张江：用“复杂”去理解世界、建设世界

　　当你向别人介绍自己的专业“复杂科学”时，别人听不懂怎么办？

　　面对《新民周刊》记者的提问，张江温柔一笑：“的确常常有这种尴尬。我就说我是搞人工智能的。”

　　张江，北京师范大学系统科学学院教授，主要研究领域包括复杂系统分析与建模、复杂网络与机器学习、社会与经济系统的规模法则（Scaling Laws）等，专业方向可以简称为“复杂科学”。

上图：北京师范大学系统科学学院教授张江。

　　这样一门需要抽象思维去理解的学科，张江和团队却深入其中乐此不疲。近年来因为人工智能的广泛应用，张江也经常被邀请到机关单位、高校、企业演讲，介绍“复杂科学”理论和思维方式，广受欢迎。“我发现听众非常感兴趣，尽管他们不是做这个专业的，但我讲的内容可以给他们一些启发，为他们认识世界、处理问题提供新的角度。”

　　讲台上的张江传播着一门高深的学问，但年少时的张江怀揣摇滚梦想，向往的却是一种不羁的自由。

　　命运、生命、科学可能都不是我们想象的那样“中规中矩”“一目了然”。“复杂”才是这个世界的本质。

看见世界的复杂本质

　　“椋鸟是一种生活在欧洲的鸟，身长约22厘米，也就一个巴掌大小，但它们经常会集合形成规模庞大的鸟群，像一只巨大的水母飘浮在巴黎上空。椋鸟群飞翔时井然有序，彼此不会发生碰撞；而当规模庞大的鸟群朝埃菲尔铁塔飞去时，又会灵活地分裂成两个新的鸟群，分别从铁塔的两侧绕过，然后重新会合到一起。这种由椋鸟构成的群体就是一个典型的复杂系统，它们不是孤立的鸟，而是通过相互协调形成了一个庞大的整体。”

　　以上这段话，出自张江发表在媒体上的一篇科普文章，用人们日常生活中可以观察到的现象，去解释什么是“复杂”：“复杂科学就是要研究这些不同的复杂系统丰富多彩的涌现现象背后的共同规律。用亚里士多德的一句话来概括，涌现现象即‘整体大于部分之和’。它的意思是，当若干个体组合形成一个庞大的群体时，这个群体总会出现一些新的属性、特征、行为和规律，而又无法简单地归结到每个个体之上。”

　　如果上面这段话还是很难懂，可以看看张江介绍2021年诺贝尔物理学奖的文章。

　　2021年诺贝尔物理学奖颁给了三位从事复杂系统研究的科学家，张江在文中写到：“诺贝尔奖为何突然青睐复杂系统研究了？我想这主要应归功两点。一方面，复杂系统研究其实是牵扯到从生命到宇宙再到人类社会等一系列意义重大的问题。另一方面，复杂系统无愧于复杂二字，它的研究实在是太难了。你看，针对自然界中的秩序现象，我们有欧氏几何、群论等一大堆数学、物理工具；针对无序现象，我们又有概率、统计等一大堆理论工具。然而，复杂系统，恰恰介于混沌与秩序之间，传统的分析工具刚好基本都用不上了。所以，这方面一小点的进展都是不得了的。”

　　听张江解释“复杂科学”，让记者常常觉得自己在上一堂哲学课。张江教授登上了2022年“科学Talk.生命科学新力量年度人物榜”，那么“复杂科学”与生命又有什么关系呢？

　　“生命科学是复杂科学研究的对象之一，比如说我们现在都知道人的物质构成是细胞、基因、蛋白等等，设想把一个人拆散成细胞、基因、蛋白，然后再把它们搅拌在一起，形成的并非一个生命体。如此多基本的单元要构成人体，是需要复杂的构成原理的，复杂科学可以研究这中间的奥秘。”张江说。

　　如果我们理解了这种构成原理，那么我们就能从各种设备采集到的人体大量数据，像心率、血压、血液中的各种指标，甚至基因信息等等，去建造一个完全数字化的人体模型，相当于在平行世界里建造了一个和真人一样的数字人。张江说，在开发新药物或者新的手术术式的时候，只需要在数字虚拟人身上做实验，观察数字人的反应，就可以得到一些可靠的结论，实验安全后再将新药或者新技术用到病人的身上，可以获得更加安全和有效的治疗效果。张江表示，这是复杂科学思维下的一种应用，但目前还未能实现。

摇滚少年的科学梦

　　文质彬彬的张江，从未放下“原谅我这一生不羁爱自由”的情怀，团队年会上，他还会抱着吉他高歌一曲。

　　张江1978年出生在北京，少年时赶上了上一波中国本土摇滚热潮的尾巴，上大学后常常晃荡在五道口的胡同里寻找打口碟。学业上，他也走上了自己的“不羁”之路。

　　“我最初想学物理，但家长反对，觉得物理不实用。高考成绩不算理想，调剂进了土木工程专业，我不喜欢。读了一门辅修课，遇到了贺仲雄老师，跟着他开始做研究。”贺仲雄是北京交通大学自动化所教授，是中国模糊数学的早期研究者之一，跟着这位老师，张江接触到人工智能、复杂科学的一些基本概念，本科阶段就在老师指导下发表了近十篇论文，获评全校十大新闻人物，“随便学学”的土木工程专业也获得了保送研究生的资格。

　　张江说，他天马行空的行事风格与家庭有很大的关系。“我成长在一个很稳定的家庭，家长支持我的选择，小时候喜欢捣鼓东西，大一点后喜欢看书。”高中时张江读了爱因斯坦传，觉得看懂了相对论，一度幻想自己因为掌握了太多宇宙奥秘而有被外星人抓走的危险。

　　2003年非典疫情发生，这一年北京的高校里学生们被要求不出校甚至不能出自己的宿舍楼，“足不出户”的两个月时间，张江邂逅了一本叫做《复杂》的书，他终于找到了他未来要做的研究，就是它。“这本书就像指路明灯一样，让我明确了自己的研究方向。”这两个月里，张江还做了一件事——建立集智俱乐部网站，分享他对复杂科学的认识。直到今天，集智俱乐部仍然聚集了一批对复杂科学、人工智能有着浓厚兴趣的志同道合者，成员之间会发起主题读书会，并从社区中产出了论文、书籍等成果。

　　博士毕业后，张江才算真正跨入复杂科学研究领域。张江说，虽然公众对复杂科学不太了解，但实际上国内很多高校都设立了相关专业，比如“系统科学”“系统工程”等。张江认为，国内的研究水平在国际上大概属于第二梯队，但中国人受传统文化的影响，向来主张天人合一的整体观，以及用“一生二，二生三，三生万物”来描绘大自然中的涌现现象，所以在复杂科学的理解上其实是有自己的优势的，因此中国团队在复杂科学上也是有潜力的。

　　采访的最后记者问张江教授一个问题：如果所有的研究都基于数据，科学对人本身会不会越来越忽略？“很多人担心我们搞理工科的，只关心冷冰冰的数据，我认为过于关心数据的确是非常错误的。首先，如果不考虑数据背后这个真实的东西（我们管它叫物理背景），那么研究很可能张冠李戴。其次，世界本身包含的信息量几乎可以说是无限的，再多的传感器也无法捕捉到所有的信息。”

　　世界足够复杂，这对于张江来说不是困扰而是乐趣。记者｜黄祺