从统计学到涌现:系统模块化的探索
1. 从有限到无限:组件交互的神奇
在系统研究中,一个引人入胜的现象是,组件与共享环境交互时,能从只能生成有限语言的组件中产生无限行为。从语言层次来看,任意有限语言属于乔姆斯基层次结构中的正则语言,而基于这些有限语言构建的群体,能定义整个上下文无关语言家族,这是该层次结构中包含所有正则语言家族的更大语言家族。
1.1 群体与环境交互产生复杂语言
当我们将只能生成有限语言的组件置于共享环境中时,会观察到令人惊讶的结果。例如,原本设计用于生成特定有限字符串的两个模块,在孤立状态下它们生成简单的有限语言集合。但当将它们放入包含特定符号的共享环境中时,整体系统的全局行为变成了无限语言。
这种有限与无限之间的差距,不仅带来了惊喜,更在理论上揭示了群体的强大能力。群体不仅能定义上下文无关语言家族,在添加一些简单自然的条件后,其生成能力还能扩展到一些上下文敏感语言。
1.2 环境交互与语言涌现
这种现象体现了涌现的概念。涌现通常被描述为耦合、上下文相关交互的产物,系统整体行为不能通过简单相加组件行为得到。以简单模块为例,当设计与观察使用不同语言描述,且两者因果联系不明显时,涌现现象就会出现。
比如,设计用于生成有限字符串的模块在孤立时表现普通,但在共享环境中产生了意想不到的无限语言,这满足了涌现测试的要求,为涌现现象提供了理论和实验的双重示例。
2. 理性决策:智能体的抉择
在智能体的研究中,理性是一个核心概念。直观来讲,一个智能体若能根据目标在给定情况下决定执行何种行动,就实现了感知与行动的理性耦合。