大數(shù)據(jù)思維特征

張少初

摘 要：本文分析了大數(shù)據(jù)思維特征，包括整體性與涌現(xiàn)性，多樣性與非線性。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù);思維;非線性

了解大數(shù)據(jù)思維的提出，這是理解大數(shù)據(jù)思維的前提，是把握大數(shù)據(jù)思維的基礎(chǔ)。然而，要對大數(shù)據(jù)思維擁有深刻、全面的把握，還必須進(jìn)一步揭示大數(shù)據(jù)思維的特征。在現(xiàn)代科技革命的背景下，大數(shù)據(jù)思維在各領(lǐng)域中顯示出巨大應(yīng)用潛力，我們更應(yīng)對大數(shù)據(jù)思維的特征進(jìn)行討論，本章就將從整體性與涌現(xiàn)性、多樣性與非線性、相關(guān)性與不確定性等三個(gè)方面提煉大數(shù)據(jù)思維的特征。

1 整體性與涌現(xiàn)性

牛頓以來，機(jī)械自然觀的思維方式在近代科學(xué)研究中流行開來，機(jī)械論自然觀在很大程度上指導(dǎo)了科學(xué)家的科研活動(dòng)，這種機(jī)械論自然觀在方法論上是還原論的。然而，在現(xiàn)代科技革命的背景下，機(jī)械論自然觀的不變性、基本性、直觀性、既成性的特點(diǎn)暴露出了還原論的局限。辯證自然觀登上歷史舞臺(tái)以后，在人與世界關(guān)系問題上，采取了將人與世界看作一個(gè)整體的態(tài)度，具有整體論的特點(diǎn)。大數(shù)據(jù)時(shí)代，通過數(shù)據(jù)考察人與世界的關(guān)系問題，世界在大數(shù)據(jù)維度上呈現(xiàn)出現(xiàn)前所未有的新氣象，在大數(shù)據(jù)思維的背景下，涌現(xiàn)性成為描述全體數(shù)據(jù)最合適的詞匯。整體性和涌現(xiàn)性成為大數(shù)據(jù)思維的首要特征。

1.1 整體性

整體性是相對于系統(tǒng)的部分或者元素講的，大數(shù)據(jù)思維要求人們將所獲得的大數(shù)據(jù)作為一個(gè)系統(tǒng)，那么這個(gè)系統(tǒng)的首要特征就是整體性。大數(shù)據(jù)思維的整體性是指在數(shù)據(jù)挖掘的過程中，我們需要重視全體數(shù)據(jù)的追求和分析，在把握問題的方法上，注重從整體把握對象。古希臘時(shí)期，世界的本原問題就是哲學(xué)家們追問最多的問題之一。亞里士多德說，世界的存在物都由本原組成，存在物在原初都從本原產(chǎn)生，最后又復(fù)歸為它。古希臘哲學(xué)家針對世界本原的問題上，經(jīng)歷了從對世界感性直觀到對世界超感性抽象的過程。在大數(shù)據(jù)時(shí)代里，人與世界的關(guān)系、思維與存在的關(guān)系通過海量數(shù)據(jù)緊密聯(lián)系起來，大數(shù)據(jù)在某種程度將成為世界本原的新解讀。

在大數(shù)據(jù)時(shí)代中，整體性思維是面對問題、解決問題時(shí)的首選。數(shù)據(jù)量增長迅速的情況下，與以隨機(jī)樣本為核心的小數(shù)據(jù)思維形成鮮明對比的是，以全體數(shù)據(jù)為核心的大數(shù)據(jù)思維顯現(xiàn)出的巨大能量，即整體性。大數(shù)據(jù)思維主張進(jìn)行全體數(shù)據(jù)的獲取和分析，也就是通過整體思維的方式來把握研究對象。舉一個(gè)簡單的例子，我國每10年進(jìn)行一次全國人口普查，兩次人口普查的時(shí)間終點(diǎn)，進(jìn)行一次1%人口抽樣調(diào)查。新中國成立以后，我國共進(jìn)行了六次全國普查和三次1%人口抽樣調(diào)查，社會(huì)各界投入的人力、財(cái)力成本巨大，以2010年北京市人口普查有關(guān)數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，北京市級財(cái)政和區(qū)縣財(cái)政投入相加，人口普查總投入超過6億元人民幣，由此可見全國人口普查所占用的財(cái)力將是巨大的。相比于全國人口普查的全國人口的廣泛覆蓋和龐大的調(diào)查費(fèi)用，1%人口抽樣調(diào)查是一種省時(shí)又省力的人口調(diào)查方式，但是抽樣的結(jié)果往往有一定的誤差，在統(tǒng)計(jì)學(xué)上誤差是無法避免的，只可能在一定條件下降到最低。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，我們假設(shè)在時(shí)間上、技術(shù)上等方面不存在難點(diǎn)，每10年的人口普查將變得比現(xiàn)在的人工入戶普查的方式高效得多，1%人口抽樣調(diào)查也可以變?yōu)槿丝谄詹榱?，那?%人口抽樣調(diào)查甚至可以被全國性的人口普查替代。針對大數(shù)據(jù)思維的整體性特征，刊登在《學(xué)習(xí)時(shí)報(bào)》上的兩篇文章頗具代表性。

1.2 涌現(xiàn)性

涌現(xiàn)性通常是系統(tǒng)整體具有的特征，是指在系統(tǒng)中各部分、各元素單獨(dú)存在時(shí)不具有，但是將它們組合成一個(gè)整體后系統(tǒng)所具有的特征，也被稱為“整體涌現(xiàn)性”。在大數(shù)據(jù)思維的背景下，新情況在不斷地涌現(xiàn)，涌現(xiàn)性也成為大數(shù)據(jù)思維的重要屬性。全體大數(shù)據(jù)整體具有的，而小數(shù)據(jù)單獨(dú)、部分或者所有小數(shù)據(jù)所不具有的屬性、特征和功能等可以稱為大數(shù)據(jù)思維的涌現(xiàn)性。也就是說，當(dāng)我們把大數(shù)據(jù)拆分為各個(gè)小部分時(shí)，大數(shù)據(jù)所具有的這些屬性、特征和功能等便不可能體現(xiàn)在小數(shù)據(jù)上或者所有小數(shù)據(jù)上。

來源一：構(gòu)材效應(yīng)。苗東升教授將系統(tǒng)的涌現(xiàn)，歸結(jié)于系統(tǒng)的構(gòu)成上。系統(tǒng)由組分構(gòu)成，或者由它的元素構(gòu)成。那么，系統(tǒng)的涌現(xiàn)性也就來源于這里。整體涌現(xiàn)性的出現(xiàn)在特定的組分和元素構(gòu)成的系統(tǒng)中，如果更換了系統(tǒng)中的組分、元素，則原涌現(xiàn)性就無法出現(xiàn)。

來源二：規(guī)模效應(yīng)。系統(tǒng)的規(guī)模大小也是影響涌現(xiàn)的基本要素，涌現(xiàn)性的出現(xiàn)需要足夠多的組分或者元素，也就是足夠的材料，沒有足夠大的系統(tǒng)，是無法出現(xiàn)涌現(xiàn)的。涌現(xiàn)的出現(xiàn)，依賴于系統(tǒng)在一定程度的復(fù)雜性。

來源三：結(jié)構(gòu)效應(yīng)。組分之間的不同結(jié)構(gòu)，以及不同組分間的相同結(jié)構(gòu)，均會(huì)產(chǎn)生不同的涌現(xiàn)性。在整體系統(tǒng)中，組分之間的相互作用、相互位置不同，產(chǎn)生的作用力就不同。比較特殊的兩個(gè)現(xiàn)象是同分異構(gòu)和物理學(xué)超導(dǎo)現(xiàn)象，在組分、元素相同的情況下會(huì)表現(xiàn)出兩種不同的涌現(xiàn)特征。

來源四：環(huán)境效應(yīng)。系統(tǒng)處于特定環(huán)境條件下，就會(huì)受到環(huán)境條件的影響和制約，現(xiàn)代科技條件下的系統(tǒng)通常是開放系統(tǒng)，無法避免的與系統(tǒng)外進(jìn)行信息交換，在這種條件下也會(huì)產(chǎn)生特定的性質(zhì)，表現(xiàn)出涌現(xiàn)性特征。

2 多樣性與非線性

2.1 多樣性

大數(shù)據(jù)思維的多樣性特征是通過數(shù)據(jù)種類的不同體現(xiàn)的。關(guān)系數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的基本是結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，例如整齊的文字、數(shù)據(jù)或者同一種類的文件。而非關(guān)系數(shù)據(jù)庫的中存儲(chǔ)的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)（就是前文提到的半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)），例如不整齊（雜亂）的圖標(biāo)、表格、網(wǎng)頁、視頻或者其他類型的異構(gòu)數(shù)據(jù)，成為了大數(shù)據(jù)思維多樣性的主要來源。多樣性并不僅存在于大數(shù)據(jù)領(lǐng)域，我們?nèi)祟惿畹姆椒矫婷婢嬖诙鄻有?，可以說，在社會(huì)、自然甚至宇宙萬物都依賴多樣性而存在。托夫勒在上世紀(jì)80年代所寫的未來學(xué)書目《第三次浪潮》中，就已經(jīng)提到了人類因電子計(jì)算機(jī)發(fā)展迅速，信息革命開始，傳統(tǒng)的傳播工具群體化特征將不再明顯，“傳播工具將急劇的非群體化”，傳播對象將變得多樣起來。人類社會(huì)中，人是社會(huì)關(guān)系的總和，社會(huì)關(guān)系是多樣的，不同地區(qū)文化是多樣的。自然領(lǐng)域中，包括海洋環(huán)境、陸地環(huán)境、大氣環(huán)境，生物多樣性的存在讓生物圈多姿多彩。事物的發(fā)展變化總離不開多樣性，如此看來，大數(shù)據(jù)思維中存在的多樣性特征不可避免，我們在注意到大數(shù)據(jù)思維中存在多樣性的同時(shí)，應(yīng)盡可能全方位把握多樣的存在，搞清楚多樣性在大數(shù)據(jù)思維中的具體表現(xiàn)，為我們利用大數(shù)據(jù)思維奠定基礎(chǔ)。

2.2 非線性

進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代以后，人類認(rèn)識(shí)世界的方式將發(fā)生改變，大數(shù)據(jù)思維非線性特征將幫助人類在認(rèn)識(shí)世界、考察世界的過程中，建立非線性觀點(diǎn)。非線性（nonlinear）是相對于線性（linear）來說的，是指方程的解滿足疊加定理（superposition principle）的現(xiàn)象或者系統(tǒng)所具有的特征，非線性是線性的否定。在數(shù)學(xué)中，線性是一種具有比例關(guān)系的性質(zhì)，函數(shù)表現(xiàn)是成比例的、直線的，方程的解滿足齊次性或者加和性。而非線性是一種沒有比例關(guān)系的性質(zhì)，函數(shù)表現(xiàn)是不成比例的、不成直線的。我們在科學(xué)研究中采取的線性思維，可以看作非線性現(xiàn)實(shí)的簡化。由于世界本身是非線性的，采取線性思維，就是一種近似思維，這樣一來，我們看到的世界將是不真實(shí)的，也脫離了世界的本來面貌。然而，大數(shù)據(jù)思維的出現(xiàn)帶來了整體思維，這樣的思維方式生來就對真實(shí)世界親近又抱有好感，人類可以利用采集海量大數(shù)據(jù)的方法，得到現(xiàn)實(shí)世界第一手的數(shù)據(jù)，通過這些數(shù)據(jù)來了解我們的世界，將更加接近真實(shí)、接近現(xiàn)實(shí)。在這樣的意義上，大數(shù)據(jù)思維在本質(zhì)上表現(xiàn)出了非線性特征。

參考文獻(xiàn)

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