复杂系统中涌现问题的拓扑学进路

复杂系统中的涌现模式与现代科学和哲学中许多引人入胜的现象相关。诸如弱涌现、强涌现和鲁棒涌现等几种概念已被提出，以强调该问题不同的认识论和本体论方面。最重要的问题之一是，涌现究竟是我们所观察到的现实的内在属性，还是认识论局限性的结果。为阐明这一问题，我们通过构造性拓扑学提出一种新颖的近似方法，该框架使我们能够将观察对象空间（本体论）与知识主体的概念装置（认识论）进行映射。聚焦于一类特定类型的涌现过程，即那些可通过实验触及但我们对其形成的机制过程仍无头绪的过程，我们分析了一个知识主体将如何构建概念解释框架。在这些系统上工作，我们将概念析取识别为识别系统约束所需的关键逻辑操作。接下来，聚焦于一个三比特合成系统，我们展示了约束的数量和范围如何阻碍此类方案的发展。有趣的是，我们观察到我们的框架无法识别全局约束，这明确地将该框架的认识论极限与系统的本体论特征联系起来。这使我们能够提出一个涌现强度的定义，并通过观察者对系统的主动干预使其与科学方法兼容。我们认为，这一定义调和了先前对涌现过程进行分类的尝试，至少对于本文讨论的特定类型是如此。论文最后讨论了全局约束在生物系统中的相关性，将其理解为自然选择施加的一种向下因果影响。