W第二次世界大战的轰炸机执行完任务返回时，身上都是弹孔。毫不奇怪，第一反应是在那些受损最严重的区域增加装甲。然而，统计学家亚伯拉罕·沃尔德(Abraham Wald)提出了一个似乎有违直觉的建议，即在这些部位增加装甲没有损害。沃尔德对这一点有独特的理解，那就是那些在没有弹孔的地方被击中的飞机，就是那些再也没有回来的飞机。当然，这才是真正的问题所在。装甲被添加到看似未受损的地方，并且损失显著减少。
这次大流行的可见弹孔是病毒及其传播。可以理解的是，应对COVID-19大流行的一种近乎普遍的对策是加倍重视我们已经拥有深厚和强大知识的学科:免疫学和流行病学。大量资源被用于抗击病毒，为疫苗的纪律工作提供快速赠款。联邦机构呼吁科学界做出更迅速的反应。这是对眼前的短期危机的自然反应。
我们的损失不关注的是这场危机更深层次的本质——多重耦合的复杂系统的崩溃。
世界各地的社会正在经历历史上第一次复杂危机。我们不应该感到惊讶,随机突变的病毒在一个遥远的城市在中国可能会导致在短短几个月全球金融市场的崩溃,最终在西班牙足球,面粉短缺在英国,赫兹的破产和Niemann-Marcus在美国,旅行的崩溃,还有更多。
100万人口的城市比1万人口的城市多出一半的时间。
作为研究复杂系统的科学家，我们把复杂危机看作是双重事件。首先，它是多重耦合系统的失败——我们的身体、城市、社会、经济和生态系统。其次，它涉及社会距离等解决方案，这些解决方案涉及不可避免的权衡，其中一些会放大主要的失败。换句话说，我们应对失败系统的方式会加速它们的衰落。
我们和我们的同事圣达菲学院输电项目相信通过研究复杂系统和它们的普遍特性，可以收集到一些对这场危机不明显的见解和解决方案。思考复杂性危机的一个有用方法是考虑需要管理的战略权衡以及这些权衡所涉及的复杂机制。这些机制包括传染病、流行病周期、超级传播事件、关键现象、缩放和路径依赖。
生物传染和社会传染之间的权衡
一旦疫情爆发，在生物学上，传染主要由接触网络控制——即受感染和易感个体之间的直接身体互动。描述疾病传染的关键变量是R0，可追溯到原发感染的继发感染的数量。社会传染则不同，它既依赖于较长的先前接触历史，也依赖于大量的非身体互动。这意味着疾病和关于疾病的观念以完全不同的方式和速度传播。而R0COVID-19的价值估计在2.5左右，一个文化R0YouTube和推特的新冠病毒传播速度分别为3.5和5。
这些差异的含义是，我们早在疾病本身之前就被疾病的观念所感染。这就建立了预测和适应性行为变化的可能性，就像天气和地震预测一样。在这两种情况下，大规模改变习惯和活动被视为必要和合乎逻辑的调整，以减轻更大的损害。高利润的行业和技术基础设施已经出现，以管理信息和物理现象的差异传播之间的权衡。光是天气预报就有60亿美元的产业。
平均扩散和重尾扩散之间的权衡
疾病的传播因事件而异，根据平均的R值，有些接触者只传播给少数人0价值(生物或文化)和一些传播到更所谓的超级传播者事件，可以最终控制感染个体的数量和流行病的最终规模。这意味着传染的可变性可能比平均传染具有更大的信息量。
这一点很重要，因为涉及有限资源的缓解努力最好集中在一个网络中可能产生超级传播事件的部分，从而减少部署系统性和严厉的全国性战略的需要，有利于信息灵通、地方和有针对性的干预措施。提高效率的机会是巨大的，而且已经在邻近的超级传播领域被大量利用，比如在社交媒体活动中使用影响者(品味超级传播者)。
生物需求和社会需求之间的权衡
文化和生物学的相互作用影响着R0，而在总体中建立的最终值是从两者之间的反馈中得出的。在过去的几周里，我们已经看到了这种社会生物学反馈循环。由于隔离减少了接触，减少了疾病的传染，因此，生物隔离的重要性日益突出0在一些地方已经降到了1以下。这一事实的社会传染已经导致一些州重新开放，身体接触增加，推动了R0一级以上。这类似于试图保持恒定温度的恒温器，但在这种情况下，恒温器是新闻，导致R0在一个人周围徘徊。在复杂系统中，这被称为自组织临界，并可能导致病毒长期存在。引入延迟，让动态的一方占据主导地位，例如使用R的长期平均值0可以更持久地减少传染。
世界各地的社会正在经历历史上第一次复杂危机。
营养(食物网络)和疾病网络之间的权衡
人类传染病和病原体的起源往往可以追溯到非人类物种(人畜共患病)，它们的生命周期与人类非常不同，通常是更快的生-死过程。COVID-19病毒很可能起源于蝙蝠种群，蝙蝠是人类饮食中重要的蛋白质来源。蝙蝠的寿命约为20年，而且蝙蝠的流行周期比人类快。频繁的人畜共患病相互作用的含义是，推动病原体进化的主要力量是寿命较短的宿主，这意味着人类需要适应感染的速度与蝙蝠体内病毒的进化成正比。它是一种寿命较短的物种，能够控制疾病的发展。
在过去，我们已经发现了解决营养网络和健康之间权衡的文化手段。也许在我们这个物种中最引人注目的是在一百多万年前开始烹饪肉和块茎。在我们这个时代，大多数人在成年后无法忍受牛奶糖，并寻求替代能源。疾病的代价超过了乳糖的热量益处，导致全球范围内的大规模饮食转换。为面临人畜共患病风险的人群提供替代蛋白质来源，将受益于我们利用椰奶、杏仁奶和豆奶进行营养权衡的方式。
经济规模和疾病规模之间的权衡
城市是我们进化来加速社会生物互动的机器。城市越大，平均个体与其他人的互动就越多，这是一个倍增的积极反馈过程。最近观察到，高密度的城市环境与大量生物和社会变量的超线性尺度相关。这意味着城市规模扩大一倍会导致这些变量增加两倍以上，其中包括经济生产率、创新率、犯罪率和疾病率。因此，不仅大城市系统性地出现了更多的病例，而且同样重要的是，它们的增长率，就像所有社会经济城市现象一样，系统性地增长得更快。如果病例数随时间呈指数增长，则预测率参数将随城市规模系统增长。因此，一个100万人口的城市与一个1万人口的城市相比，在大约一半的时间内病例数将翻倍。城市是权衡最强烈的地方，也是权衡的代价最极端的地方。解决这一问题的一个方法是大力投资城市基础设施，以弥补减少的身体接触。
现在是我们关注这场危机的长期后果所导致的问题的时候了。
过去与未来之间的权衡
传染、超级传播、自组织临界和城市规模的过程都是非线性的，往往会导致多种不同的结果或平衡。具有多重平衡的系统的特征之一是路径依赖，这意味着向一个方向移动要比向另一个方向移动容易得多。这通常会导致“锁定”。例如，众所周知，继续使用现有技术比采用更新更好的技术更容易，例如在20世纪60年代早期，硅晶体管优于高级金属氧化物晶体管。社交习惯也是如此，比如QWERTY键盘一旦被广泛采用，就会继续受到青睐。更令人担忧的是，围绕种族和性别的招聘偏好，这种偏好延续了一个历史先例，而不是奖励能力。我们倾向于将社交习惯视为社会结构或社交生活的意外结果——高密度聚集，握手作为问候，旅行，以及传染时的互动——已成为社会规范。路径依赖告诉我们，消除这些习惯的运动需要投入的精力远远超过保持这些习惯所需要的精力。
稳健性和可进化性之间的权衡
复杂性科学的一个关键观点是，复杂系统的功能是在稳健性和可演化性之间不断权衡。鲁棒性描述了系统在不发生重大功能损失的情况下承受临界扰动的能力。例如，个体能够在大脑功能正常的情况下，维持高水平的损伤，比如切断两个大脑半球。可进化性描述了一种机制，它允许对相邻的新事物进行有效的探索，从而对机制或结构的微小改变可以产生新的功能。一旦功能分子的空间被描绘出来，许多酶可以变异成功能替代品。进化已经发现了平衡这两个原则的竞争需求的方法，它们共同解释了世系的长期稳定性和生命的多样性。将这个复杂的、进化的现实与我们现代的、社会技术的世界进行对比。公司和企业的一个典型策略是以最小化成本的名义消除冗余和退化。这就是为什么几乎所有的公司都很难适应变化，最终消失的主要原因。正如生物系统为稳健性和可进化性付出代价，放弃了长期持续的效率，我们也应该要求我们的机构这样做。
复杂性思维
现在是我们处理这场危机的长期后果及其与全球所有社会经济生活相互联系所产生的问题的时候了。我们在这些领域有着适度的理解，我们迫切需要支持和新想法。在未来，我们需要更多地考虑一场完全复杂的危机所带来的威胁及其伴随而来的所有权衡，而不是缓解单一威胁的手段。所有健康社会面临的挑战是决定将平衡相互竞争的优先事项的支点放在何处，而不是将优先事项视为独立的关注事项。
David Krakauer是新墨西哥州圣达菲研究所的总统和William H Miller复杂系统教授。他研究地球上智慧和愚蠢的进化。他是SFI星际计划的创始人，也是SFI出版社的出版人/总编。他最近的一本书是经过编辑的，世界隐藏在眼前。
杰弗里·韦斯特(Geoffrey West)是复杂系统托比·山南(Toby Shannan)教授，曾任圣达菲研究所(Santa Fe Institute)所长。理论物理学家，其主要兴趣在物理学和生物学的基本问题上，集中在尺度现象的统一力量上他是洛斯阿拉莫斯国家实验室的高级研究员。他最近的一本书是尺度：生物体、城市和公司中生命、生长和死亡的普遍规律。
主角形象：Brian A Jackson/Shutterstock
