相似物)。當生物相遇的時候,它們當然也試圖把彼此當成資源。賀南說:「我把這個系統比喻為我女兒玩的一種叫郵購怪獸的遊戲。你有一堆攻擊和防衛的可能作法,你如何組合這些戰略,就會決定了你和這些怪獸對抗的戰績。」
第二個重要決定是關於亞瑟究竟要延攬什麼樣的研究員。當然,他需要心胸開放、而且認同聖塔菲觀點的人。十天的經濟學研討會證明了像這樣的一群人可以激盪出多麼多采多姿的成果。他說:「我很早就了解,無論是我或艾羅、安德森、或其他人,都不能高高在上的訂下聖塔菲經濟研究計畫的架構。這個架構必須從我們所做的研究、我們分析問題的方式、以及每個人各自不同的想法中,激盪浮現出來。」
這場辯論雖然氣氛和諧,但戰況激烈,他們激辯了好一段時間,最後,當然誰也沒有讓步。但是,亞瑟因此感覺這是一大挑戰:如果他和賀南都相信他們的股市模型能顯示實際的突現行為,那麼他們就必須證明給別人看。
亞瑟懊惱不已,似乎他唯一能做的就是打電話到史丹福,向沙金特道喜。「但是有一天早上,帕默和我走進研究室,在我的麥金塔電腦上執行程式。我們一直注視著電腦,討論要如何改進程式。接著,我們就注意到每次價格達到三十四美元時,作用體就會買進股票,我們可以畫曲線圖,這似乎是反常的行為。我們猜這是程式的錯誤,但是努力思索了一個小時左右,我們明白程式沒有寫錯!這個作用體已經發現了一種技術分析的簡單形式,也就是說,它們相信如果價格夠高的話,就會繼續上漲,所以可以買進。但是,當然這個信念本身就會支持預言的實現,因為如果很多作用體都在三十四元時買進,那麼價格自然上漲。」
更糟的是,亞瑟開始明白,儘管分類者系統的概念十分出色,真正運作時卻十分麻煩。他說:「最初,聖塔菲的氣氛是分類者系統無所不能,分類者系統可以用來解決股市的問題,甚至為你在早上煮咖啡!所以我常常取笑賀南:『嘿,賀南,分類者系統真的能產生低溫核聚變嗎?』」
葛爾曼說,好吧,那麼你再想想看。過了不久,他又打電話來:「賀南,這件事真的很重要,你可不可能改變主意?」
「當時,我還沒辦法把我的想法說得很清楚。」亞瑟說。但是他知道這種玻璃屋經濟會和傳統的經濟模擬截然不同。在傳統的經濟模型中,電腦只是整合一堆微分方程式。而他的經濟作用體不是數學變數,而是陷入互動和意外的網中的作用體,這些作用體會犯錯,也會學習,還會發展出歷史。它們像人類一樣,不會只受數學公式宰制,但還是比人類單純多了。如果雷諾斯靠三個簡單的規則就能產生栩栩如生的結群行為,那麼,要靠電腦中設計精良的作用體來產生逼真的經濟行為,就不是那麼難以想像了。
表面上,他們應該相互合作,閉緊嘴巴,因為這樣一來,兩個人都能得到最大的好處:自由。但是,他們慢慢會開始三心二意。囚犯甲不是傻瓜,他很快就知道,他根本不相信同夥不會向警方提供不利於他的證據,然後帶著豐厚的獎金揚長而去,留下他一人在囚室中受苦,還要負擔這個背叛者的獎金。這個誘惑太大了,他也知道夥伴也不傻,一定在心裏轉著和他一模一樣的念頭。所以囚犯甲的結論是,背叛朋友,對警察吐實,是唯一明智的決定;因為如果他的夥伴發起瘋來,堅不吐實,那麼囚犯甲就可以帶著獎金,走出牢門。如果他的夥伴也作了最合乎邏輯的選擇,向警方告密,反正都得坐牢,那麼至少他還不需要付罰金。
雷諾斯堅持,上述的例子正好證明了柏茲完全是突現的行為。無論在行為規範或電腦密碼中,都完全沒有教導那隻柏茲要有這樣的舉動。所以,亞瑟和賀南一回到車上,就開始推敲這個問題:柏茲的行為中有哪些是天生的,有哪些是真正超乎意料之外的突現行為?

分類者系統會煮咖啡?

「我模糊的覺得可以藉由賀南的分類者系統來設計作用體。我不知道應該怎麼做,賀南也沒有馬上建議我怎麼做,但是他和我一樣興致勃勃。」他們倆人協議,明年聖塔菲的經濟研究計畫一上軌道,這個研究將列為第一優先。
在聖塔菲經濟研究計畫的草創期,亞瑟也同時對電腦實驗保持濃厚的興趣。「在研究過程中,我們像傳統經濟學一樣作數學分析以及證明定理。但是因為我們研究報酬遞增、學習,以及適應和歸納的混沌未明世界,因此問題常常複雜得超出一般數學分析的範圍。所以,我們必須求助於電腦。電腦就像我們的實驗室一樣。」

心智的實驗室

然而,賀南就像過去的考夫曼等人,並沒有因而卻步。他認為隨機反應當然很不錯,但是化學催化作用就完全不是隨機的。所以在他的數學模型中,賀南模擬了「分子」湯——一堆由長短不同的弦所連接的任意符號,這些弦會受自由流動的催化「酵素」(運算素,operator)刺|激而起反應。賀南說:「例如像拷貝(copy)這樣非常原始的運算素會附著在任何弦上,複製這條弦。事實上,我能證明一條定理:如果系統中有一些這類的運算素四處流動,而且如果你容許長短不一的弦任意重組,那麼系統就能夠快速產生一種能自我複製的實體,速度比靠隨機運作快得多。」
所以,他想要設計出一系列的電腦程式、甚至電腦遊戲,讓人們看看這一切是怎麼發生的,看看機率和天擇的壓力在綿延許多代的運作之後,能產生多大的演化變遷。你可以先設定最初的狀況,基本上是一個星球,然後就讓一切自行發展。葛爾曼說,他在考慮是不是要在聖塔菲辦個研討會,來討論像這樣的電腦遊戲,賀南有沒有興趣貢獻一下?
最令人震驚的是,這些規則完全沒有提到「成群結隊」,反而只提到每一隻個別的柏茲能夠在緊鄰的範圍內看到及做到的事情。所以,必須從基層由下而上,才能形成群體,就像突現現象一樣。然而,依著這種方式,每一次都確實形成成群結隊的柏茲。
他也問艾羅和安德森:你希望我們做什麼研究?他們說,他們希望他以複雜適應性系統的觀點為基礎,創造一個嶄新而嚴謹的經濟學研究方法。
賀南再進一步解釋,「艾可」把環境塑造為一個隨處可見「噴泉」的大平原,噴泉中會湧出以a、b、c、d等符號代表的各種資源。個別的有機體像羊群般在環境中自由移動,平靜的吃著草及它們所見到的資源,並且把資源存放在內部的儲藏庫。然而,當兩個有機體彼此相遇的時候,它們立刻從「羊群心態」搖身一變為「狼群心態」,相互攻擊。
所以這副重擔完全落在亞瑟身上,而亞瑟這輩子從來沒有主持過研究計畫,更不要說從頭籌備研究計畫了。
統一的「艾可」模型很成功,在同一個生態系中,他同時展現了合作的演化和掠奪者與獵物的關係。這次成功激勵他繼續研究更複雜的修正版,「我現在正在設計的最新版本能演化出多細胞有機體。所以現在除了交易之類的事情外,我希望能討論個體及組織的突現。每一個作用體雖然都試圖達到最大的繁殖率,卻不能不顧及整體組織的延續,甚至為它所限制,這其中有很多的學問。癌症就是一個抑制繁殖失敗的好例子。」
除此之外,雙重喊價競賽更占據了帕默的大半時間,這個計畫是他與卡內基美侖大學的米勒及威斯康辛大學的魯斯特共同合作的。儘管競賽是在一九九○年初舉辦,構想卻是在一九八七年九月的經濟會議中形成。這個競賽和十年前愛梭羅德的競賽在精神上十分接近,但是他們這次不玩「囚犯的兩難困境」遊戲,而是具體表現經紀人在證券交易之類的市場上,能有什麼不同的策略。是不是最好在一開始就宣布你出的價錢?你應該保持沉默,等更高的價錢嗎?因為在這類市場中,買方和賣方同時出價——所以叫做「雙重喊價」,但答案混沌未明。
亞瑟發現,當你是老闆的時候,你就沒有辦法跑到外面,和其他小孩一起玩耍了,你必須隨時都扮演大人。儘管有研究院的職員幫忙,亞瑟發現他的時間仍然有百分之八十花在非科學性的事務上,而且這些事情都十分無趣。有一次,他回到夫婦倆在聖塔菲租的房子,向太太抱怨他幾乎都沒有時間做研究。「她說:『別傻了,你這輩子從來沒有這麼快樂過。』她說得沒錯。」
賀南和-圖-書回答:「和什麼比較之下的『最大』呢?」在真實的世界裏,可能性的空間廣大無垠,作用體根本沒有辦法找到最理想狀態,更不要談環境還可能超乎意料之外的改變。
賀南很快就發現,他沒有辦法與亞瑟共同主持這個計畫,他在一年前應邀擔任羅沙拉摩斯訪問學者時,就把教授年假用完了。而他在密西根正捲入電腦通訊學系併入電機工程系的紛爭中,他的妻子也被科學圖書館主管的工作綁住,無法分身。賀南頂多只能一次來聖塔菲待一個月左右。
這個模型事實上重現了他一九七○年代所建立的模型。當時,他仍然在辛苦的研究遺傳演算法,並同時在撰寫他的書「適應」(Adaptation),而那時他也應邀到荷蘭演講。純粹為了好玩,他決定談一個截然不同的題目:生命的起源。
賀南說,表面上,共同演化聽起來像是一片混沌。考夫曼在聖塔菲把共同演化比喻為攀登由橡膠製成的適應度高峰——你每推進一步,整幅景觀就會變形。然而,賀南說,共同演化之舞產生的結果並非混沌一片。在大自然中,共同演化產生的結果是,花要靠蜜蜂來協助受精,而蜜蜂則要靠花蜜維生;印度豹追逐瞪羚,瞪羚則躲避印度豹。共同演化產生了數不清的生物,不但彼此高度適應,同時也適應周遭的環境。
如果答案是否定的,那麼就回到羊群吃草,從頭開始。
他把講題訂為「自發的突現」。現在看來,他當時的觀點和考夫曼、艾根及羅斯勒研究的自動催化模型有異曲同工之妙。賀南說:「我的論文不是電腦模型,而是包含很多數學運算的正式模型。我想要證明的是,你可以設計一個自動催化系統,其中會產生簡單的、能自我複製的實體,而且產生的速度比平常的計算快很多。」
賀南說,的確在任何複雜適應性系統中,共同演化都是推動突現和自我組織的強大力量。因此,如果他想要從最深的層次了解這種現象,就必須先在系統中去除外界所回饋的報酬。不幸的是,他也知道,外界報酬的假設與分類者系統的市場隱喻息息相關。在系統中,每一個分類者規則都是經濟體系中一個很小、很簡單的作用體,在這個經濟體系中,通貨代表「力量」,財富的唯一來源就是最終消費者(程式設計師)給予的報酬。除非完全改變分類者系統的架構,否則無法改變這個狀況。
當賀南告訴聖塔菲人,應該要在社會科學中尋找類似「鋒面」的題目,他指的正是像「你踢我踏」合作起源的機制這類的東西。而當他發展「艾可」系統時,他腦中正盤旋合作的問題。程式的第一個版本假定個別作用體永遠都會戰鬥,因此當然沒有出現合作的情況,但是在後來的版本中,他擴大有機體的儲藏庫,以包含合作的可能性。他試圖把「艾可」變成共同演化的統一模型。
一九七○年代末期,部分的答案在一次電腦競賽中揭曉。這個比賽是由賀南巴哈小組中的同事、政治學家愛梭羅德所籌畫,他一直對合作問題興趣濃厚。愛梭羅德的想法很簡單:任何人都能寫一個電腦程式,扮演其中一名囚犯角色,來參加比賽。他們會把這些程式以不同的組合配對,然後玩「囚犯的兩難困境」遊戲,看是選擇合作還是背叛。但是,每一種配對不是只玩一次遊戲,而是重複玩兩百次,因此能更逼真的代表一般的長期人際關係。此外,重複也能讓程式依據其他程式的表現來決定合作或背叛。如果不同的程式只配對玩一次,那麼顯然結果一定是唯一理性的選擇。
所以,第一年會有大約二十位學者或多或少的參與這個研究計畫,最多時則有七、八位學者同時進駐聖塔菲。這差不多相等於一個小學院經濟系的規模,他們將同心協力改造經濟學。
「艾可」並不完全符合葛爾曼的想法,因為其中沒有新奇的圖像,使用者也不容易上手。賀南對此置之不理。要讓這個系統運作,他得先輸入一長串密碼和符號,然後看到許多夾雜了字母數字的亂碼流瀉而出,顯現在電腦螢幕上。(這時候,他已經升級到麥金塔Ⅱ電腦的程度了。)「艾可」是賀南式的電腦遊戲,在這個系統中,他終於成功的去除了明顯的外在報酬。他說:「你得回到最初的觀點——如果我不能找到足夠的資源來進行自我複製,我就無法生存。」賀南抓住了他心目中生物競爭的本質,現在,他可以把「艾可」當作知識的遊樂場,利用這個遊戲來探索並了解共同演化。他說:「生態系中的很多現象,我都有興趣研究。」
賀南其實一直都還在思考突現及自我組織的問題。一年前,他在羅沙拉摩斯花了很多時間和法默、蘭頓、考夫曼等人討論這些問題。「所以,當葛爾曼緊迫釘人的時候,我想也許多做一些這方面研究的時機已經成熟,也許這次我會建立一個有關自發突現的真正的電腦模型。」
顯然,問題就在於突現出來的行為會是哪一種。這些經濟作用體會冷靜的安定下來,開始依照新古典學派的價格買賣股票嗎?還是作用體會出現更接近現實的恆常變動形態?亞瑟和賀南都堅信答案一定是後者,但是即使在聖塔菲,都有許多人半信半疑。
在葛爾曼和潘恩斯的領導下,科學委員會審查通過了十五個新的研討會。有些研討會從核心物理學的角度來探討複雜科學的問題,最好的例子就是由羅沙拉摩斯年輕的波蘭裔物理學家祖瑞克(Wojciech Zurek)所籌畫的「資訊、熵及複雜物理」研討會。祖瑞克的想法是先從電腦科學所定義的資訊和計算的複雜概念著手,探討這些概念和量子物理學、熱力學、黑洞的量子輻射及(假設的)宇宙量子起源之間的深層關聯。
而柯文迫切想要找到的人才,是那種靈魂中燃燒著一股不可名狀之火的人。柯文不是只看重表面的才華;事實上,研究院可能充斥著一群出眾的人才,卻都不了解研究院的目標。不能這樣的,柯文要找的是能彼此激盪、起共鳴的人才。
賀南笑著說:「葛爾曼是施壓高手。」那年夏末,葛爾曼打電話到密西根找賀南:「既然你做了這麼多關於遺傳演算法的研究,能不能給我們一個例子來駁斥創世主義者?」
在另外一本和巴哈小組同事漢彌頓合著的書中,愛梭羅德也指出,「你踢我踏」的互動模式能在大自然促成合作,即使是缺乏智慧的生物也一樣。青苔就是其中一個例子。青苔中的黴菌從岩石中吸取養分,同時也為藻類提供了棲息之地,而藻類則相對的以光合作用供養黴菌。蟻金合歡樹供養一種螞蟻吃住,而螞蟻則相對的保護這種樹;無花果樹開的花是黃蜂的佳肴,而黃蜂則為無花果樹傳授花粉,散播種子。

預期他人的預期心理

事實上,賀南興趣缺缺。他當然很贊成葛爾曼想做的事情,但是他的研究計畫已經排得滿滿的了,其中還包括要為亞瑟設計一個能應用於經濟模型的分類者系統。就他的角度來看,葛爾曼的演化模擬只會使他分心。除此之外,他已經完成遺傳演算法了,他不認為換個形式從頭再做一次,能讓他學到什麼新東西。所以,賀南斬釘截鐵的拒絕了。
但是,當同一組配對重複玩許多次以後,每一個程式都有了歷史和聲譽,配對的程式究竟應該如何因應,就不像原本那麼清楚了。這正是愛梭羅德想從這個比賽中學到的最重要的幾件事之一:長遠來看,什麼策略會獲致最高的報酬?不管對手做什麼,一個程式都應該乖乖合作嗎?它應該永遠扮演出賣朋友的小人嗎?它是不是應該以更複雜的方式來回應對手的動作?它的因應之道應該是什麼?

天有不測風雲

達爾文的相對論原理

賀南說,在後續的戰鬥中,結果完全取決於每一個有機體的「染色體」配對,也就是由一組資源符號串成像aabc及bbcd的兩個序列。他說:「如果你是其中一個有機體,你會把你的第一串序列『攻擊』和對手的第二串序列『防禦』相配,如果能匹敵,那麼你就拿高分。所以這種互動關係再簡單不過了,主要就看你的攻擊和防禦能力能不能壓制對方。」
學者之間的討論從不間斷,而且趣味盎然。亞瑟印象最深的就是傍晚或接近中午的時候,隨時會蹦出來的即興討論會。「一個星期內,總有那麼三、五次,有個人會沿著走廊嚷著:『嘿,我們來談談這個吧!』於是,五、六個人就會在小教堂,或多半在廚房邊的小會議室碰面。那裏燈光昏暗,但是靠近自動販賣機和咖啡爐,整個房間充滿印第安風味,還有個點綴著印第安頭飾的愛因斯坦照片對著我們微笑。」
當然在真實世界中,信任和合作的兩難困境很少這麼黑白分明,談判、人情及許多其他的因素都會影響當事者的決定。儘管如此,囚犯的困境確實呈現了關於不信任以及需要保護自己不被出賣等心態的一部分事實。想想冷戰吧,兩大超級強權把自己鎖定在對彼此都沒有好處的軍備競賽中,長達四十年;或是以阿之間的僵持;或是國與國之間總禁不住樹立起貿易障礙;或是在大自然中,過度信任其他生物很可能就遭到被吞食的厄運。
賀南承認,事實上,他的抗拒心愈來愈微弱。在與葛爾曼通話之間,為了讓葛爾曼死了這條心,賀南開始思考如果他答應了之後,會做什麼事。他開始領悟到這裏面可能蘊藏了大好機會。演化當然不只是隨機的突變和物競天擇,演化同時也是突現及自我組織的過程,然而儘管經過了考夫曼、蘭頓、以及其他許多人傑出的研究,大眾仍然對此一知半解。也許這正是一個教育大眾的契機。賀南說:「我開始正視這個問題,我發現我可以設計出一個模型,一方面可以向葛爾曼交差,另一方面也可以做一點有趣的研究。」
更廣而言之,愛梭羅德說,即使在叛徒充斥的世界裏,這種共同演化的過程都會讓「你踢我踏」式的合作行為蓬勃發展。假定有一些「你踢我踏」個體由於突變而出現,只要這些個體彼此碰面的次數頻繁,形成利害關係,它們就會開始合作。一旦合作關係建立,它們就會比周遭「背後放冷箭型」的個體表現得好很多,數目也會增加。愛梭羅德說,很快的,「你踢我踏」式的合作會接管一切,這時候,合作的個體就有了立足之地,如果比較不合作的形態想要侵犯或利用它們的善意,那麼「你踢我踏」凶悍的一面就會嚴厲的懲罰它們。愛梭羅德寫道:「所以,社會演化就受到掣肘。」
你怎麼設定理性的尺規?亞瑟說:「漢恩的比喻在我的腦中盤旋不去,我想了好一段時間,咬斷了不知多少枝鉛筆。大家反覆討論了很多次。」慢慢的,就好像看到照片的影像在顯像液中慢慢浮現出來,他們開始看到答案:設定理性尺規的最好方式就是不管它,讓作用體自我設定。
當然,事實上亞瑟並非孤軍奮戰。艾羅和安德森都很願意提供精神支援,從旁鼓勵和建議。亞瑟說:「他們是這個計畫的支柱和精神領袖。」的確,亞瑟認為這是「他們的」研究計畫,但是他們卻明講,亞瑟必須擔負起最高行政主管的責任。亞瑟說:「他們放手讓我去做,任由我來決定方向,推動計畫。」
即使在這麼多年之後,亞瑟發現他還是對「電腦模擬」這幾個字很感冒,他寧可把他們做的研究稱為「電腦實驗」,他覺得這樣更能捕捉到賀南和聖塔菲物理學家做學問時嚴謹和精確的精神。當時,他們應用電腦模型的方式給他很大的啟發。亞瑟說:「我覺得在他們手中,電腦模擬無懈可擊。他們非常謹慎,所有的假設都經過再三思量才提出,整個演算法也很清楚,模擬的方式非常嚴謹而且可以重複測試,就好像在實驗室做實驗一樣,在這種https://www.hetubook.com•com情況下,我覺得電腦實驗完全沒有問題。事實上,物理學家告訴我們,現在科學研究有三種方式:數學理論、實驗室的實驗,以及電腦模擬。你必須反覆使用這三種方式。如果電腦模擬的結果似乎有問題,你就從理論切入,看看能否理解箇中狀況。有了理論基礎之後,你再回到電腦上,或是到實驗室中做更多的實驗。我們都認為經濟學研究也可以如法炮製,我們開始明白,過去的經濟學界太過於自我設限,只研究能以數學解析的問題。但是,現在我們也加入了歸納法的世界,在這世界裏許多事情變得極其複雜;我們也可以跨向一些原先不會去碰的問題,那些問題只能以電腦實驗來分析。我認為我們必須朝著這個方向發展,自我解放。」

聖塔菲觀點

揚帆待發

要找到這樣的人才從來都不容易,但是這樣的人才確實存在,而且愈來愈多人來到聖塔菲,人數多得小小的修道院經常人滿為患。一年到頭,教堂中馬不停蹄的進行著各種研討會,原本只容得下一個人的研究室塞進了三、四個人,研究室的室友無休無止的在黑板上解說、爭辯,走廊上、院子裏的大樹下,隨處可見即興的自由討論。這些景象令人難以想像,澎湃的活力和熱烈的同志愛更扣人心弦。正如考夫曼所說:「我每天都大約有兩次機會學習以全新的觀點看世界。」
賀南承認,當他在華盛頓提到飛行模擬器的想法時,真是言者諄諄,聽者藐藐。大部分的官員都忙著閃避眼前的攻擊,而無暇顧及下一場戰役的策略。另一方面,他顯然並不孤單。一九八九年,加州歐林達(Orinda)的麥克西斯公司(Maxis Company)推出一種叫「模擬城市」的電腦遊戲,可讓遊戲者扮演市長,在面臨犯罪、污染、交通阻塞及抗稅等問題時,努力把城市帶向繁榮。這個遊戲很快就登上暢銷排行榜,賀南當然也立即買了一份,而且立刻愛上了這個遊戲。「『模擬城市』是把飛行模擬器的概念運用得最好的例子之一。」他說。聖塔菲研究院認真的和麥克西斯公司討論把「模擬城市」的一個介面,用在他們的許多電腦模擬上。而賀南現在正在和麥克西斯公司合作,發展更容易上手的「艾可」版本,要讓任何人都可以用它來作電腦實驗。

共同演化之舞


他很快就作了兩個關鍵性的決定。第一個決定和研究主題有關,亞瑟顯然並不熱中於在經濟學研究上援用混沌理論和非線性動力學;這似乎是艾羅想做的研究,但是亞瑟認為已經有很多小組在作類似的研究,而就他所知,研究成果乏善可陳。其次,亞瑟對於架構一個龐大的全球經濟電腦模擬計畫,也沒什麼興趣。他說:「這可能是瑞得想作的研究,工程師和物理學家也會很熱中,但是這就好像我問你,『你是個天文物理學家,你為什麼不架構一個宇宙的模型呢?』」這樣的模型會像真實的宇宙一樣複雜難懂,這是為什麼天文物理學家不這麼做。他們反而東架構一組似星體模型,西架構一組螺旋星系模型,再架構一組星形成模型等等,然後再以精密的計算來分析特定的現象。

不必把全國人拖下水

從一九八八年秋天的各種討論中,亞瑟才真正開始體會到聖塔菲觀點將如何深遠的影響未來經濟學的研究。「包括我自己在內,許多人都天真的以為,我們從物理學家及像賀南這樣的機械學習專家學到的,會是新的演算法、新的問題解決技巧或新的技術性架構。結果我們學到的是新的態度、新的觀點,以及全新的世界觀。」

特色就是這麼產生的

每個人都心知肚明,「你踢我踏」的成功無論在生物演化或人類事務上,都有深遠的含義。愛梭羅德在一九八四年出版的著作「合作的演化」(The Evolution of Cooperation)中指出,「你踢我踏」遊戲中的互動關係可以引申到許多社會上的合作關係,包括許多最沒有希望的情況。他最喜歡引用的例子,就是第一次世界大戰時自然發展出來的「自己活,也讓別人活」的體系。當時前線戰壕中的部隊會自動約束自己不射殺敵人,只要對方也不開槍。分居無人地帶兩端的敵對軍隊,根本沒有機會彼此溝通,而且他們當然不是朋友。這個系統所以行得通,是因為兩邊都是由相同的部隊對峙了數個月,因此讓他們有機會適應彼此。
經濟研究計畫預定在一九八八年九月展開,將以為期一週的經濟學研討會揭開序幕。所以,亞瑟從六月起就搬到聖塔菲,花整個夏天的時間來籌備,一分一秒都不能浪費。當與會者陸續在秋天抵達聖塔菲時,亞瑟發現時間更緊迫了。
當然,在現實生活中,紐約的證券交易所好像老是陷在不可控制的暴亂中,不時出現泡沫現象或暴起暴落,更不要提現場充斥的恐懼、不安、快樂、暴民心理等種種錯綜複雜的情緒。亞瑟說,訂閱星際版華爾街日報的外星人,很可能以為地球上的股市是個活生生的東西。「股市報導通常都把股市描寫得非常情緒化,例如,股市今天戒慎恐懼,股市今天很低迷,股市今天信心十足等。」股市本身就是一種人工生命的形式。所以一九八八年,他們決定以聖塔菲風格來模擬股市運作。
同時,籌畫經濟研究計畫就夠亞瑟忙了,這時候他才開始了解他接下的職位代表了什麼意義。

股市風雲

電腦模擬實驗開始的時候,雷諾斯讓柏茲完全隨機的散布在電腦螢幕上,然後,這些柏茲就會自然而然的結合成群,飛越障礙。有時候,這群柏茲還會一分為二,從障礙物的兩邊繞過,再在另外一頭會合,彷彿事先經過周詳的計畫。在一次實驗中,一隻柏茲意外撞上了一根柱子,它似乎昏頭脹腦,搞不清方向,振翅盤旋了幾圈。然而當柏茲群開始移動時,它立刻飛馳而去,重新加入隊伍。
賀南說,他特別想了解一個演化的弔詭:導致演化軍備競賽的殘酷競爭,同樣也導致了共生及其他形態的合作。賀南對各種形式的合作興趣濃厚其來有自,這是演化生物學中的基本問題,更是經濟學、政治學及所有人類事務的基本問題。在一個競爭的世界裏,為什麼有機體還要合作?為什麼它們對盟友門戶洞開?
當然,亞瑟希望聖塔菲經濟研究計畫能研究出一些震撼性的電腦模型,來說服其他經濟學家效尤,或至少不會再對電腦模擬不屑一顧。在一九八八年秋天以前,亞瑟和他的小組已經同步進行了好幾個電腦實驗。
在另外一個場合中,六十幾歲的漢恩說:「我的天哪,小夥子,我都快退休了。如果定理的時代已經過去,那麼我也退出。」
亞瑟說:「事實上,第一年對我們影響最大的,就範圍來說,是機械學習理論;若就意義來說,便是賀南的理論了——它的影響層面不在凝態物理學、報酬遞增或電腦科學,而在學習和適應。當我們和艾羅、漢恩及其他人討論這個觀念時,顯然所有人最感興奮的是,我們居然可以用這麼不同的方式來研究經濟學。」
亞瑟說:「賀南的話使我茅塞頓開,激動得無法自持。經濟並非處於均衡狀態,這是我已經思考了將近十年的問題,但是我一直想不通如果沒有均衡,我們如何研究經濟?賀南的論點為我打開死結,從此我就豁然開朗。」

改造經濟學的十字軍

在經濟學的老故事裏,股市的傳奇大概最久遠了。原因是,新古典學派覺得華爾街完全不可理喻。新古典學派的論點是,既然經濟作用體是完全理性的,那麼所有的投資人應該也都是完全理性的。此外,這些完全理性的投資人手中預期股票獲利多寡的資訊都完全相同,所以他們對每一種股票的價值——也就是未來扣除利率之後的可能獲利,應該都有相同的看法。股市應該是個完全理性的市場,不會陷於投機性的泡沫或股市崩盤中,頂多只是當出現了各股未來動態的新資訊時,會引起小幅震盪而已。無論如何,紐約證券交易所應該是個非常安靜的地方。
而且,當價格跌到二十五美元時,情況恰好相反,作用體試圖賣出股票,因此股票下跌。這正是股市出現泡沫和崩盤的道理!亞瑟精神大振,即使是平常最小心翼翼的帕默,都感染了他的熱情。後來,他們又以更完整的版本,一再證實了這個結果。他們知道他們成功了。

背叛?還是合作?

這本書出版後不久,愛梭羅德和賀南的學生芙芮斯特(Stephanie Forrest)合作用電腦模擬這些情況。他們的問題是:經由遺傳演算法共同演化的群體,會不會發現「你踢我踏」?結果答案是肯定的,在電腦實驗中,無論是「你踢我踏」或其他類似的策略都會出現,而且很快散布到整個群體中。賀南說:「當我們眼見它發生時,都不由得高舉雙手,大呼萬歲!」
他問負責協調的欣葛:「到底瑞得希望我們做什麼?」欣葛問過瑞得之後回答:「他說就做任何你們想做的研究,只要不是傳統的研究都成。」

強調老問題

走過了報酬遞增論文出版時的坎坷路後,亞瑟現在了解,在主流經濟學家心目中建立公信力非常重要。所以,他希望所網羅到的人才,能包括像艾羅或史丹福的沙金特之類德高望重的經濟學家,他們不只能使大家相信:尚未成熟的聖塔菲觀點完全符合現存的嚴謹學術標準,而且當他們出去演說聖塔菲派經濟理論時,大家也會傾耳聆聽。
沒有人能回答這個問題,所以賀南和亞瑟的討論沒有清楚的結論。但是回想起來,那次討論確實在亞瑟睡眠不足的腦中播下了種子。一九八七年十月初,亞瑟疲憊而快樂的結束了在聖塔菲的訪問學者工作,回到史丹福。補足了睡眠後,他繼續思索在聖塔菲學到的東西。「賀南的遺傳演算法、分類者系統,還有柏茲等等,都令我十分難忘。我花了很多時間思考這些理論以及這些理論所開闢的各種可能性。我的直覺是,這些理論提供了解答,問題是,經濟學領域的問題是什麼?」
亞瑟和賀南以前的學生芙芮斯特深入討論過這個問題,芙芮斯特現在任教於新墨西哥大學,也是聖塔菲研究院的常客。芙芮斯特說,這個問題就在於賀南的「水桶大隊」演算法會把功勞分派給不同的規則。如果一個水桶大隊會倒回去幾代,論功行賞不同的分類者規則,那麼回溯到最初的分類者時,功勞就所剩無幾了。難怪淺而廣的系統學習能力較佳。的確,分類者系統研究最深的領域之一,就是要找到「水桶大隊」演算法的更精良替代版本。

演化的軍備競賽

一九八八年秋天,賀南當然還沒有辦法作演化的軍備競賽研究,當時「艾可」還停留在紙上談兵的階段。但是,再過一年左右,「艾可」就表現得很出色了。賀南說:「如果我一開始設定的只是非常簡單的有機體,分別只以一個字母代表攻擊染色體及防禦染色體,然後我開始看到擁有幾個字母的有機體出現。(有機體能經由突變來加長染色體。)這些有機體開始演化,其中一個有機體加強了一點攻擊能力,另外一個有機體就會加強防禦能力,所以,它們變得愈來愈複雜。有時候,它們還會分裂,所以我會得到新的品種。」
這顯然和亞瑟的玻璃屋經濟不謀而合,的確,這正是十年前他讀了「創世第八天」後,所產生的洞見,只不過他現在可以把這個觀念看得晶瑩剔透。這個難以捉摸的聖塔菲觀點就是:不像新古典學派強調報酬遞減、靜態均衡及完全理性,聖塔菲經濟學家強調報酬遞增、和_圖_書有限的理性及演化和學習的動力學。聖塔菲學派的理論不是奠基於容易以數學計算的假設,而是設計出逼真的模型;不是把經濟體系看成牛頓式的機器,而是把經濟體系看成有適應能力、令人訝異、活生生的東西,能夠學習如何視世界為混沌邊緣不斷變遷的系統。
不幸的是,要凝聚這樣一支隊伍,說的要比做的容易多了。亞瑟徵詢艾羅、安德森、潘恩斯和賀南的意見後,起草了一份名單。在非經濟學家的部分,他順利的網羅到他所需要的人才。安德森和他以前的學生,杜克大學(Duke University)的帕默(Richard Palmer)都同意來待一段時間。賀南當然會來,明尼蘇達大學才思敏銳、能言善辯的機率理論學家蘭恩(David Lane)也會來。亞瑟甚至也讓與他合作發表論文的蘇俄機率專家厄模列夫和甘尼歐夫斯基點頭。願意共襄盛舉的還有考夫曼、法默及其他羅沙拉摩斯和聖塔菲的一干人等。
在為新經濟觀的前景而興奮的同時,聖塔菲的經濟學家也有一點困擾。原因是:「經濟學通常是依據演繹法而運作,經濟學家把每一種經濟狀況都先翻譯成數學方程式,再以嚴謹的分析推理來解決經濟問題。但是,現在出現了賀南、神經網路專家和其他機械學習理論家,他們口中的作用體是依照歸納法的原則而運作,他們試圖從片段的資訊推斷出有用的內在模型。」歸納法使我們能從轉角閃過的一條尾巴推斷有一隻貓在附近,歸納法也使我們能把動物園中一些長著華麗羽毛的生物歸為鳥類,即使我們從來沒有看過這種紅冠大鸚鵡也無妨。因為有歸納法,我們才得以在這個混亂、不可預測、難以理解的世界中生存下去。
無論如何,他們終於完成了股市模型。沙金特建議了些修改原始設計的方式,對他們大有幫助。一九八九年春天,杜克大學的帕默也加入這個計畫,貢獻他超凡的程式設計本領。

戰鬥遊戲

賀南和巴哈小組其他成員當然對這一切如痴如醉。賀南說:「『囚犯的兩難困境』一直都讓我很頭痛,我很不喜歡這個故事,所以看到這樣的結果我很高興,這真是大快人心,太棒了!」
賀南說,這種模型的實際應用還早,但是他相信這類的電腦模擬對世界的貢獻將遠大於聖塔菲的其他計畫。他說:「如果我們研究成功,那麼非科學界的人,例如華盛頓的官員,就能創造一些模型,使他們對於不同政策的含義能夠多一些感覺,即使他們不完全了解模型運作的細節也無妨。」他說,事實上,這樣的模型就好像公共政策的飛行模擬器,政治家不需要把美國的二億五千萬人口全拖下水,就可以練習經濟出軌的狀況。模型不需要非常複雜,只要能讓人們真實的感覺到情勢發展的方向,以及最重要的變數之間如何互動即可。
賀南仍然半信半疑,他看過太多突現行為的例子,結果發現都是由實驗者很有技巧的在程式中預先設定。「我告訴亞瑟,他必須很謹慎。也許所有發生的事情,包括那隻撞上柱子的柏茲,都是從最初的規則中就可以明顯看出的,你並沒有學到任何新東西。至少我會希望能以不同的物體做實驗,改變環境,看看它是不是仍然會表現出合理的行為?」
亞瑟承認,當時即使是他都大惑不解。「來到聖塔菲以前,我一直以為談論經濟問題以前,都必須先把問題定義清楚。如果還沒有把問題定義清楚,你怎麼研究它?當然沒有辦法應用邏輯來解決問題。」
這個問題在他腦中一直揮之不去。他說,如果不談宗教,真實的世界似乎沒有一個宇宙裁判,也能運作得很好。生態系、經濟、社會全都在達爾文的相對原理之下運作,每個人都在適應彼此,因此,你不可能看著一個作用體,說:「它的適應度(fitness)是一.三七五。」無論你如何定義「適應度」(生物學家自從達爾文時代就一直為此爭辯不休),適應度絕不可能是一個固定的數字。就好像你問體操選手和相撲選手誰比較厲害,這個問題毫無意義,因為兩者無法以同一個尺度來衡量。任何有機體的生存和繁殖能力,都要視它生存的利基、附近還有哪些有機體、它能採集的資源有哪些,甚至過去的發展歷史為何而定。
同時,科學委員會也大力贊成邀請沒有參與任何研究計畫及研討會的學者或博士後研究員來訪,聖塔菲研究院從一開始就主張:應該邀請才華出眾、絕頂聰明的學者來聖塔菲,再看看能激盪出什麼火花。科學委員之間流傳的笑話是,聖塔菲研究院本身就是個突現的現象!事實上,他們還蠻認真的看待這個笑話。
亞瑟無法駁斥賀南的論點。但是他說:「對我而言,我不知道你要如何定義『真正的』突現行為。」就某種程度而言,宇宙中發生的每一件事情,包括生命本身,都已經在夸克的行為規則中預先被設定了。所以,究竟什麼才是突現?當你看到突現現象時,你要如何辨認?「這是人工生命的核心問題。」
亞瑟尤其記得一九八九年三月的那次會議。當有人提起股市模型這個話題時,沙金特和明尼蘇達的馬里蒙都強力主張,適應性作用體出的股價很快就會回歸於「基本股價」——也就是新古典學派預測的股價。他們說,市場也許會有些許波動,但是作用體沒有辦法興風作浪,基本股價會像強力的地心引力一樣,把它們牢牢吸住。
「於是,我們圍著桌子坐下,考夫曼斜倚著爐架。或許會有個人把問題寫在黑板上,然後我們就開始反覆爭辯成堆的問題。這些辯論都是非常好的辯論,大家從來不會惡言相向,但是卻詞鋒銳利,因為這些一再出現的問題都是很根本的問題。這些問題不是經濟學研究的技術問題,例如怎麼解那個定點定理,或是像物理學中,為什麼這種材料在零下二五三度就會產生超導性?這些問題都是關於科學要往哪裏走之類的問題。你如何處理有限的理性?當經濟學的問題變得好像西洋棋局一樣,愈來愈複雜時,經濟學的下一步該怎麼走?要怎麼解析不斷演化、從來不會定於均衡的經濟狀況?你如何運用電腦實驗於經濟學中?」
賀南的答案基本上是,你在那樣的環境中學習是因為你必須學習:「演化並不在乎問題是否定義清楚。」他指出,有適應能力的作用體只會對報酬有反應,他們不需要假設報酬從哪裏來。事實上,這是分類者系統的重點所在。就演算邏輯的觀點而言,這些系統都已經過嚴謹的界定,然而它們仍然能在定義不清楚的環境下運作。因為分類者的規則都只是對外界的假設,而非真相,所以可能會彼此矛盾。更重要的是,因為系統總是不斷在測試這些假設,以發現哪些假設最有用,可以得到報酬:因此即使面對沒有價值或不足的資訊,或是外在環境不斷以意料之外的方式改變,系統仍然繼續學習。
亞瑟和賀南合作的電腦實驗,直接脫胎於他最初的玻璃屋經濟體系的想法。「抵達聖塔菲以前,我就明白我們必須從比較小的問題著手,而不是立刻建立整個人工的經濟體系。所以我們就有了這個人工的股市模型。」
他說:「亞瑟,你是愛爾蘭人,或許你會曉得。」
聖塔菲人都有同感。亞瑟說:「讓我描述這裏典型的一天。大多數人早上會關在自己的研究室中,你聽到的只是電腦終端機和鍵盤的敲打聲,然後開始有人在你的房門口探頭探腦。你做過這個問題嗎?你對那個問題有什麼想法?你能不能抽半個小時空來和訪客談談?然後,我們就去吃中飯,通常都是成群結隊的來到峽谷餐廳,我們戲稱那裏為聖塔菲的『教職員餐廳』,餐廳的侍應生和我們熟得不再拿菜單請我們點菜,甚至不須勞駕他們來問,我們就自動報上:『給我一客五號餐。』」
這個實驗令亞瑟十分著迷。雷諾斯嘗試以實驗來了解鳥類、羊群或魚類的群居行為。就亞瑟所知,雷諾斯的實驗非常成功。他的基本想法是把一大群仿鳥的自動作用體——柏茲,置於滿布牆壁和障礙的電腦環境中。每一個柏茲都遵循三個簡單的行為規範:㈠它盡量和環境中的其他物體(包括其他柏茲)保持最短的距離。㈡它盡量和鄰近的柏茲保持相同的速度。㈢它盡量向鄰近的大群柏茲的中心點移動。
也正為了相同的原因,當葛爾曼力促他為經濟研究計畫起草一份宣言,以廣招視聽時,他也抗命不從。「他三番兩次的推銷他的想法,他希望有份東西上面寫著:『另一種形式的經濟學即將誕生。』之類的話。我考慮過後,決定拒絕。我們最好還是循序漸進,先研究經濟學的老問題,這樣會比較有說服力。」
他又問柯文和聖塔菲的各個要人:研究院希望我們做什麼研究?他們告訴他:「科學委員會希望你們在經濟學領域開闢全新的研究方向。」順便提一下,第一年的預算是五十六萬美元,一部分來自花旗銀行,一部分來自麥克阿瑟基金會,一部分將由國家科學基金會和能源部支助。當然,這是聖塔菲研究院第一個、也是最大的重要研究計畫,所以我們都會密切注意你們的進展。
亞瑟記得在這段期間,有一次重要辯論就直接談到這種研究的困難度。「那是在一九八八年十月、十一月間一次冗長的討論,參加的人有艾羅、漢恩、賀南、我,以及其他五、六個學者。我們剛開始明白,如果我們要做這樣的經濟研究——如果這真的是聖塔菲觀點,經濟可能根本沒有均衡可言。經濟會像我們的生存環境一樣,不斷演化、不斷變動、不斷探索新的領域。」
事實上,在比賽的第一回合,交來的十四個程式呈現了各式各樣的複雜策略,但是叫大家跌破眼鏡的是,冠軍寶座卻落在其中最簡單的策略——「你踢我踏」(TIT FOR TAT)手中。
那麼,為什麼有機體還敢相互合作呢?
「我早期的興趣是第三世界的經濟如何變遷和發展,所以大約在一九八七年十一月,我打電話給賀南,告訴他我已經想到新觀念可以如何應用於經濟上。我的想法是,你可以在學校辦公室中,蓋一間玻璃屋,發展小小的農夫經濟。當然,我真正的意思是在電腦中模擬。但必須有一些小小的作用體,藉著預先設定的程式,作用體會變得聰明而且會彼此互動及反應。」
亞瑟說:「這就好像你空降到日本參加談判,而你過去從來沒有來過日本,根本不了解日本人的思考及行為模式或工作方式。你對周遭發生的事情懵懂無知,所以常常有些完全不合乎日本習俗的舉動。但是,你漸漸會發現有些事情居然被你辦成了,所以你慢慢學會適應,進退合宜。」(當然,日本人會不會買你的產品,又是另一回事了。)把這種情況想像成像西洋棋一樣的比賽,棋手對於對手的意圖和能力只有片段的資訊,於是他們以邏輯推理來彌補資訊的不足,但是靠這種方法,他們最多能往前預見幾步棋。所以,棋手更常採用歸納法,在匆忙間依靠假設、類比、經驗法則等等。即使他們不了解這些方法背後的道理,但是管用的辦法自然還是管用。因此,歸納法不能單靠精確、推論式的邏輯。
他們每天都在小會議室碰面,討論這個問題。亞瑟還記得漢恩有一次指出,經濟學家喜歡引用完全理性的原則是因為:完美的理性是一種標竿,如果人是完全理性的,那麼理論學家就完全能推測出他們的反應。但是完全的不理性會是什麼樣子?漢恩很好奇。
而這正是亞瑟想要聖塔菲經濟研究計畫做的事情。他當然不想打消架構玻璃屋經濟模型的計畫,但是他希望大家先學會走路,再去跑步。他尤其希望這個計畫能夠重新研究經濟學領域的老問題,看看當你用適應、演化、學習、突現和複雜的觀點來看這些問題時,會產和*圖*書生什麼變化?例如,為什麼股市會出現泡沫和崩盤?為什麼會有金錢?(也就是說,為什麼像黃金和貝殼之類的商品會被廣泛用來當作交易的媒介?)
她的確說得沒錯!因為儘管行政工作繁雜,剩下的百分之二十時間卻已足以彌補一切。到了一九八八年秋天,聖塔菲一片生氣勃勃,不過這倒不完全是因為經濟研究計畫。前一年秋天,他們終於從國家科學基金會和能源部拿到了久候的經費。柯文並未能說服這兩個機構如他所要求的數目撥款,他們還是沒有足夠的經費來聘請終身研究員,但是從一九八八年一月開始,這兩個機構承諾在未來三年總共補助一百七十萬美元。所以,直到一九九一年初,聖塔菲研究院的財務都有了安全的保障,也終於有經費來認真研究聖塔菲創辦的目標——複雜科學。
研究了幾年分類者系統後,架構電腦模型的方式對他來說再明白不過了。既然他原先論文中提及的自由流動的運算素,已經具備規則的效應,例如「若碰到這種和這種弦,則做以下動作。」賀南需要做的只是把規則寫成程式,讓整個系統愈像分類者系統愈好。然而,當他開始思考這些問題時,賀南也了解他必須面對分類者系統最大的哲學瑕疵。在「自發的突現」論文中,自發性是真實的,而突現也完全存乎系統內部。但是在分類者系統中,儘管作用體有學習能力,能夠自己發現突現的規則群,但是系統仍然要依賴程式設計師的幕後黑手來運作。「分類者系統能得到報酬,只不過是因為我指定了輸贏的狀況。」賀南說。
然而,如果你把同樣的作用體置於模擬的經濟變遷中,它們仍然可以發揮作用,也許運作得不那麼順暢,它們會犯錯或失敗,就像人類一樣。儘管如此,在根植於作用體內的學習演算法影響下,這些作用體會逐漸掌握到合理的行動方式。同樣的,如果你把作用體放在像西洋棋一樣競爭激烈的環境中,必須步步為營、和對手對抗,你可以觀察它們如何選擇。如果你把作用體置於正經歷經濟繁榮的狀況中,你會觀察到它們如何在廣大的可能性中挖掘寶藏。無論你把它們置於何處,事實上,這些作用體都會嘗試採取一些行動。所以,不像新古典學派幾乎對經濟變動不置一詞,在滿布適應性作用體的模型內,變動早已深植其中。
我們身體中的免疫系統是由數十億個非常活躍的細胞所組成,帶著抗體的免疫細胞充斥於血液中,一旦有病毒和細菌入侵時,會儘快將之消滅。皮瑞森的想法是免疫系統就和生態系統或腦子一樣,是個複雜的適應性系統。所以,聖塔菲研究院的新觀念和技術,應該可以協助解決像愛滋病這種與免疫系統相關的問題,或是治療像多發性硬化症或關節炎之類的自身免疫疾病。而且,正因為學者對於免疫系統的分子細節知之甚詳,免疫系統研究計畫應該可以幫忙落實聖塔菲一些打高空的概念。
「賀南和我面面相覷,不停的搖頭。我們說,不,我們強烈的覺得我們所架構的股市很可能會日趨複雜,自我組織出新的行為模式。」

泡沫與崩盤

以牙還牙,以眼還眼

由數學的博弈理論中發展出來的「囚犯的兩難困境」,正充分抓住了這個問題的本質。
所以,帕默在春天努力工作。在一九八九年五月以前,他和亞瑟已經設計出一個股市的初步模型。一開始時,作用體是十足的傻瓜(隨機的規則),然後慢慢讓它們學習如何出價。他們看到作用體正如預期,拚命吸收資訊。
他最感興趣的是英國生物學家道金斯稱為「演化的軍備競賽」現象。例如,植物會演化出愈來愈堅硬的表面,以及毒性愈來愈強的化學驅蟲劑,來防止饑餓的昆蟲襲擊;然而,昆蟲也會演化出愈來愈堅強的顎及愈來愈複雜的抗化學機制來攻擊植物。所謂的「紅皇后假設」也是一例。這個假設是脫胎於愛麗絲夢遊仙境,故事中紅皇后告訴愛麗絲,她必須跑得愈快,才愈可能停留在原地。演化的軍備競賽似乎推動了大自然朝向愈趨複雜與專精的方向發展,就好像真正的軍備競賽在冷戰期間,推動了軍備朝向日益繁複與精密的方向發展。
所以,這兩個囚犯該怎麼辦,合作還是背叛?
「但是,這樣的行為並不符合最大效益!」經濟學家抱怨,他們一直相信理性的作用體會尋求自己的最大效益。
好消息是上次出席的經濟學家都是一時之選,畢竟是艾羅親自挑選的。而且,這個圈子以外的人,反應也不是全然冷漠。艾羅和沙金特都答應來訪問幾個月,威斯康辛大學的魯斯特(John Rust)和布羅克(William Brock),還有明尼蘇達的馬里蒙(Ramon Marimon)都會來。剛拿到密西根大學博士學位的米勒(John Miller)也會參加,他的博士論文大量運用了賀南的分類者系統。亞瑟特別感到欣慰的是,英格蘭頂尖的經濟理論學家漢恩(Frank Hahn)將遠從劍橋飛來。
儘管如此,亞瑟和賀南仍然充滿鬥志。亞瑟說:「問題是,實際的適應性行為會導致理性期望的結果嗎?對我而言,只有在問題非常簡單或情況一再重複時,才會發生。基本上,理性期望的意思就是人並不笨,就像玩連圈叉的井字遊戲一樣,玩了幾次以後,我就學會預測對手的意向,我們兩個人都會玩得很好。但是,如果情況絕不會重複,或是情況非常複雜,作用體必須作很多的計算,那麼你的要求就太過分了。因為你等於是在要求它們要先知道自己的預期,了解市場的變動或其他人的預期心理,以及其他人對其他人預期心理的預期等等。很快的,這個倒霉的作用體身上就負載了過多幾乎不可能的條件。」亞瑟和賀南主張,在這種情況下,這些作用體離均衡還有一段距離,理性期望的影響力微乎其微,變動和意外主宰一切。
創世主義信徒最喜歡引用的計算方法,是由科學家在一九五○年代提出的。當時的爭論是:能自我複製的生命形式不可能起源於太初渾湯中隨機的化學作用,因為如此一來所需要的時間會遠超過宇宙的歷史。這就好像要期待英國博物館地下室的猴子靠著胡亂敲打鍵盤,而終於有一天寫出莎士比亞全集一樣,不是不可能,而是要花很長、很長的時間。
亞瑟說:「我邊走邊搖頭,五十六萬美元只算是中型的研究計畫,但是對我來說卻是一大挑戰。就好像有人告訴我:『這裏有一把冰斧和一條繩子,去爬艾弗勒斯峰吧!』把我嚇壞了。」
不幸的是,股市模型的程式設計進展得時快時慢。一九八八年六月,賀南和亞瑟都在聖塔菲擔任第一次複雜系統暑期班的講師。一天中午,他們在吃中飯的時候,就共同起草了電腦模型的初稿。那年夏天,賀南在安娜堡以亞瑟唯一了解的電腦語言BASIC,完成了分類者系統和遺傳演算法的編碼。(賀南遷就亞瑟,放棄了用十六進位符號撰寫程式,但他得先自修BASIC程式語言,而且從此都用這種語言寫程式。)等到秋天賀南一回到聖塔菲來參與經濟研究計畫,他們就想辦法再進一步發展股市模型。但是由於「艾可」占去了賀南很多時間,以及亞瑟繁重的行政工作,他們的進度緩慢。
強調老問題後來令經濟研究計畫成為眾矢之的,許多科學委員指責他們不夠創新。「但是我們認為像這樣研究標準問題,是好的科學,而且是正確的步驟。這些都是經濟學家耳熟能詳的問題,如果我們能夠證明,只要把原本理論性的假設改成更真實的假設,就能改變你對問題的看法,又或許在你的看法中增添幾分現實感,那麼我們就能告訴經濟學界,我們確實能有所貢獻。」
亞瑟說:「當然,這並不是全新的經濟觀。」偉大的經濟學家熊彼德儘管不知道「混沌邊緣」這樣的字眼,但是他早在一九三○年代就在推動經濟學的演化觀點。耶魯大學的尼爾森(Richard Nelson)和溫特(Sidney Winter)從一九七○年代中葉起,也一直在推動經濟學裏的演化運動,而且已有部分成效。其他有些學者甚至曾經嘗試模擬經濟學中的學習效果。「在早期的學習模型中,都假定作用體已經形成了正確的外界情勢模型,學習只不過是作些局部調整,把模型修改得更正確。我們想要做的是更逼真的模型,我們希望這些內在模型由突現而產生,當作用體學習的時候,從其心智內部產生。我們有許多方法可以用來分析這個過程,有賀南的遺傳演算法和分類者系統,帕默才剛完成一本關於神經網路的書,蘭恩和我都懂得怎樣以數學來分析奠基於機率的學習,厄模列夫和甘尼歐夫斯基是猜測性學習的權威,同時,我們也蒐集了所有心理學的相關資料。這些方法都能讓我精確的模擬適應的狀況。」
帕默說,這個比賽一定會很好玩。為了準備這個比賽所撰寫的程式,對他們而言,也是一大挑戰。但是,這個模型中的作用體基本上是靜態的。對帕默而言,這個競賽沒有亞瑟和賀南模型的魔力,作用體不會愈變愈複雜,發展出自己真正的經濟生命。
但是,當亞瑟開始打電話給經濟學家的時候,他很快發現他對公信力的疑慮並非無的放矢,幾乎每個人都聽到一些關於聖塔菲的傳言。但是,聖塔菲研究院究竟是什麼,或究竟是些什麼人?許多人還搞不清楚。亞瑟說:「所以當我打電話過去的時候,很多經濟學家說:『呃,現在恐怕已經太遲了,我已經安排了別的計畫。』有好幾位說他們要先看看這個計畫的進展再說。基本上,要讓沒有參加過上次會議的人對這個計畫感興趣,真是難上加難。」
賀南努力的再說了一次「不行」,但是他已經預見,要抵抗到底將不是件容易的事。所以,最後在長談之後,他束手就縛。「好吧,我試試看。」他告訴葛爾曼。
亞瑟說:「你採用賀南的辦法,把這些作用體當作分類者系統、或神經網路、或其他的適應性學習系統,當作用體從經驗中學習的時候,尺規也隨之變動。所以,所有的作用體一開始的時候都魯鈍不堪,會隨意而盲目的亂作決定。但是當它們開始彼此互動之後,會變得愈來愈聰明。」或許它們因此變得聰明絕頂,又或許不會,這完全要看它們有些什麼經歷。但無論如何,這些有適應能力、具人工智慧的作用體,正是你想要的真正經濟動力學理論。如果你把這些作用體置於穩定、可預測的經濟狀態中,你可能發現它們就和新古典學派所預測的一樣,能作出高度理性的決定,但是原因並不是它們有完整的資訊及無限快速的推理能力,而是因為穩定的狀況會讓它們有時間學習。
亞瑟正想笑的時候,漢恩繼續說,完全理性的方式只有一種,表現部分理性的方式卻有無數種。所以,究竟哪一種才是人類的理性呢?他問:「你怎麼設定理性的尺規?」
簡而言之,儘管我們沒有辦法預測所有的氣象,氣象學仍然是一門真正的科學。科學的本質不是預測,而是理解與詮釋,而這正是聖塔菲希望對經濟學及其他社會科學能有所貢獻之處。賀南說,社會學家應該理解並且詮釋變動的社會現象,正如氣象學家解析鋒面一樣。
亞瑟說:「歸納法令我著迷,甚至在經濟作用體都沒有定義清楚,環境也沒有定義清楚,環境可能不斷變動,以及變動是完全未知的情況下,你還可以作經濟學的研究。當然,你不用多想就明白,人生不就是如此!我們經常要在含混未明的狀況工作決定,你蒙混過去,你調整想法,抄襲別人,你試試過去管用的辦法,嘗試各種可能性。事實上,經濟學家過去也討論過這種行為,但是我們現在找到能夠精確分析、把它根植於理論核心的方法。」
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