瓦特调速器

自私的基因

瓦特调速器是一种蒸汽机调节器,其自动修正使它成为负反馈的经典例子。在书中,它具体体现了一个核心区别——机器能够表现得仿佛在追求某个目标,却并不有意识地渴望这个目标。它的运作也有助于阐明一个更广泛的论点——看似有目的的行为如何能够由机制而非有意识的指令产生。

设计与运作

调速器由两个球体构成,它们由发动机带动旋转,各自安装在一根铰接臂的末端。发动机加速时,离心力会推动两根臂趋向水平位置,以对抗重力。两根臂与蒸汽阀相连,因此,当它们接近水平位置时,阀门就会关闭一部分向发动机供汽的通道。由此,该装置把速度变化转化为发动机动力供应的变化。

这种修正会朝两个方向发挥作用。如果发动机转得过快,阀门就会减少蒸汽供应,发动机因而趋于减速;如果发动机减速过多,阀门就会放入更多蒸汽,使发动机再次加速。该机制测量当前状态与目标状态之间的偏差,并且偏差越大,作用就越强。在这个例子中,目标是某个特定的旋转速度。

负反馈与目的

调速器说明了负反馈——它的响应会减小引发该响应的偏差。书中称它为“目的机器”,同时谨慎地区分表面上的目的性与有意识的意图。机器的目标在操作层面上被定义为它趋向于返回的状态;调速器并不会有意识地想要达到特定速度。

这一区分使该例子能够把工程学与动物行为联系起来。表面上的目的性并不能证明存在意识——一个系统可以对测得的差异作出反应,并调整行动,使自身趋向稳定状态。因此,在书中的讨论里,调速器不仅仅是发动机的一个部件,也是一个简洁的例证,说明无需把内在欲望归于某种机制,也能解释类似目标导向的行为。

局限与更广泛的意义

该装置并不总能平稳地趋于稳定。过度修正和时间延迟可能使目的机器发生振荡,工程师可能会增添辅助装置来减轻振荡。因此,调速器的效能不仅取决于其基本的修正回路,也取决于如何处理该回路自身可能造成的不稳定性。

书中把这种相对简单的调节器放在一个连续谱上,与表现出更复杂类生命行为的现代机器相联系。例如,制导导弹看起来能够搜索并追踪目标,判断目标的规避动作,有时甚至仿佛能够预判这些动作。这类行为可以通过扩展负反馈、前馈及其他工程原理来解释;没有必要假定机器具有意识。调速器通过速度、运动、阀门调节和再次修正这一连串可见过程,使这一论点变得容易理解。

书中其他部分也呈现了对改变合作条件的机制的同样关注,不过采用了不同的论述方式。在囚徒困境中,参与者选择扣着放置的卡片,由庄家揭示结果;规则和信息决定选择如何转化为收益。在离婚的例子中,禁止同一名律师同时代表一对夫妻双方的职业规则,可能把一个原本有望合作的局面变成对立局面。这两种情况都不是调速器机械反馈的实例,但都进一步体现了书中对系统和规则如何塑造行为与结果的关注。

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