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概要
这些资料概述了安德烈亚斯·瓦格纳(Andreas Wagner)的著作《如何解决复杂问题》(Life Finds a Way: What Evolution Teaches Us About Creativity),该书探讨了生物进化、物理化学和人类创造力之间的相似之处。书中详细介绍了**“适合度景观”的概念**,最初由遗传学家休厄尔·赖特(Sewall Wright)提出,用以解释自然选择在多山地形中面临的挑战。通过桦尺蛾、菊石和西番莲蝶等例子,资料解释了自然选择、遗传漂变和基因重组这三种力量如何驱动物种在复杂环境中寻求最佳解决方案。此外,资料还讨论了近亲繁殖的后果及其对生物体和人类家族的负面影响。最终,该书旨在揭示**“景观思维”**如何帮助我们解决问题,增强创新能力。
适合度景观
自然选择
遗传漂变
基因重组
将创造力定义为在广阔而复杂的景观中探索的能力
景观
fitness landscape
energy landscape
solution landscape
涉及在一个多维度、崎岖不平的景观中寻找“最佳”解决方案
局部最优解陷阱
常见问题解答
1. 什么是“景观思维”?它如何将自然界、人类思维和技术创新联系起来?
“景观思维”是一种新的科学理念,它将创造力定义为在广阔而复杂的“景观”中探索的能力。这些“景观”可以是生物进化中的“适合度景观”(fitness landscape),分子和原子结合过程中的“能量景观”(energy landscape),问题解决中的“方案景观”(solution landscape),以及人类思维中的“思维景观”。
这个概念的核心思想是,无论是大自然创造出旋涡状星系、钻石、生命形式,还是人类创作艺术作品、发明超级计算机,解决复杂问题都涉及在一个多维度、崎岖不平的景观中寻找“最佳”解决方案。在适合度景观中,“山峰”代表适应性强的解决方案;在能量景观中,“山谷”代表最稳定的分子结构;在方案景观中,“山谷”代表最优解。景观思维揭示了自然界和人类在创造力上的惊人相似之处,并提供了一种统一的框架来理解和促进各个领域的创新。
2. 生物进化中的三种主要力量是什么?它们如何在“适合度景观”中发挥作用?
生物进化中的三种主要力量是:
1. 自然选择(Natural Selection):它驱动生物种群朝着适合度景观中的“山峰”前进,保留那些有利于生存和繁殖的变异。然而,自然选择是短视的,它只允许向上攀爬,无法跨越“山谷”到达更高的山峰(局部最优陷阱)。
2. 遗传漂变(Genetic Drift):它是一种随机的、无方向的进化力量,导致种群基因库中等位基因频率的随机波动,尤其在小规模种群中作用更强。遗传漂变可以被比喻为景观的“震动”,它能帮助种群脱离自然选择可能困住它们的局部低矮山峰,进入“山谷”,从而探索更广阔的景观,为达到更高山峰创造机会。
3. 基因重组(Genetic Recombination):主要通过有性生殖实现,它能让生物在适合度景观中进行“远距离跳跃”,快速组合不同的基因片段,从而跨越障碍,抵达遥远的新山峰。这种机制能产生巨大的创新潜力,其效率远超单一字母突变带来的改变。
这三种力量共同作用,克服了自然选择的局限性,使得生命能够在复杂的适合度景观中持续创新,产生无数新颖的生命形式。
3. “适合度景观”的概念是由谁提出的?这个概念在生物学领域有哪些重要应用和发展?
“适合度景观”的概念最早是由哈佛大学的遗传学家休厄尔·赖特(Sewall Wright)在20世纪初提出的。他通过对牛、猪和羊的育种实验,发现即使总是按照最优标准进行选择,也无法保证得到最优品种,从而提出了“适合度景观”来解释这种现象。
在生物学领域,适合度景观得到了广泛应用和发展:
• 桦尺蛾的伪装:通过适合度景观,可以形象地展示DNA突变和自然选择如何使桦尺蛾的翅膀颜色适应环境变化,从浅色到深色,再到可能由于环境恢复而再次变浅。
• 菊石的游泳效率:古生物学家利用适合度景观分析菊石外壳形状与游泳效率的关系,发现存在多个最佳形状(山峰),表明进化探索了不同的解决方案。
• 警戒色现象:通过适合度景观,可以解释为什么有毒的蝴蝶会进化出相同的鲜艳警戒色(趋同进化),因为这种颜色在群体中形成了一座保护性的“山峰”。
• 基因调控:微阵列技术的发展使得研究人员能够完整绘制基因调控器的景观图,揭示了基因激活程度与DNA片段结合强度的多峰性,进一步证明了景观概念的普适性。
• 蛋白质和RNA创新:在分子层面,适合度景观也被用来研究蛋白质(如β-内酰胺酶的抗生素耐药性)和RNA(如核酶的自我剪接能力)如何进化出新功能,揭示了即使是分子层面的创新,也需要克服粗糙景观中的障碍。
随着分子生物学革命的深入,适合度景观的概念从描述少数基因扩展到涵盖数千乃至数万个基因,其维度和复杂性远超赖特的最初设想,但核心原理依然有效。
4. 遗传漂变和热运动在大自然的创造力中扮演了怎样的相似角色?
遗传漂变和热运动在克服“贪婪算法”(只接受更优结果的策略)的局限性方面扮演了相似的角色,帮助系统探索复杂的景观:
• 热运动(Thermal Motion):在分子和原子层面,温度越高,原子和分子的振动越强烈。这种随机振动(或称“抖动”)使得分子能够从浅的能量“山谷”中脱困,跃过“山隘”,进而有机会跌入更深、更稳定的“山谷”,形成如巴基球、钻石、雪花等完美或复杂的结构。冷却过程则有助于将分子锁定在最深的稳定结构中。
• 遗传漂变(Genetic Drift):在生物进化中,遗传漂变被比喻为适合度景观的“震动”。它使得种群的基因库发生随机、无方向的变化。在小规模种群中,这种“震动”足够强大,能够抵消自然选择的向上拉力,使种群暂时偏离当前的山峰,穿越“山谷”,从而探索更广阔的适合度景观,最终可能发现更高的适应性山峰。
两者都使得系统能够暂时接受次优(甚至更差)的状态,以跳出局部最优陷阱,最终达到全局最优或更优的解决方案。它们共同揭示了“不完美也可以创造伟大之美”的深层原理。
5. 人工智能如何利用进化原理解决复杂问题并展现创造力?
人工智能(AI)通过模拟生物进化中的原理来解决复杂问题和展现创造力,主要体现在以下几个方面:
• 遗传算法(Genetic Algorithms):这类算法模拟了生物进化中的突变、选择和重组过程。每个“个体”代表一个潜在的解决方案(如车辆路径问题中的路线),通过随机变异(交换客户顺序)和选择(保留更短的路径),算法逐步优化解决方案。遗传算法的成功部分归因于其适度的种群规模,这使得“遗传漂变”效应能够克服“贪婪算法”的短视,避免陷入局部最优解。
• 模拟退火算法(Simulated Annealing):这种算法模拟了冶金学中的退火过程。它允许算法在探索解决方案景观时,以一定概率接受“更差”的步骤(如更长的路径)。在算法运行初期,“温度”较高,允许更多的随机探索;随着时间推移,“冷却”发生,接受差结果的可能性降低,最终收敛到深层“山谷”(最优解)。这与热运动帮助分子寻找最低能量结构的方式相似。
• 工程设计:遗传算法已被用于设计具有专利资格的电子电路(如低频滤波器、汽车巡航控制器)、提高太阳能电池效率的表面结构,甚至设计太空任务所需的新型天线。这些成果达到了法律定义的“创造性”标准。
• 艺术创作:AI算法在音乐创作方面取得了显著进展。例如,“音乐智能实验”(Emmy)能够分析作曲家(如巴赫)的风格并创作出新的作品,甚至通过了图灵测试,让人类评委难以分辨其作品与人类作品。其他算法如“旋律体”和“继承者”也在爵士乐等领域展现了创造力。
• 文字生成:AI算法能够撰写体育赛事总结和财务报告,且这些报告在可读性和信息量上与人类撰写的无异,甚至通过了图灵测试。
这些应用表明,AI不仅能解决技术问题,还能在传统上被认为是人类专属的创造性领域展现出强大的能力。
6. 人类思维中的创造力与生物进化有哪些相似之处?
人类思维中的创造力与生物进化之间存在深层相似性,这可以用“盲变和选择性保留”(BSVR)理论来概括:
• 盲目变异(Blind Variation):就像DNA突变是随机且盲目地产生遗传变异一样,人类的思想、图像、概念和想法也是在一定程度上“盲目”产生的。神经元的随机放电活动,受分子和原子的热振动影响,是新想法产生的终极物质基础。虽然变异不是从零开始,而是基于过去的经验和知识(如毕加索的绘画基于其脑海中的大量意象),但创造者无法预知某个想法的最终结果。
• 选择性保留(Selective Retention):如同自然选择保留了适应性强的生物体,人类也会选择那些令人愉悦、有用或具有吸引力的想法,并对其进行阐述、改进和公开。毕加索通过绘制45幅草图并不断筛选,最终完成了《格尔尼卡》,就是这种选择过程的体现。
• 突破局部最优:和生物进化一样,人类的创造过程也可能陷入局部最优。仅仅依赖“选择”(对应思维中的“专注”),无法跨越思维景观中的“山谷”到达更高峰。
• 类比和隐喻:类比和隐喻是人类思维进行“重组”的强大工具,它们将看似不相关的概念联系起来,激发新的洞察。这类似于生物进化中的基因重组,能够实现思维上的“远距离跳跃”,帮助人类在思维景观中探索更广阔的区域。
因此,人类创造力并非总是线性和向上的,而是充满了试错、迂回和看似“失败”的探索。
7. 有哪些方法可以增强人类的创造力?
增强人类创造力的方法可以借鉴景观思维的原理,特别是通过引入“随机性”和“探索性”来克服“选择”的短视:
• 玩耍(Playing Games):无目的、无规则的玩耍,特别是儿童的自由玩耍,能够培养思维的灵活性和多样性。它使得思维可以暂时“下坡”探索不完美的结果,从而跳出局部最优陷阱,如同遗传漂变和热运动帮助系统探索景观一样。
• 做梦(Dreaming):在梦中或半睡眠状态(Hypnagogia)下,意识能够以最大自由度组合离奇的思想和图像,形成新颖的人物和情节。许多著名的艺术家和科学家都在梦中获得过灵感,因为这使得意识能够从低矮的山丘上爬下来,进行非线性的探索。
• 走神/孵化期(Mind-Wandering/Incubation):在对复杂问题进行大量艰苦工作后,进入一个不需要全神贯注的低要求状态(如散步、洗澡),能够让思维自由放飞,在无意识中处理信息,从而突然发现解决方案。这表明思维孵化期能显著增强创造力。
• 接受失败(Accepting Failure):鼓励试错和接受失败是创造力的关键。害怕失败会导致人们选择“安全”的、平庸的方案,阻碍创新。无论是个人、组织还是国家,都应创造一个允许失败、从失败中学习的环境。
• 保护多样性(Protecting Diversity):个人和群体知识、技能和观点的多样性至关重要。多样性为思想的重组提供了丰富的构件,增加了偶然发现创新解决方案的可能性。
• 激发内在动机与自主性(Fostering Intrinsic Motivation and Autonomy):内在驱动力比外部奖励更能促进创造力。给予个人探索的自由和自主权,避免僵化、死记硬背的教育和管理模式,能够鼓励冒险和非传统思维。
• 跨学科和跨文化交流:鼓励在不同知识领域和文化背景之间进行交叉融合。许多杰出的创造性成果都诞生于不同学科或文化之间的交汇点,这有助于拓宽思维,实现远距离联想。
8. “景观思维”对培养创造性人才和建立创新型组织有哪些启示?
“景观思维”对培养创造性人才和建立创新型组织提供了以下关键启示:
• 教育系统改革:
• 减少过度竞争和标准化测试:过度竞争和标准化测试限制了学生的自由探索,导致教育同质化,扼杀创造力。应减少对分数和死记硬背的强调,为学生提供更多自由探索的时间。
• 培养多样性和自主性:教育应鼓励学生发展多样的技能和独特的兴趣,并拥有自主选择和探索的权利。教师也应具备教授多样化内容的自主性。
• 鼓励游戏和趣味性学习:将游戏和有趣的活动融入课程,帮助学生在没有评判压力的环境中探索和学习,如同遗传漂变帮助生物探索景观一样。
• 重视类比和隐喻思维:通过“萌眼项目”等方式,引导学生进行类比和隐喻思考,将不同知识领域联系起来,促进思维重组。
• 组织管理策略:
• 重视团队多样性:组建由不同技能、兴趣和观点成员组成的团队,促进知识的交叉融合和重组。
• 给予自由和时间:管理者应给予员工足够的自主权和时间去探索和犯错,避免过度的审查和过早的评判。创造性工作需要孵化期,巨大的压力会抑制创造力。
• 容忍失败并从中学习:建立一个接受失败的企业文化,将失败视为学习和创新的机会。提倡“快速失败,经常失败”的理念,降低失败的成本。
• 平衡专注与放松:鼓励员工在专注工作的同时,也要有休息和放松的时间,以激发思想孵化,促进创造性洞察。
• 国家政策导向:
• 宽松的破产法:制定宽松的破产法律,减少对失败企业家的惩罚,鼓励商业冒险和创新。
• 促进技术移民和人才流动:开放和包容的移民政策,吸引来自不同文化背景和专业领域的优秀人才,增加社会整体的多样性和思想重组的机会。
• 资助探索性研究:政府应资助那些无法直接获得应用的基础性研究,并为年轻学者提供安全而适度的研究资金,允许他们进行探索性研究,即使失败也不追回资金,以鼓励他们走出主流、探索未知。
• 反对科学领域的一元化:避免过度竞争导致科学研究集中于主流领域,削弱对非主流和突破性发现的探索。
总之,一个富有创造力的社会必然珍视多样性、容忍犯错并保护自主性。景观思维提供了一个统一的框架,解释了这些看似不相关的因素如何共同促进了从微观分子到宏观文明层面的创新。
- 1. 自然选择(Natural Selection):它驱动生物种群朝着适合度景观中的“山峰”前进,保留那些有利于生存和繁殖的变异。然而,自然选择是短视的,它只允许向上攀爬,无法跨越“山谷”到达更高的山峰(局部最优陷阱)。
- 2. 遗传漂变(Genetic Drift):它是一种随机的、无方向的进化力量,导致种群基因库中等位基因频率的随机波动,尤其在小规模种群中作用更强。遗传漂变可以被比喻为景观的“震动”,它能帮助种群脱离自然选择可能困住它们的局部低矮山峰,进入“山谷”,从而探索更广阔的景观,为达到更高山峰创造机会。
- 3. 基因重组(Genetic Recombination):主要通过有性生殖实现,它能让生物在适合度景观中进行“远距离跳跃”,快速组合不同的基因片段,从而跨越障碍,抵达遥远的新山峰。这种机制能产生巨大的创新潜力,其效率远超单一字母突变带来的改变。
- • 桦尺蛾的伪装:通过适合度景观,可以形象地展示DNA突变和自然选择如何使桦尺蛾的翅膀颜色适应环境变化,从浅色到深色,再到可能由于环境恢复而再次变浅。
- • 菊石的游泳效率:古生物学家利用适合度景观分析菊石外壳形状与游泳效率的关系,发现存在多个最佳形状(山峰),表明进化探索了不同的解决方案。
- • 警戒色现象:通过适合度景观,可以解释为什么有毒的蝴蝶会进化出相同的鲜艳警戒色(趋同进化),因为这种颜色在群体中形成了一座保护性的“山峰”。
- • 基因调控:微阵列技术的发展使得研究人员能够完整绘制基因调控器的景观图,揭示了基因激活程度与DNA片段结合强度的多峰性,进一步证明了景观概念的普适性。
- • 蛋白质和RNA创新:在分子层面,适合度景观也被用来研究蛋白质(如β-内酰胺酶的抗生素耐药性)和RNA(如核酶的自我剪接能力)如何进化出新功能,揭示了即使是分子层面的创新,也需要克服粗糙景观中的障碍。
- • 热运动(Thermal Motion):在分子和原子层面,温度越高,原子和分子的振动越强烈。这种随机振动(或称“抖动”)使得分子能够从浅的能量“山谷”中脱困,跃过“山隘”,进而有机会跌入更深、更稳定的“山谷”,形成如巴基球、钻石、雪花等完美或复杂的结构。冷却过程则有助于将分子锁定在最深的稳定结构中。
- • 遗传漂变(Genetic Drift):在生物进化中,遗传漂变被比喻为适合度景观的“震动”。它使得种群的基因库发生随机、无方向的变化。在小规模种群中,这种“震动”足够强大,能够抵消自然选择的向上拉力,使种群暂时偏离当前的山峰,穿越“山谷”,从而探索更广阔的适合度景观,最终可能发现更高的适应性山峰。
- • 遗传算法(Genetic Algorithms):这类算法模拟了生物进化中的突变、选择和重组过程。每个“个体”代表一个潜在的解决方案(如车辆路径问题中的路线),通过随机变异(交换客户顺序)和选择(保留更短的路径),算法逐步优化解决方案。遗传算法的成功部分归因于其适度的种群规模,这使得“遗传漂变”效应能够克服“贪婪算法”的短视,避免陷入局部最优解。
- • 模拟退火算法(Simulated Annealing):这种算法模拟了冶金学中的退火过程。它允许算法在探索解决方案景观时,以一定概率接受“更差”的步骤(如更长的路径)。在算法运行初期,“温度”较高,允许更多的随机探索;随着时间推移,“冷却”发生,接受差结果的可能性降低,最终收敛到深层“山谷”(最优解)。这与热运动帮助分子寻找最低能量结构的方式相似。
- • 工程设计:遗传算法已被用于设计具有专利资格的电子电路(如低频滤波器、汽车巡航控制器)、提高太阳能电池效率的表面结构,甚至设计太空任务所需的新型天线。这些成果达到了法律定义的“创造性”标准。
- • 艺术创作:AI算法在音乐创作方面取得了显著进展。例如,“音乐智能实验”(Emmy)能够分析作曲家(如巴赫)的风格并创作出新的作品,甚至通过了图灵测试,让人类评委难以分辨其作品与人类作品。其他算法如“旋律体”和“继承者”也在爵士乐等领域展现了创造力。
- • 文字生成:AI算法能够撰写体育赛事总结和财务报告,且这些报告在可读性和信息量上与人类撰写的无异,甚至通过了图灵测试。
- • 盲目变异(Blind Variation):就像DNA突变是随机且盲目地产生遗传变异一样,人类的思想、图像、概念和想法也是在一定程度上“盲目”产生的。神经元的随机放电活动,受分子和原子的热振动影响,是新想法产生的终极物质基础。虽然变异不是从零开始,而是基于过去的经验和知识(如毕加索的绘画基于其脑海中的大量意象),但创造者无法预知某个想法的最终结果。
- • 选择性保留(Selective Retention):如同自然选择保留了适应性强的生物体,人类也会选择那些令人愉悦、有用或具有吸引力的想法,并对其进行阐述、改进和公开。毕加索通过绘制45幅草图并不断筛选,最终完成了《格尔尼卡》,就是这种选择过程的体现。
- • 突破局部最优:和生物进化一样,人类的创造过程也可能陷入局部最优。仅仅依赖“选择”(对应思维中的“专注”),无法跨越思维景观中的“山谷”到达更高峰。
- • 类比和隐喻:类比和隐喻是人类思维进行“重组”的强大工具,它们将看似不相关的概念联系起来,激发新的洞察。这类似于生物进化中的基因重组,能够实现思维上的“远距离跳跃”,帮助人类在思维景观中探索更广阔的区域。
- • 玩耍(Playing Games):无目的、无规则的玩耍,特别是儿童的自由玩耍,能够培养思维的灵活性和多样性。它使得思维可以暂时“下坡”探索不完美的结果,从而跳出局部最优陷阱,如同遗传漂变和热运动帮助系统探索景观一样。
- • 做梦(Dreaming):在梦中或半睡眠状态(Hypnagogia)下,意识能够以最大自由度组合离奇的思想和图像,形成新颖的人物和情节。许多著名的艺术家和科学家都在梦中获得过灵感,因为这使得意识能够从低矮的山丘上爬下来,进行非线性的探索。
- • 走神/孵化期(Mind-Wandering/Incubation):在对复杂问题进行大量艰苦工作后,进入一个不需要全神贯注的低要求状态(如散步、洗澡),能够让思维自由放飞,在无意识中处理信息,从而突然发现解决方案。这表明思维孵化期能显著增强创造力。
- • 接受失败(Accepting Failure):鼓励试错和接受失败是创造力的关键。害怕失败会导致人们选择“安全”的、平庸的方案,阻碍创新。无论是个人、组织还是国家,都应创造一个允许失败、从失败中学习的环境。
- • 保护多样性(Protecting Diversity):个人和群体知识、技能和观点的多样性至关重要。多样性为思想的重组提供了丰富的构件,增加了偶然发现创新解决方案的可能性。
- • 激发内在动机与自主性(Fostering Intrinsic Motivation and Autonomy):内在驱动力比外部奖励更能促进创造力。给予个人探索的自由和自主权,避免僵化、死记硬背的教育和管理模式,能够鼓励冒险和非传统思维。
- • 跨学科和跨文化交流:鼓励在不同知识领域和文化背景之间进行交叉融合。许多杰出的创造性成果都诞生于不同学科或文化之间的交汇点,这有助于拓宽思维,实现远距离联想。
- • 教育系统改革:
- • 减少过度竞争和标准化测试:过度竞争和标准化测试限制了学生的自由探索,导致教育同质化,扼杀创造力。应减少对分数和死记硬背的强调,为学生提供更多自由探索的时间。
- • 培养多样性和自主性:教育应鼓励学生发展多样的技能和独特的兴趣,并拥有自主选择和探索的权利。教师也应具备教授多样化内容的自主性。
- • 鼓励游戏和趣味性学习:将游戏和有趣的活动融入课程,帮助学生在没有评判压力的环境中探索和学习,如同遗传漂变帮助生物探索景观一样。
- • 重视类比和隐喻思维:通过“萌眼项目”等方式,引导学生进行类比和隐喻思考,将不同知识领域联系起来,促进思维重组。
- • 组织管理策略:
- • 重视团队多样性:组建由不同技能、兴趣和观点成员组成的团队,促进知识的交叉融合和重组。
- • 给予自由和时间:管理者应给予员工足够的自主权和时间去探索和犯错,避免过度的审查和过早的评判。创造性工作需要孵化期,巨大的压力会抑制创造力。
- • 容忍失败并从中学习:建立一个接受失败的企业文化,将失败视为学习和创新的机会。提倡“快速失败,经常失败”的理念,降低失败的成本。
- • 平衡专注与放松:鼓励员工在专注工作的同时,也要有休息和放松的时间,以激发思想孵化,促进创造性洞察。
- • 国家政策导向:
- • 宽松的破产法:制定宽松的破产法律,减少对失败企业家的惩罚,鼓励商业冒险和创新。
- • 促进技术移民和人才流动:开放和包容的移民政策,吸引来自不同文化背景和专业领域的优秀人才,增加社会整体的多样性和思想重组的机会。
- • 资助探索性研究:政府应资助那些无法直接获得应用的基础性研究,并为年轻学者提供安全而适度的研究资金,允许他们进行探索性研究,即使失败也不追回资金,以鼓励他们走出主流、探索未知。
- • 反对科学领域的一元化:避免过度竞争导致科学研究集中于主流领域,削弱对非主流和突破性发现的探索。
1. 什么是“景观思维”?它如何将自然界、人类思维和技术创新联系起来?
“景观思维”是一种新的科学理念,它将创造力定义为在广阔而复杂的“景观”中探索的能力。这些“景观”可以是生物进化中的“适合度景观”(fitness landscape),分子和原子结合过程中的“能量景观”(energy landscape),问题解决中的“方案景观”(solution landscape),以及人类思维中的“思维景观”。
这个概念的核心思想是,无论是大自然创造出旋涡状星系、钻石、生命形式,还是人类创作艺术作品、发明超级计算机,解决复杂问题都涉及在一个多维度、崎岖不平的景观中寻找“最佳”解决方案。在适合度景观中,“山峰”代表适应性强的解决方案;在能量景观中,“山谷”代表最稳定的分子结构;在方案景观中,“山谷”代表最优解。景观思维揭示了自然界和人类在创造力上的惊人相似之处,并提供了一种统一的框架来理解和促进各个领域的创新。
2. 生物进化中的三种主要力量是什么?它们如何在“适合度景观”中发挥作用?
生物进化中的三种主要力量是:
- 自然选择(Natural Selection):它驱动生物种群朝着适合度景观中的“山峰”前进,保留那些有利于生存和繁殖的变异。然而,自然选择是短视的,它只允许向上攀爬,无法跨越“山谷”到达更高的山峰(局部最优陷阱)。
- 遗传漂变(Genetic Drift):它是一种随机的、无方向的进化力量,导致种群基因库中等位基因频率的随机波动,尤其在小规模种群中作用更强。遗传漂变可以被比喻为景观的“震动”,它能帮助种群脱离自然选择可能困住它们的局部低矮山峰,进入“山谷”,从而探索更广阔的景观,为达到更高山峰创造机会。
- 基因重组(Genetic Recombination):主要通过有性生殖实现,它能让生物在适合度景观中进行“远距离跳跃”,快速组合不同的基因片段,从而跨越障碍,抵达遥远的新山峰。这种机制能产生巨大的创新潜力,其效率远超单一字母突变带来的改变。
这三种力量共同作用,克服了自然选择的局限性,使得生命能够在复杂的适合度景观中持续创新,产生无数新颖的生命形式。
3. “适合度景观”的概念是由谁提出的?这个概念在生物学领域有哪些重要应用和发展?
“适合度景观”的概念最早是由哈佛大学的遗传学家休厄尔·赖特(Sewall Wright)在20世纪初提出的。他通过对牛、猪和羊的育种实验,发现即使总是按照最优标准进行选择,也无法保证得到最优品种,从而提出了“适合度景观”来解释这种现象。
在生物学领域,适合度景观得到了广泛应用和发展:
- 桦尺蛾的伪装:通过适合度景观,可以形象地展示DNA突变和自然选择如何使桦尺蛾的翅膀颜色适应环境变化,从浅色到深色,再到可能由于环境恢复而再次变浅。
- 菊石的游泳效率:古生物学家利用适合度景观分析菊石外壳形状与游泳效率的关系,发现存在多个最佳形状(山峰),表明进化探索了不同的解决方案。
- 警戒色现象:通过适合度景观,可以解释为什么有毒的蝴蝶会进化出相同的鲜艳警戒色(趋同进化),因为这种颜色在群体中形成了一座保护性的“山峰”。
- 基因调控:微阵列技术的发展使得研究人员能够完整绘制基因调控器的景观图,揭示了基因激活程度与DNA片段结合强度的多峰性,进一步证明了景观概念的普适性。
- 蛋白质和RNA创新:在分子层面,适合度景观也被用来研究蛋白质(如β-内酰胺酶的抗生素耐药性)和RNA(如核酶的自我剪接能力)如何进化出新功能,揭示了即使是分子层面的创新,也需要克服粗糙景观中的障碍。
随着分子生物学革命的深入,适合度景观的概念从描述少数基因扩展到涵盖数千乃至数万个基因,其维度和复杂性远超赖特的最初设想,但核心原理依然有效。
4. 遗传漂变和热运动在大自然的创造力中扮演了怎样的相似角色?
遗传漂变和热运动在克服“贪婪算法”(只接受更优结果的策略)的局限性方面扮演了相似的角色,帮助系统探索复杂的景观:
- 热运动(Thermal Motion):在分子和原子层面,温度越高,原子和分子的振动越强烈。这种随机振动(或称“抖动”)使得分子能够从浅的能量“山谷”中脱困,跃过“山隘”,进而有机会跌入更深、更稳定的“山谷”,形成如巴基球、钻石、雪花等完美或复杂的结构。冷却过程则有助于将分子锁定在最深的稳定结构中。
- 遗传漂变(Genetic Drift):在生物进化中,遗传漂变被比喻为适合度景观的“震动”。它使得种群的基因库发生随机、无方向的变化。在小规模种群中,这种“震动”足够强大,能够抵消自然选择的向上拉力,使种群暂时偏离当前的山峰,穿越“山谷”,从而探索更广阔的适合度景观,最终可能发现更高的适应性山峰。
两者都使得系统能够暂时接受次优(甚至更差)的状态,以跳出局部最优陷阱,最终达到全局最优或更优的解决方案。它们共同揭示了“不完美也可以创造伟大之美”的深层原理。
5. 人工智能如何利用进化原理解决复杂问题并展现创造力?
人工智能(AI)通过模拟生物进化中的原理来解决复杂问题和展现创造力,主要体现在以下几个方面:
- 遗传算法(Genetic Algorithms):这类算法模拟了生物进化中的突变、选择和重组过程。每个“个体”代表一个潜在的解决方案(如车辆路径问题中的路线),通过随机变异(交换客户顺序)和选择(保留更短的路径),算法逐步优化解决方案。遗传算法的成功部分归因于其适度的种群规模,这使得“遗传漂变”效应能够克服“贪婪算法”的短视,避免陷入局部最优解。
- 模拟退火算法(Simulated Annealing):这种算法模拟了冶金学中的退火过程。它允许算法在探索解决方案景观时,以一定概率接受“更差”的步骤(如更长的路径)。在算法运行初期,“温度”较高,允许更多的随机探索;随着时间推移,“冷却”发生,接受差结果的可能性降低,最终收敛到深层“山谷”(最优解)。这与热运动帮助分子寻找最低能量结构的方式相似。
- 工程设计:遗传算法已被用于设计具有专利资格的电子电路(如低频滤波器、汽车巡航控制器)、提高太阳能电池效率的表面结构,甚至设计太空任务所需的新型天线。这些成果达到了法律定义的“创造性”标准。
- 艺术创作:AI算法在音乐创作方面取得了显著进展。例如,“音乐智能实验”(Emmy)能够分析作曲家(如巴赫)的风格并创作出新的作品,甚至通过了图灵测试,让人类评委难以分辨其作品与人类作品。其他算法如“旋律体”和“继承者”也在爵士乐等领域展现了创造力。
- 文字生成:AI算法能够撰写体育赛事总结和财务报告,且这些报告在可读性和信息量上与人类撰写的无异,甚至通过了图灵测试。
这些应用表明,AI不仅能解决技术问题,还能在传统上被认为是人类专属的创造性领域展现出强大的能力。
6. 人类思维中的创造力与生物进化有哪些相似之处?
人类思维中的创造力与生物进化之间存在深层相似性,这可以用“盲变和选择性保留”(BSVR)理论来概括:
- 盲目变异(Blind Variation):就像DNA突变是随机且盲目地产生遗传变异一样,人类的思想、图像、概念和想法也是在一定程度上“盲目”产生的。神经元的随机放电活动,受分子和原子的热振动影响,是新想法产生的终极物质基础。虽然变异不是从零开始,而是基于过去的经验和知识(如毕加索的绘画基于其脑海中的大量意象),但创造者无法预知某个想法的最终结果。
- 选择性保留(Selective Retention):如同自然选择保留了适应性强的生物体,人类也会选择那些令人愉悦、有用或具有吸引力的想法,并对其进行阐述、改进和公开。毕加索通过绘制45幅草图并不断筛选,最终完成了《格尔尼卡》,就是这种选择过程的体现。
- 突破局部最优:和生物进化一样,人类的创造过程也可能陷入局部最优。仅仅依赖“选择”(对应思维中的“专注”),无法跨越思维景观中的“山谷”到达更高峰。
- 类比和隐喻:类比和隐喻是人类思维进行“重组”的强大工具,它们将看似不相关的概念联系起来,激发新的洞察。这类似于生物进化中的基因重组,能够实现思维上的“远距离跳跃”,帮助人类在思维景观中探索更广阔的区域。
因此,人类创造力并非总是线性和向上的,而是充满了试错、迂回和看似“失败”的探索。
7. 有哪些方法可以增强人类的创造力?
增强人类创造力的方法可以借鉴景观思维的原理,特别是通过引入“随机性”和“探索性”来克服“选择”的短视:
- 玩耍(Playing Games):无目的、无规则的玩耍,特别是儿童的自由玩耍,能够培养思维的灵活性和多样性。它使得思维可以暂时“下坡”探索不完美的结果,从而跳出局部最优陷阱,如同遗传漂变和热运动帮助系统探索景观一样。
- 做梦(Dreaming):在梦中或半睡眠状态(Hypnagogia)下,意识能够以最大自由度组合离奇的思想和图像,形成新颖的人物和情节。许多著名的艺术家和科学家都在梦中获得过灵感,因为这使得意识能够从低矮的山丘上爬下来,进行非线性的探索。
- 走神/孵化期(Mind-Wandering/Incubation):在对复杂问题进行大量艰苦工作后,进入一个不需要全神贯注的低要求状态(如散步、洗澡),能够让思维自由放飞,在无意识中处理信息,从而突然发现解决方案。这表明思维孵化期能显著增强创造力。
- 接受失败(Accepting Failure):鼓励试错和接受失败是创造力的关键。害怕失败会导致人们选择“安全”的、平庸的方案,阻碍创新。无论是个人、组织还是国家,都应创造一个允许失败、从失败中学习的环境。
- 保护多样性(Protecting Diversity):个人和群体知识、技能和观点的多样性至关重要。多样性为思想的重组提供了丰富的构件,增加了偶然发现创新解决方案的可能性。
- 激发内在动机与自主性(Fostering Intrinsic Motivation and Autonomy):内在驱动力比外部奖励更能促进创造力。给予个人探索的自由和自主权,避免僵化、死记硬背的教育和管理模式,能够鼓励冒险和非传统思维。
- 跨学科和跨文化交流:鼓励在不同知识领域和文化背景之间进行交叉融合。许多杰出的创造性成果都诞生于不同学科或文化之间的交汇点,这有助于拓宽思维,实现远距离联想。
8. “景观思维”对培养创造性人才和建立创新型组织有哪些启示?
“景观思维”对培养创造性人才和建立创新型组织提供了以下关键启示:
- 教育系统改革:
- 减少过度竞争和标准化测试:过度竞争和标准化测试限制了学生的自由探索,导致教育同质化,扼杀创造力。应减少对分数和死记硬背的强调,为学生提供更多自由探索的时间。
- 培养多样性和自主性:教育应鼓励学生发展多样的技能和独特的兴趣,并拥有自主选择和探索的权利。教师也应具备教授多样化内容的自主性。
- 鼓励游戏和趣味性学习:将游戏和有趣的活动融入课程,帮助学生在没有评判压力的环境中探索和学习,如同遗传漂变帮助生物探索景观一样。
- 重视类比和隐喻思维:通过“萌眼项目”等方式,引导学生进行类比和隐喻思考,将不同知识领域联系起来,促进思维重组。
- 组织管理策略:
- 重视团队多样性:组建由不同技能、兴趣和观点成员组成的团队,促进知识的交叉融合和重组。
- 给予自由和时间:管理者应给予员工足够的自主权和时间去探索和犯错,避免过度的审查和过早的评判。创造性工作需要孵化期,巨大的压力会抑制创造力。
- 容忍失败并从中学习:建立一个接受失败的企业文化,将失败视为学习和创新的机会。提倡“快速失败,经常失败”的理念,降低失败的成本。
- 平衡专注与放松:鼓励员工在专注工作的同时,也要有休息和放松的时间,以激发思想孵化,促进创造性洞察。
- 国家政策导向:
- 宽松的破产法:制定宽松的破产法律,减少对失败企业家的惩罚,鼓励商业冒险和创新。
- 促进技术移民和人才流动:开放和包容的移民政策,吸引来自不同文化背景和专业领域的优秀人才,增加社会整体的多样性和思想重组的机会。
- 资助探索性研究:政府应资助那些无法直接获得应用的基础性研究,并为年轻学者提供安全而适度的研究资金,允许他们进行探索性研究,即使失败也不追回资金,以鼓励他们走出主流、探索未知。
- 反对科学领域的一元化:避免过度竞争导致科学研究集中于主流领域,削弱对非主流和突破性发现的探索。
总之,一个富有创造力的社会必然珍视多样性、容忍犯错并保护自主性。景观思维提供了一个统一的框架,解释了这些看似不相关的因素如何共同促进了从微观分子到宏观文明层面的创新。
学习指南
解决复杂问题:进化智慧与创造力研究指南
第一部分:核心概念与理论回顾
1. 景观思维 (Landscape Thinking)
- 定义: 一种关于创造力的新科学,将解决问题的过程比作在“景观”中探索,其中不同解决方案对应不同的“高度”或“深度”(适合度/能量/方案/思维)。
- 起源: 休厄尔·赖特(Sewall Wright)最早提出“适合度景观”概念,用于解释生物育种中的非预期现象。
- 普遍性: 广泛应用于化学(能量景观)、计算机科学(方案景观)和人类心理(思维景观)。
- 核心特点: 抽象、简化与多维。
2. 适合度景观 (Fitness Landscape)
- 定义: 在生物进化中,描述生物体性状组合及其“适合度”(生存和繁殖能力)的抽象地理图。山峰代表高适合度,山谷代表低适合度。
- 提出者: 休厄尔·赖特。
- 驱动进化的力量:自然选择 (Natural Selection): 推动生物群体朝着最近的适合度山峰(局部最优解)前进。其“盲目性”和“只向上爬”的特性,使其可能陷入局部峰值而无法达到全局最优。
- 遗传漂变 (Genetic Drift): 导致种群基因库随机、无方向的变化。在小规模种群中作用尤为显著,可帮助种群“跳出”局部最优,跨越山谷到达更高的山峰(短期效应),并促进基因组结构复杂化,提升未来创新潜力(长期效应)。
- 基因重组 (Genetic Recombination): 通过DNA片段的交叉互换和混洗,使生物体在适合度景观中实现“远距离跳跃”,尤其在物种杂交和细菌基因水平转移中效果显著。它允许物种在不丢失适应性的前提下探索更广阔的景观区域。
- 延展的适应性山脊网络: 实验证明,适合度景观中的山峰并非孤立的单一高点,而是由高适应性路径组成的网络,这使得重组后的软着陆和探索新的山峰成为可能。
3. 能量景观 (Energy Landscape)
- 定义: 描述原子和分子结构及其势能(或自由能)的抽象景观。最深的“山谷”代表最稳定的分子结构(对应适合度景观中的最高峰)。
- 自组装原理: 分子和原子通过振动(类比遗传漂变)在能量景观中探索,通过缓慢冷却可以帮助它们找到最深的谷底,形成稳定结构(如巴基球、晶体)。
- 与适合度景观的联系: 概念上互为“倒置”,一个追求最高点,一个追求最低点。
4. 方案景观 (Solution Landscape)
- 定义: 计算机科学中,将复杂问题的所有可能解决方案及其质量(例如,车辆路径问题的路线长度)表示为抽象景观。
- 算法类型:贪婪算法 (Greedy Algorithm): 只接受带来更好结果(更短路径)的步骤,类似于自然选择的“只向下”或“只向上”特性,容易陷入局部最优解。
- 模拟退火算法 (Simulated Annealing): 模拟物理退火过程,在算法早期以较高概率接受较差结果(允许“向上”移动),随着时间推移逐渐降低该概率。这有助于算法跳出局部最优,找到全局最优解。
- 遗传算法 (Genetic Algorithm): 模拟生物进化过程,通过“变异”(随机交换)和“选择”来改进解决方案,并引入“重组”(模拟有性生殖),在方案景观中进行远距离探索。
5. 思维景观 (Mindscape)
- 定义: 将人类思维的创造过程映射到抽象的景观中,想法、概念和图像在其中不断地“进化”和组合。
- 达尔文式创造力: 人类创造力被视为“盲变和选择性保留”(BSVR)的体现。新想法的产生具有随机性,并通过意识的选择保留有用的想法。
- 激发创造力的方法:游戏 (Playing): 目的性不强、自由探索的行为,类似于遗传漂变,有助于思维跳出局部最优。
- 做梦 (Dreaming): 意识自由组合思想和图像的状态,有助于产生新的联系和灵感。
- 走神/孵化期 (Mind-wandering/Incubation): 在不专注的状态下,思想可以自由漫游,有助于解决复杂问题,找到新的解决方案。
- 思维重组: 类似基因重组,通过类比、隐喻等方式将看似不相关的概念联系起来,实现思维的远距离跳跃,产生新颖的见解。
6. 创造性人才与组织培养
- 核心原则: 保护多样性、激发内在动机、强化自主性、接受失败、鼓励探索性研究。
- 教育: 避免过度竞争和标准化测试,鼓励自由探索、跨学科学习,培养学生的自主性和好奇心。
- 科学研究: 打破学科壁垒,促进跨学科合作;给予年轻研究人员适度且容忍失败的资金支持,鼓励非主流探索。
- 商业创新: 允许犯错(“快速失败,经常失败”),鼓励团队多样性,提供自由和时间,激发内在动机。
- 国家层面: 宽松的破产法、开放的移民政策、鼓励文化交流和多样性,有助于提升国家整体的创造力水平。
第二部分:关键概念与互联性
- 盲目性与随机性: 自然选择、遗传漂变、分子热运动、算法中的变异,以及人类思维中的新想法产生,都带有随机性或盲目性。
- 局部最优与全局最优: 贪婪算法和自然选择容易陷入局部最优解,而遗传漂变、重组、模拟退火、游戏、做梦和走神等机制则有助于跳出局部最优,探索全局最优。
- 多样性与重组: 多样性是重组的基础,无论是基因多样性还是知识多样性,都为创造新颖组合提供了丰富的素材。重组则使远距离跳跃和“软着陆”成为可能。
- 容忍失败: 无论是生物进化中的物种灭绝,还是人类创造过程中的失败尝试,都是探索复杂景观不可避免的代价。社会和组织对失败的容忍度直接影响创造力的释放。
测验:简答题
请用2-3句话回答以下问题:
- 什么是“适合度景观”?这个概念最初是由谁提出的,用于解释什么现象?
- 自然选择在推动生物进化中扮演了什么角色?它有哪些局限性?
- 遗传漂变对生物进化有什么短期和长期影响?它与自然选择有何不同?
- 基因重组是如何帮助物种在适合度景观中实现“远距离跳跃”的?请举一个例子。
- “能量景观”与“适合度景观”有何异同?它们各自的“最高点”代表什么?
- 贪婪算法和模拟退火算法在解决复杂问题时,各自的工作原理和优缺点是什么?
- 遗传算法如何模拟生物进化过程来寻找最佳解决方案?它有什么优势?
- 人类创造力如何被理解为“盲变和选择性保留”的过程?神经元活动与此有何关联?
- 文章中提到哪些方法有助于激发人类的创造力,并简要解释其机制?
- 为了培养创造性人才和建立创造性组织,社会应采纳哪些关键原则?
测验答案
- “适合度景观”是描述生物体性状组合与生存繁殖能力之间关系的抽象图景。这个概念最初由休厄尔·赖特提出,用于解释在育种过程中,即使每次都选择最优标准,最终却无法获得良种的现象。
- 自然选择是推动生物群体朝着最近的适合度山峰(局部最优解)前进的主要力量。然而,它的局限性在于其“只向上爬”的盲目性,无法帮助生物体跨越山谷到达更高或更优的峰值。
- 遗传漂变导致种群基因库随机、无方向的变化。短期内,它能帮助小规模种群跳出局部最优;长期来看,它促进基因组结构复杂化,提升未来创新潜力,与自然选择的定向性形成互补。
- 基因重组通过DNA片段的交叉互换和混洗,使生物体能够快速生成差异巨大的基因组合,从而在适合度景观中实现“瞬间移动”或“远距离跳跃”。例如,杂交向日葵能够在其亲本无法生存的恶劣环境中繁衍。
- 能量景观描述分子和原子结构及其势能,最深的“山谷”代表最稳定的结构;适合度景观描述生物体性状与适合度,最高的“山峰”代表最佳适应性。两者概念上互为倒置,但都通过“探索”和“抖动”(热运动或遗传漂变)来寻找最优状态。
- 贪婪算法只接受导致结果改善的步骤,容易陷入局部最优,因为它无法“回头”。模拟退火算法则在早期允许接受较差结果,随着时间推移逐渐降低这种可能性,这使其能够跳出局部最优,更有效地找到全局最优解。
- 遗传算法通过模拟基因突变(随机交换解决方案的一部分)和自然选择(保留较优解决方案),并引入基因重组(混合不同解决方案的片段),使其能在解决方案景观中进行远距离跳跃和探索,以找到最佳方案。
- 人类创造力是“盲变和选择性保留”的过程,新想法的产生是神经元随机放电的结果(盲变),而意识则选择并发展有用的想法(选择性保留)。这种随机性源于分子和原子的热振动。
- 激发创造力的方法包括:游戏,它提供无目的的自由探索,帮助思维跳出定式;做梦,意识在其中自由组合信息,产生新灵感;走神(思想孵化期),在放松状态下,潜意识能更自由地处理问题,促成顿悟。
- 为了培养创造性人才和建立创造性组织,社会应保护个体和群体的多样性,激发内在动机和强化自主性,并接受失败和鼓励探索性研究,而非过度惩罚错误。
论文选题
- 比较与对比: 深入探讨“适合度景观”、“能量景观”和“方案景观”在概念上的共性与差异,并分析这些景观思维如何统一了自然界(生物与非生物)和人类智能的创造过程。
- 自然选择的悖论与辅助机制: 阐述自然选择在复杂景观探索中的局限性,并详细分析遗传漂变、基因重组以及“延展的适应性山脊网络”如何作为辅助力量,弥补了自然选择的短视,促进了生物进化的宏大创新。
- 人类创造力的进化视角: 结合“盲变和选择性保留”理论,探讨游戏、做梦和走神(思想孵化期)等心理活动如何模拟了生物进化中的关键机制(如遗传漂变和重组),从而增强了人类的创造性思维。
- 社会与制度对创造力的影响: 分析过度竞争的教育体系、惩罚性破产法以及单一文化模式如何阻碍了社会创造力的发展,并结合“景观思维”提出具体的政策建议,以促进国家层面的创新。
- 创新中的“失败”哲学: 论述为什么“失败”在所有创造性过程中都是不可避免且至关重要的环节。结合生物进化、分子自组装、算法优化和人类创造的案例,探讨如何通过容忍失败、鼓励试错来最大化创新潜力。
关键术语词汇表
- 景观思维 (Landscape Thinking): 一种通用框架,将解决复杂问题和创新过程比喻为在抽象的“景观”中探索,其中不同解决方案或状态有不同的“高度”或“深度”。
- 适合度景观 (Fitness Landscape): 由休厄尔·赖特提出,表示生物体基因型或表现型与生存和繁殖能力(适合度)之间的关系,山峰代表高适合度。
- 自然选择 (Natural Selection): 驱动生物种群适应环境的力量,保留有利变异,淘汰不利变异,使其朝着适合度山峰前进。
- 遗传漂变 (Genetic Drift): 种群中等位基因频率因随机机会而发生波动,尤其在小种群中作用显著,可使种群脱离局部适合度峰值。
- 基因重组 (Genetic Recombination): 有性生殖过程中,亲本基因组的DNA片段重新排列组合,产生新的基因组合,有助于在适合度景观中进行远距离跳跃。
- 延展的适应性山脊网络 (Extended Adaptive Ridge Network): 适合度景观中的高适合度区域并非孤立的峰顶,而是相互连接的山脊,允许物种在不降低适应性的前提下进行探索和移动。
- 能量景观 (Energy Landscape): 描述原子和分子结构与势能(或自由能)之间关系的抽象景观,最深的“山谷”代表最稳定的结构。
- 方案景观 (Solution Landscape): 计算机科学中,将一个问题的所有可能解决方案及其质量(通常是优化目标,如成本或效率)表示为一个抽象空间。
- 贪婪算法 (Greedy Algorithm): 一种每次都选择当前最优解的算法,容易陷入局部最优。
- 模拟退火算法 (Simulated Annealing): 一种优化算法,模拟物理退火过程,允许在搜索早期接受较差的解决方案,以跳出局部最优。
- 遗传算法 (Genetic Algorithm): 一种受生物进化启发设计的优化算法,通过模拟变异、选择和重组来寻找问题的解决方案。
- 思维景观 (Mindscape): 将人类思想、概念和认知结构看作一个多维空间,人类创造性思维在其中进行探索和重组。
- 盲变和选择性保留 (Blind Variation and Selective Retention, BSVR): 一种理论,认为创造力涉及新想法的随机生成(盲变)和对其中有价值想法的筛选与保留(选择)。
- 思想孵化期 (Incubation Period): 在解决问题过程中,经过一段专注努力后,暂时放下问题,让潜意识自由漫游,常能促成顿悟或新想法的阶段。
- 类比 (Analogy): 一种认知过程,通过识别不同领域或概念之间的相似性,将一个领域的知识应用于另一个领域,促进创新。
- 隐喻 (Metaphor): 一种修辞手法,将一个概念的特征转移到另一个看似不相关的概念上,在文学、艺术和科学中促进思维重组和创新。
- 发散性思维 (Divergent Thinking): 创造力的核心组成部分,指为问题生成多个、多样化解决方案的能力。
- 收敛性思维 (Convergent Thinking): 指从多个方案中筛选出最佳或最适用方案的能力。
- 内在动机 (Intrinsic Motivation): 个人因为对活动本身的兴趣和享受而参与,而非为了外部奖励,对创造力至关重要。
- 水平基因转移 (Horizontal Gene Transfer): 细菌之间直接交换基因片
⼀个具有创造性的想法或者产品,就是⼀个能够解决某⼀问题的独特且适切的⽅法。
⼤⾃然与⽂化的创造⼒为什么会如此相似呢?其中⼀个原因在于,凡是难题,⽐如怎样形成⼀个规则的菱形晶体,怎样的捕⻝策略最有效,⼜或者怎样的触⻆最灵敏,都有⼀个共同的特征:有多个解决⽅案,只不过有些实在不怎么样,有些凑合能⽤,少数相当不错,极少数可以称得上出⾊。

这里就揭示了个体的差异化,每个人都是如此地不同,有人高有人矮,有人聪明有人迟钝,从前的工业社会,资本家们想要把工人们变成流水线上的自动化工具,所以需要人们听话和任劳任怨,但是随着自动化程度越来越高,更多的人应该从重复劳动中被解救出来,让他们重新有能力思考真正有创造性、灵活而生动的问题


自然选择不懂得以退为进的道理,只会闷头上坡,断无下坡之举,因此很可能反倒把自己卡在了远离珠穆朗玛峰的地方。赖特的这个发现,怎么形容其重要性都不夸张。所有进化的创造性产物——数不清的物种,都只是上述过程的 终点而已。为了征服连绵起伏的景观,自然选择必不可少,但还远远不够。
要有永远敢从头再来的勇气,原来的局部最优解没有意思,自己必须先从小山坡上下来,然后,往更高的山峰冲击才是。
不然就会像大多数被淘汰的物种一般,在登顶自己这条路能够企及的小山峰后,就迎来了最终的毁灭。
永远接受一时的退步,没有不要拘泥于还算好,敢于下山,去拥抱更高的山峰
随机性和不稳定是创新的来源
把问题看成一个个群山叠嶂的景观图
暂时的退步,生命中太多这样的证明

要敢于承认自己的错误,错了选择一条更优的路径
适合度景观: 生物进化是一场征服景观高峰的壮丽旅程
相关思维导图截图




深色桦尺蛾与浅色桦尺蛾的适合度景观


该观察跟高中的生物课本知识产生了关联,甚至我都在想当时的教材是不是借鉴了这本书,因为高中的该部分更像是这本书内容的一种凝练。


大多数生物进化很容易进入到死胡同


生物体很多都是瞎猜然后拼出了很伟大的东西




时刻准备好,收拾好行囊再出发的心态


“遗传漂变”(Genetic Drift)
“遗传漂变”(Genetic Drift)
🎲 什么是遗传漂变?
遗传漂变是指在小种群中,由于随机事件导致基因频率发生变化的现象。
它不是因为自然选择(优势基因被保留下来),而是纯粹的偶然性。
就好比:
- 在一个小村庄里,村里只有 10 只老鼠,
- 如果某一天一场暴雨淹死了其中 2 只,
- 它们刚好都带有某种基因(比如白毛基因),
- 那么这个基因就会在种群中突然大幅减少,甚至消失。
这并不是因为白毛“不适应环境”,而是纯粹的运气问题。
🌋 类比:遗传漂变 = 地震
书里用“地震摇晃山丘”来比喻:
- 山丘代表种群适应度景观(有高有低,越高越适应环境)。
- 地震摇晃 = 遗传漂变,它没有特定方向,可能把种群往上推,也可能把它们摇到山谷里。
这意味着:
- 有时候,漂变能“偶然”帮助种群爬上新的高地(找到更好的基因组合)。
- 更多时候,漂变会让种群滑下去,甚至灭绝。
📏 种群大小的影响
- 小种群:遗传漂变作用特别强,因为个体少,随机事件的影响就被放大。
(比如 10 个人里死 1 个,影响很大;1 万个人里死 1 个,几乎可以忽略)
- 大种群:遗传漂变作用较小,基因频率比较稳定。
🧬 举几个例子
- 瓶颈效应:
一个种群遭遇灾难(火山喷发、疾病流行),幸存的个体数量很少,基因多样性大幅减少。
- 奠基者效应:
一小群个体迁移到新地方建立新种群,他们的基因频率往往和原始种群差别很大。
🎯 关键要点总结
- 遗传漂变 ≠ 自然选择,它是随机性的基因频率改变。
- 在小种群里影响特别大,可能导致基因消失或固定。
- 它像一场没有方向的“地震”,可能偶然帮助种群,但更多时候会阻碍适应甚至导致灭绝。







维度一上去,问题就会变得更好解答
如果我们所知的落基⼭脉、阿尔卑斯⼭脉或安第斯⼭脉都只是⼀座四维⼭脉在三维世界的投影,那么这些⼭脉中被三维世界⾥的⼭⾕隔开的⼭峰,现在就可以通过四维世界中的⼀个⼭脊连接起来了。







能量景观中分子在寻找最深的山谷,因为那里最稳定



探寻人才的方法


永远需要宽容,不要等自己上车后就把车门焊死







我们应当坦然接受失败,对失败抱有宽容







读后感
阅读安德烈亚斯·瓦格纳的《如何解决复杂问题》后,我深受启发。书中将生命乃至万物的创造过程,巧妙地比作一场在广阔无垠的“景观”中不断探索、攀登高峰的旅程,为我们理解“创新”与“解题”提供了全新的视角。
生命本身的进化就是最宏大的探索。DNA以亿万生命为载体,在漫长时间的磨砺中,借助遗传漂变与基因重组这两股强大的力量,不断探索着物种“适合度景观”中的最高峰 。自然选择是严苛的,它会淘汰那些不够适应的先行者,历史上无数物种的消亡,正是陷入“局部最优解”的惨痛教训 。它们警示我们:曾经的山巅,在环境剧变后可能沦为绝境。因此,真正的智慧在于,要永远保持从顶峰走向山谷、从头再来的勇气,在看似无序的探索中寻找新的、更高的山峰。
当我们面对复杂难题时,书中“景观思维”的启示尤为深刻。作者提到,许多看似在三维世界里被山谷隔断、无法逾越的山峰,或许在更高维度的空间里,仅仅通过一道山脊便可轻松联通 。这启发我们,当思维陷入僵局时,不妨尝试将问题“升维”,从一个更宏观、更抽象的层面去审视,原本的障碍或许会迎刃而解。
另一个核心观点是:我们需要为“探索”留出空间,甚至去拥抱那些看似“无用”的时光。当我们不抱功利之心,像孩童般游戏、做梦或仅仅是走神时,其实正是在思维的景观中自由地“下山”与“上山” 。这种卸下重负的探索,让我们摆脱了对“失败”的恐惧,允许各种不相干的念头自由碰撞、交织。这是一个“发散”的过程——而伟大的创想,正是在广博的见识与经历之上,通过充分的发散,最终才能“收敛”并提炼出的精华。当下许多人渴望一蹴而就,在尚未充分探索发散之前,就急于收敛出一个完美的答案,这无疑是缘木求鱼。
这本书的智慧在人工智能时代显得尤为重要。我们始终要明确,
核心是把问题解决好,这永远是第一位的。无论是谁来执行,我们需要的是能够把问题解决好的人或工具。如果机器或人工智能能够做得更好,就应该让它们来做 ;如果一个人能在成本和效率相当的情况下完成,也未尝不可。有了AI,我们可以让它去完成那些它们擅长的高效探索与计算任务 ,而我们则应该更好地思考自己能做什么,如何利用这些强大的工具去
找寻景观中那座最高的山峰,把问题的最优解探索出来。
归根结底,改变自己的固有思维,始终抱着解决问题、做成事情的态度去面对每一个挑战,这才是最关键的。 这本书告诉我们,无论是生命的进化、分子的自组装,还是人类的创新,其底层的创造逻辑是相通的。真正的突破,源于对多样性的保护、对失败的宽容,以及在不断探索与审慎选择之间寻得的精妙平衡。
- Author:盛溪
- URL:https://tangly1024.com/article/%E3%80%8A%E5%A6%82%E4%BD%95%E8%A7%A3%E5%86%B3%E5%A4%8D%E6%9D%82%E9%97%AE%E9%A2%98%E3%80%8B%E9%98%85%E8%AF%BB%E7%AC%94%E8%AE%B0
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