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复杂系统

复杂系统

将它们全部统治的一个规模

18 May 2017
从2017年5月拍摄的问题 物理世界

规模:有机体,城市和公司的普遍死病规律
Geoffrey West..
2017 Weidenfeld.&Nicolson / Penguin推出496PP£25 / $ 30HB

缩放法律将上限放在动物或城市可以发展到的大小
不可能的怪物:缩放法律在动物或城市或公司可以发展到的大小上的上限。 (礼貌:通用/翼螺母薄膜/雷克斯/ Shutterstock)

在被天主教会被罪名被犯有犯罪之后,伽利略伽利略在他生命的最后九年内被禁止陷入困境。但他在这段时间里远远闲置,写作了现代科学的基础作品之一, 与两种新科学有关的话语和数学示范。该文章讨论了为什么不可能扩展动物,树或建筑物到无穷大。伽利略将其作为几何问题 - 假设一个对象的固定形状,其体积将以比其区域更快的速度增加。实际上,随着动物的大小增长,其重量比其四肢的相应强度增加,直到动物在其自身重量的力下塌陷。这就是为什么不能成为哥斯拉的大小的动物,或者好莱坞的金刚的最新化身的动物。

换句话说,对复杂的生物体的增长有多大程度来说,存在非常真实的限制。这是所有现代缩放法律的本质,以及Geoffrey West的挑衅新书的主题, 规模:有机体,城市和公司的普遍死病规律。培训的物理学家,西方是复杂科学领域的先驱,以及美国着名的圣达菲研究所的前任主任。 规模 是多年的跨学科研究的高潮,旨在回答一个基本问题:是否有一些简单的规则,所有复杂的生物服从,无论是动物,公司还是城市?

西方清楚地认为答案是肯定的,以少数与相关的相互关联法律的形式。作为证据,他指出了三个简单的图表:一个绘制动物寿命中的心跳数与重量;另一种地块代谢率与各种动物的速率;第三张公开交易公司的净资产和收入与员工数量。所有三个都表现出强大的缩放行为。事实上,西方使大胆的声称只是通过了解哺乳动物的大小,他可以使用缩放法律来确定它需要的食物,它的心率,寿命,即使是其主动脉的半径,在其他测量术中。

任何复杂的自适应系统的本质 - 一个人,公司或城市 - 是网络中有许多小型交互组件,迭代遵循非常简单的规则。随着时间的推移,系统中出现了复杂的行为,通常以不可预测的方式。这些网络可以在我们周围观察到,西方认为它们是自然分配能源和材料的机制。

在这一框架内,一家公司就像一种生活哺乳动物,消费能源和资源将它们转化为有用的东西 - 如果你愿意,它具有新陈代谢。那么这个公司的尺寸缩小了这家公司会发生什么?常识可能决定,大小加倍需要一倍的资源,但这不是西方在分析数据时发现的。一只动物的两倍只需要每天75%的食物和能量,而且对于另一个人的尺寸的两倍而相同。这是索布林缩放的一个例子 - 这是公司,如生物体,有限的寿命。当他们年轻时,他们迅速增长,但增长逐渐变慢,直到他们通过破产,兼并或收购“死亡”。

据西方称,城市表现得非常不同。当涉及到基础设施时,它们展示了相同的载体缩放:这座城市更大,越高,其道路,电缆,加油站,电力线,铁路等基础设施越高,这些城市需求越少。

但任何城市的本质都是其人民,互相互动和协作,以创新和创造财富。城市的社会经济方面 - 工资,专利数量,财富,更不用说犯罪,污染和疾病等消极方面 - 展示了西方术语超级线性缩放。随着他们的增长,城市也变得更加多样化,而公司变得更加均匀,风险厌恶,使它们在必然灾难性波动时变得不那么强劲。因此,即使在灾难性事件之后,城市也很少死。日本广岛市今天在1945年由原子弹造成的破坏造成了毁灭性,蓬勃发展。

当然,抓住了西方的理论:这种无限的增长最终是不可持续的。这是扭曲的哥斯拉问题。这样的系统将不断发展到无限,需要无限资源,并且在现实世界中只是不可能。例如,关键是通过中断技术的创新。主要的范式转换将基本上重置系统,脱落崩溃。但这些转变必须以不断加速的步伐发生。石材,青铜和铁老年人之间可能存在数千年,但是计算机年龄只有二十年和信息时代的曙光。他比较以不断增加的速度跳上一系列加速跑步机。他预测我们在未来20 - 30年内的另一个重大转变。

物理学家是臭名昭着的,特别是在统计人中,对于各地的力量来看,但西方为他的论文构建了严格和令人信服的案例,清晰,散发着散文。唉,他经常重复自己,他不能震撼尴尬的academese。 (我丢失了读者的次数次数稍后会更详细地讨论一些次数。)鉴于他主题的纯粹范围,也许这不是一个坏主意,锤击中央信息几次。

规模,一个人的想法不可避免地转向死亡 - 史蒂夫乔布斯曾经被称为“生活的变革代理”。通过西方的缩放计算,21世纪初的人类在寿命中大约有30亿心跳。我们如何最好地使用那个时间?也许这就是为什么西方从Ingmar Bergman的经典电影中调用着名的国际象棋场景 第七印章如果他曾经停止询问,则死亡要求安东尼乌斯。 Antonius答案,“不,我从不停止。”随着西方的总结,“我们都不应该。”只有通过不断提出关于世界如何运作的问题,我们只能确保我们的持续肺灾。

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