资源重要吗？

一般来说，复杂性有相关的成本。复杂性的概念，除非定义为随机性，否则都意味着结构的存在；而结构的创造不是免费的。分析复杂性的成本和收益的一个有力而普遍的方式是将复杂环境下实体的成功与它们维持控制的能力关联起来。这其中的逻辑从生物学的角度很容易理解，如果个体的内环境不能维持在一定的限度内就会死亡。

控制作为工程领域的一个正式分支至少可以追溯到蒸汽机的发明。1956年罗斯·阿什比提出了必要多样性法则。这个法则说的是“要实现控制，控制系统能够执行的行为的多样性必需不低于需要补偿的环境扰动的多样性”。这个原理在电气和机械控制系统中有广泛应用，被用于例如加热和空调系统中或火箭姿态控制中。阿什比对其中的生物学意义有深刻认识。

用复杂性的术语说，阿什比的必要多样性法则说的是为了维持内部的稳定性，控制器必须至少同其所抗衡的环境一样复杂。在生物学中，这个法则意味着进化会青睐于那些最善于维持控制其内部和外部环境的生物。不是地球环境的所有方面都与所有生物有关。对于任何生物来说，重要的环境复杂性取决于其生活方式和范围。对土壤细菌重要的不一定对老虎重要。由于环境复杂性如此多面，生物又各有特点，因此也就没有哪种通用的度量方法能被科学界普遍接受。

阿什比法则的一个逻辑推论是，当相互竞争的实体具有相似的复杂性水平时，任何生物（或控制器）都基本不可能实现对系统的全面控制。这是因为其他竞争实体的复杂性之和必然大于单个实体的复杂性。由此导致的控制能力的不足理应带来持续的选择压力，使得单个实体的复杂性越来越大。复杂性增加带来的优势和相应的成本之间的内在冲突必然会使得成本高效并且善于应对多变环境的特征具有特殊优势。

当环境不可预测，如果其他条件一样，受青睐的实体将会倾向于进化出能在多种条件下都能成功的结构和策略。当面对着不可预测的环境，能力越多的实体成功的概率也越大。

但能力并不能无限增长，因为任何能力都有相应的成本。能力增加成本也会增加。经过长期进化的实体必然反映了成本与收益的平衡。在物理世界，总是涉及4类成本，分别是能量、熵、时间和空间。

其中能量是最共通的。你的汽车没有汽油就开不动。我们的身体没有食物就无法运转。总的来说，任何物理设备都需要能量。对于生物来说，能量成本是显而易见的：运动，跨细胞膜输送分子，创造新的结构，修复旧的结构，都需要能量。对能量的需求是动物需要食物和植物需要阳光的原因。对于遗传算法，能量成本同样存在。计算机需要用电。从内存和硬盘读写数据都需要能量。另一个永远的需要是维持。总的来说，部件越多，组织程度越高，维持结构所需的成本就越高。用于维持的能量将低熵维系住。

熵度量无序，有组织的系统有变得无序的自然趋势。热力学的中心原理是能量可以用来抗衡熵增。保持桌面整洁就是典型的例子。我们需要耗费能量才能让桌子保持干净；否则纸张、书本、笔、文件夹和备忘贴就会堆起来。不努力维持，任何有组织的系统最终都会衰退于无序。本质上，复杂引擎的循环之所以能对抗熵增就是因为它能从无序中计算提取目的性有序。有序的增加表现为目的性结构的形式。随着进化系统累积越来越多的结构，它们也越来越容易被随机变化损坏，需要越来越多的能量维持。任何变得越来越复杂的系统都面临一个现实，就是维持所需的能量成本最终必然会等于继续增加复杂性所能带来的收益。

时间成本不那么明显，但非常重要。如果从响应挑战的角度来看实体与环境的关系，那么在许多情形中优势都来自于更迅速的响应。当狮子遇到羚羊，速度就是一切，而且不仅是奔跑的速度，还包括决策的速度。时间成本更微妙的一面来自于复杂的响应比简单的响应更能应对某些挑战，而复杂的响应需要花时间计算。当其他条件一样，就需要在响应的复杂性和响应的速度之间进行权衡。羚羊也许可以依靠聪明逃离狮子，但如果思考的时间太长，结果就不太可能对羚羊有利。

计算复杂行动和复杂结构的时间有一个容易忽略的方面是需要的时间有时候可以提前支出。我们可以对比一下狮子与羚羊遭遇和狮子与有准备的人遭遇。人类跑不过狮子，但可以带武器。枪或长矛需要很多时间制造，但这个时间是花在遇到狮子之前而不是之后。武器内在的复杂性以可能有用的结构的形式制造和保存下来以备不时之需。当这样的情形经常发生，就会去寻找需要时间来创建但能够在需要时快速响应的结构。复杂性允许快速响应但需要深入计算的这方面就是深度。

空间也是很重要的资源，但在物理世界通常不受限制。在计算机科学中空间表现为有限的内存，但前面曾说过，受限的空间往往能通过花费更多时间进行补偿。