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论道家自然观对于现代科学的启发摘要：道家是中国古代的重要思想学派，而其自然观在中国古代也独树一帜，流传广泛，甚至于对两千多年后的现在仍具有很强的指导意义。本文通过阐明道家自然观的深刻内涵，解释了道家这种“道法自然”的自然观对于人工智能以及生态科学的启发。关键词：道家；自然观；人工智能；生态科学1引言自然观，指的是人们对于自然以及人与自然关系的认知和观念，也可以说是对自然界的总体看法[1]。不同的学派、国家和宗教，一般会有不相同的自然观。譬如在基督教教义中，自然是上帝创造出来的，上帝经过六天分别创造出了光、空气、陆地、飞鸟、野兽以及人类，这是唯心主义的自然观[2]。而在古希腊哲人眼中，事物是由单一的物质本原构成，这个物质本原，泰勒斯认为本原是“水”，阿那克西曼德认为是“无定”（一种虚拟物质），阿那克西美尼认为是“气”，宇宙万物的生成、变化都是这种物质本原“浓聚”或“稀散”的结果，这是另一种自然观[3]。纵观人类自然观的发展，可以说，自然观和自然科学发展水平是密切相关的。在人类文明的初期，由于科学发展水平落后，最先出现的自然是神话中的自然观。之后自然科学发展，出现了唯物主义和唯心主义自然观的对垒现象。其中，唯物主义自然观经历了三个发展阶段，分别是朴素的哲学自然观、形而上学自然观以及辩证唯物主义自然观。到现在，自然科学相比于之前，已经取得了前所未有的进步，于是唯物主义自然观也成为了共识，而这种自然观反过来也在影响着科学的发展。[4]在中国古代的自然观中，道家作为一个代表性学派，其思想影响深远，流传于后世，本文就主要论述道家的自然观对于现代科学的启示。本文第二章介绍了道家自然观的内涵，第三章分析了道家自然观对于现代的启示，第四章对全文进行了总结。2道家自然观的内涵老子在其著作《道德经》中，首次提出了“自然”这个用词。陈其荣先生指出:在老子之前，并未形成“自然”这一术语,“自”和“然”是分立的，把他们合在一起，其原本意思，乃是两个字意思的叠加，即“自”指“自己”,“然”就是“如此”[5]。这里提到的“自然”，主要出自《道德经》里面的名句“人法地，地法天，天法道，道法自然”，这里“法”的意思是以某种东西作为准则，为动词名词化的用法，这句话的意思是说，人居住在地上，需要遵守大地的法则，大地要遵照天的法则，天要遵照“道”，而“道”本质上是自然而然的，不需要依托于谁而独立存在。这句话也能反映出老子的自然观，也就是自然是自然而然存在的，不是人为创造出来的，万物是自然而然存在于此的，要想让万物恢复秩序，就需要放弃人类的管理，任其自由发展。总体来说，道家的自然观可以分为三个层面[6]。第一个层面是，道家认为，自然的本质是生养万物并任万物自由生长。在道家哲学中，世界万物并没有一个创造者或者决定者，神不是万物和人类的主宰，或者说，世界上不存在创造世界的一个神，这个世界是自然而然形成的。陈鼓应、白奚先生指出:“老子第一次把宇宙间的一切都看成是一个自然而然的过程，用自然论取代了目的论。”[7]这里，还可以参考《道德经》里面的论述，“有物混成，先天地生。寂兮寥兮，独立而不改，周行而不殆，可以为天下母。吾不知其名，字之曰道，强为之名曰大”。这句话介绍了老子认为的“道”，所谓“道”是种先于天地产生的东西，不受任何影响，始终保持本来的面目，根据这个“道”形成了这个世界。粗浅来解释的话，“道”可以说成是世界万物的“道理”，但是还不仅仅如此。第二个层面是人与自然的关系，老子认为，人是自然的产物，人与万物是平等的。在《道德经》中，有这样的话：“道大，天大，地大，王亦大。域中有四大，而王居其一焉。”可以说，在这里，老子已经脱离了以人为中心的传统观点，而是认为人只是天地中的一个种群，对自然界的“道”无法施加影响[8]。这个论点，在庄子那里有了进一步的发展，庄子把天地看作了人与万物的母亲，是自然界生养了人与万物，他有这样的论述：“自以比形于天地，而受气于阴阳，吾在于天地之间，犹小石小木之在大山也。”可见，庄子在这里显得更加谦卑。第三个层面，人对待自然应该有的态度。道家强调要因循自然，不可强行施加影响。正所谓“天地与我并生，而万物与我为一”，人处在天地之间，既然不算是什么特别的存在，也就不应该肆意对自然施加影响，只有放弃人为，因任自然，才有利于自然的和谐。这一点，在道家的执政思路上也能体现出来，也就是类似“无为而治”，“治大国如烹小鲜”的思想。但是，这里要强调的是，道家讲求的无为，绝对不是过分消极，什么都不做，而是不过度施加影响，顺应事物的自然，按照自然规律做事，从而达到“无为而无不为”的境界，道家讲究无为，其实也是为了“无不为”，单纯的把道家定义为消极显然欠妥[9]。3道家自然观对现代科学的启发道家这种“无为”的自然观，对现代社会有许多方面的启发，无论是治国上还是个人修养上，都能给现代人很多的营养。不过，在这里我要讨论的不是这些较为明显的方面，而是道家自然观对于科学发展的影响，现在学术界对其研究不多，因此比较有研究的必要。在本章中，我将分别介绍道家对于人工智能以及生态科学两方面的启发。3.1道家自然观对人工智能的启发3.1.1人工智能的定义人工智能（ArtificialIntelligence，简称AI）是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。[10]可以算是计算机科学的一个分支，目的是了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，研究领域包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。需要强调的一点是，人工智能不是人的智能，但能像人那样思考，甚至可能超过人的智能。3.1.2道家自然观与建立复杂系统如前所述，道家自然观指的是那种不施加人为干预的观念，这种观念之所以有价值，就是因为它体现出了自然界发展历程中的基本原理，即复杂性孕育稳定性。正如凯文凯利在《失控》中所提到的，复杂的系统需要一点失控[11]。解释这句话的意思，其实是说对于复杂的系统，人们应该更多的放手，让系统自己进化和发展，这样才能形成一种稳定的抗干扰的系统。如果人们时刻施加自己的控制，要按照自己的设计去考虑系统遇到的各种可能性，那么这个系统很可能永远也设计不出来。这就叫做“人工进化”，在人工的环境中，让系统自主进化。自然是神奇的，也是伟大的，对于复杂的系统而言，道家的自然观确实能提供很多的启发。人工进化具有两个明显的优势，首先是复杂性，依靠工程思维能够解决的都是简单而浅显的问题，而真正复杂的问题如人类大脑、生物圈等等，靠人类的智慧是无法理解的，这里就能看出自然的伟大之处，科学家可能经年累月地在某个算法上绞尽脑汁，但是一个自主的系统却可以通过无目标的进化和自然选择获得能力。人工进化的第二个优势是能制造出缺陷更少的东西，由于系统是进化而来的，也就避免了人可能犯下的种种失误和纰漏，在进化中，系统是具有生命的，这种顽强的生存和容错能力正是和人为制造相比最大的优势。3.1.3道家自然观与人工智能的结合道家自然观对于人工智能的影响也是如此。无法否认的是，人工智能足够复杂，甚至已经超过了人类的智力极限，对于一个完整的人工智能系统，需要它实现人脸识别、语音识别的功能，具有分析和判断的能力，并且能够按照需求给出自己的反馈，这个过程，每一步都极为困难，科学家耗费一生，可能也难以在一个小点上有所突破。这就与上文提到的复杂系统中人工进化的例子很类似，人工智能系统很复杂，所以需要采用道家的自然观，也就是顺其自然，任其发展，脱离控制，具体来说，需要设计一套可以自我复制的程序，让其自己学习、进化、优胜劣汰，并且用一些方法加速其进化的进程，最终，就很可能可以实现人类所需要的全部功能，甚至可能会设计出超越人类智力的智慧生命，当然这一点在众多的科幻小说和电影中已经无数次被作为案例了。在人工进化中，获得可靠系统的代价就是失去人类的控制，由此也就处在制造出超过人类智慧的生命的可能性，在全球计算机科学界引发了很广泛的担心情绪。但是，在获得人工智能的时候，这种代价很可能是无法避免的。3.1.4现实中道家自然观在人工智能领域的应用人工智能在计算机上实现时有2种不同的方式。一种是采用传统的编程技术，叫工程学方法，它在文字识别、电脑下棋等一些领域内有了一定的成果。另一种是模拟法，要求实现方法和人类或生物机体所用的方法相同或相类似，这也就是上文提到的人工进化的方法。[12]第二种模拟法又可以分成两种类型，一种是遗传算法，简称GA，另一种是人工神经网络，简称ANN。遗传算法模拟人类或生物的遗传-进化机制，需要人工详细规定程序逻辑，对于复杂的问题不易处理，需要大量的编程，较为繁琐[13]。人工神经网络方法则是模拟人类或动物大脑中神经细胞的活动方式，在应用这种方法时，编程者要为每一角色设计一个智能系统来进行控制，这个智能系统就像初生婴儿那样，能够学习，能渐渐地适应环境，应付各种复杂情况。这种系统一开始也不可避免会犯错误，但它能吸取教训，下一次运行时就可能改正。采用人工神经网络的方法，不需要进行事无巨细的编程，所以应用于复杂问题，通常会比遗传算法更为省力[14]。从这里就可以看出，目前世界上人工智能发展的前沿已经应用了道家的这种无为而治的自然观，不追求过分的控制，而是放开控制权，让其按照自然属性自由发展，这样就可以获得一个稳定的、可靠的、功能复杂的系统。举例来说，目前在汽车领域，自动驾驶技术非常热门，每一次展览会上都会成为热烈讨论的话题，抛开伦理学和法律等问题不说，只谈技术的话，自动驾驶的实现也需要人工智能的参与。汽车运行的环境极为复杂，不仅需要考虑周围的障碍物、道路、人员、车辆，还需要结合车辆本身的速度、加速度、转向角、制动等参量综合协调，想要设计出这样一套完整的系统难度极大，因此，目前世界上先进的汽车企业也采用了这种“失控”的人工智能，让自动驾驶系统自主学习，自主修正错误，经历大量的实地测试后，形成一种稳定系统。特斯拉就是一个例子。在特斯拉最新发布的操作系统中，增加了半自动驾驶功能，也就是在有道路标识的道路上可以自动驾驶，尽管特斯拉的软件工程师已经足够高明，仍不可避免的会出现一些错误，这里，特斯拉的半自动驾驶系统的自主学习功能就发挥了作用[15]。有一个客户举例提到，有一次特斯拉转弯时，没有辨识清楚道路情况，几乎发生危险，驾驶员迅速用方向盘纠正了，而在第二天再次通过这个道路时，特斯拉的半自动驾驶系统已经可以很平稳的转弯，不需要驾驶员的干预了。可见，自主学习已经应用于现在的量产车上，未来在无人驾驶系统上，相信这种道家的自然观也会得到充分的应用。3.2道家自然观对生态科学的启发“道法自然”的这种自然观也对于生态科学有许多启发，下面我会从两方面进行论述，分别为对于生态系统恢复和人工合成生态的启发。3.2.1对于生态系统恢复的启发道家认为，人类不应该随意改造自然，那样反而会造成一个不稳定的生态系统，相反的，道家告诉我们，自然界有其自我稳定的机制，人类应该做的是放开控制，让其自主发展。以美国黄石国家公园为例。过去，黄石国家公园的管理人员为了防治林木病虫害，曾采取喷洒DDT农药的方式，对公园发生的火灾更是这全力扑灭。农药破坏了生物多样性，此外，由于及时扑灭火灾，使一些植物如巨杉的繁殖失去了条件。因为巨杉的繁殖需要一个特殊的条件——森林火。黄石公园的管理人员经过不断的探索才最终发现了这些问题，他们如今已经采取了因任自然的方式进行管理，实践证明是非常有效的[16]。目前人类已经人为地将统一的生态系统割裂了开来，通过人类聚居区、公路等人工设施，阻碍了不同区域动物的转移，由此造成了生态系统的不稳定，现在有科学家警告，第六次地球生物大灭绝已经开始，其中很大一部分是人类活动的影响。按照道家的理论，自然需要自主发展，自然有其“道”，人类不应该过分干预。现在人类的核心工作是恢复已经被破坏的生态，这就更需要道家的自然观，不需要施加干扰，不需要喷洒杀虫剂或者灭火，而是应该放任自然，让其充分发展。3.2.2对于人工合成生态的启发除了在地球上重建生态系统之外，人类还有一个梦想，就是登上其他星球，甚至于发现