为什么要在系统科学导引里面讲博弈论?

博弈是人和人(智能主体)之间相互作用的基本的有能够被形式化的形式。

例如,我所讲的东西,可能影响你对事物的理解,你的思考,甚至你的行为。那,经济学的角度怎么来看呢?是这样的:我的行为可能可以改变你的行为的收益。以前,你的某些行为(思考,理解也当做广义的行为)可能收益比较低,但是,经过和我的行为联合起来看,这些行为的收益变高了。同样你的行为选择也可以改变我的行为的收益。例如,你们选择不思考无视,不做作业,那么,我选择好好讲课的收益就不如瞎讲。

当然,如果我的讲课,改变了你的理解和思考,不是因为我给你钱了,而是你增加了现在通过思考和理解得到的快感。因此,收益是广义的。

从这个角度来说,博弈就是个体之间相互作用的基本形式。系统科学就可以研究在这个相互作用下从个体到整体从直接到间接的问题了。

系统科学导引课程设计

下个学期的《系统科学概论》和《系统数理基础》是我计划中的最后一轮。课程的目标、内容和授课方式上都已经相对稳定和成熟,教材也已经基本完工。因此,打算做成视频课程留下来。

在这里记录一些微调的设想和理据性,供下学期开课的时候参考。

先修课、预备知识和技能:微积分、线性代数、概率论(最好有,可以没有)、大学物理力学(最好有,实在没有的话高中物理也行)、一门编程语言(C、Python、Java、R、Fortran等,一定要有其一)、概念地图制作(有最好,也会在课程中补这一部分)、数值计算(有最好,没有也可)。

课程目的:促进学生理解什么是系统科学,并且学会一些能够帮助学生以后自学的知识、品味、思想上的基础,能够欣赏甚至喜欢系统科学,学会一点学习方法。

具体来说,“什么是系统科学”要围绕着下面几个特征来展开:从个体到整体、从直接到间接、相互作用在这个学科的特殊地位、学科交叉性、什么是科学(以万有引力、量子力学等为例)、系统科学和数学物理学的关系、系统科学和数学模型的关系。

知识基础:集合、映射、矢量、算符、数值线性代数;古典概型、概率三元体、特征函数、中心极限定理、随机过程举例、算符形式的概率分布函数;位置、速度、能量、Hamiltonian、Hamilton方程、Lagrangian、Lagrange方程,等价性证明-Legendre变换,最小作用量原理;系综和系统、Boltzmann分布、平衡态、平均场理论、关联函数及其级联方程(相互作用的处理);网络思想(联系和联系的传播,计算最短距离实际上在干什么)、广义投入产出分析(PageRank, Leontief,以及推广)、流平衡分析和系统生物学;博弈论(博弈和相互作用、策略空间、收益函数、混合策略、Nash均衡)、个体行为和整体文化与制度;量子系统的行为、量子系统的数学结构、作为一般科学的一个例子的量子力学。

学习方法:系联性思考和以概念地图为基础的理解型学习。

课程安排:

概论部分
1、课程基本信息
2、用广义投入产出分析(PageRank, Leontief,以及推广——后者有我们自己的工作以及一部分其他人的工作,有文献阅读作业)当例子,体现系统科学的特点——从个体到整体、从直接到间接、相互作用在这个学科的特殊地位、学科交叉性;体现网络科学的精神。
3、以量子系统的行为和理论(还有万有引力)为例,讨论什么是科学,什么是物理学,并讨论什么是数学、系统科学和数学物理学的关系、系统科学和数学模型的关系。
4、学习方法专题,突出系联性思考和以概念地图为基础的理解型学习。有书籍阅读、课程整理、文献阅读作业。
5、通过博弈来讨论个体行为和整体文化与制度的例子,扔色子、纳税,从两人到多人。有文献阅读作业。
6、用弹性波来体现无相互作用系统中的涌现性、用平均场和关联函数来体现有相互作用的系统中的涌现性。
7、以tf-idf用于主题识别文本特征提取为例,体现矢量(以及数学概念)的一般性,介绍数学模型的基本思想。有阅读文献和书的作业。
8、以信息熵和编码为例,再次体现数学概念的一般性和数学模型的基本思想。有阅读文献和书的作业。
9、以沙堆模型介绍临界性和自组织临界行为。有阅读文献和书的作业。
数理基础部分
1、编写、编译和执行程序
2、集合映射线性代数
3、概率论
4、力学
5、统计力学
6、量子力学

整体概念地图:IntroSS2

各个部分概念地图:

每一个主题的理据:

为什么要在系统科学导引里面讲博弈论?

为什么要在系统科学导引里面讲物理学尤其是量子力学?

为什么在系统科学导引中讲信息熵?

什么是系统科学

通过《系统科学概论》、《系统科学基础》课程的教学,以及最近关于广义投入产出分析的研究,增加了对系统科学的理解,准备做几个报告,并修改《系统科学导引》的书稿。把整体思路记录在这里。

什么是系统科学

系统科学人拿着数学的斧子,用物理的心法,在砍各个学科的木头。有的时候也用一下其他心法。

有时候也提炼一下心法,改造一下斧子。我们也希望通过从砍木头(具体系统的研究)到一般斧子(分析方法)一般心法(学科思想)以及反过来从心法斧子到砍木头的过程来融合不同的心法,甚至发展和建立自己的心法。

作系统科学的报告,以及讲授《系统科学概论》和《系统科学基础》的目的就是让人通过看和学习别人砍木头,体验一下这些斧子、心法。

那系统科学有没有一些自己的心法、斧子甚至木头呢?

自己的心法:从个体到整体,从直接到间接,尽管还是从物理学来的。自己的斧头,概念地图或者说系统图示法。自己的木头,没有。或者说,别人家的木头都是自己家的。

物理学的木头大部分时候是自己家的,有的时候也是别人家的。

数学没有木头,只有木头带来的启发。心法也是自己家的,不是物理学的。不过,有的地方和物理学的心法很有关系。

系统科学的特点:学科融合,从具体系统到一般思想和方法以及反过来,从个体到整体,到直接到间接。

心法的具体内容:

什么是科学

来自于观察和实验的数据决定一切,构造能够解释更多现象的心智模型确实是理论建设和学科发展的目标,但是能够解释数据才是最根本的。心智模型最好是可以理解的,但不是必须的。更多的相容的心智模型构成一个理论。整理出来最基本的基础,从逻辑上演绎出来其他结果,是一个理论的框架结构。

相互作用的核心地位

事物之间的联系使得世界丰富多彩,使得深入的研究成为可能。相互作用有各种体现,需要各种各样的(又相互协调一致的)研究方法。有了系统的个体之间的相互作用,从个体到整体从直接到间接的心法才有了用武之地。

斧子有哪些

矢量算符的概念和矩阵分析、无穷小的概念和微分方程、概率论和随机过程、统计学

其他的斧子:概念地图和理解型学习

砍木头的例子

物理学(用数学的斧子看物理学家的木头,当做我们系统科学的例子):力学,统计力学,量子力学,额外的心法:用统一的理论形式来描述丰富的现象。在这一部分砍木头的例子里面当然,也有一些需要学习和理解,甚至会用的斧子(物理学的概念和一些分析计算方法,例如相变、关联函数、熵、Monte Carlo方法等等),更有运用这些斧子的心法的具体体现。

其他的例子:广义投入产出分析(汉字、科学学、经济产业、交通、灾害风险、国际贸易、食物链、金融、金融和经济)、待补充

建议北京市教委出钱给孩子们买日本国旗袜子

今天看到一个新闻“北京政府买服务助初中生学农 1.6万名学生参加教育实践”,说的是北京教委给每一个初中生出钱1800元,去某单位集中务农一周。

按照这个逻辑,我首先建议,国家出钱让高中生务农一个月(比初中生更加脱离生产生活实际了),让中小学老师们务农两个月,大学教授们务农两年,接受劳动改造。

按照这个逻辑,我还建议,国家出钱,给每一个孩子买10-100双日本国旗制作的袜子,让大家一起来把鬼子国旗踩在脚底下;国家出钱,给每一个孩子7-30条红旗做的背心,让红旗好好保护下一代。这两个措施,绝对有利于学生深刻体会爱国主义教育。

一个管理部门的基本角色,是,制定目标,提供必要的帮助实现这个目标的理念上的供参考的意见(也不能强制推行这个实现方式),然后,考核(检查目标是否被实现)和稽查(检查是否有非常离谱的人或者事,然后仔细考量)。如何实现这个目标,是,具体的学生、老师、家长的事情。甚至学校的层面,都不能直接干预太多,更何况教委。管理者不是婆婆。再说,婆婆管理的太细了,都会造成家庭矛盾,除非这个婆婆不用儿子和媳妇干活。管理者也不是主人或者地主,我们的钱,你没有决定怎么花的自由。你有建议怎么花的权利。

听说,之前新加坡李光耀对年轻人留什么样子的头发是有要求的。也听说过当年上山下乡的轰轰烈烈。管理者的角色定位的思路难道还真的是一脉相承的。

具体说道劳动教育,其目的,我认为,是:体会劳动的艰辛,这样更好地体会父母和其他劳动者的付出;体会劳动的快乐、成就感,能够更好地喜欢劳动,学会从劳动中增加成就感。

说到这个目的,在家庭里面做做家务就很好了。我们家的孩子今天早上跟我一起做了早饭,她说,吃起来更好吃了,还跟姐姐和妈妈炫耀。上个星期,到一个农场采野菜,非常热的天,姐姐坚持了两小时,回来说真好吃,下次还去。这就很好了。在家庭之外的,集中劳动,反而有的时候,做不好,流于形式。

品质教育,大多数时候,靠家庭和社会。

搞清楚每一样教育的目的,然后,让该属于家庭的归家庭,该归于孩子的归孩子,该归于老师的归老师。管理部门需要控制自己当婆婆和地主的迫切性,不要手伸的太长,管得太多。当然,这个需要很大的毅力和制度上的建设。

另外,希望这个事情是个别现象,而不是从上到下的上山下乡运动的复辟。如果我自己出钱给孩子们买袜子和红内裤,做分发,那是我的自由(当然,有没有人接受也是他们的自由)。但是,政府的行为,是不一样的,而且可能学生老师们没得选。

算的少,学得多

今天给心儿辅导乘法计算,做了10个计算题,错了4个,而且错在了同一个地方:个位数乘以两位数的乘法中,个位数和个位数乘完之后的进位数字和个位数乘以十位数得到的那个数,之间的加法的计算出了问题。心儿是这样来计算的:先把这两个数的各位相加,然后如果还有进位,则加到更高位上去。但是,这样做,有的时候就会忘了那个等着后面可能的进位的十位数是多少。于是,经常出现如果需要进位,这个进位以后的数字出错。经过和孩子一起分析错误,解决了这个问题,然后再做了20个,就只错了一个。得到两个教训:

  1. 做错的题目是财富——表明了不太明白的地方,一定要仔细分析,回忆什么原因导致的错误。做有针对性的学习才能提高。
  2. 具体乘法计算上,当计算个位数和两位数中的十位数的乘法的时候,把进位直接和得到的个位数和十位数的乘积相加,不要先计算两者的个位相加再进位。

一方面,我本来就不主张需要练习这么多的纯计算。另一方面,从这个练习和找错再学习的过程之中,如果心儿能够学到“通过对错误的分析可以举一反三”,也挺好。这样就能够做到“算的少,学得多”。学习要做有心人。多想想,尤其是犯错误的地方。更一般地说,直面错误,总是一件值得做的事情。

我一直说,从小到大,我都不做太多作业(基本就不做,除了三角函数,复变函数、积分、行列式等我自己拿过习题书来完成基本全本的)。其实,一方面,由于所有同学都问我难题,我基本上把有意思的题都做了一遍。另一方面,每一个我做错的题目,我都深入分析,争取找出原因,然后举一反三。当然,做对了的题目,也需要举一反三。所以,我才能做到“算的少,学得多”,天天不做作业。