突現(xiàn)、計算科學(xué)及大數(shù)據(jù)
——保羅·漢弗萊斯教授學(xué)術(shù)報告及其著作中文版首發(fā)式綜述

劉益宇 薛永紅 李亞娟

應(yīng)北京師范大學(xué)哲學(xué)學(xué)院董春雨教授的邀請，美國弗吉尼亞大學(xué)教授保羅·漢弗萊斯（Paul Humphreys）于2017年9月5日至9月8日在北京師范大學(xué)參加“短期引智項目”之“復(fù)雜性與突現(xiàn)”國際工作坊暨當(dāng)代科學(xué)哲學(xué)前沿問題國際研討會活動。保羅·漢弗萊斯教授是國際知名科學(xué)哲學(xué)家，曾任美國科學(xué)基金委員會副主席、美國哲學(xué)學(xué)會國際部主任、弗吉尼亞大學(xué)哲學(xué)系主任等職，兼任國際著名雜志Synthese、Philosophy of Science、American Philosophical Quarterly等編委，近年來尤以有關(guān)突現(xiàn)的認(rèn)識論、計算機科學(xué)哲學(xué)等方面的研究聞名于歐美哲學(xué)界。漢弗萊斯教授此次北京師范大學(xué)之行主要參加了兩項學(xué)術(shù)活動：第一項是針對突現(xiàn)問題的最新進展（包括隨附性等概念的理解）和計算機、人工智能與大數(shù)據(jù)概念及其方法等主題開展系列學(xué)術(shù)講座。第二項是出席其代表作之一《延長的萬物之尺——計算科學(xué)、經(jīng)驗主義與科學(xué)方法》 （下文簡稱《延長的萬物之尺》）的中譯本發(fā)布會。參加發(fā)布會的有這本書的譯校者、人民出版社的編輯，以及來自中國人民大學(xué)、天津大學(xué)等單位的學(xué)界同仁二十余人。以下將從四個方面對此次活動進行綜 述。

一、學(xué)術(shù)報告綜述

在主題為“突現(xiàn)的基本原理” （Fundamentals of Emergence）的報告中，漢弗萊斯教授首先探討了“還原的困境與突現(xiàn)的一般進路”。他指出還原有兩種主要類型，即理論還原和本體論還原。其中，理論還原的典型例子是把開普勒行星運動理論還原為牛頓引力理論和經(jīng)典力學(xué)。它的困境在于，雖然達(dá)到理論的近似還原是可能的，但在很多情況下，還原實際上是很難成功的。當(dāng)理論還原失效時，我們不得不介紹新理論去做出有效預(yù)言。在某些情況下，我們會得到一種認(rèn)識論突現(xiàn)或者概念突現(xiàn)。這就是菲利普·安德森（Philip Anderson）的著名論文《多者異也》的結(jié)論。本體論還原的典型例子是把股票市場的特性還原為個體經(jīng)濟主體的決定。雖然本體論還原失效的例子并不常見，但在量子力學(xué)中確實存在。因此，無論是理論還原還是本體論還原，它們都面臨著各自無法擺脫的困境。此后，在談到關(guān)于突現(xiàn)的一般進路時，漢弗萊斯教授強調(diào)，因為有關(guān)突現(xiàn)的清晰例子意見相左，所以我們不能使用例子作為建構(gòu)突現(xiàn)的一般理論的出發(fā)點，我們必須從關(guān)于具體突現(xiàn)的一般原則出發(fā)，識別突現(xiàn)的特征。

其次，漢弗萊斯教授對比分析了“邏輯原子主義與生成原子主義（Generative Atomism）”。具體而言，伯特蘭·羅素的“邏輯原子主義”認(rèn)為：（1）世界最終由原子事實組成，而原子事實可以通過概念的邏輯分析來發(fā)現(xiàn)；（2）我們的分析不得不堅持認(rèn)為，實體被分析為獨立于整體時，與在整體之內(nèi)時是同樣的實體；（3）這種觀點也加強了因果分析、實驗分析。而漢弗萊斯教授指出，生成原子主義認(rèn)為：（1）在相關(guān)范圍內(nèi)所有其他客體被建構(gòu)的過程中，基本實體（原子）產(chǎn)生聚集；（2）具有一系列固定的規(guī)則主導(dǎo)建構(gòu)過程。例如，經(jīng)濟學(xué)中基于主體的建模、哲學(xué)中的邏輯分析、布爾邏輯、原始遞歸函數(shù)、機器人制造過程、社會科學(xué)中的方法論個體主義等。生成原子主義的優(yōu)點在于它是一種成功的研究策略。在數(shù)學(xué)、計算機科學(xué)和邏輯中，生成原子主義總體上是明晰并易處理的，可以明確地解釋使用生成原子主義的系統(tǒng)，并且在應(yīng)用生成原子主義時，還原常常是可能的。

生成原子主義的問題在于，關(guān)于原子和組成規(guī)則的事實暗含了關(guān)于組成實體的事實，但關(guān)于組成實體并沒有新東西產(chǎn)生。而當(dāng)突現(xiàn)發(fā)生時，有些新東西的出現(xiàn)并不是由生成過程產(chǎn)生的。更明確地說，無論這些生成過程是本體論意義上的、預(yù)測意義上的還是概念上的，都不能產(chǎn)生新東西。這就是新穎性總是突現(xiàn)的一部分的原因。

漢弗萊斯教授以社會科學(xué)中的方法論個體主義為例進一步解釋了生成原子主義的失效。其中，原子等同于個體，而規(guī)則就是所有社會事實是個體互動的產(chǎn)物，典型的例子就是謝林的社會隔離動態(tài)模型。

在謝林1971年提出的社會隔離動態(tài)模型中，每個個體都對自己周邊環(huán)境存在一個同類異類構(gòu)成的閾值（比方說，每個白人都希望自己近鄰中的白人比例不要低于30%）。如果這一偏好得以實現(xiàn)，個體就繼續(xù)留在當(dāng)前環(huán)境；如果這一偏好沒有實現(xiàn)，個體會選擇離開，直到所處環(huán)境滿足條件為止。隔離動態(tài)模型的模擬結(jié)果顯示，即使所有人都沒有種族歧視或基于其他社會特征的歧視，而只是希望自己不要變成少數(shù)，最終還是會帶來社會隔離的宏觀后果。

漢弗萊斯教授的基本觀點是，生成原子主義的失效特征之一就是突現(xiàn)產(chǎn)生。在他看來，生成原子主義的失效體現(xiàn)于五個方面：（1）非基本實體無法從選定范圍的原子中建構(gòu)；（2）非基本實體無法被分析為選定范圍的原子；（3）在選定范圍中沒有原子；（4）沒有完整系列的生成原則從選定范圍的原子中去建構(gòu)所有基本的實體；（5）生成原子主義在量子糾纏層次失效。在他看來，生成原子主義系統(tǒng)的原子必須遵循三條基本原則：不可分割原則、可識別原則、永恒性原則。

最后，漢弗萊斯教授列出了“突現(xiàn)現(xiàn)象的四條標(biāo)準(zhǔn)”：（1）突現(xiàn)特征從某些其他東西發(fā)展而來；（2）突現(xiàn)特征包括某種新穎性；（3）突現(xiàn)特征具有在突現(xiàn)基礎(chǔ)上的自主性；（4）突現(xiàn)特征呈現(xiàn)出一種整體主義形式。

在“轉(zhuǎn)換突現(xiàn)論” （Transformational Emergence）的主題報告中，漢弗萊斯教授首先對比分析了“共時突現(xiàn)論與歷時突現(xiàn)論”。他指出，共時突現(xiàn)論強調(diào)突現(xiàn)的特征是與突現(xiàn)同時產(chǎn)生的，例如心理狀態(tài)：“我正有關(guān)于一個紅色正方形的意識，與從大腦狀態(tài)突現(xiàn)出來的意識是同時產(chǎn)生的。”他認(rèn)為，我們關(guān)于共時解釋是存在偏見的，因為突現(xiàn)被當(dāng)作還原失效的結(jié)果，而理論還原和本體論還原都是共時的，所以還原失效的結(jié)果必須也是共時的。這種“共時偏見”帶來了六種影響：（1）強調(diào)組成結(jié)構(gòu)；（2）關(guān)于層次的假設(shè)；（3）共時依賴關(guān)系；（4）整體主義作為突現(xiàn)客體或狀態(tài)的一個特征，整體主義是一種根本上涉及共時整體/部分關(guān)系的概念；（5）共時突現(xiàn)的本體論強調(diào)基本元素的不變性；（6）根本實體的永恒性。另外，他指出，歷時突現(xiàn)論強調(diào)突現(xiàn)的特征是突現(xiàn)之后出現(xiàn)特征。一個可能的例子就是，在生物進化的早期階段，人類意識并不存在，但后來卻從更原始的種群中突現(xiàn)出來。

其次，漢弗萊斯教授探究了“轉(zhuǎn)換突現(xiàn)論”。他強調(diào)了三個基本觀點：（1）整體主義是突現(xiàn)的一種可選擇特征；（2）基本實體可以改變；（3）共時依賴關(guān)系、共時還原和層次不再是核心的。

漢弗萊斯教授以“烏合之眾”的例子來說明“基本實體可以改變”。烏合之眾是具有明顯反社會行為和松散結(jié)構(gòu)的組織。類似于鳥群，烏合之眾在組織層次上的空間結(jié)構(gòu)是自組織的結(jié)果。但是烏合之眾具有一般人群所沒有的明顯組織層次的屬性，即暴力的極端層次的展示。烏合之眾的突出特征是個體成員一旦與組織其他成員開始互動，便常常會從人類的正常心理狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉钦Ｐ睦頎顟B(tài)。這也將個體在心理上轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌I(lǐng)域，而原初領(lǐng)域的規(guī)則不再適用。作為正常心理的“原子”的理性人類，已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)樽裱厝徊煌姆钦Ｐ睦硪?guī)則的非理性人類。即便如此，雖然在個體、非理性成員與烏合之眾整體之間依然存在依賴關(guān)系，但這些依賴關(guān)系在組織層次上產(chǎn)生集合性特征，而不是突現(xiàn)特征。

具體而言，當(dāng)個體a被當(dāng)作領(lǐng)域D的基本元素并轉(zhuǎn)換為不同類型的個體a*，轉(zhuǎn)換突現(xiàn)產(chǎn)生，這并不是與D的其他元素互動的結(jié)果，因此變成不同領(lǐng)域D*的成員。D*的成員與D的成員類型不同，D*的成員受不同的規(guī)則支配。當(dāng)一個領(lǐng)域的規(guī)則是閉合條件的一部分，已轉(zhuǎn)換的個體a*將被當(dāng)作涉及D的新穎性。如果考慮第三領(lǐng)域D+的規(guī)則和屬性，而D+并不連接D和D*，那么解釋已轉(zhuǎn)換a*的新穎屬性以及規(guī)則就是可能的。繼而，通過在領(lǐng)域D+中應(yīng)用某些形式的原子主義，解釋個體a的原初屬性和規(guī)則也是可能的，但是已轉(zhuǎn)換個體a*涉及D時不是本體論突現(xiàn)，因為D和D*的成員的屬性都是運用D+的規(guī)則和屬性的結(jié)果。然而，如果第二種可能在于，沒有這樣的D+存在，a*仍然作為D*的原初元素，而a*是涉及D的新穎性，那么a*就被當(dāng)作涉及D的轉(zhuǎn)換突現(xiàn)的個體。

最后，漢弗萊斯教授分析了“轉(zhuǎn)換突現(xiàn)與熔合突現(xiàn)”的關(guān)系。他認(rèn)為，被轉(zhuǎn)換的實體是領(lǐng)域D的根本實體，但是D不必是基本物理領(lǐng)域。許多這樣的例子將是認(rèn)知突現(xiàn)或者概念突現(xiàn)的例子，但轉(zhuǎn)換突現(xiàn)可能發(fā)生于一些組成實體。在突現(xiàn)中對于整體主義的強調(diào)是強調(diào)共時突現(xiàn)和組合性的結(jié)果，而在歷時突現(xiàn)中并不要求整體主義。熔合突現(xiàn)是轉(zhuǎn)換突現(xiàn)的一種特例：（1）兩種情況中，至少一種原初實體源于存在；（2）轉(zhuǎn)換的結(jié)果至少是一種新穎實體；（3）然而熔合被限制為一種單獨最終屬性，轉(zhuǎn)換突現(xiàn)則可以是多重終極客體；（4）互動對于熔合是需要的，而同時轉(zhuǎn)換可以導(dǎo)致突現(xiàn)。

在題為“計算科學(xué)及其影響” （Computational Science and Its Effects）的報告中，漢弗萊斯教授主要討論了計算科學(xué)在哲學(xué)上的三個方面的問題：（1）計算科學(xué)是何種意義上的革命；（2）計算科學(xué)需要什么樣的認(rèn)識論；（3）計算科學(xué)的哲學(xué)意義。

通過列舉和分析人類思維方式的不同風(fēng)格，漢弗萊斯教授指出，人類思維最顯著的特征之一就是其所具有的擴展思維方式的能力。而任何一種思維方式都是由表征、推理和證據(jù)評估的模式?jīng)Q定的，如非歐氏幾何體系、計算機輔助證明等。

計算機作為對人類思維的延伸，在近幾十年迅速發(fā)展，使得一種新的科學(xué)方法——計算科學(xué)（Computational Science）出現(xiàn)并迅速崛起，成為現(xiàn)代科學(xué)的核心研究方法。關(guān)于計算科學(xué)的地位，西爾萬·施韋伯哈斯（Sylvain Schweberhas）認(rèn)為，計算科學(xué)的出現(xiàn)實際上是一種“哈金式革命（Hacking Revolutions）”，而非庫恩式的革命（Kuhnian Revolutions）。漢弗萊斯教授一方面承認(rèn)施韋伯哈斯的看法，但另一方面又認(rèn)為施韋伯哈斯在細(xì)節(jié)上并沒有捕捉到將計算科學(xué)引入科學(xué)的特殊之處。他認(rèn)為，只有準(zhǔn)確把握了這些特殊之處才能闡明為什么計算科學(xué)是一種“哈金式革命”，而非庫恩式革命。“哈金式革命”有幾個典型特點：（1）能引發(fā)多學(xué)科的科學(xué)實踐方式的大轉(zhuǎn)變；（2）引導(dǎo)新機構(gòu)促進新的做法；（3）革命與實質(zhì)性的社會變革有關(guān)；（4）這種革命的歷史可以不是完整和全面的。19世紀(jì)末到20世紀(jì)初的統(tǒng)計學(xué)的發(fā)展就是一個典型的例子。正是基于此，邁克爾·馬霍尼（Michael Mahoney）指出，并不存在所謂的計算的歷史。在庫恩所講的革命里，當(dāng)科學(xué)革命發(fā)生時，方法會隨之改變。而我們都知道的是，現(xiàn)代科學(xué)中保留了很多舊方法，新方法只是作為一種補充而被現(xiàn)代科學(xué)所使用。因此，漢弗萊斯教授認(rèn)為，計算科學(xué)的興起實際上是一種“侵位革命” （Emplacement Revolution）。

望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡使人們跨越了人類“可觀察性”和“不可觀察性”之間的界限。計算機為人類跨越人類的“可計算性”和“不可計算性”之間的界限建立了可能性。但問題是：邊界的另一側(cè)是什么？人類如何去理解？畢竟，由儀器引入所引發(fā)的認(rèn)識論問題在伽利略時代就已經(jīng)產(chǎn)生。如果我們承認(rèn)儀器能客觀地反映實在，邏輯上就應(yīng)該承認(rèn)計算機所介入的認(rèn)識具有可靠性和實在性。但是，如何論證這種可靠性和實在性呢？

漢弗萊斯教授對這一問題的看法是，計算科學(xué)的進步不僅僅是理論上的，而且是技術(shù)上的。新的技術(shù)可以將人類引入新的認(rèn)識領(lǐng)域。計算機的運算速度、存儲能力以及相關(guān)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)都是人類自身感官和思維無法比擬的，所以計算機使得什么是可認(rèn)識的方面和領(lǐng)域產(chǎn)生了質(zhì)的變化。比如，人類自身的計算速度為每秒10-2次浮點計算，而目前的超級計算機可以達(dá)到每秒1012次浮點計算。一臺萬億次浮點運算級別的機器運行三小時所執(zhí)行的計算量如果讓一個人來完成的話，則需要花掉他相當(dāng)于整個宇宙年齡的時間。因此，正是計算機對人類認(rèn)識能力的巨大擴展使得傳統(tǒng)的經(jīng)驗主義幾乎完全不適合現(xiàn)代科學(xué)認(rèn)識論。在現(xiàn)代科學(xué)研究的許多情況下，我們都遵從計算機的認(rèn)識權(quán)威。也就是說，人類已經(jīng)被嵌入到具有非人類認(rèn)知主體的網(wǎng)絡(luò)中，這種網(wǎng)絡(luò)的基本節(jié)點是儀器、計算設(shè)備和實驗裝置。因此，漢弗萊斯教授認(rèn)為，在我們對自己的感知能力進行擴展的同時，科學(xué)認(rèn)識論也將不再是人類中心主義認(rèn)識論（Human Epistemology）。

作為人類，我們怎么能理解和評估以計算為基礎(chǔ)的方法的可靠性？計算科學(xué)的方法遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了人類自身的能力，并以人類無法完全理解的方式運作。在一個高級的計算過程中，由于一個人不可能完全地、嚴(yán)格地追蹤計算機所做的每一個步驟，這就使得計算科學(xué)的認(rèn)識論在本質(zhì)上有別于傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)證明和科學(xué)推導(dǎo)，它必將導(dǎo)致認(rèn)識論的不透明性（Epistemic Opacity）。但是由于當(dāng)代科學(xué)知識的獲取過程大部分來源于技術(shù)進步（除了概念、理論和數(shù)學(xué)），并且大都具有基本的認(rèn)識論的不透明性，這是人類所無法繞開的。因此，人類理性的選擇應(yīng)當(dāng)是放棄對計算科學(xué)認(rèn)識透明性的堅持，從而采取一種不透明的認(rèn)識論，使人類在各種過時的經(jīng)驗主義與純粹的臆測之間找到一個可辯護的哲學(xué)立場。基于此，計算科學(xué)的認(rèn)識論不應(yīng)該將以人類為中心的認(rèn)識論作為固有基礎(chǔ)，人類只有放棄人類中心主義認(rèn)識論，才能走出人類中心困境（The Anthropocentric Predicament）。

最后，漢弗萊斯教授從本體論角度，簡要闡述了計算科學(xué)的發(fā)展在哲學(xué)上的重要性和意義。他結(jié)合計算機模擬在各領(lǐng)域的廣泛使用，包括人工生命、經(jīng)濟學(xué)、天文學(xué)等，指出了計算科學(xué)的優(yōu)勢和潛在的方法論危險，而這些問題在大數(shù)據(jù)與人工智能領(lǐng)域?qū)⒏油怀觥?/p>

在關(guān)于“大數(shù)據(jù)與不透明表征” （Big data and Representational Opaqueness）的主題報告中，漢弗萊斯教授從對大數(shù)據(jù)的歷史回顧出發(fā)，區(qū)分了兩種大數(shù)據(jù)：“小寫的大數(shù)據(jù)” （big data）和“大寫的大數(shù)據(jù)” （Big Data）。在此基礎(chǔ)上，他建立了三個概念——數(shù)據(jù)域（Datasphere）、深調(diào)（Thick Mediation）和不透明表征（Opaque Representation），以此作為一個理論框架來分析和理解大數(shù)據(jù)。

漢弗萊斯教授認(rèn)為，大數(shù)據(jù)之所以越來越被各個國家、組織、團體和個人所重視，是因為它涉及巨大的商業(yè)價值、公平公正以及隱私等基本問題。“大數(shù)據(jù)”這個詞最初是在20世紀(jì)90年代被創(chuàng)造出來的，當(dāng)時是由于各行業(yè)和各門科學(xué)廣泛使用數(shù)據(jù)采集和存儲設(shè)備，從計算機科學(xué)儀器和收銀機到關(guān)系數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫，潛在的難以控制的數(shù)據(jù)盈余匯集成了大量的數(shù)據(jù)，使得過量的數(shù)據(jù)問題變成了一個機會。于是，從大數(shù)據(jù)集中挖掘潛在的認(rèn)知和商業(yè)價值的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)便應(yīng)運而生。2008年，“大數(shù)據(jù)”的含義發(fā)生了明顯的變化。在這一年，《自然》雜志和《連線》雜志圍繞“大數(shù)據(jù)”這一主題組織了有關(guān)谷歌（Google）的討論。討論的主題并不是它在管理和開發(fā)大數(shù)據(jù)方面所取得的成功，而是討論它作為一個科學(xué)研究的典范，人類能從它身上學(xué)到什么。目前，與大數(shù)據(jù)概念密切相關(guān)的不僅是一套行業(yè)內(nèi)行之有效的如何使用數(shù)據(jù)的方法、數(shù)據(jù)科學(xué)和機器學(xué)習(xí)，而且是一種發(fā)現(xiàn)科學(xué)知識的新工具。

漢弗萊斯教授指出，沿著這條發(fā)展線索，大數(shù)據(jù)逐漸派生出了兩種廣泛的含義：即小寫的（big data）和大寫的大數(shù)據(jù)（Big data）。小寫的“大數(shù)據(jù)”是與數(shù)據(jù)科學(xué)相關(guān)的活動和方法，這些數(shù)據(jù)集太大以至于不能用傳統(tǒng)方法進行研究，如大型強子對撞機的數(shù)據(jù)處理。大寫的“大數(shù)據(jù)”是指與數(shù)據(jù)相關(guān)的方法和活動嵌入到社會各領(lǐng)域中。在經(jīng)濟上，這個術(shù)語表示以數(shù)據(jù)為中介的商業(yè)形式，如谷歌；在文化上，這個術(shù)語代表了一種由數(shù)據(jù)科學(xué)所驅(qū)動的新的知識和知識生產(chǎn)方式，如個性化推薦。

大寫的大數(shù)據(jù)（以下簡稱“大數(shù)據(jù)”）在本質(zhì)上指的就是大數(shù)據(jù)的經(jīng)濟和文化轉(zhuǎn)型，它反映了知識的社會結(jié)構(gòu)的歷史轉(zhuǎn)變。這種轉(zhuǎn)變源于最近幾十年發(fā)展起來的滲透在全球各個領(lǐng)域、組織的電子網(wǎng)絡(luò)空間及其生產(chǎn)和消費的大規(guī)模數(shù)據(jù)集。這個網(wǎng)絡(luò)空間既不是抽象的，也不是虛擬的，而是在人類社會中發(fā)展起來的具有技術(shù)和社會要素的具體結(jié)構(gòu)。漢弗萊斯教授將其概括為“數(shù)據(jù)域”。數(shù)據(jù)域作為拉圖爾意義上的行動者網(wǎng)絡(luò)——通過共同參與的代理人（包括人和機器）之間的交流——共同產(chǎn)生于我們可能與具體社會、文化和機構(gòu)聯(lián)系的獨特交互模式。兩種含義的大數(shù)據(jù)的存在皆因數(shù)據(jù)域的存在而存在。

為了揭示數(shù)據(jù)域的結(jié)構(gòu)和作用，漢弗萊斯教授提出了“深調(diào)”的概念，并用下圖來揭示基于數(shù)據(jù)域的數(shù)據(jù)交互結(jié)構(gòu)。

基于數(shù)據(jù)域的數(shù)據(jù)交互結(jié)構(gòu)

圖中，P1和P2是數(shù)據(jù)流之間的代理：人或計算機；M是調(diào)解數(shù)據(jù)流的中央計算機；O是控制M的組織，負(fù)責(zé)托管、控制由M支持的服務(wù)，如大型數(shù)據(jù)公司。以通過移動電話進行通信的兩個人（P1和P2）為例，由于這種通信技術(shù)的目標(biāo)是將發(fā)送者（P1）發(fā)送的信息忠實地復(fù)制到接收者（P2）處，其最高目標(biāo)是消除信號通過的信道噪聲。可以說，這些技術(shù)對信息所做的處理是淺調(diào)（Thin Mediation）。相比之下，在數(shù)據(jù)庫介入的通信如機器學(xué)習(xí)中，由于數(shù)據(jù)域中的信息將被文本化并存儲在數(shù)據(jù)庫中，它們被形成、處理和重新定向到與原始對話無關(guān)的第三方機構(gòu)中，因此導(dǎo)致交互行為的性質(zhì)發(fā)生了根本性改變。它的目標(biāo)不是擺脫信息干擾，而是從根本上重新塑造信息表達(dá)的方式，這被稱為“深調(diào)”。數(shù)據(jù)域及數(shù)據(jù)流動的機制恰恰能反映兩種大數(shù)據(jù)之間的重要區(qū)別。比如，在小寫的大數(shù)據(jù)領(lǐng)域，如在自然科學(xué)領(lǐng)域，當(dāng)科學(xué)家收集和處理非常大的數(shù)據(jù)集時，只有從世界到數(shù)據(jù)收集器之間的通信。科學(xué)研究的結(jié)果往往不會改變自然世界，如天體物理學(xué)的數(shù)據(jù)收集并不會影響星系本身。但在大寫的大數(shù)據(jù)的許多領(lǐng)域，信息和影響力在雙向流動。如社交媒體公司可以收集青少年數(shù)據(jù)，然后使用（和銷售）這些數(shù)據(jù)來重塑他們的購買習(xí)慣和娛樂喜好。因此，大數(shù)據(jù)涉及觀察者和被觀察者之間的反饋關(guān)系，而小寫的大數(shù)據(jù)通常不會。

為了理解深調(diào)所帶來的認(rèn)識論影響，漢弗萊斯教授提出了不透明表征的概念。要獲取機器數(shù)據(jù)庫中包含的知識，需要與非計算學(xué)科中使用的方法和表示方式基本不同的特殊技術(shù)和表征模式。有許多不同類型的表征，但他主要關(guān)注透明和不透明的表征（transparent and opaque representations）。

透明的表征是指，一個系統(tǒng)的狀態(tài)以一種開放的方式來表示，即人可以對其進行明確的審查、分析、解釋和理解，而這些狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換是由具有相似屬性的規(guī)則來表示的。如公理化理論體系、科學(xué)模型、圍棋等都是透明表征。不透明表征則恰恰相反，它主要來源于三個方面：缺乏必要的計算技能、專有算法本身以及知識產(chǎn)權(quán)限制。在大數(shù)據(jù)和機器學(xué)習(xí)的背景下，透明和不透明表征之間的差別非常重要。數(shù)據(jù)庫的規(guī)模迫使人們使用計算機而不是人類自身進行分析和處理。什么是機器的有效表征，原則上不需要對人類透明。因此，機器的有效表征對于人類來說往往不是透明的。在大數(shù)據(jù)機器學(xué)習(xí)中最常用的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和復(fù)雜神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，都使用了不透明的表征，并且使用了不符合熟悉的語言概念的特征。加之，深調(diào)機制又進一步加大了不透明表征發(fā)生的概率，這就導(dǎo)致按照傳統(tǒng)的認(rèn)識論無法理解大數(shù)據(jù)的認(rèn)識過程。

最后，漢弗萊斯教授為解決這一認(rèn)識論問題提供了一種思路。他認(rèn)為，大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)標(biāo)志著我們認(rèn)識世界和表征世界的方式發(fā)生了重大變化。大數(shù)據(jù)中使用的表征或模型的類型是其重要性和獨特特征的核心。在深調(diào)作為一個懸而未決的問題的情況下，不透明表征的方法將占主導(dǎo)地位。因此，發(fā)展可以令人滿意地處理不透明表征的認(rèn)識論將是關(guān)鍵問題。這與現(xiàn)代科學(xué)儀器將感知上無法接近的醫(yī)學(xué)分子和馬鈴薯基因組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成可以理解的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相同。這意味著，如果人類不能理解大數(shù)據(jù)及機器學(xué)習(xí)所使用的表征，那么程序出現(xiàn)意外后果的幾率就大大提高；也意味著由機器、數(shù)據(jù)庫和算法所構(gòu)成的數(shù)據(jù)域這一神秘世界將為人類帶來更多不可預(yù)測的挑戰(zhàn)。

二、《延長的萬物之尺》翻譯過程簡述

首先，北京師范大學(xué)的董春雨教授介紹了本書翻譯的來龍去脈。董春雨教授2007年受國家留學(xué)基金委資助到美國弗吉尼亞大學(xué)做訪問學(xué)者，受教于漢弗萊斯教授。2008年回國之時，即與漢弗萊斯教授相約，欲將《延長的萬物之尺》一書譯為中文。后來由于出版資金不到位、出版方變更等原因，幾經(jīng)周折，延至今日才由人民出版社出版，可謂十年磨一劍。

董春雨教授指出，《延長的萬物之尺》英文版出版雖然已有13年之久，但它討論問題之重要、分析問題之深刻、理解世界之獨到，充分展示了一位科學(xué)哲學(xué)家的深厚功底和獨特價值，尤其是在多年之后回溯人們對相關(guān)問題的研究，更可見作者思想的深邃、洞見和超前。例如，就觀察而言，從肉眼到科學(xué)最初使用的望遠(yuǎn)鏡，再到如今巡天的射電望遠(yuǎn)鏡，人與世界的關(guān)系發(fā)生了根本的改變，人從認(rèn)識的中心似乎退到了一種越來越無關(guān)緊要的境地，此即科學(xué)認(rèn)識的非人類中心主義化。這一立場的改變發(fā)人深省，涉及我們對實在的理解。另外，早在計算機問世后不久，漢弗萊斯教授就開始關(guān)注計算科學(xué)的哲學(xué)問題，關(guān)注數(shù)據(jù)問題。在這本書中，他一開始就提出了“海量數(shù)據(jù)”的獲取和處理問題，其實質(zhì)就是今天人們津津樂道的大數(shù)據(jù)問題；更為重要的是，他的思考已經(jīng)延伸到哲學(xué)層面的“數(shù)據(jù)的不透明性” 等問題，它對于深化人們關(guān)于世界的本質(zhì)問題的認(rèn)識，深化人們有關(guān)計算、數(shù)據(jù)、心靈性質(zhì)的認(rèn)識，尤其是深化人們關(guān)于大數(shù)據(jù)方法的限度與意義的認(rèn)識，具有重要的啟發(fā)價值。這充分反映了漢弗萊斯教授深厚的學(xué)養(yǎng)和學(xué)術(shù)洞察力與遠(yuǎn)見，包括他能夠從尋常現(xiàn)象與知識中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、討論問題的方式，也都值得學(xué)界后輩認(rèn)真體 會。

隨后，董教授簡單談及在《延長的萬物之尺》的翻譯過程中的點滴體會。他說，為了完成高水平的譯著，譯校者對書中的每一個細(xì)節(jié)都不放過，從專有名詞中文譯法的定奪，到字斟句酌的細(xì)致推敲、討論，可謂費盡心力，嘗遍艱辛。好在主要譯者蘇湛的專業(yè)知識背景和語言功底扎實，且富有文采，有時又靈感乍現(xiàn)，得來傳神妙筆——僅書名的轉(zhuǎn)譯便可窺見其翻譯的精妙之處。最后，董教授由衷地感謝人民出版社對中譯本出版的大力支持。

接著《延長的萬物之尺》一書的作者漢弗萊斯教授發(fā)言。他首先感謝董春雨教授的誠摯邀請，并談及多年來他們在學(xué)術(shù)交流上的強烈共鳴和志同道合的珍貴友情。繼而，他也特別感謝了中譯本的主要譯校者和出版方的奉獻(xiàn)和辛勞。最后，他談了關(guān)于本書論題的幾點最新的想法。他認(rèn)為，傳統(tǒng)經(jīng)驗方法對于今天的科學(xué)研究而言并不十分有用，他更傾向于將計算科學(xué)（Computational Science）作為思想資源來重新看待科學(xué)和世界及其關(guān)系。此外，他還談到了一些對他很有啟發(fā)的數(shù)據(jù)現(xiàn)象和有趣思想，并且指出“計算模板”是一個嶄新的概念，對于理解他的理論至關(guān)重要。最后，他簡單提到這種思想在當(dāng)前大數(shù)據(jù)研究上的延伸，介紹了最新的《大數(shù)據(jù)的不透明性》一文的主要觀點。

漢弗萊斯教授發(fā)言結(jié)束后，劉孝廷教授談了他對《延長的萬物之尺》的看法。他指出，漢弗萊斯教授是一位極富洞察力和高悟性的學(xué)者，在有些問題還沒有全面展開之時，他就能迅速抓住問題的根本，并將研究提升到一個很高的水平，切入大家共同逼近的一些重要問題。從研究方法上來講，這是非常富有啟發(fā)性的。人民出版社的編輯胡喜云代表出版社發(fā)言，她對學(xué)界專家對該書的出版工作的認(rèn)同表示感謝，并希望雙方的合作能夠進一步深入，繼續(xù)為國內(nèi)的學(xué)術(shù)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

三、《延長的萬物之尺》核心內(nèi)容

在導(dǎo)言部分，蘇湛教授講述了《延長的萬物之尺》譯名的由來。由于原書名Extending Ourselves的中文直譯聽起來不太像一本嚴(yán)肅的哲學(xué)著作，且容易引起歧義，他希望為該書找到一個能夠更精準(zhǔn)地傳達(dá)作者本意的題目。考慮到此書是一部討論人類認(rèn)識論問題的著作，書名中的Ourselves的本意指的也是人類自身，這使他想起了古希臘哲人普羅塔戈拉的名言—— “人是萬物的尺度”，于是便有了“延長的萬物之尺”這個譯名。在正論部分，蘇湛教授從縱橫兩方面簡要介紹了該書內(nèi)容。從縱向結(jié)構(gòu)來說，該書的第一章到第二章主要講述了科學(xué)儀器對人類感官能力的增強，強調(diào)科學(xué)儀器的作用。第三章到第五章則主要講述了計算科學(xué)對人類計算和思維能力的增強。在橫向上，有兩大主要議題橫貫全書，即非人類中心主義認(rèn)識論和計算模型理論。

在非人類中心主義認(rèn)識論方面，蘇湛教授指出，非人類中心主義認(rèn)識論涉及的議題是人類對工具的依賴，這里的工具包括儀器和手段（如實驗手段、數(shù)學(xué)工具、數(shù)學(xué)語言、計算機技術(shù)等）。在科學(xué)史上，最早可以追溯到伽利略時代對實驗科學(xué)和數(shù)學(xué)工具的依賴。因此可以說，人類中心主義認(rèn)識論始終是一種幻想，只不過現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展，尤其是計算科學(xué)的興起，將這一事實揭示得更加清晰了。那么，工具是怎樣增強人類的認(rèn)識的呢？該書最初是以觀測儀器為案例來討論這一問題的，然而這些增強方式并不僅僅適用于觀測儀器，在該書的后半部分，相關(guān)的討論也被推廣到計算機技術(shù)和數(shù)學(xué)工具對人類思維能力的增強上。這三種增強方式包括：外推（Extrapolation）、轉(zhuǎn)換（Conversion）和益增（Augmentation）。其中，“外推”和“轉(zhuǎn)換”的譯法爭議少，而“益增”是新詞，爭議較多。就三者的含義而言，誠如其名，外推是指相同感知方式下對現(xiàn)有感知能力的延展，如使用望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡等儀器。轉(zhuǎn)換是指將一種感知方式轉(zhuǎn)換為另一種，如使用聲吶。益增是指一些物理量很難通過感官直接感知到，但可以通過工具實現(xiàn)，益增之“益”在于增加了感知能力的種類，例如對磁力的感知可借助指南針實現(xiàn)。除了提及人類認(rèn)識對工具的依賴之外，蘇湛還指出，非人類中心主義認(rèn)識論還涉及可見/可處理和不可見/不可處理之間的界線的問題。他指出，這種界線只是一種人為的劃定，其根源在于人類認(rèn)識能力的局限性，實際上對宇宙本身而言，這樣一條界線并不存在。蘇湛認(rèn)為，非人類中心主義認(rèn)識論中最重要的一個話題是認(rèn)識不透明性問題。在該書中，認(rèn)識不透明性主要是圍繞計算機輔助研究技術(shù)提出的。它所意指的是，人類無法分析地理解計算機輔助方法中機器的運算過程，從而導(dǎo)致了對計算機輔助方法的質(zhì)疑。這種認(rèn)識不透明性僅僅是相對于人類而言的，其根源在于人類非常有限的計算能力。因此，不應(yīng)把認(rèn)識不透明性看成計算機輔助研究技術(shù)的缺陷，相反，它恰恰來自人類認(rèn)識能力的缺陷。未來破解認(rèn)識不透明性悖論的方法只能是將人類從認(rèn)識論的中心去掉。

計算模型理論是蘇湛重點介紹的部分。計算模型理論涉及三個基本的核心概念：理論模板、計算模板、計算模型。三個概念層層推進，理論模板是基石，可被理解為一組表征變量間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式，我們可在類比的意義上將它粗略地理解為庫恩的符號通式的對應(yīng)概念。理論模板配上具體的特征函數(shù)與初始、邊界條件，使之成為一組可解的偏微分方程，即計算模板，它是理論模板的一個在計算上可處理的替代個例。更進一步，將計算模板應(yīng)用于具體現(xiàn)實問題所得到的形式化對象就是計算模型。就三者各自的特點而言，理論模板是先在的、普適的、純形式的，它完全抽離了經(jīng)驗現(xiàn)實內(nèi)容，不表征任何物理對象，同時也不承諾可解性。而把理論模板變成計算模板，則要求所得到的方程可解，因為建立計算模板的目的就是求解。若得不到，則進行近似和理想化，設(shè)法讓它變成一個可解的計算模板。同時，計算模板也不再是完全的形式化對象，而是介于經(jīng)驗和純形式化之間，因為引入的函數(shù)和邊界條件來源于經(jīng)驗。需要強調(diào)的是，理論模板的語構(gòu)并不決定計算模板的語構(gòu)。繼而，把計算模板映射到現(xiàn)實中，就得到了計算模型。在構(gòu)建計算模型的過程中，對模板的選擇建立在一些基本的假設(shè)上，即“建構(gòu)假設(shè)” （Construction Assumptions）。不同于波普爾所說的Hypothesis，建構(gòu)假設(shè)是可以明確反事實的。它的主要目的就是確保計算模型的可解性。當(dāng)發(fā)生計算模型的預(yù)言與觀測結(jié)果不符的情況時，要考慮如何調(diào)整模板的方案，而不是完全放棄模板。而且這些調(diào)整方案通常是預(yù)先設(shè)計好的。在該書中，這些成套的調(diào)整方案被稱作“校正集” （Correction Set）。除此之外，把一個模板映射到一個現(xiàn)實的物理對象上的過程將自然地賦予這個模板一個“詮釋” （Interpretation），同時需要一套“初始正當(dāng)性論證” （Initial justification），即為特定計算模板為何能適用于某一物理過程做辯護。最后，“輸出表述” （An Output representation）即以特定的形式輸出結(jié)果，也是計算模型中很重要的部分，它關(guān)系到運算結(jié)果的可理解性。這六種組件構(gòu)成了一個計算模型。需要指出的是，理論模板、計算模板、計算模型的概念劃分僅僅是為了分析上的清晰性，而在實際應(yīng)用中，這三者是不可分離的。從選擇理論模板去解決一個物理問題開始，就已經(jīng)賦予了模板一個詮釋，并給出了隱含的建構(gòu)假設(shè)和正當(dāng)性論證。而當(dāng)一個理論模板被轉(zhuǎn)換為計算模板時，它已經(jīng)自然地成為一個計算模型了。

蘇湛認(rèn)為，漢弗萊斯的計算模型理論為科學(xué)活動提供了一套全新的解釋框架，它以求解為目的，試圖為數(shù)理科學(xué)提供一種可靠、操作性強的研究范式。計算模型最聰明的部分在于，將作為純語構(gòu)（或者直觀地說，純數(shù)學(xué)）對象的模板和指稱現(xiàn)實的模型分開。模板是自在的，與事實無涉的，因此也就無所謂實在性問題。然而，如果要用模板解決現(xiàn)實問題，它就必然指涉具體的現(xiàn)實，這時它也就成為一個模型。這也是模板可以被跨領(lǐng)域應(yīng)用的原因——模板不指涉任何實在，從而也就不依賴于任何學(xué)科。但是同一個模板，當(dāng)它每次被用來解決一個具體問題時，都需要一個獨立的建構(gòu)過程，這就解決了模板的跨領(lǐng)域應(yīng)用與模型的主題對象依賴性之間的矛 盾。

為了更加清楚地介紹計算模型，蘇湛就計算模型的特性、計算模型與其他理論之間的區(qū)別分別作了詳細(xì)說明。計算模型具有：詮釋的不可分離性（詮釋是貫穿于全程中的）；建構(gòu)假設(shè)的可反事實性（為了保證可解性，用選擇性實在論的立場來為反事實性做辯護）；模板的非充分決定性等特征。他尤其強調(diào)了模板的非充分決定性的意義。模板的非充分決定性根源于模板與現(xiàn)實指涉的分離。它包括語義非充分決定性（同一套模板可以做不同詮釋）和語構(gòu)非充分決定性（同一過程可用不同模板表征，如地心說與日心說基于不同的參照系解釋天體的運行軌跡）。前者保證了模板能夠被跨學(xué)科應(yīng)用，后者則使得人們可以通過變換語構(gòu)來改變表象的可理解性。

就計算模型理論與之前理論的區(qū)別而言，計算模型理論將科學(xué)研究的目的解讀為解題，符合常規(guī)科學(xué)的特征。它堅持選擇性實在論這一有利于解題的實在論立場，而不是給出一個清晰的、完整的本體論承諾。它以被不斷批判和調(diào)整的理論模板為核心組件，而不是庫恩的或者被不假思索地接受、或者被不留情面地拋棄的符號通式。它把對科學(xué)進步的解釋拉回到科學(xué)是由微小的進步推動的軌道上，重視常規(guī)科學(xué)。作為分析單元，理論模板不依賴于特定的學(xué)科或物理對象，因此可以揭示現(xiàn)代科學(xué)中常見的學(xué)科跨界現(xiàn)象。之前的理論、范式和研究綱領(lǐng)則是主題和學(xué)科特定的，不能隨便地映射到不同的學(xué)科上。基于上述介紹，蘇湛認(rèn)為，計算模型理論是一個可以和庫恩、波普爾的理論相競爭的對科學(xué)活動的解釋框架。

蘇湛最后指出，漢弗萊斯的研究重新喚起了人們對常規(guī)科學(xué)研究的重視。如漢弗萊斯教授在書中反復(fù)強調(diào)的，在討論認(rèn)識論問題時，應(yīng)該重視人類在實踐上能夠做什么，而不僅僅是考慮在原則上能干什么。語構(gòu)直接影響到一個計算模型是不是可解，對此也應(yīng)該予以重視。例如實驗主義者所詢問的，做理論科學(xué)能否提出新東西的問題，就是一個語構(gòu)問題，是使科學(xué)理論從不可理解的語構(gòu)成為可以理解的語構(gòu)的問題。科學(xué)認(rèn)識對于科學(xué)工具和數(shù)學(xué)語言的依賴也是不容忽視的。

綜上所述，漢弗萊斯的計算模型理論是解讀科學(xué)活動的一種新框架，但它只適用于數(shù)理科學(xué)，無法為實驗研究工作提供解釋。蘇湛認(rèn)為，漢弗萊斯的原型是計算機模擬，即首先有固定的幾組數(shù)學(xué)公式，繼而用它們來詮釋不同的物理事實；而立足于計算機模擬，從計算機模擬倒推到現(xiàn)實的實驗，這或許是將來可以發(fā)展的一個問題。最后，他再次強調(diào)，漢弗萊斯的計算模型理論的核心在于求解，但難以為大自然終極圖景提供解釋。

四、相關(guān)討論

在討論環(huán)節(jié)，有聽眾問計算模型理論是否適用于實驗，漢弗萊斯教授對此的回答是否定的。他認(rèn)為，對于理科來說，完全抽象的模型可以應(yīng)用于很多領(lǐng)域，但實驗研究中所采用的實驗手段具有特殊性，很難在不同的學(xué)科間進行交流。蘇湛同意漢弗萊斯的觀點，并補充說，實驗科學(xué)與理論科學(xué)非常不同，但從計算模板理論發(fā)展出的選擇性實在論能夠為我們關(guān)于實驗的科學(xué)哲學(xué)研究提供一些很好的洞見。除此之外，漢弗萊斯認(rèn)為，波普爾的證偽理論專注于科學(xué)的消極方面，而把在實驗中失敗的模型完全拋棄掉是不合理的，因為理論并非一開始就是完美的，他主張對失敗的理論進行修正而不是放棄。庫恩則更加強調(diào)科學(xué)革命中的斷層經(jīng)驗，但常規(guī)科學(xué)是連續(xù)性的。因此，相比于波普爾和庫恩，漢弗萊斯的計算模型理論較為溫和。

當(dāng)被問到電腦模擬算不算實驗時，漢弗萊斯認(rèn)為電腦實驗不是實驗，因為實驗是建立在一系列原則基礎(chǔ)之上的，對于數(shù)理科學(xué)十分重要。漢弗萊斯詢問蘇湛科學(xué)史中有沒有運用計算模型的例子，蘇湛指出開爾文勛爵用一組方程（最初從熱力學(xué)和流體力學(xué)中用演繹方法得出的方程）去解決電磁學(xué)中的問題，賦予電磁學(xué)問題以數(shù)學(xué)的語言。他也希望從科學(xué)史中可以發(fā)掘出更多相關(guān)的例子。

此后，漢弗萊斯和蘇湛還討論了計算模板與庫恩的符號通式之間的不同。蘇湛表明，他只是在類比的層面將二者等同，以便于理解，但二者在意義上還是有很大不同的，最重要的不同在于計算模板是可改造的，而符號通式只能被完全接受或完全拒 絕。

在談到常規(guī)科學(xué)中的連續(xù)性時，漢弗萊斯提到了不同層次的計算模板。他認(rèn)為計算模板是分層次的，有些是通用的，有些是專用的，需要加以區(qū)分。

當(dāng)被問到計算模板與計算模型之間的差別時，蘇湛回應(yīng)道：計算模板是抽離了的數(shù)學(xué)部分，不指涉任何實在，但用計算模板研究具體問題時，它就成了模型，要指涉物理實在。此外，模板可跨領(lǐng)域使用，但是每一個具體的應(yīng)用都需要獨立的正當(dāng)性論證。模板與模型之間的這種分離繞過了傳統(tǒng)模論型經(jīng)常會遭遇的窘境。劉孝廷教授進一步闡發(fā)了這一區(qū)分，認(rèn)為計算模板與計算模型的區(qū)分相當(dāng)于計算機工作的原理，且這個問題只有在計算機時代才能得到回答。他指出，在人機時代，人的認(rèn)識方式發(fā)生了很大變化。

最后，對于模型的跨域使用的界限在哪里，能不能跨越到社會科學(xué)的問題，漢弗萊斯認(rèn)為，關(guān)鍵要看世界本身是什么樣子的，而這是很偶然的。蘇湛則認(rèn)為這取決于建構(gòu)的過程。在討論與交流之后，本次“當(dāng)代科學(xué)哲學(xué)前沿問題國際研討會”也圓滿落幕。