BIM：The incomplete incarnation of BPM

Building Information Modeling 在這幾年變成火紅的話題，讓人以為資訊科技又帶來了一個值得追求的里程碑。其實這個話題早在上個世紀的70年代就已經以Building Product Model出現在Eastman的論文了(http://en.wikipedia.org/wiki /Building_Information_Model#cite_note-3)，而其背後的理念說不定還可以上溯到上世紀的40年代，那時就已經有 英國人將電腦用在醫院的設計上。當其時，電腦繪圖能力簡陋之至，可以使上力的部分正好是以數位模型做為建築物的product model的這一個塊。等到電腦繪圖能力在70年代展露曙光，80年代日漸成熟，乃至於90年代成為個人電腦基本配備後，電腦繪圖與網路共同成為資訊科技對建築專業影響的代表性技術，就好像夜間只看到迎面而來，閃亮奪目的兩個車燈，對隱身黑暗中蘊藏龐大能量的汽車車身卻視而不見。這個真正推動科技前進的車身，就是資訊科學，就是把類比的世界轉換成數位符號的表示法並加以處理運算的相關理論與技術。

2000年以後，大家對於用網路傳輸龐大的繪圖檔案已經習以為常後，才有更多人體會到電腦繪圖再怎麼漂亮精確快速，究竟還是圖面，對於建築物更深刻的分析與判斷終究要靠人類專家解讀圖面之後才能獲得。電腦不過是畫圖的工具罷了，還屬於建築專業技術中較低的層級。2002年Bernstein 提出的BIM其實是BPM在網路時代投胎轉世的新生兒 。30年的歲月究竟讓這個轉世投胎的BIM有甚麼不一樣呢?有哪些新的基因是在受到科技輻射照射後突變產生呢?在這裡提出其中一件未完成的突變，就是物件導向。

物件導向是一個很容易受到誤解的觀念與技術。如果說我們把一個複雜的系統分解成許多相互作用的物件就叫做物件導向似乎也沒有錯，但如果僅是這樣的話會錯過許多能幫我們體會物件導向威力的重要線索。用許多屬性來描述一種物件是古老的資料結構概念，早期的結構化程式語言pascal就有了，甚至應該也有更早的根源。把許多用屬性定義的物件用層級組織起來，也早已是陳年老把戲。我想真正代表80年代成形的物件導向技術的，應該是把程序資訊和資料結構整合起來這件事。也就是說，物件除了有屬性資訊之外，還有method來定義這些屬性資訊應該如何解讀，而同時method的結構也定義此物件可以怎麼與其他物件交互作用。

為什麼我說BIM的物件導向突變還沒完成，就是說目前只見到物件的屬性與層級，還沒有看到程序資訊如何被整合進來。如果將來真的朝這個方向走，一棟建築物的資訊模型會像是一套與公定標準類別庫（standard class library )相容的物件導向的程式庫。

超級大贏家

資訊透明化的程度定義了一個溝通網絡的某種性質，這個性質與資訊交換成本有關，也影響了網絡接各節點的連結強度。

這個性質可以決定整個組織發展的極限。資訊透明的組織發展的潛力大，只要有足夠的空間，一個組織會發展到最適合其溝通系統的尺度。尺度過大或者過小都會導致 不穩定，如果其與環境互動產生的影響是正回饋，那麼組織將分崩瓦解；如果是負回饋，那麼將達到一個平衡狀態，維持一段時間的動態穩定。

網路學的研究告訴我們許多自然界與人為的組織都具備某些共同特性。這些特性似乎是所有穩定的組織（面臨外界與內部不可預期之變動影響下能夠自我調整以維持平 衡穩定）所必備的。其中一個重要的特性就是超級聯絡人的存在。如果組織中的某個節點和非常多其他節點保持資訊交換，就是超級聯絡人。很顯然的，這種節點的 存在與資訊處理成本相關。

在一個經濟產業中，超級聯絡人通常也是財富的擁有者，或者是資源的掌控者，因此我說資訊透明化會產生超級贏家。至於資訊透明化是否能和馬太效應畫上等號，我會說這問題問的不對，應該問的是資訊透明化是否會導致馬太效應？

其答案可能是對的也可能是錯的。組織資源集中的程度我相信與網路中一個參數有關，就是所謂的冪次係數（註一）。這個參數越大，資源集中的情形越嚴重，而根據 網路學家觀察結果，許多穩定的組織各自具備其冪次係數，可以大也可以小。這個係數會與透明化的程度相關是一定的，然如何相關法就不是我能回答的了。

註一：
組織中各節點與其他節點的溝通強度往往不是呈現常態分布，而是屬於冪次分布。就是說具備某種溝通強度的節點的數目會隨者強度的增加而以某種倍數關係遞減，這 個特定的倍數就是冪次係數。如果在整建產業中我們發現有10個客戶的業者的數量是有20個客戶之業者數量的2.5倍，那麼這個產業的冪次係數就是2.5。 奇妙的是，不管客戶數量多少，這個神奇數字往往都是一樣的。

機制建構可以是資訊累加的過程，也可以不是

遞迴程序讓機制建構過程中重複的動作卻可以產生資訊累加的效果。如果不是遞迴而只是在同樣條件下重複某一個動作，那麼其所產生的資訊只是多餘的副本，所建造的機構不會增加資訊。

可以增加資訊的遞迴程序和不能增加資訊的遞迴程序的差異在哪裡?我們如何判別一個遞迴程序只是單調的重覆已知構造，或者會帶來突顯的新性質？

未完待續

無所不在的對稱性

任何存在事物一定具備對稱性。因為存在，所以證明一件事，就是創造它的機制，以及維護它的機制至少在一段期間內一定比破壞它有更大出現的機率。事件發生的機率要看事件複雜的程度而定。如果一個事件與很多其他事件相關，必須每一項條件都滿足了才會發生，那麼這種事件發生的機率就很低很低，而複雜的事物需要經由複雜的事件所創造。因此，我們可以說在能夠存在的事物當中，複雜的事物比較罕見，而且通常有某種保護其不受破壞的機制與之共存。簡單的事物可以不需要保護機制也能存在，因為破壞它與建造它的事件發生的機率差異不大。

晶體是一個例子。水在任何時候都有創造和破壞的事件同時發生。水分子與水分子以適當角度接近時會有電磁力連結彼此。這個結構又隨時可能因受到其他水分子撞擊或自身的振動而脫落。當溫度高，分子之間撞擊力道強時晶體存在的機率變低，因為創造的事件不比破壞事件發生的機率高。當溫度降至零度以下時，晶體結構創造的機率高於破壞的機率而得以成長。

晶體有對稱性，因為是經由相類似的事件不斷發生累積而來。萬事萬物也是如此。

生物也有對稱性。生物形成對稱性的原因有許多，其中一個重要關鍵就是生物能夠藉由複製自己產生下一代，來維護自身機構的存在。複製自己是一項了不起的成就。任何機構的建造必須要有資訊作為指揮生產的藍圖１。也就是說生物要複製自己，就必須自備一份生產藍圖描述自身的機構。藍圖也是由某種機構構成，一份藍圖要描述的機構通常比其自身複雜，也內涵更多資訊，否則就沒有意義了。怎樣才能用簡單的資訊描述複雜的機構？關鍵在於對稱性。所以任何經由藍圖描述建構而成的機構，必定內涵豐富的對稱性。生物要複製自己也要複製這份藍圖。藍圖本身就具有高度的對稱性，否則其複製的機制一定非常複雜，遭受破壞的機率可能高於建造的機率。高度對稱的藍圖所建造出來的機制，可能也同樣是有高度的對稱性質的。

註解

1. 藍圖是一份能夠紀錄資訊的媒介，乃是透過某種構造的保存，經過解碼將所儲存的資訊還原。而這份解讀出來的資訊可以作為控制某種機制的指令，把所描述的機構建造起來。

後記(2016/10/20)
一份藍圖所描述的機構通常比藍圖自身要複雜, 這句話似乎違背了溝通理論的基本原理。根據藍圖建照成實物的過程也是一種溝通過程，任何溝通的過程只會造成資訊流失, 而不會產出更多的資訊。因此, 根據一份圖所建之物不能夠比藍圖本身攜帶更多資訊。這個說法中所沒有考慮到是溝通程序在解碼的過程中，如果解碼者需要作出許多並不在原先訊息所攜帶的資訊範圍內的決定, 那麼解碼的結果確實被加入了許多資訊來源所不具備的資訊。

後記(2019/4/18)
這個說法也不正確, 當時寫這個筆記時的理解有許多錯誤。解碼的過程並不需要加入資訊, 而應該說溝通的過程所傳遞的資訊是為了「分辨」, 而不是為了敘述。

行人與電子的類比

環境行為學者觀察行人在空間中移動模式時所遭遇的處境似乎有點像量子物理學家在觀察電子。首先，電子是測不準的，因為觀察必然會干預到電子的行為，行人也是。第二，機率是描述電子的語言，而行人的行為基本上無法預測，但卻可以用機率來描述大群的行人，或者單一行人長時間的行為模式。我們可以觀察空間中行人出現在某個位置，展現某種行為的機率，或者是跟蹤少數的行人，觀察其行為模式，但是我們無法觀察其行為舉止背後的動機，並據以預測其後續行動，或解釋其先前的行為舉止。

如果我們只觀察行人出現在每一個位置的機率，不需管她是誰，想要做甚麼，往哪裡去。只用機率幅來描述空間中行人出現的機率，這樣的表示方法會不會有甚麼用處？一個空間變成一個場，場中每個點為行人出現的機率。

機率－化簡馭繁的屠龍寶刀

機率是幫助我們簡化複雜現象的法寶。任何事情，如果會受到多 不勝數的物件、事件或環境因素的影響，就很有可能可以用機率簡單化解此困難的處境，讓我們可以用簡單到難以置信的方法來分析或預測該事情的發展。最先想到 的例子當然就是骰子了。一顆骰子被拋出，掉落、翻滾、彈跳，最後靜止在桌面上，其中一面朝上顯示出一個數字。這是一個極其複雜的物理現象，我們需要計算拋 出的力道、方向、骰子的重量、重心、彈性係數、氣流、阻力、摩擦力.....等等多不勝數的物理性質如何影響骰子的運動過程。一顆骰子都已經這麼複雜，那 麼一千顆骰子呢？極其簡單，賭場只要能夠吸引一千位客人來擲骰子，幾乎可以說就是穩賺不賠。以下是兩個例子：

計算任意圖形的面積

• 把圖形填滿畫在一張紙上，然後用另一張紙蓋起來。在這張紙上任意（隨機，每一次戳洞不受先前已戳之洞的影響）戳洞，計算破洞的總數ｎ，以及破洞顯示出圖形顏色的次數ｍ。
• A*m/n的值隨著n值的增加將趨近於圖形的面積，A指覆蓋紙張的面積。

期末考時每一位同學都拿著一隻小手電筒被單獨囚禁在一個漆黑的房間，房中有下列物件：

• 一盒兩千片的拼圖，拼好後是一張50公分見方，比例尺為二萬分之一的衛星照片
• 房間裡面有鉛筆、白紙、量角器、計算機和比例尺

你有一個小時來計算照片中綠地的總面積，算的最準的人才能及格。怎麼辦？

關於組織

以下是一篇多年前的老文章，正好翻出來，做了一點修改後姑且放在這裡。

組織的定義可以簡化為「一群交換資訊的個體」，而這所謂的個體不見得就是人，可以是任何「資訊處理單元」，也就是能夠接受/產出資訊的單元。至於這個組織是否 展現自我組織的現象，是否彼此合作，是否擴展個體能力，是否達成個體所不能等等，則是我們希望藉由研究進一步瞭解的現象，例如哪一種組織可以具備創造力？ 什麼樣結構的組織引發合作的行為？等等（註一）。

自 我組織的現象無所不在，例如沙漠的沙丘在風吹襲下變化無常，卻總是形成特定的形狀、一株海綿被外力打碎之後自動回復其大致的型態、一個國家經過權力交替之 後政府照常運作等等，都是一個組織因內部變動或外來資訊引發其溝通模式的重整，個體所扮演的角色可能改變（原來在下面的砂子跑到上面、原來的政治犯成為國 家領導），但組織全體卻維持一個特定的模式。自我組織是學習能力的根源。

說白蟻群是具有學習能力的組織。白蟻至少二億年前就演化出來，成 為具有高度文明的社會群體，其間經歷多少外在環境嚴厲的挑戰，沒有學習能力是不可能辦到的。試想人類的住宅和森林的環境有多大差異？白蟻群沒有學習能力的 話怎麼可能在這兩種極端的環境都生存下來？白蟻窩的建築成就可能人也辦不到，可以想像把全台北市人口都集中在一座比101高兩倍的大樓，生老病死吃喝拉撒 都在其中，內部溫度不論冬夏都維持在穩定的範圍（註二）。更不可思議的，是歷經數十年甚至上百年未間斷的營造與維護，從小住宅擴大到摩天大樓這個過程中從 未間斷使用。

註一
清楚的定義是必要的。定義含糊的推論無法被批判、否證，也失去作為科學研究的基本要件 (5107)。 所有偉大的理論都是從簡單清楚的定義開始，遠者如幾何學，近者如賽局理論。不過這不一定對刊登論文有益，要求精確會寫不出論文，含糊其詞反而可以讓評審自由詮釋成他認同的說法而提高刊登的可能性，或是隱藏錯誤讓評審抓不到。

註二
白蟻對溫度極其挑剔，低於攝氏16度或高於攝氏24度（大約，忘記了）都能影響其生存。