黑箱与白箱:永恒的纠缠

在人类认识世界的旅程中,“黑箱”“白箱”是一对永远纠缠的概念。

黑箱,是未知、神秘、不可解释的机制;

白箱,是清晰、透明、可追溯的结构。

科学的自我叙述,常常是一个宏大的开箱叙事:我们面对世界的神秘输入输出,不断拆箱、揭盖、剖析,试图将黑箱一个个变成白箱

但这种过程,从来不是线性的;而是循环的、复杂的、往复的,甚至在某些阶段,是逆转的。

一、黑箱:人类思维的起点

在人类历史的早期,几乎一切都是黑箱

  • 雷电、洪水、瘟疫,是天怒;
  • 疾病、梦境、生死,是鬼神;
  • 某些草药能治病、某些符咒能避邪,是经验。

这些黑箱也不是完全盲信,人类会逐步积累关于它们的“经验手册”——巫医术、卜筮术、炼丹术。

这种“黑箱中的秩序”是科学的前身,也是工程技术的胚胎。

二、白箱:科学的光辉理想

从伽利略、牛顿,到麦克斯韦、爱因斯坦,人类科学发展的主旋律是:“拆箱”,把复杂现象还原为可解释的因果链。

  • 雷电?电荷与能量释放。
  • 疾病?细菌与病毒入侵。
  • 酿酒?发酵反应,微生物吞淀粉产酒精。

每一个被揭开的黑箱,成为一个可以复现的白箱,推动了医学、工程、农业、工业革命。

科学家崇尚还原论,希望将世界拆成最小单位来解释;工程师信仰机械论,将基本构件组合成系统来重建。

但到了21世纪,我们开始发现——有些黑箱并不会因为我们更聪明就自动消失,它们甚至会“回来”

三、回旋的黑箱:复杂系统与涌现

越是复杂的系统,越容易从白箱重新滑回黑箱

  • 气体分子服从牛顿定律,但因数量庞大、相互作用复杂,只好转向统计力学,以宏观平均描述;
  • 人的大脑明明是神经元网络组成的白箱系统,但“意识”“情感”“自由意志”至今仍是黑箱
  • 城市、社会、生态系统等超越简单拼装逻辑,形成涌现现象,系统行为无法从部件线性推导。

于是,科学家提出“整体论”:有些现象不能还原,有些秩序只能整体存在,一拆就消失。

四、中医与“抛医验药”:理性白箱化尝试

中医的治疗经验和理论体系,是一个典型的文化黑箱

  • 阴阳五行、经络气血,难以被现代实证方法验证;
  • 但其中的药效实践中却包含了大量真实有效的黑箱经验。

“抛医验药”的理念,就是试图丢弃不可验证的解释体系(黑箱理论),保留具有效果的药物,再通过现代药理学进行白箱化处理。

白箱化实践示例:

  • 青蒿素的提取;
  • 丹参、黄连素等有效成分的逐步解析;
  • 把中药制剂转化为化学成分+作用靶点+剂量机制的白箱系统。

这是人类理性与传统经验之间的良性妥协:不否认黑箱,但努力打开它,部分拆箱,先用后懂。

五、人工智能:人类制造的新黑箱

讽刺的是,当我们还没完全打开自然的黑箱,人类却自己造出了新一代黑箱——人工智能

新型黑箱示例:

  • 大语言模型、端到端自动驾驶系统、生成式AI。

它们的原材料是白箱的(算法、数据、算力),但最终产品却是一个人类无法完全理解的黑箱系统:

  • GPT系列模型能够“思考”“推理”“作诗”“编程”,但没人能准确解释它每一步是如何运作的;
  • 特斯拉的“端到端”系统,从摄像头到刹车中间不再是层层模块,而是一个庞大的神经网络一体化完成任务;
  • 连图像识别、心电图诊断等“专家知识领域”,也开始被黑箱模型取代。

于是我们开始开发“XAI(可解释AI)”工具,试图给自己造出的黑箱再造一层白箱解释机制。

六、黑箱的效能与白箱的正义

白箱带来控制与解释的正义,它让系统可调、可验证、可复现;

黑箱却常常带来更高的效能与适应性,尤其在处理高维度、多变量、动态演化系统中,它跑得比白箱快很多。

但这带来了一种伦理悖论:当白箱追求的解释力不敌黑箱提供的效能,人类该如何选择?

  • 我们会信任一个我们“看不懂”的AI医生吗?
  • 我们会接受一个我们“无法预测”的驾驶系统吗?
  • 如果它的确比人类医生和司机更安全?

七、永恒的纠缠:黑箱与白箱的三种未来关系

  • 解构型关系:我们不断拆箱,把未知变成已知,这是科学的常规路径。
  • 协作型关系:黑箱暂时有效,我们用统计与实验与之“共处”,这是工程与临床的策略。
  • 创造型关系:我们自己制造黑箱(指人工智能),并试图与之共存,这是人工智能时代的新问题。

八、在黑白之间活着

科学的理想是白箱,技术的效能黑箱,人类的智慧,是在之间找出一条可活的灰道

不必迷信黑箱,也不必狂热白箱;不必全懂世界,但要能操作世界。

我们永远在拆箱,也永远在造箱;正是在这永恒的纠缠中,人类才活出了自己的复杂