Lentis/湧現行為

湧現行為是指從較小、較簡單的個體中產生更大、更復雜模式的過程。湧現系統應該從低階視角難以預測。 康威的生命遊戲 是一個經典的湧現行為例子。四個規則支配著每個細胞的行為

生命遊戲的一個例子

1. 任何活細胞如果周圍的活鄰居少於兩個，就會死亡，就好像是被人口不足導致的一樣。
2. 任何活細胞如果周圍的活鄰居有兩個或三個，就會活到下一代。
3. 任何活細胞如果周圍的活鄰居超過三個，就會死亡，就好像是被人口過剩導致的一樣。
4. 任何死亡細胞如果周圍正好有三個活鄰居，就會變成活細胞，就好像是由繁殖導致的一樣。

從這些規則中出現了從簡單的方塊和蜂窩到更復雜的振盪器，再到非常複雜的“宇宙飛船”等模式。

重要的是相互作用，而不是個體。雖然這些規則適用於每個細胞，但一個細胞的狀態取決於其鄰居的狀態。就像生命遊戲一樣，湧現行為的重點在於相互作用如何創造整體。簡而言之，湧現行為可以被描述為由簡單規則建立的複雜模式。

自組織、群體智慧和資訊素都是屬於湧現行為的群體行為概念。雖然湧現行為理論涵蓋了這三個例子之外的更多內容，但它們提供了對該主題的入門介紹。

自組織

自組織 是指在混亂系統中，組織行為的跡象透過區域性相互作用形成的過程。自組織依賴於四個基本操作：正反饋、負反饋、探索與利用的平衡，以及多重相互作用。 自組織的關鍵組成部分，就像其他群體智慧概念一樣，是通訊。一個代理需要能夠將其發現傳達給其他代理，以啟動正反饋或負反饋。有益的發現會向群體傳送正反饋，增加這種行為的發生率，從而導致系統穩定性增加。不利的發現則會以這種方式傳達。其他人會較少尋求這種行為，這仍然導致系統穩定性。最終，系統會識別出某些被青睞的行為以及一些不被青睞的行為，從而創造出一個平衡狀態，在這個狀態下，潛在行為的機率分佈是穩定的。

歷史

香港抗議地點

自組織的概念已經存在的時間比實際術語更長。笛卡爾在其《方法論》的第五部分中提到了這個概念，他提到了上帝的定律以及這些定律如何影響更偉大的真理。

我發現上帝在自然界中制定了一些定律，他將這些定律的觀念植入我們的心中，這樣，經過充分的思考後，我們不能懷疑這些定律在世界上所有存在或發生的事情中都被嚴格遵守。此外，透過考慮這些定律的結果，我發現（在我看來）許多真理比我以前學到的或甚至希望學到的任何真理都更有用、更重要。

雖然“自組織”這個詞從未出現在文字中，但他的陳述總結了這個概念的核心，即一組規則可以影響更大的模式，或者在這種情況中，是真理。

根據 Google 的 Ngram 檢視器，“自組織”這個詞直到 1800 年代才開始使用，遠晚於笛卡爾著作的年代。湧現行為與自組織有著類似的趨勢，即這個概念已經存在了一段時間，無論是自組織、群體智慧還是資訊素。

案例

2014 年 8 月初，邁克爾·布朗 在密蘇里州弗格森被槍殺。他的死引發了和平抗議，後來抗議活動升級，在警方介入後演變成暴力事件。 Braha 聲稱，社會不穩定可以解釋為一種空間流行病現象。就像流行病一樣，社會動盪看似隨機傳播，但實際上遵循著一套簡單的規則。這些規則支配著個人，而不是整體，但它們仍然會傳播。

社會和技術中的自組織

社交媒體提供了自組織行為的案例。例如，Facebook 作為人們可以“點贊”評論或帖子的系統。點贊數多的帖子可以被視為有益的。點贊數很少或沒有點讚的帖子可以被視為沒有益的。當其他人看到這些得到良好評價的帖子時，他們會被鼓勵釋出類似的內容。在這個例子中，點贊數是系統的獎勵函式。知道某些帖子會得到良好評價，會創造出一種系統性的運動，朝著某些領域發展。每個人在個人層面上只是為了最大化他們帖子的受歡迎程度而努力，而不是為了集體目標或理想而努力。然而，在高級別上，人們可以看到某些想法被鼓勵，而另一些想法則逐漸消失。

自組織需要通訊，以便代理能夠提供反饋。2014 年，Open Garden 釋出了一款名為 FireChat 的產品。這是一個不需要網際網路或移動連線的聊天應用。該應用直接與區域內的其他手機通訊，以建立點對點聊天工具。該應用在伊拉克政府限制網際網路使用時變得越來越受歡迎。 該應用在香港學生抗議北京政治決策時也得到了廣泛使用。

群體智慧

群體智慧 是指去中心化、自組織系統的複雜行為。群體中的個體遵循非常簡單的規則，並且沒有意識到由此產生的更大規模的行為。群體智慧系統通常存在於自然界中。這些系統通常被用作人類建立的系統的模型，因為它們比集中式系統更具彈性。

例子

螞蟻

蟻群在沒有中央協調的情況下運作。每個蟻群都有一個蟻后，但她的作用是繁殖，而不是組織蟻群。只使用簡單的相互作用，蟻群就能組織和協調維持蟻群健康所需的程序。螞蟻使用它們的觸角感知資訊素來相互作用。資訊素識別其他螞蟻並表明一隻螞蟻正在進行什麼任務。一隻螞蟻的行為主要受到與其他螞蟻的相互作用頻率以及它在每次相互作用中感知到的資訊素的影響。

蟻群必須高效地覓食以避免浪費資源。蟻群利用反饋，根據螞蟻帶回食物的頻率來增加或減少積極覓食的螞蟻數量。隨著積極覓食的螞蟻帶回食物的頻率增加，更多的螞蟻會承擔覓食的角色，尋找食物。反之，隨著帶回食物的螞蟻頻率降低，覓食的螞蟻數量會減少。為了最佳化通往食物源的路徑，蟻群中的螞蟻會朝著帶回食物的螞蟻方向移動。每隻螞蟻都能記住返回蟻巢的方向，因此螞蟻逐漸形成從食物源到蟻巢的直線路徑。

一群椋鳥

鳥類

某些鳥類在飛行時表現出群體智慧，被稱為叢集行為。叢集行為源於個體鳥類遵循三個簡單的概念：分離、對齊、凝聚。透過試圖與相鄰個體保持恆定的距離和相似的對齊方式，可以出現複雜、不可預測的飛航模式。

資訊素

湧現行為可能涉及個體生物以單個力量或實體的形式協同工作。在這種情況下，需要一種方法來組織群體，尤其是在無法直接交流的情況下。解決此問題的一種方法是利用資訊素。 資訊素是一種交流方式，系統中的各個部分透過修改和感知其區域性環境來相互交流。 .

歷史

這個術語最初是由法國昆蟲學家皮埃爾-保羅·格拉斯在 20 世紀 50 年代後期提出的，指的是白蟻、螞蟻和蜜蜂等社會性昆蟲協調其行動的能力。 它使格拉斯能夠解釋這些昆蟲物種如何在沒有直接互動的情況下完成複雜的任務，同時智力有限。 白蟻丘、蟻丘和蜂巢只是這些昆蟲建造的資訊素結構的幾個例子。螞蟻群在尋找食物來源時使用的資訊素路徑是社會性昆蟲物種使用資訊素的另一個例子。

資訊素這個詞最初只用來解釋昆蟲的交流行為，直到大約 1990 年，布魯塞爾複雜系統學校成員讓-路易·德內伯格提出資訊素是“自發組織”的一個更廣泛的例子。 從那時起，資訊素被越來越多地用來解釋許多其他型別的湧現行為，從群體智慧到計算機網路通訊。

神經元的基本結構

生物學中的資訊素

雖然資訊素在昆蟲中普遍存在，但這種現象在植物和動物中也得到了很好的記錄。細胞的內部功能在細胞骨架的幫助下組織起來，細胞骨架是資訊素結構。 在稍微大一點的尺度上，植物和動物的整個身體都是資訊素結構。這些生物體內的細胞以信使分子的形式在整個身體中沉積線索。這些線索可能放置的位置包括組織、骨骼、樹皮等等。多細胞生物的另一個關鍵的資訊素特徵是大腦。當形成長期記憶時，神經元和突觸會發生物理變化。 這些神經元和突觸用於形成行為，進而影響記憶，等等。這些模式是透過資訊素原理實現的。

社會和技術中的資訊素

這種更廣泛的資訊素形式可以在越來越多的應用中見證。事實上，資訊素在社會環境中如此普遍，以至於可能更難找到不適用資訊素的例子。 最容易在技術中看到資訊素，尤其是在計算機中。數字儲存器，如 RAM、ROM、資料庫，甚至整個網際網路，在儲存資料並隨後用於執行任務時都依賴於資訊素。 另一個例子包括維基，如維基百科或 Lentis 的虛擬環境。透過將一個使用者的想法新增到文章中（例如這篇湧現行為文章），其他使用者會遇到它，並對其進行修改或新增。 。這最終會導致一個複雜的思想體系。

人類湧現行為的例子 - 景觀設計

弗吉尼亞大學的兩條平行人行道

湧現行為在生活的各個方面都可見。一個例子是建築專案期間如何建立路徑。右側的圖片是弗吉尼亞大學麥考密克路上的兩條平行人行道。右邊的走道是原來的走道，左邊的走道是新建的。在 2015 年秋季學期，一個建築專案封鎖了右側的原始人行道。經過此區域的學生可以選擇走在道路上（最右邊）繞過建築專案，或者可以選擇穿過草坪。選擇穿過草坪走安全路線的學生開始形成一條被磨損的路徑，因此建築工人決定新增新建的人行道，為建築專案提供一條新的路徑。這就是為什麼走在麥考密克路上的學生會遇到這對奇怪的平行人行道的原因。

這是人類和景觀設計中湧現行為的一個例子。在被磨損的路徑上繞過建築工地的學生不一定期望在那裡修建人行道。每個學生都在行動一個簡單的想法：他或她想安全地到達建築工地的另一邊。隨著時間的推移，他們建立了一條路徑，類似於螞蟻覓食時建立的路徑。這個例子表明了湧現行為如何在景觀設計中使用。與其讓專案經理在建築專案開始時就規劃出在哪裡修建人行道，不如在某些情況下，他會等待觀察該區域的個人在哪裡建立路徑。這些路徑是由個人僅僅為了快速地從一點移動到另一點而形成的，用於決定在建築工地上的最終人行道鋪設位置。 

進一步研究

雖然自組織、群體行為和資訊素是湧現行為這個更廣泛主題中的三大類別，但還有許多其他值得研究的主題。主題可以包括湧現行為的歷史、城市或交通中的湧現行為，以及人類的其他湧現行為，從股票市場到意識。