适应主义思维的威力
作者: 丹尼尔·丹尼特著 / 7403次阅读 时间: 2011年5月02日
来源: 方舟子译 标签: 达尔文 丹尼特 方舟子
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适应主义思维的威力
丹尼尔·丹尼特方舟子


  【译者按:这是《达尔文的危险观念》(Darwin's Dangerous Idea)一书的第九章第一节。作者丹尼尔·C·丹尼特(Daniel C. Dennett)是美国塔夫茨(Tufts)大学认知研究中心主任、艺术与科学杰出教授。该书是近年来出版达尔文主义哲学著作中较为重要的一部,中文翻译获得授权,将由上海科学技术出版社出版。】

  “像大自然的意向那样裸体”是早期天体运动一个有说服力的口号。但是大自然的原本意向是所有灵长类的皮肤都不应该裸露。
  ——伊蕾恩·摩尔根(Elaine Morgan)1990

  判定一首诗就像判断一块布丁或一台机器。人们要求它起作用。只有因为一个制造物起了作用,我们才能推断制造者的意向。
  ——W.维姆萨特(W.Wimsatt)和M.贝德斯利(M.Beardsley)1954

  如果你知道了一些有关一个制造物的设计,你就能预测其运行情况而无需费心知道它的各个部分所蕴含的物理原理。甚至连小孩都能很容易地学会使用像录像放映机这样复杂的物体,却一点都不知道它们是如何工作的;他们只是知道在按下一系列按键时将会发生什么事,因为他们已知道被设计好了将会发生的事情。他们是根据我所谓的设计立场在操作。录像放映机修理工对有关录像放映机设计方面的知识的了解要多得多,而且粗略地知道其内部各个部分是如何相互作用而产生正常的功能和不正常的功能,但是也很可能对这些过程中所蕴含的物理原理非常无知。只有录像放映机的设计师才必须理解物理原理;他们是那些必须降落到我所谓的物理立场的人,要搞明白什么样的设计修改可能会提高图像质量,减轻录像带的磨损,或降低产品的耗电量。但是当他们从事逆向工程时——例如,针对其他制造厂生产的录像放映机——他们不仅要让自己站在物理立场,而且也必须站在我所谓的意向立场——他们试图弄明白设计者在想什么。他们在处理所研究的制造物时,把它当成一个推理出来的设计发展过程、一系列在各种选择中所作的选择的一个产物,其中达成的决定是那些其设计者认为是最好的。人们在思考各组成部分那些被假定的功能时,就是在假设它们存在的原因,而这常常允许人们做大幅度的跳跃推论,巧妙地克服对蕴含的物理原理,或物体的低层次设计因素的无知。

  考古学家和历史学家有时候会遇到其意义——其功能或目的——特别模糊的制造物。让我们简单地看看几个这种制造物解释学的例子,以了解人们在这种情况下是如何推理的,会是很有启发作用的。[1]

[1]对这些问题所做的更广泛的分析,见丹尼特1990。

  安提凯希拉(Antikythera)【译注一】机器于1900年在一艘失事船只中被发现,其制造时间被定为古希腊,它是一个复杂得惊人的青铜齿轮组合装置。它是干什么用的?是不是一个时钟?是不是用于移动一个像18世纪佛康森(Vaucanson)奇妙机器那样的自动机塑像的机械?【译注二】它是——几乎可以肯定——一台太阳系仪或天象仪,而证据就是它会是一个良好的太阳系仪。也就是说,通过计算它的齿轮的转动周期,会导致这样的解释,即它会是当时已知行星运动的一个精确的(托勒密式的)演示。

【译注一】安提凯希拉是位于克里特岛和希腊大陆之间的一个岛屿。
【译注二】佛康森(Jacques de Vaucanson),18世纪法国工程师,设计出世界上最古老的机械机器人和能游泳和吃食的机械鸭子。

  伟大的建筑史学家维奥利特-勒-杜克(Viollet-le-Duc)描述过一种叫做导板(cerce)的物体,它是用来建造大教堂的拱顶的。

  他假想它是一种可移动的搭设装置,用于临时支撑未完工的圆顶层,但是后来另有一位解释者约翰·费特辰争辩说这不可能是其功能。一个原因是,导板在伸展状态下不够坚固,如图9.2所示,使用它将会在拱顶的圆顶层中产生不规则形状,但是人们并没有发现有这样的形状。费特辰做了充分而详尽的论证,得出结论说,导板不过是一个可调整的模板,为了支持这个结论,他想出了一个更为精致而通用的解决方案以对付临时支撑圆顶层的问题。

  这些论证有一个重要特征,其关键在于考虑到优化性;譬如如果能证明某个东西是很差劲的樱桃剔核器,那么就该认为那是个樱桃剔核器的假说是不成立的。有时候,一个制造物会丧失了其原始功能而派上新的用途。人们买旧式实心熨斗并不是为了用于熨衣服,而是拿它当书立或用来挡门;一个好看的果酱瓶能够成为铅笔筒,而捕虾篓被回收当做室外花盆。其实,实心熨斗做为书立要比用来熨衣服好得多——与今天的熨斗相比较而言。而一台Dec-10大型计算机在今天会是一个不错的重型锚,用来停泊大船。没有任何制造物能够免于这种挪用,不管它的原始用途是否能从其现在的形式辨认出来,它的新用途与其原始用途的相互联系可能纯属历史偶然——那位拥有过时的大型机的家伙急着要用锚,然后随机应变地硬把它派上用场。

  如果不假定设计的优化性,将会完全无法辨认出有关这种历史过程的线索。考虑一下所谓专用文字处理机——一种便宜、便携式、备受赞扬的打字机,它用到了磁盘储存器和电子屏幕,但是不能当做多用途的计算机使用。如果你打开这样一台机器,就会发现它是被一个适合各种用途的的CPU或中央处理单位,例如一个8088芯片控制着的——它是一台威力十足的计算机,要比阿兰·图灵所见过的最大的计算机远远更有威力、速度更快和更通用——却被固定用于卑微的用途,执行着它能够被设定执行的任务中一个微小的部分。为什么会在那里发现所有这些多余的功能呢?火星上的逆向工程师们也许会被难住,但是它当然有一个简单的历史性解释:计算机的发展进程逐渐地把制造芯片的费用降低到了这种地步,在一台机器中安装整个计算机芯片要比建造一个特殊用途的控制电路便宜得多。要注意,这个解释是历史性的,但是不可避免地也是从意向立场推导出来的。当耗费-效益分析显示用这种办法设计专用文字处理机是解决问题的最佳、最便宜的方法时,这样设计它就是明智的。

  令人惊讶的是,在逆向工程中,意向立场能够变得多么有威力,不仅是对人类制造物,对有机体也是如此。在第6章,我们看到了实用理性——特别是耗费-效益分析——被用于把被迫走法与我们也许能称做应景走法的做法区分开来,而且我们看到了人们能够预测大自然母亲会一次又一次地“发现”被迫走法。我们能把这种“凝固的合理性”施加于无心智的自然选择过程,这个事实令人眼花缭乱,但是不可否认这个策略是富有成果的。在第7和8章,我们看到工程学观点如何启发了分子层次及之上的每一层次的研究,这个观点是如何总是涉及区分好坏,以及大自然已发现这种区分的种种原因。因此意向立场是重建生物历史的所有企图中的关键手段。始祖鸟被有些人称做有翅膀的恐龙,这种类似鸟的生物是否真的曾经飞离地面?再也没有什么比在空中飞行更短暂的,更不要说留下化石痕迹了,但是如果你对它的爪做一下工程分析,结果会是它们是对栖息在树枝上,而不是奔跑的优良适应。对爪的弯曲度的分析,再加上对始祖鸟的翅膀构造所做的空气动力学分析,很明显地表明这种生物是很好地被设计用于飞行(Feduccia 1993)。因此几乎可以肯定它会飞——或者有会飞的祖先(我们不可忘记存在多余功能这个可能性,就像文字处理机中的计算机)。始祖鸟会飞这个假说还没有被充分证实到让每一位专家满意的程度,但是它提出了许多更深入地处理化石纪录的问题,而当那些问题被研究之后,支持这个假说或不支持这个假说的证据将会堆积起来。这个假说是可检验的。

  逆向工程的手段不仅是要探出历史秘密;它在用于预测从未设想过的现在秘密时,甚至更为引人入胜。为什么会有颜色?颜色编码一般被看做是最近才有的工程创新,但是并非如此。大自然母亲早早就发现了它(详细介绍请看丹尼特1991a有关为什么会有颜色的部分)。由于卡尔·冯弗里斯赫(Karl von Frisch)所开创的研究,我们知道这一点,而且如理查德·道金斯指出的,冯弗里斯赫是通过采用逆向工程中的一种大胆的做法而开始了第一步的。

“冯弗里斯赫(1967)反对冯赫斯(von Hess)备受推崇的正统理论,用对照实验确切地证明了鱼类和蜜蜂存在彩色视觉。促使他做那些实验的原因,是因为他拒绝相信譬如花的颜色的存在是没有原因的,或者只是为了让人们赏心悦目。”(道金斯1982)

  一个相似的推理导致了内啡肽的发现,那是一种类似吗啡的物质,我们在处于高度紧张状态或疼痛时会在体内生产它——例如形成了“赛跑者的酣畅感”。这个推理正与冯弗里斯赫的推理相反。科学家们发现在大脑中存在着高度特异性的受体会与吗啡起作用,有很有效的镇痛效果。逆向工程认定无论哪里有高度特异的锁,就一定有一把高度特异的钥匙与之匹配。为什么会存在这些受体?(大自然母亲不可能已预见到人们对吗啡的开发!)必定是在某种条件下体内会产生某种分子,它们就是那些锁被设计接受的原始钥匙。要寻找一种分子,它与这种受体相匹配,并且在一剂吗啡可能会对身体有益的条件下被生产出来。尤里卡!内源吗啡——内啡肽——被发现了。

  人们甚至做过更离谱的福尔摩斯式的演绎飞跃。例如,有一个很普遍的谜团:“为什么有些基因会根据它们是从母亲还是父亲传递下来的而改变其表达模式?”(Haigand Graham 1991)。这个现象——即基因组阅读机器在实际上更为关注一个文体是来自父亲还是母亲——被称为基因组印记(一个一般性的介绍见Haig 1992),在一些特殊的场合已证实其存在。这些特殊的场合有什么共同之处呢?海格(Haig)和威斯托比(Westoby)(1989)发展出一个模型想要解决这个普遍谜团,它预测基因组印记将会只在这种有机体中发现,“其雌性在其一生中与多于一个的雄性结合生下后代,以及存在这样的一个父母照看体系,其中下一代大多从父母之一(通常是母亲)得到其受精后的营养物,因此它们将与传自其他雄性的后代相互竞争。”他们推理说,在这种条件下,母方基因与父方基因应该存在冲突——父方基因将倾向于支持尽可能地利用母亲的身体,而母方基因将会把这“视为”几乎等于自杀——其结果应该是相应的基因在一场拔河比赛中各站一边,这将会导致基因组印记(Haig and Graham 1991)。

  看看这个模型在起作用。有一种蛋白质叫“类胰岛素生长因子2”(IGF-II),顾名思义,它是一种生长增强因子。不奇怪,许多物种的遗传配方在胚胎发育过程中会定做产生大量的IGF-II。但是,像所有功能性机器,IGF-II需要有适当的支持环境才能发挥作用,在这个例子中,它需要一种被叫做“1型受体”的辅助分子。到现在,我们的故事只是像内啡肽的故事:我们有一把钥匙(IGF-II)和一种锁(1型受体)与之匹配并发挥显然很重要的作用。但是,譬如在小鼠中,有另一种锁(2型受体)也匹配。这些第二种锁是干什么用的?看来毫无用处;它们是那些在其他物种(例如,蟾蜍)的细胞“垃圾清理”系统中发挥作用的分子的后裔,但是在小鼠中,它们与IGF-II结合时,却不发挥这样的作用。那么为什么它们会在那里?当然了,是因为它们被制造小鼠的遗传配方“所定做”的,但是在这里有个窍门透露了秘密:不管在哪里,只要母方和父方对染色体的贡献中都包含着制造它们的配方指令,这些指令总是倾向于表达自母方染色体。为什么?为了对抗配方中要求有太多的生长增强因子的指令。2型受体在那里就是为了吸收——为了“捕捉和分解”——父方染色体如果得逞就会灌进胎儿中的所有那些过剩的生长增强因子。由于小鼠是一个雌性倾向于与多个雄性交配的物种,雄性实际上在相互竞争利用每一个雌性的资源,在这种竞争中雌性必须保护自己(以及它们自己的遗传贡献)。

  海格和威斯托比模型预测小鼠将会进化出一些基因保护雌性免受这种利用,而这种印记现象已被证实。而且,他们的模型预测,在那些不存在这种遗传冲突的物种中,2型受体不该有这方面的作用。它们在鸡中不该有这方面的作用,因为鸡的后代不能影响它们的蛋得到多少蛋黄,因此那种拔河比赛永远不会开始。的确如此,鸡中的2型受体不与IGF-II结合。伯特兰德·罗素有一次很狡猾地描述过一种不正当的论证形式,它有着窃取诚实劳动的所有好处,而人们能够同情那些辛苦工作的分子生物学家在见到像海格这样的人扑过来如此这般说话时带有妒意的反应,“去那块岩石底下看看——我打赌你会发现这种形状的珍宝!”

  但是那正是海格能够做到的:他预测了大自然母亲在数亿年的哺乳动物设计游戏中的下法会是什么。在所有可能下的下法中,他看出了这么下有个良好理由,因此这就是将会被发现的。通过将这样一个推论飞跃与我们在“生命游戏”中能做的一个类似的飞跃相比较,我们能够对它的幅度能有所理解。回忆一下,在“生命”世界的可能居民中,有一个是由无数象素组成的通用图灵机。由于一台通用图灵机能够计算任何可计算的函数,它能下国际象棋——简简单单地通过模仿你喜欢的任何下国际象棋的计算机程序来下。接着,假定这样一个实体占据了“生命”行星,自己和自己下国际象棋,类似于山缪尔计算机自己和自己下跳棋。对那些一点也不明白能够存在如此有威力的图案的人来说,在看了这个完成这一奇观的由点组成的图案之后,将几乎肯定不会有启发作用。但是从某个假想过这个黑点的巨型矩阵是一台下国际象棋的计算机的人的角度来看,有极其有效的方法用于预测那个图案的未来。

  想想这使你能够有多省事。首先,你将会面对着一个有无数的象素忽闪忽灭的屏幕。既然你知道“生命物理”的单一规则,如果你愿意的话,你能够费力计算出屏幕上每一点的行为,但是它将会花费极为漫长的时间。做为减少耗费的第一步,你能够从思考各个象素改为思考滑翔者、吞食者和静物,等等。无论何时你看到一个滑翔者走近一个吞食者,你会只是预测“在四代后吃光”,而无需费心去做象素层次的计算。第二步,你能够开始把滑翔者设想为一台巨型图灵机的“带子”上的符号,然后,采用这个更高的设计立场研究这一图案,将它当成一台图灵机来预测它的未来。在这个层次,你将会“手工模拟”一个下国际象棋的计算机程序的“机器语言”,这仍然是一个做预测的繁琐方式,但是其效率要比根据物理做预测有了大幅度的提高。在第三个还要更有效率的步骤,你能够忽略国际象棋程序本身的细节,只假定不管它们是什么,它们都是好的!也就是说,你能够假定在由滑翔者和吞食者组成的图灵机上运行的国际象棋程序不仅能下符合规则的象棋,而且下的是符合规则的好棋——它已被很好地设计(或许是自己设计自己,就像山缪尔的跳棋程序一样)来发现好招。这使得你能从思考棋盘局势、可能的下法和评估它们的依据——转而对原因进行推理。

  如果采用意向立场研究这一图案,你能够把它当成一名采取意向性行动——下棋并试图将军——的象棋棋手预测它的未来。首先你将必须弄明白这个解释方案,使你能够说把哪种象素图案算成哪种符号——哪种滑翔者格式表示“QxBch”(后吃象;将军)和其他表示象棋走法的符号。但是接着你能够用这个解释系统去预测譬如从该星系中出现的下一个图案将会是这样那样的一波滑翔者——比如说,代表“RXQ”(车吃后)的符号。这样做有风险,因为在图灵机上运行的象棋程序可能远远不够十足的合理,而且在一个不同的层次上,碎片可能游荡进局面之中,在图灵机能够把棋下完之前,“破坏”了图案。但是如果像正常会发生的那样一切都进行得很好,而且如果你掌握了正确的解释,你就能说出像以下这样的话让你的朋友感到震惊,例如“我预测在这个‘生命’星系中的L位置上的下一波滑翔者将有如下模式:一个单体,随后是一组三个,随后是另一个单体……”你怎么会有能力预测接下来将会出现的特定“分子”模式呢?[2]

[2]如果你想知道的话,我是在设想用莫尔斯码表示“RxQ”,而在莫尔斯码中“R”是点-线-点——一组三个的滑翔者被算成一条线。

  换句话说,在“生命”世界的这样一个图案中,充满了真正的但是(有可能是)嘈杂的模式等着被挑选,只要你有足够的运气或聪明做出正确的展望。它们并非看得见的模式,但是你可以说,它们是智力的模式。在计算机屏幕面前绞尽脑汁无济于事,反之,提出富有想象力的解释(或者奎因将会称之为“分析式假说”)却可能发现金矿。在这样一个“生命”世界中的观察者所面临的机会,类似于一名密码破译专家开始破译一批新密码时面临的机会,或者火星人透过望远镜窥探超级杯比赛时面临的机会。如果火星人碰巧把意向立场——在其他情况下也称为民间心理学[3]——做为寻找模式的正确层次,那么从人颗粒和队分子的熙熙攘攘、推推搡搡之中,将会很容易浮现出形状。

[3]我在1978年(Dennett 1981, 1987b)首先使用“民间心理学”这个术语用以称呼人类采取意向立场那种自然的、或许甚至部分是先天的能力。参见巴隆-科恩(Baron-Cohen)1995对这方面的最新研究所做出的美妙的贡献。哲学家和心理学家对这一能力的存在要比对我的分析有更多的共识。参见譬如有关这个课题的最近文集——Greenwood 1991和Christensenand Turner 1993。我自己的介绍见Dennett 1987b, 1990b和1991b。

  当人们针对二维的下象棋计算机星系采取意向立场时,压缩的程度是极大的:等于在你脑中想明白怀特(White)下一步最可能走哪一种(最佳)走法与计算数十万代内数万亿个象素的状态之间的差异。但是在“生命”世界中,其节省的程度真的并不比我们自己的世界要大。从意向或民间心理学的立场很容易预测如果你朝某人扔一块转头,他就会躲闪;如果你必须追踪从砖头到眼球的光子、从视觉神经到运动神经的神经介质等等,也是而且将总是可以追踪的。

  对如此大量地节省计算的手段,人们也许会准备为错误付出相当大的代价,但是在事实上,意向立场如果被正确地使用的话,提供了一种描述体系,它允许极其可靠地不仅预测智能人类的行为,而且预测设计有机体的过程的“智能行为”。这一切将会使威廉·佩利【译注三】的内心感到温暖。我们能够用这样一个简单的挑战性争辩把取证的责任交给怀疑者:如果在生物圈中不存在设计的话,那么意向立场怎么会起作用呢?我们甚至能够粗略地测量生物圈中的设计,通过比较从最低的物理立场做预测(假定没有设计——嘿,几乎没有设计,这取决于我们如何对待宇宙的进化)的耗费和从更高的立场——设计立场和意向立场——做预测的耗费。增添的预测手段的多少,不确定性的减少程度,从巨大的搜寻空间变为少数几个最优或接近最优的途径的缩小程度,这些都是可在世界上观察到的测量设计的量度。

【译注三】威廉·佩利(William Paley),英国18-19世纪的自然神学家,主张生物体的复杂结构是智能设计出来的,以此证明上帝的存在。

  生物学家用适应主义这个名称表示这种推理方式。它被它的一位最著名的批评者定义为“在进化生物学中重建或预测进化事件的增长趋势,其做法是假定所有的性状都是在进化中确立的,而该进化又是经由对最适应状态,也即对环境提出的‘问题’的一个最佳‘解决办法’的状态进行直接的自然选择而达成的。”(列万廷1983)。这些批评者声称,虽然适应主义在生物学中起到了一些重要的作用,但是它真的并不是那么主要或普适——而且我们的确应该试图用别的思维方式来平衡它。不过,我已显示了,在从产生第一个能自我复制的大分子开始的每一个尺度的每一个生物学事件的分析中,它都占据了关键地位。例如,如果我们放弃适应主义推理,我们将会不得不也放弃教科书中用于论证进化的发生的最好证明(我引用了马可·里德利对此的说法):广泛存在着同源性结构,即那些在功能上并非有必要的可疑的设计相似性。

  适应主义推理并非是一种可有可无的选择;它是进化生物学的核心和灵魂。虽然它可以被补充,它的错误也能被修正,但是,想把它从生物学的核心位置拿掉,那不仅是在设想达尔文主义的没落,而且是在设想现代生物化学和所有生命科学与医学的崩溃。因此,不用大惊小怪,许多读者正是把这样的解释施加于那篇针对适应主义的最著名和最有影响的批评文章,即斯蒂芬·杰·古尔德和理查德·列万廷那篇经常被引用、经常被重印、但是被严重误读的经典文章“圣马可拱肩和潘格洛斯范式:对适应主义研究方法的批评”(The Spandres of San Marco and the Panglossian Paradigm: A Critique of the Adaptationist Programme)(1979)。
(来源:新语丝 更新日期:2003年10月20日 医学捌号楼)
 

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