如何解决复杂问题:用生物进化的三大力量找出最佳方案|百度网盘下载

编者评论：解释推动生物进化的三个决定性力量

如何解决复杂问题：利用生物进化的三股力量寻找复杂问题的解决方案，就是洞察进化的智慧，拓展思维的边界，利用三股力量生物进化论寻找复杂问题的解决方案由北京大学刘华杰教授、《图灵大教堂》作者乔治戴森、《飞行物种》作者安东尼布兰德、科普作家马特雷德利推荐。

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图书精选

探索生物进化的奥秘，拓展认知边界，培养创造性思维，过上充实而有创意的生活。

圣达菲研究所外聘教授瓦格纳的开创性工作揭示了生物进化与人类创造力之间的惊人相似之处，帮助您在生活中挖掘自己的创造力，更重要的是，如何避免善意扼杀创造力！

展露文化出品。

简介

如何解决复杂问题从生物进化的角度解释了推动生物进化的三个决定性力量：自然选择、遗传变异和 DNA 重组。在这三种力量的共同作用下，生命已经能够以非常有创意的方式解决进化过程中遇到的各种问题。通过生物进化与人类创造力的对比，作者发现两者惊人的相似之处，提出了利用生物进化的智慧提升人类创造力的独创思路！

通过对生物进化的洞察，我们可以更好地利用人类的创造力，让孩子们过上更充实的生活，加强商业创新，提高全国的创造力水平。

作者介绍

[奥地利]安德烈亚斯·瓦格纳

圣达菲研究所外聘教授，苏黎世大学进化生物学与环境研究系教授兼系主任。

耶鲁大学生物学博士和奥地利维也纳大学分子遗传学学士。先后在德国、美国、法国等国开展学术交流活动，出版了《适者生存》等畅销作品。

目录

第 1 部分：生物进化的三大力量

第 1 章适合景观：生物进化是征服景观高峰的壮观旅程 - 003

三大咖联手勾勒生物进化格局-005

健身景观的特征：抽象、简化和多维 - 010

第 2 章力量一：自然选择 - 023

分子生物学革命加深了人类对生命进化的认知——025

自然选择：将生物种群推向顶端 - 028

自然选择的缺陷：无法帮助生物摆脱进化的死胡同 - 033

第 3 章二次幂：基因漂移 - 043

皇室的挽歌 - 近亲繁殖导致灭绝 - 045

遗传漂移：帮助物种在景观中的小区域漫游 - 051

基因漂移的两个方面：强者更强，弱者更弱 - 055

第 4 章力量三：基因重组- 067

性：帮助生物体实现大规模基因重组- 075

基因重组：帮助物种在适应环境中长距离跳跃 - 078

第二部分：如何运用生物进化的力量解决复杂问题

第 5 章能量景观：如何锻造剑 - 087

完美的巴基球结构 - 089

能源景观的最高峰隐藏在最深的山谷中——091

热量的变化可以帮助分子逃离山谷 - 096

热运动和遗传漂移- 099

第 6 章情景景观：如何解决旅行商问题 - 101

将寻找解决方案的任务委托给计算机 - 103

解决复杂问题需要最具创造性的解决方案 - 105

贪心算法：只接受更好的结果 - 107

模拟退火算法：即使结果变差也暂时接受 - 110

遗传算法：模拟物种进化并找到最佳解决方案 - 112

第 7 章思考风景 1：毕加索的名画《格尔尼卡》是如何创作的 - 125

格尔尼卡背后的 45 个草图 - 127

创造力是思想不断“进化”的结果- 128

创作的过程并不顺利，也不是一路向上——133

第 8 章 Mindscape 2：如何激发创造性思维 - 141

游戏之于创造就像基因漂移之于生物进化——143

做梦可以让意识从低矮的山丘上爬下来- 146

思想游荡可以让我们进入一个创造性的潜伏期- 147

第 9 章教育格局：如何培养创意人才和建立创意组织 - 165

竞争很重要，但过有创意的生活更重要 - 167

保护个人或群体的多样性 - 171

激发内在动力并加强自主性- 172

接受失败，鼓励探索性研究 - 187

后记风景，不仅仅是比喻

评论

优秀的试读

健身景观：

生物进化是征服山水高峰的壮丽旅程

三大咖携手勾勒生物进化图景

1915 年是第一次世界大战期间。那年春天，德军首次向盟军士兵释放化学武器氯气。为了挽救盟军士兵的生命，约翰·伯登·桑德森·霍尔丹吸入了氯气，试图找到更好的保护。霍尔丹当时是一名 23 岁的军官，在牛津大学接受数学和经典教育。氯气袭击发生时，他正在法国前线服役。英军发放了9万个防毒面具，但没有一个起作用。霍尔丹的任务是与他的父亲（牛津大学的生理学家）一起开发一种更有效的防毒面具。他们建造了一个小气室，他们可以在其中呼吸氯气，以使他们的肺部进入“完全过敏”状态。

冒险和试验自己身体的研究方法在霍尔丹家族中有着悠久的历史。霍尔丹的父亲为英国政府负责勘测矿山，他让霍尔丹在一个被污染的矿井里大声朗读莎士比亚的作品，直到霍尔丹晕倒。放弃吧。后来，霍尔丹成为牛津大学的一名研究员，在许多实验中，他摄入了盐酸和其他有毒化学物质以增加血液的酸度。这样做的结果是，他将在未来几天内处于极度疼痛、严重腹泻或气喘中。

但是，霍尔丹不仅仅是一个古怪的科学家，他不断地试验自己并享受其中。他几乎是他那个时代最伟大的博物学家。霍尔丹，一个早熟的孩子，3岁之前就学会了阅读，他精通经典，就像他精通科学一样，他的同时代人称他为“最后一个无所不知的人”。霍尔丹在科学领域做出了贡献，从生理学和统计学到遗传学、进化和生物化学。有趣的是，就像我们将在本书后面提到的其他杰出的创造者一样，他在看待自己的成就时有点短视（这并不是说他是对是错）。霍尔丹认为与细胞色素氧化酶有关的工作是他最重要的成就，但历史学家并不这么认为。

今天，霍尔丹以其对 20 世纪生物学具有重要意义的数学著作而闻名。他与英国统计学家罗纳德·费舍尔 (Ronald Fisher) 和美国遗传学家休厄尔·赖特 (Sewell Wright) 共同组成了三巨头，共同致力于将进化生物学从达尔文等自然史中转变。家庭的知识被转化为一门精确的数学学科。

达尔文关于自然选择在所有生命中都发挥作用的说法来自一个共同的祖先。 5 鲜为人知的是达尔文根据博物学家的意识积累的各种证据，包括我们在育种方面的巨大成功。人类通过人工选择创造了迷人的玫瑰、高产小麦以及哈巴狗和罗威纳犬等特殊狗。这些证据还包括化石，从最古老岩石中原始蠕虫的神秘痕迹，到菊石等复杂无脊椎动物，再到鱼类、两栖动物、爬行动物，最后是哺乳动物等更现代的生命形式。该证据还包括动物的解剖结构。例如，即使像老鼠和蝙蝠这样看似不同的动物，也只是基于同一组蓝图的两种不同的变体，这意味着老鼠和蝙蝠是存在的。深层次的联系。更多的证据来自无用的“返祖”特征，例如鱼的眼睛功能不全，这可能要归功于它们居住在黑暗洞穴中的祖先。再比如，鸟类的牙齿只出现在胚胎期。在整个发育过程中，鸟类的牙齿是先长出后脱落的。这些已经证明是它们长着牙齿的爬行动物祖先的残余物。

达尔文的证据还包括在夏威夷和加拉帕戈斯群岛等偏远岛屿上发现的各种物种——外来鸟类、昆虫和蝙蝠，但哺乳动物和两栖动物较少。乍一看，这种对比似乎令人困惑，但碰巧这些岛上的动物群并不是某个疯狂的创造者的心血结晶。相反，正是那些能够乘风或飞行到达偏远岛屿的陆生物种，一旦摆脱了物种竞争，就进入了聚宝盆，进化出令人眼花缭乱的新形态。

达尔文的理论启发了博物学家寻找更多持续进化的证据。没过多久，他们就找到了一个有趣的桦树蛾（Biston betularia）的例子。与生物学家喜爱的其他生物——小型果蝇和较小的大肠杆菌一样，桦树蛾本身并不令人惊讶。它只是这个星球上一个不起眼的居民，但这正是重点：它存在的目的是适应它的环境。在它的英国栖息地，飞蛾灰色的翅膀上有木纹的黑白斑点，与周围覆盖着苔藓的树皮相匹配，创造了完美的伪装。桦树蛾可能是我们能找到的“适者生存”最直接的例子。它翅膀上的斑点桦树蛾很容易躲避鸟类敏锐的眼睛，与树表面的纹理相映成趣。在一些实验中，将桦树蛾固定在树上并监测它们被鸟类吃掉的概率，这也得到了证实：在树皮浅色的树林中，翅膀颜色较深的桦树蛾更容易被鸟吃掉。也就是说，他们不够合适。

黑桦树蛾是由控制翅膀颜色的基因意外突变引起的。该突变产生了新的等位基因A，它决定了飞蛾的深色翅膀，这使得飞蛾更容易接触猛禽。工业革命开始后，黑桦树蛾的劣势被扭转。由于树木被大量黑烟覆盖，暗白桦蛾的隐蔽性提高，浅白桦蛾越来越显眼。携带这种新等位基因的黑桦树蛾对污染环境的适应能力更强，成活率大大提高。随着空气污染越来越严重，越来越多的树木被烟尘覆盖，浅色桦树蛾日益减少，深色桦树蛾越来越多。蛾的常见形式。

短命的桦树蛾、庞大的种群和快速变化的环境都适合 Haldane 这样的数学家。在工业城市曼彻斯特，深色桦树蛾用了半个世纪才完全取代了浅色桦树蛾。在此基础上，霍尔丹建立了一个数学方程来计算浅色桦树蛾被鸟吃掉的可能性比深色桦树蛾要高出多少，答案大约是 30%。正是这种适度的适应性差异使人们能够在一生中看到整个桦树蛾种群翅膀颜色的变化。

桦树蛾的翅膀颜色是一个离散的变异，每个变异都是由不同的颜色控制等位基因引起的。相比之下，自然界中的大多数变化都是分级的、连续的变化，例如森林中各种深浅的绿色、狗毛上无数深浅不一的棕色，以及大小差异很大的小麦粒。人类的身高也有很大差异，例如以矮个子着称的俾格米人和以高大着称的荷兰人。这些都是多基因变异，其中性状的差异不是由单个基因决定的，而是同时受到数百个小基因的影响。

是时候谈谈三巨头的罗纳德·费舍尔了。费舍尔是剑桥大学的数学家，也是现代统计学和人口遗传学的创始人。费舍尔在罗萨姆斯特德农业研究站工作了 10 年。在那里，他分析了农业育种数据，扩展了霍尔丹的数学成就，研究了身高或产量等多基因性状。他用数学方法证明了选择强度与性状代际进化速率之间的关系，例如一个人必须从一群奶牛中选择多少个体，或者必须留下多少小麦百分比才能推断产奶量和谷物大小这些特征进化的速度。费舍尔的工作不仅有效，而且在数学精度方面达到了达尔文理论的许多部分。

与费舍尔一样，赖特也在研究农业中的实际问题，例如如何培育高产牛、猪和羊。与精通理论的费舍尔不同，赖特不仅精通数学技能，而且还是一位不折不扣的实验家。他对30000多头豚鼠进行了繁育实验（豚鼠可能不关心产奶量，但在繁育实验中，它们个头小，繁殖快，群体大，所以比奶牛更适合作为实验对象。 ）。在这些实验中，赖特注意到一些奇怪的事情：如果人们总是挑出最好的个体进行育种（这是费舍尔对成功育种的处方），经过几代人之后，他们最终不一定会获得一个优秀的品种。

如果人们选择提高牛肉质量或牛奶产量，他们总是会在育种过程中得到一些其他性状恶化的个体。一旦发生这种情况，就意味着原本不可避免的育种工作又陷入了另一个进化的死胡同。

Wright 还研究了保存了 100 多年的动物育种和谱系记录。将所有这些数据放在一起，他发现了费舍尔缺少的东西：基因之间的复杂相互作用。第一个基因在降低肉质的同时提高了产奶量，第二个基因在降低生育能力的同时提高了肉质，第三个基因提高了生育能力，但增加了死于疾病的风险。赖特通过数学分析发现，自然选择虽然是必要的，但不足以促进进化过程。这些基因之间的相互作用是关键。

您可能会问，在创造力方面，豚鼠和奶牛能教给我们什么？牛的种类、玉米的种类、人类在家畜中所做的繁育工作，与自然界无数物种的绚丽多彩的多样性相比，似乎微不足道。但达尔文在他的《物种起源》中提醒我们，人类在某些物种中创造了相当壮观的多样性。直到今天，很少有人知道玉米棒子和长鼻猿是同一物种，而吉娃娃和大丹犬看起来如此不同，说它们是同一物种只会令人惊讶。人类在动植物育种上的成功，本身就是进化的一个缩影，其背后的原理与物种40亿年的进化是一样的。因此，赖特的见解将帮助我们在更大范围内了解大自然的创造力。

1932 年，赖特受邀在第六届国际遗传学大会上向一群普通生物学家展示他的工作。可惜，他所用的数学，超出了这些生物学家的平均水平，无奈之下，只能用更通俗易懂的方式来解释。在这种情况下，健身景观的概念应运而生。