摘要：在設(shè)計(jì)學(xué)升為一級學(xué)科的背景下，本文淺析了復(fù)雜適應(yīng)性系統(tǒng)的基本理論，并將其引入設(shè)計(jì)學(xué)科，從宏觀的角度對設(shè)計(jì)的適應(yīng)性系統(tǒng)運(yùn)行過程給予闡釋。著重探析了主體的學(xué)習(xí)機(jī)制，分析出主體積累經(jīng)驗(yàn)、處理復(fù)雜問題并產(chǎn)生新規(guī)則的過程。對主體如何提升自身適應(yīng)性，應(yīng)對外部環(huán)境的變化，從而做到與時(shí)俱進(jìn)給予了原理性分析。

關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì) 適應(yīng)性系統(tǒng) 適應(yīng)性主體 主體學(xué)習(xí)機(jī)制

1 引言

20世紀(jì)40年代，在科學(xué)研究領(lǐng)域，產(chǎn)生了一股以系統(tǒng)科學(xué)和復(fù)雜性科學(xué)探索為主要代表的浪潮，其中的復(fù)雜性科學(xué)被稱為“21世紀(jì)的科學(xué)”，它是研究復(fù)雜系統(tǒng)行為與性質(zhì)的科學(xué)。適應(yīng)性系統(tǒng)理論（CAS），是復(fù)雜性科學(xué)的主要理論之一，“能夠比較成功的解釋復(fù)雜系統(tǒng)的組織、維生、發(fā)展等變化的各個(gè)階段，是研究復(fù)雜系統(tǒng)的重要方法和工具”。這次科學(xué)的浪潮，不僅革新了傳統(tǒng)科學(xué)的認(rèn)識和方法，最重要的是引起科學(xué)思維方式的重大變革。

在我們生活許多方面，適應(yīng)性系統(tǒng)無處不在。設(shè)計(jì)活動本身就是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，早前就有將系統(tǒng)論的觀點(diǎn)作用于設(shè)計(jì)的研究，如今，在設(shè)計(jì)學(xué)升為一級學(xué)科的背景下，將復(fù)雜性科學(xué)中的適應(yīng)性系統(tǒng)理論與人類生存關(guān)系極為密切的設(shè)計(jì)學(xué)相聯(lián)系，探討其發(fā)展變化的規(guī)律，特別是探析適應(yīng)性主體的學(xué)習(xí)機(jī)制，這無疑是可行并且必要的一種結(jié)合。

2 適應(yīng)性系統(tǒng)理論

適應(yīng)性系統(tǒng)理論研究的前沿陣地是位于美國新墨西哥州的圣塔菲研究所（SFI），它是由多位諾貝爾獎(jiǎng)得主組織籌建的研究機(jī)構(gòu)，被視為世界復(fù)雜性問題研究的中樞。適應(yīng)性系統(tǒng)理論最早是由研究所的約翰·霍蘭（John Henry Holland）在20世紀(jì)80年代第一個(gè)提出的，其理論的最基本思想就是“適應(yīng)性造就復(fù)雜性”。

關(guān)于適應(yīng)性系統(tǒng)的定義，霍蘭認(rèn)為，它是由用規(guī)則描述的、相互作用的適應(yīng)性主體組成的系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)是開放的系統(tǒng)，是與其環(huán)境相作用的系統(tǒng)，系統(tǒng)能適應(yīng)環(huán)境的變化，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)也受到外部條件的影響，并做出相應(yīng)的適應(yīng)與變化。

關(guān)于適應(yīng)性系統(tǒng)的理論內(nèi)涵，霍蘭提出了1個(gè)概念和7個(gè)基本因素。

2.1適應(yīng)性主體

根據(jù)適應(yīng)性系統(tǒng)理論，系統(tǒng)的主體是具有一定生命特征的構(gòu)件，具有主動性和適應(yīng)性，有自己的目標(biāo)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和生存動力。它可以通過與外界持續(xù)不斷地交互活動，與環(huán)境發(fā)生作用，不斷地“學(xué)習(xí)”和“積累經(jīng)驗(yàn)”，改變自身的結(jié)構(gòu)和行為方式，以適應(yīng)外界大環(huán)境的變化，從而促進(jìn)整個(gè)系統(tǒng)的不斷演化?！懊恳粋€(gè)作用者都不斷在根據(jù)其他作用者的動向采取行動和改變行動。正因?yàn)槿绱?，在這個(gè)系統(tǒng)環(huán)境中基本上沒有任何事情是固定不變的?！?/p>

2.2聚集特性（Aggregation）

諸多適應(yīng)性主體相互結(jié)合、相互作用，產(chǎn)生聚集行為，適應(yīng)性主體的聚集行為，正是復(fù)雜系統(tǒng)的特性之一。

適應(yīng)性系統(tǒng)（CAS）的聚集行為有兩層含義，第一層含義能夠簡化復(fù)雜系統(tǒng)的方法。我們經(jīng)常把具有相似特征的事物聚集成類。比如汽車、設(shè)計(jì)師、消費(fèi)者等，這些都是一大類事物的統(tǒng)稱。聚集的第二層更深的含義是指可以形成較大的多主體的聚集體。每個(gè)主體具有一種屬性，在一定的條件下，他們可以組成一個(gè)新的個(gè)體，這些個(gè)體可以自主行動，但又受到整體系統(tǒng)的制約。

2.3非線性特性（Non-linear）

非線性特征是指系統(tǒng)中的主體產(chǎn)生的行為間的相互作用并不是呈線性變化的，而相互糾纏的、多重相互作用的，就像亞里士多德所說的“整體大于部分之和”的論斷。當(dāng)主體與環(huán)境的作用過程和多個(gè)主體間的互相交流時(shí)，這種非線性特性尤為明顯。

2.4流（Flows）

系統(tǒng)中主體的相互作用的實(shí)質(zhì)便是流的傳遞。通過現(xiàn)代自然科學(xué)和社會科學(xué)的研究成果表示，相互作用是通過物質(zhì)流、能量流和信息流的交換和流通而實(shí)現(xiàn)的。正是流的作用，溝通著系統(tǒng)與外界的環(huán)境。

2.5多樣性特性（Diversity）

由于適應(yīng)性主體的非線性聚集行為和流的存在，導(dǎo)致適應(yīng)性系統(tǒng)具有多樣性的特性。適應(yīng)性系統(tǒng)的主體成分多種多樣，彼此之間有一定的差異，且處于不同的位置上，并形成一個(gè)互相協(xié)調(diào)、聯(lián)系的整體。

2.6三個(gè)基本機(jī)制

根據(jù)霍蘭的理論，適應(yīng)性系統(tǒng)（CAS）具有三個(gè)基本機(jī)制：標(biāo)識（tagging）、內(nèi)部模型（internal model）和積木（building blocks）。

標(biāo)識是聚集行為的信息源，它決定著誰與誰屬于一個(gè)種類，誰與誰發(fā)生相互作用。在一個(gè)混沌無序的大環(huán)境中，正是由于標(biāo)識的存在，才給出了一種限制，一種規(guī)定，從而避免混亂的事情的發(fā)生。

內(nèi)部模型是主體能夠?qū)ν獠凯h(huán)境作出某些預(yù)期的一種復(fù)雜機(jī)制。它可以分兩類，顯式模型和隱式模型。顯式模型，是主體選擇時(shí)內(nèi)部進(jìn)行的明確的探索，既預(yù)知的過程。隱式模型，是對未來狀態(tài)的潛意識預(yù)測，僅是本能的行為。內(nèi)部模型可以從變化萬千的三流的輸入中剔除不必要的流，是系統(tǒng)識別環(huán)境信息，篩選信息并預(yù)知未來的復(fù)雜機(jī)制。

積木就是將復(fù)雜事物分解成若干部分而處理的一些可以重復(fù)使用的相對簡單的構(gòu)件。在面臨某種情況時(shí)，會有多種積木的不同排列組合方式。因此，復(fù)雜性的程度不僅在于構(gòu)件的多少和大小，更在于原有積木的組合方式。

2.7主體的適應(yīng)性框架

在適應(yīng)性系統(tǒng)理論中，最為核心的、最具有創(chuàng)造性的就是適應(yīng)性主體。適應(yīng)性主體主要有三個(gè)功能：（1）能建立內(nèi)部模型。（2）對內(nèi)部模型各個(gè)部分分派不同的適應(yīng)度或信用值。（3）能提供改進(jìn)模型并建立新規(guī)則的手段。主體的適應(yīng)性框架由三部分組成：執(zhí)行系統(tǒng)、信用分派和新規(guī)則發(fā)現(xiàn)。

執(zhí)行系統(tǒng)有三個(gè)基本元素：探測器、規(guī)則和效應(yīng)器。探測器表現(xiàn)主體從環(huán)境中抽取信息的能力。規(guī)則體現(xiàn)主體處理信息的能力。效應(yīng)器則是表征它發(fā)生作用的能力。在與環(huán)境的不斷作用過程中，主體的第一個(gè)任務(wù)就是通過探測器，過濾周邊由環(huán)境產(chǎn)生的大量涌入的信息。過濾后的信息，通過某些規(guī)則，得出相對應(yīng)的辦法并傳遞給效應(yīng)器，因此產(chǎn)生相應(yīng)的行為。

信用分派的本質(zhì)是向系統(tǒng)提供預(yù)知未來結(jié)果的假設(shè)。不同的主體在面臨相同的信息時(shí)，會有不同的行為，這是由于主體的信用分派的不同而導(dǎo)致的。主體會選擇那些它認(rèn)為信用等級高的處理方式，而方式的選擇，往往決定著最后的結(jié)果。

規(guī)則發(fā)現(xiàn)是主體的適應(yīng)性和學(xué)習(xí)能力的集中體現(xiàn)。通過積木的重新組合，可以發(fā)現(xiàn)新的規(guī)則。相類似的規(guī)則會形成標(biāo)識，同一標(biāo)識下的操作就較為類似。通過不斷擴(kuò)大的不同的標(biāo)識的建立，才豐富了系統(tǒng)主體的行為。

3 設(shè)計(jì)的適應(yīng)性系統(tǒng)

設(shè)計(jì)作為人類的造物活動，從原始人類有選擇的拿起一塊石頭進(jìn)行敲打之時(shí)便產(chǎn)生了。設(shè)計(jì)經(jīng)過了長時(shí)間的發(fā)展，已經(jīng)“進(jìn)化”為了一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)。與設(shè)計(jì)相交集的學(xué)科的廣度，設(shè)計(jì)進(jìn)程中使用的知識的龐雜，設(shè)計(jì)活動程序的環(huán)環(huán)緊扣，設(shè)計(jì)成果的不確定性等等方面，不斷地證明設(shè)計(jì)活動是復(fù)雜的。用適應(yīng)性系統(tǒng)理論來解釋設(shè)計(jì)，可以從本質(zhì)上對設(shè)計(jì)活動有更深的理解，同時(shí)探究設(shè)計(jì)不斷適應(yīng)時(shí)代要求并繼續(xù)發(fā)展的原因，以更深刻的指導(dǎo)設(shè)計(jì)活動。

設(shè)計(jì)的適應(yīng)性系統(tǒng)的主體是設(shè)計(jì)活動的執(zhí)行者。這些主體可以分為兩類，一是設(shè)計(jì)師。多數(shù)情況下，設(shè)計(jì)師是設(shè)計(jì)活動的行動者。由設(shè)計(jì)師發(fā)想出設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)，進(jìn)行構(gòu)思，完成設(shè)計(jì)，創(chuàng)作出設(shè)計(jì)作品。然而，在某些情況下，設(shè)計(jì)師是最初的主體，當(dāng)產(chǎn)品進(jìn)入到使用者手中后，使用者便成為主體，可以延續(xù)設(shè)計(jì)的進(jìn)程。設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)初期，對產(chǎn)品的使用情形、組合方式進(jìn)行了考量，把最終的設(shè)計(jì)權(quán)給予消費(fèi)者，使其可以根據(jù)自己的喜好來完善產(chǎn)品。除此之外，還有一些具有適應(yīng)性主體性質(zhì)的設(shè)計(jì)對象，如具有人工智能的產(chǎn)品，也具有與外界環(huán)境進(jìn)行交互活動的能力。

設(shè)計(jì)師就是一群由于聚集效應(yīng)而形成的標(biāo)識。某類設(shè)計(jì)師在特殊情況下可以與其他設(shè)計(jì)師形成多主體的聚集體。單個(gè)主體可以與環(huán)境進(jìn)行交互活動，作用于系統(tǒng)。不同的主體之間也可以進(jìn)行交流活動，從對方的領(lǐng)域中學(xué)習(xí)知識，完善自我，從而推動系統(tǒng)的發(fā)展。主體的交互行為的相互作用是非線性的、相互糾纏的、多重相互作用的，這種交互活動和反饋行為是往復(fù)的，過程是潛移默化的。由于有多個(gè)主體的存在，加之主體間的非線性的交互行為，會使系統(tǒng)的運(yùn)行中產(chǎn)生未知的問題，而在解決問題的過程中，主體會產(chǎn)生相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)，這些經(jīng)驗(yàn)就是主體積累下來的用于解決問題的積木。通過交互活動，獲得經(jīng)驗(yàn)，轉(zhuǎn)化為積木，不斷積累，并發(fā)現(xiàn)新規(guī)則，提升主體適應(yīng)能力，從而推動系統(tǒng)發(fā)展。

以汽車的設(shè)計(jì)過程為例，當(dāng)某一項(xiàng)目開始后，設(shè)計(jì)師便通過這一項(xiàng)目聚集到一起，朝著相同的目標(biāo)，共同協(xié)作，完成設(shè)計(jì)。企劃設(shè)計(jì)師對設(shè)計(jì)的前期進(jìn)行調(diào)研，得出企劃報(bào)告。前期設(shè)計(jì)師進(jìn)行創(chuàng)意的發(fā)散，尋找設(shè)計(jì)的創(chuàng)意點(diǎn)，進(jìn)行草圖的繪制，讓創(chuàng)意視覺化，形成具有形態(tài)的作品。色彩紋理師需要把外觀和內(nèi)飾進(jìn)行色彩、紋理、紋樣的確定，以符合消費(fèi)者審美習(xí)慣。數(shù)模師就要通過效果圖進(jìn)行三維建模，并與設(shè)計(jì)師反復(fù)進(jìn)行溝通，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)的效果。工程師需要對結(jié)構(gòu)和實(shí)施方案進(jìn)行論證，保證設(shè)計(jì)是可以被加工生產(chǎn)的。進(jìn)入模型制作階段后，油泥師、模型師、工程師、數(shù)模師、項(xiàng)目管理人員和前期設(shè)計(jì)師要共同關(guān)注模型的進(jìn)展，通過溝通達(dá)到最初的設(shè)計(jì)目的。在如此復(fù)雜的設(shè)計(jì)過程中，這一設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主體就是這些人員的聚集體，他們?yōu)榱送粋€(gè)目的，結(jié)合為一個(gè)主體，共同進(jìn)行著設(shè)計(jì)的活動。具有各自的特點(diǎn)的主體之間進(jìn)行著善意的交流，協(xié)同合作，互相貢獻(xiàn)智慧與力量。

在項(xiàng)目進(jìn)展過程不可避免的會發(fā)生困難、矛盾和沖突，這時(shí)，主體會通過已積累的經(jīng)驗(yàn)來解決問題。當(dāng)設(shè)計(jì)活動結(jié)束后，主體會積累這次活動中獲得的經(jīng)驗(yàn)，這些經(jīng)驗(yàn)在潛移默化中得到提升，形成處理問題的積木。當(dāng)這些方法和規(guī)則成功的運(yùn)用之后，它在主體內(nèi)部模型中的信用等級就會得到提升，下次遇到此類問題時(shí)，這些信用等級高的經(jīng)驗(yàn)會被優(yōu)先喚醒而使用。

4 主體的學(xué)習(xí)機(jī)制

作為主體的人，在平時(shí)的生活和學(xué)習(xí)中，不斷的與外界環(huán)境進(jìn)行交互行為，這些交互行為，對主體的分析、吸取、轉(zhuǎn)化、利用信息的能力產(chǎn)生了極大的影響。

在學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，常聽到的話就是，多看，多觀察我們周圍的世界，多了解優(yōu)秀作品。這些“看”的行為就是比較簡單的主體的學(xué)習(xí)行為。當(dāng)我們欣賞優(yōu)秀的設(shè)計(jì)作品時(shí)，會發(fā)現(xiàn)作品的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也會反思出其中的不完美的地方，這就是執(zhí)行系統(tǒng)中的探測器在起作用。通過分析，我們就得出一些規(guī)則，比如，IF（使產(chǎn)品顯得科技感十足），THEN（使用金屬材質(zhì)），于是我們得出了處理某些問題的方法，這就是積木的積累，也是我們學(xué)習(xí)機(jī)制中的最初積累的經(jīng)驗(yàn)。通過閱讀，可以提升理論水平，作為處理問題的經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)然還有實(shí)際的設(shè)計(jì)活動。關(guān)于處理問題的經(jīng)驗(yàn)是我們在看、讀、實(shí)踐等過程中逐漸累積下來的，這些積木深藏在我們系統(tǒng)內(nèi)部，當(dāng)有需要時(shí)，便會進(jìn)行調(diào)用。

當(dāng)探測到環(huán)境中的信息時(shí)，會有兩種情況的產(chǎn)生：一是遇到我們之前處理過的相對簡單信息，二是沒有遇到的復(fù)雜信息。對待簡單信息，可以調(diào)取以前的經(jīng)驗(yàn)，從而產(chǎn)生相應(yīng)行為。這種過程是對原有經(jīng)驗(yàn)積木的加深，或者說是增加這類積木的信用值，像“用進(jìn)廢退”一樣，頻繁使用的經(jīng)驗(yàn)，會變得更加深刻。當(dāng)出現(xiàn)復(fù)雜信息時(shí)，主體會把復(fù)雜信息分解成簡單信息，進(jìn)行排列組合，然后搜尋儲存的積木，尋找對應(yīng)規(guī)則，作用于主體，產(chǎn)生行為。在此過程中，會面臨有多個(gè)相似的積木同時(shí)存在而不知如何選擇的情況，此時(shí)，通過處理簡單信息而得到的信用分派就會產(chǎn)生作用，主體會選擇那些信用指數(shù)高的積木，從而產(chǎn)生行為。在累計(jì)處理問題的積木的過程中，會有情形相同但相對應(yīng)規(guī)則不同的情況，這時(shí)，需要通過標(biāo)識來進(jìn)行分類，區(qū)分之間的不同，或是應(yīng)用場合的不同，抑或適用對象的差異等。

在解決復(fù)雜問題后，主體便會產(chǎn)生新的用于解決這類復(fù)雜問題的積木和規(guī)則，從而學(xué)習(xí)到了面對此類問題的處理方法，于是增強(qiáng)了對環(huán)境的適應(yīng)能力。這個(gè)過程就是主體對環(huán)境的適應(yīng)和學(xué)習(xí)的過程。主體就是通過選擇合適的積木來處理問題，完成后又產(chǎn)生新的規(guī)則，不斷循環(huán)，不斷擴(kuò)大，從而保證系統(tǒng)的進(jìn)行，使系統(tǒng)具有適應(yīng)性，可以跟隨時(shí)代的發(fā)展而不斷變化并滿足人們的多種需求。

5 結(jié)語

人類文明的創(chuàng)造過程就是伴隨著設(shè)計(jì)的適應(yīng)性系統(tǒng)的不斷完善而發(fā)展的；而設(shè)計(jì)的適應(yīng)性系統(tǒng)，又是基于人類認(rèn)識世界及改造世界能力的提高的基礎(chǔ)上而變得復(fù)雜。