2025年5月20日 星期二

無形之手:反饋環路何以成就複雜系統

 

無形之手:反饋環路何以成就複雜系統

試觀萬鳥齊飛,迴旋俯仰,無首而序。抑或鬧市興替,自生自化,不假外力。此皆複雜系統之例也。其所以引人入勝者,蓋能自適應、自調控,復衍難測之新質也。究其動因,無他,反饋環路是也。


何謂「複雜系統」?

探究反饋之前,首明複雜系統之特徵:

  • 眾多部件,彼此交聯: 系統內元素繁夥,相互牽引。譬如人身億萬細胞,或都邑千萬生民。
  • 非線性互動,變幻莫測: 部件間之影響,非單純等比。微小變動,或致巨大難料之效,謂之「蝴蝶效應」。
  • 新質湧現,超乎預期: 系統之整體,能顯個體莫能預見之特徵。單鳥不能成群飛之形,眾鳥則能演奇妙之舞。
  • 隨時應變,適應環境: 複雜系統常因應周遭,變其結構,改其行止。
  • 自發組織,無需外控: 秩序與模式,能自行生發,不賴外部指令。

反饋環路之關鍵作用

反饋環路者,乃系統之輸出反轉以影響輸入,成一循環也。此循環於複雜系統之運作,至為重要:

  • 學習與適應之基: 反饋乃複雜系統「學習」之途徑。其提供資訊,告以行事之效,或環境之變。系統據此調整其為,日進其善,或求存續。若無反饋,則系統昧於自身之舉,亦無從改進以求良果。
  • 自調與穩定之源: 負反饋環路於維持系統穩定,尤為關鍵。當某變量偏離常軌,負反饋則力挽狂瀾,使系統復歸平衡。譬如人身恆溫,或市場自行糾偏。若無負反饋,系統必劇烈震盪,終至崩潰。
  • 複雜行為之生發: 複雜系統之奧妙模式與湧現特徵,常因多重反饋環路於不同層次之錯綜交織而生。此等環路能造就精密之相互依賴,引發連鎖反應,終成嶄新而難測之系統整體行為。

若無反饋環路,系統將何如?

設一系統,部件眾多,互動非線,然無反饋環路。其特性恐將如下,使其難稱真正之複雜適應系統:

  • 無從適應: 無反饋,系統即無法應對環境之變,亦無從學習自身之過。將僵滯不變,或循既定軌跡,不顧內外諸情。
  • 缺乏自調: 系統將無穩定機制。任何擾動或波動,恐導致失控之增長、衰退或混沌,而無自我糾正之力。
  • 新質難顯: 部件間雖或仍有互動,然缺乏反饋,將嚴重限制複雜之新質行為之湧現與維持。系統恐止於一堆互動之部件,而無法發展出高層次之適應性。
  • 極易崩潰: 此等系統將極為脆弱,易受內在變異與外來衝擊。無適應自調之力,微小擾動亦足以使系統遠離初始狀態,甚至瓦解。

譬如化學反應,多有中間步驟。若無反饋機制(如產物濃度影響前一步驟速率),則反應僅依初始反應物濃度進行,無法動態調整以應溫度、壓力或抑制劑、催化劑之變化。又如社交網絡,若無反饋(如用戶間點贊、評論,趨勢影響行為),則網絡結構與信息流將僵化無應。其動態演化、社群形成、思想傳播,皆將不復見。

總而言之,雖或能想像一系統,部件眾多,非線互動,而無明顯反饋環路。然此系統將缺失複雜適應系統之諸多定義特徵。反饋環路,乃驅動複雜系統適應、自調、並生發精妙行為之引擎也。無此,系統恐僅為脆弱、無應之物,失卻吾人對複雜性之動態豐富聯想。或可稱之為「複雜系統」而非「複雜適應系統」,蓋其互動雖存,卻無反饋所賦予之循環影響耳。