(这是与下周《一种新科学》十周年纪念相关的一系列文章中的第一篇。的第二个报道了出版后发生的事，还有第三它的未来。)
2012年5月14日，这将是10年前的事了一门新的科学（《NKS手册》）出版。
经过20年的研究，以及将近11年的写作，我当时已经尽我所能完成了大部分事情。所以当这本书完成的时候，我主要又投身于技术开发。受我在NKS书中的工作启发，我很高兴地说我有一个非常富有成果的十年（Mathematica改造,提供，Wolfram | Alpha等)。
我一直在做一些与nks有关的科学研究(尤其是在我们的年度会议上暑期学校)．但大部分时间我都在忙其他事情。所以是其他人一直在推动NKS的科学向前发展。但几乎每天我都会听到一些关于NKS的事情。当我们接近10年的时候，我一直很好奇，想尝试对正在发生的事情有一个稍微更系统的看法。
首先是学术文献，现在平均每天有略多于一篇引用NKS书籍的新论文发表，而且这一数字在稳步增长。论文涵盖各种领域（此处由期刊字段标识）：
看了看论文列表，我的主要反应是“哇——这么多东西”。一些早期的论文似乎有点可疑，但随着时间的推移，我通过浏览论文的印象是，人们真的“理解了”——理解了NKS书中的思想，并很好地、有趣地利用了它们。
典型的NKS工作有三大类:纯NKS、应用NKS和NKS思维方式。
Pure NKS是为了研究计算宇宙，将其作为基础科学，研究简单的程序，如细胞自动机，了解它们的功能，并逐渐抽象出一般原理。Applied NKS是将人们在计算宇宙中发现的东西作为原始材料来创建模型、技术和其他东西。而NKS的思维方式是从NKS身上汲取思想和原则，比如计算不可约性或者是计算等价原理并把它们作为思考事物的概念框架。
根据这些分类，以下是发表在不同类型期刊上的学术论文的分类:
那么这些论文到底是关于什么的呢?让我们从最大的组开始:applied NKS。其中一个显著的特点是为一系列令人眼花缭乱的系统和现象开发模型。在传统科学中，新的模型是相当罕见的。但在短短十年的应用NKS学术文献中，已经出现了数百种新模式。
老鼠的毛发图案。人类臼齿的形状。蝴蝶集体运动。土壤厚度的演变。交易策略的相互作用。毛细血管中红血球的聚集蠕虫附肢的模式。形状的星系。火灾对生态系统的影响。叠层石的结构。 Patterns of leaf stomata operation. Spatial spread of influenza in hospitals. Pedestrian traffic flow. Skin cancer development. Size distributions of companies. Microscopic origins of friction. And很多,很多．
NKS的一个重要教训是，即使一个现象看起来很复杂，它也可能有一个简单的基础模型。对我来说，应用NKS文献最有趣的特点之一是，在过去十年中，随着人们越来越自信，典型的成功模型已经变得越来越简单nt在使用NKS的方法和思想方面。
在目前使用的基于nks的模型中，绝大多数仍然基于细胞自动机——这是我在20世纪80年代早期研究过的第一个简单程序。有一些替代系统，移动自动机和各种基于图的系统。但细胞自动机无疑仍是领导者。我在20世纪80年代早期开始研究它们，近30年来，它们的使用一直在稳步增长。(值得注意的是，大约在1995年，关于图灵机的论文数量已经完全超过了。)
值得注意的是，元胞自动机论文的分解与所有NKS论文的分解有明显的不同:
这充分证明了简单规则的重要性，即使在256个最简单的可能的细胞自动机中，现在几乎每一个都有关于它们的论文。(在NKS的书中名列前茅的顶级规则是110规则、30规则和90规则，它们分别显示了可证明的计算通用性、高质量的随机性生成和能够进行数学分析的可加性嵌套结构)。
这些论文中有许多应用了NKS，使用元胞自动机作为模型(规则184用于交通流，规则90用于催化，规则54用于相变，等等)。但许多人也是纯NKS，为了自己的利益而研究细胞自动机。
从某种意义上说，每一种可能的细胞自动机规则都是它自己的世界。在过去的十年中，各种各样的文献围绕着特定的规则发展起来，通常使用各种计算和数学方法来识别和证明它们的行为特征（嵌套在规则30的边界中，规则146中的块，规则54中的逻辑结构等等）总的来说，它继续让我感到惊讶的是，即使是我30年前第一次研究的最简单的细胞自动机规则，还有多少东西仍在被发现。
当我在写NKS的书时，我最喜欢的一件事就是走进计算的世界，探索那里有什么。从某种意义上说，它就像典型的自然科学，但现在关注的不是恒星和星系或生物动植物，而是抽象的程序。这些年来，我开发了一套完整的方法来探索计算世界，并进行计算机实验。有趣的是，这种方法的逐渐传播——相当明显地可见，例如，在各种各样的论文中，它们的图片看起来就像是直接来自NKS的书。(最常见的是黑白光栅阵列之类的;在NKS的书中，更精细的算法图风格仍然非常罕见——即使是最近的版本Mathematica使它们更容易制作。)
然而，有一个问题是，对计算宇宙的原始探索并不非常适合当前学术界和学术出版的模式。我们已经尽力用我们的复杂的系统杂志(自1986年出版)，但最终需要新的场所和模式，更多地基于结构化的知识，而不是学术叙述。在NKS的书出版后不久，我们做了一些关于开发“简单程序集”的实验，但我们意识到，要使它真正有用，我们需要的不是集，而是一个计算知识引擎。当然，现在有了Wolfram|Alpha，我们已经有了，而且我们正在逐渐添加很多NKS知识:
如果你看一下过去十年中纯NKS的工作，绝大多数都与我在书中以某种形式讨论过的系统类型有关。细胞自动机仍然是最常见的，但也有递归序列、替代系统、网络系统、标记系统和各种各样的其他系统。有一些重要的概括，和一些新的系统。具有非局部规则、内存或网络的元胞自动机。带跳跃的图灵机。迭代有限自动机。距离变换自动机。平面trinets。广义reversal-addition系统。和其他人。
许多关于纯NKS的系统工作都是由在传统学术期刊上发表文章的“专业科学家”完成的。但一些最有趣的和创新的工作已经由业余爱好者(最常参与的某些方面计算机行业)的人的优势没有遵循学术发布,但是至少现在的约束有缺点,没有为他们的贡献集中的场所。
在纯NKS中，人们通常从对计算宇宙的原始观察开始，然后转向详细的分析，并逐渐形成普遍的原理。在过去的10年里，人们做了各种各样的分析。简单程序输出的可压缩性分类。元胞自动机生长的可能边界形式。图灵机运行时间的实证分析。细胞自动机中可能周期的序列。有限图灵机状态转移图的对称性。元胞自动机的普遍代数性质。和许多更多。
无需多言，仍然有许多事情是我们无法做到的，比如证明由规则30生成的序列的随机性。但在2007年，为了庆祝NKS这本书出版五周年，我决定发起一项挑战——并提供了2.5万美元的奖金，以确定书中某个特定的简单图灵机是否具有通用计算能力。我原以为这一挑战可能会持续一个世纪，但仅仅几个月后，一个年轻的英国计算机科学学生就给出了肯定的回答，令我兴奋不已。
这不仅建立了最简单的通用图灵机的身份，而且为我认为迄今为止在纯NKS中出现的最强大的原理——计算等价原理——提供了一个重要的新证据。
在纯NKS的学术工作中，有一系列明确的尝试，试图在书中进一步形式化概念和原则，也许最常用的是数理逻辑或理论计算机科学的方法来证明或反驳它们。四类细胞自动机的行为。计算等价原则。计算不可约性。内在随机性。在过去的十年中，对于特定的简化版本或情况，已经获得了各种各样的结果，但由于缺乏主要的新方法，没有出现任何完整或确定的结果。
除了纯NKS和应用NKS之外，NKS学术文献的另一个重要组成部分是基于NKS思维方式的作品。NKS经常被用于有关科学方法论和建模基础的问题。但NKS在思考哲学，社会科学，神学，经济学，心理学，政治学，法律和管理科学等领域的主流问题时也有各种各样的用途。
我的印象是这里正在发生一些重要的事情。要将传统的数学方法应用到这些领域需要很长时间。在很多情况下，这并没有多大帮助。但是NKS的思维方式有一个全新的方式可以让科学的想法进入。这似乎既澄清了许多长期存在的问题，又使讨论各种各样的新问题成为可能。
哲学中的自由意志。管理科学中可能的组织结构。经济学中的理论可控性。法律上的后果责任。在NKS思想的基础上，关于所有这些都有一些令人惊讶的明确的事情。
自NKS出版以来的十年中发生的一件事是，无数以“计算___”命名的领域得到了发展。有计算哲学，计算历史，计算社会科学，计算法律，还有很多其他的。
也许NKS最重要的用途之一和NKS思维方式是它为这些领域提供了核心的智力基础。通常有一个重要的级别，主要处理实际计算(通常使用Mathematica)但是，当一个人关注基本理论原则时，NKS往往似乎是关键。当我们追踪这些新领域的扩展时，我们可以在学术文献中清楚地看到NKS思想的相应传播。
但是，为了从全球视野了解NKS的进展，学术文献只是故事的一部分。
还有各种各样的关于NKS的讨论，比如博客、新闻评论、观点文章等等。有时NKS被用来支持或攻击某些政治论点。有时，调用NKS只是为了表明有新的和不同的想法需要考虑。有时候，NKS的使用方式(至少对我来说)很难判断它是否有意义(与东方宗教传统的关系，不同寻常的感官体验，等等)。
在过去的十年里，看着NKS逐渐成为流行文化是一件很有趣的事情。无论是在漫画中简洁地使用一些NKS的想法。或者在小说中使用NKS来为某些人物主题。或者是NKS书籍的实物客串，或者是电视节目上的NKS对话。
在相当多的科幻小说中，NKS一直是核心。有时会有一个英雄或恶棍追求NKS的研究或想法。有时，NKS会让人们理解由计算统治的未来会是什么样子。有时，有些对象的操作或目的只能用NKS术语来理解。
NKS的另一个主要用途是在艺术领域。
从我最早期对细胞自动机的研究中，我们知道它们可以创造丰富而美观的视觉图像。但是NKS这本书的出版极大地加速了像细胞自动机这样的系统用于艺术目的的使用。在过去的十年里，我看到细胞自动机图案被艺术地渲染在油漆、编织、马赛克、棍棒、蛋糕装饰、穿孔、木块、烟、水阀，毫无疑问还有各种各样的其他媒介中，我甚至不能立即想象。
在交互领域，有无数的网站和应用程序运行元胞自动机和其他NKS系统。有时所做的是对底层系统进行相当直接的呈现——与NKS书中所述的内容类似。有时还会有广泛的艺术解读。有时候所构建的内容主要用于业余爱好者的NKS探索，有时用于艺术，有时用于纯粹的娱乐。
在游戏和电影中，nks系统被广泛用于制作纹理等细节效果，以及处理大量相似实体的集体行为。NKS系统也用于定义游戏或游戏角色的整体规则。
NKS并不局限于视觉形式。事实上，NKS系统已经被广泛地用于生成音频——在这个方向上可能是我们2005年最雄心勃勃的实验沃尔夫勒姆音调项目。
在所有对NKS书的回应中，最强烈的是来自建筑社区。很多次我听说建筑师是多么重视实体书和它的插图，以及它所包含的创造形式的想法。
我不知道是否有任何大型的实际建筑是根据NKS系统的简单规则建造的。但我知道很多都是计划好的。在景观建筑和城市规划方面也有大量的工作，更不用提室内设计了。
在过去的十年里，NKS在科学、人文和艺术领域有许多重要的应用。但如果说有一个领域NKS的影响最为显著，那就是技术。就像计算世界给我们源源不断的新模型一样，它也给我们源源不断的新机制，我们可以利用它们来实现技术。事实上，在过去十年的技术发展中，我们越来越多地使用NKS。
一个典型的模式是，我们确定某个任务，然后在计算空间中搜索一个简单的程序来执行该任务。通常，这种对计算宇宙的挖掘就像魔术一样——我们发现的程序似乎比我们通常一步一步构建的工程方法所能提出的任何程序都要聪明得多。
几年前，我们开始使用规则30作为伪随机生成器Mathematica最近，我们进行了大规模的研究，以找到其他更有效的细胞自动机。多年来，我们还挖掘了计算空间，以找到高效的哈希码、函数评估算法、图像过滤器、语言学算法、视觉布局方法等等。有时，从纯NKS中知道的一些东西会立即暗示某种特定的规则或系统类型;更多的时候，我们需要从零开始进行系统的搜索。
要追踪NKS在全世界的技术中是如何使用的有点困难。有一些专利涉及到NKS，一些组织系统地向我寻求使用NKS的建议——但我所听说的关于NKS的技术使用的大部分都是来自轶事和偶遇。
有时，至少表面上看得很清楚，因为有一些可见的nks模式，比如建筑物的遮阳布置，天线设计，隐形眼镜模式，热传导网络，等等。
但更常见的情况是“内部NKS”，即通过探索计算宇宙发现了一些内部算法。到现在为止，我知道了大量的例子。模块化机器人。网状网络。密码学。图像处理。网络路由。计算机安全。并发性协议。计算机图形学。 Algorithmic texture generation. Probabilistic processor designs. Games. Traffic light control. Voting schemes. Financial trading systems. Precursors to algorithmic drugs. And many more.
它不像学术文献，(至少在理论上)有引用需要遵循。但我强烈的印象是，NKS在实际技术中的使用开始让它在基础研究中的使用相形见绌。在某种程度上，这只是在应用程序方向上健康发展的一个标志。
但在某种程度上，我认为，这也反映了当前学术界和基础研究结构的局限性。对于大学来说，院系和研究资助项目通常是根据几十年前的学科组织的，并且不具备适应新方向的能力，如NKS，这些学科不适合现有的结构反恐组。
尽管如此，在过去的十年里，世界各地涌现出了许多成功进行基础NKS研究的团体。每个案例的情况都不一样。特定的领导;机构或政府支持的特殊原因;在机构中“穿插”生存的特殊方式;等等。但渐渐地，越来越多的这些地区正在发展和繁荣。
当NKS的书出现时，我参观了许多大学和研究实验室，并与许多大学校长、实验室主任等进行了交谈。一个普遍的反应是，人们不仅对NKS的主题感到兴奋，而且对这样一种社会现象感到兴奋：在关于NKS的讲座和午餐会上，可能在一个机构的不同部门工作了几十年的人们实际上以他们从未有过的方式会面和互动。
有一段时间，我认为利用这种热情帮助在特定的现有机构发起强大的NKS倡议可能是有意义的。但经过一些调查后，很明显，这不会是任何一种快速的过程。这与我们公司不同，在我们公司，一项重大的新计划可以在几天内推出。这需要花费数年——如果不是数十年——才能实现。
事实上，我知道会发生什么。因为我以前见过非常相似的东西。早在20世纪80年代初，在我第一次发现细胞自动机之后，我意识到用简单规则研究复杂系统将是一个重要的领域。因此，我开始发展和推广我称之为“复杂系统研究”（出于对现有理论计算机科学领域的尊重，我避免使用最终更常用的术语“复杂性理论”）。
不久，我创办了该领域的第一个研究中心(伊利诺伊大学复杂系统研究中心)，并创办了第一份期刊(复杂的系统)．我鼓励当时还处于萌芽阶段的圣达菲研究所(Santa Fe Institute)进入该领域(他们也这样做了)，并尽我所能扩大对该领域的支持。但对我来说，事情进展得太慢了——1986年，我决定一个更好的个人策略是尽可能地开发出最好的工具(Mathematica)，获得最好的个人环境(Wolfram Research)，然后享受自己做研究的乐趣。事实上，我就是这样开始的一门新的科学，并最终将事情带向一个完全不同的方向。
那么复杂性发生了什么？以下是截至成立日期全球“复杂性研究所”数量的图表（至少是我们能找到的）：
这是他们目前的地理分布(一些优秀的肯定是缺失了!)
（在我们确定的所有复杂性研究所中，有整整一半没有告诉我们它们的成立日期。1986年之前运作的研究所最初与我所说的复杂系统研究有很大的不同，但现在已经发展得更接近了。）
这告诉我们什么?在我看来，最主要的事情是，制度的发展是缓慢而不可阻挡的。在我们收集数据之前，我不知道现在世界上有这么多复杂的研究所。但它花了近三十年的时间才走到这一步。我认为NKS起步更快。但目前还不清楚如何才能加速，而且这仍不可避免地需要很长时间。
我可能会说，我认为NKS的智力发展比它在复杂性方面的发展要好得多。因为对于NKS来说，有一个纯NKS的核心——以及NKS的思维方式——正在被成功地研究，并建立一个越来越大的确定形式知识体系。然而，在复杂性方面，几乎立刻就分裂成许多不同的应用程序领域，而且常常有些问题。只要这些申请遵循传统的学科路线，就往往更容易得到机构的支持。但由于几乎不强调任何一种核心知识结构，很难取得连贯的进展。
NKS令人兴奋的是，除了强大的应用程序(尤其是技术方面的应用程序)之外，还对通用抽象核心开发进行了大量投资。这意味着独立于任何特定应用领域的成功，整个知识结构都在增长。而这种结构——例如纯数学——往往具有巨大的广度，历史上跨越了几千年。
那么，人们应该如何发现NKS呢?我把所有的精力都花在写作上了一门新的科学让尽可能多的人都能轻松完成。我认为这在很大程度上效果很好。的确，在过去的十年里，我遇到的许多人——通常是在意想不到的地方——似乎读过并吸收了NKS书中的内容，这是非常了不起的。
对我来说，最有趣的是这些人来自各行各业。偶尔他们是有特定兴趣的学者。更多的时候，他们是其他类型的智力导向的人。有时他们与电脑有关;有时他们不。有时他们受过高等教育;有时他们不。有时他们年轻;有时他们老了。偶尔他们也会出名——通常是因为一些起初看起来与NKS毫无关系的事情。
我想对我来说，NKS的传播最令人满意的事情之一就是看到人们从严肃地追求NKS中获得如此多的乐趣。我有一个理论，几乎每个人都有一个特定的方向，那就是他们的理想利基。很多人一辈子都找不到它。或者他们生活在一个历史上根本不存在的时代。但当像NKS这样的东西出现时，就会有一些人认为这是他们的事:这是真正适合他们的方向。我当然就是一个例子，我很幸运能找到NKS。但在过去的十年里，最美妙的是看到各种各样的人——在他们生命的不同阶段——也有这样的经历。
在传播NKS知识方面还有很多工作要做。我从NKS的书开始。但到目前为止，NKS已经进入了大量教科书和流行书籍。我们的示范项目有很多NKS概念的互动演示。还有其他的应用程序和网站。
对我来说，NKS教育的主要努力是我们的暑期学校，自2003年起每年举行。我们已经收集了各种各样的优秀学生，每年看到他们能够从事的各种NKS项目都让我们感到振奋。但我想如果我在暑期学校有一个发现，那就是NKS提供的一个重要的普通教育基金会。
人们可以为了NKS而学习，就像为了数学或物理而学习一样。但就像数学或物理一样，人们也可以学习NKS，将其作为一种发展普遍思维模式的方式，应用于所有地方。这适用于企业高管的教育水平，也适用于低得多的教育水平。
当我第一次看到有人建议孩子们在图纸上手工计算细胞自动机的进化时，我觉得这有点疯狂。但后来我意识到这是一个很好的精确工作练习，有着令人满意的结果，这也教会了我一种关于什么是算法的“前计算机科学”的想法。哦，它也很美观，甚至与大自然有直接的联系（是的，老师问我们在哪里可以买到有图案的软体动物壳）。
现在已经有许多研究生、本科生和高中水平的课程使用NKS书。虽然我不知道发生了什么，但我知道至少在中学和小学阶段有NKS实验。
对我来说，有趣的事情之一是，任何人都很容易在NKS中发现一些原创的东西。在暑期学校开始时，我们总是要求每个学生找到一个“有趣的”细胞自动机，他们不可避免地会带着一条以前从未见过的规则回来。计算宇宙是如此巨大，仍然如此未经探索，任何人都可以找到自己的一部分。还有一个问题是，要有一个好的方法，要有系统，才能发现真正有价值的东西。
当我现在看NKS的书时，我很高兴它在过去10年里经受住了考验。新事物被发现了，但它们并没有取代书中的内容。即使这本书接受了所有的审查和详细的研究，也没有出现一个重大错误。这些图片直接而抽象，在某种意义上可以说是永恒的(就像古埃及的柏拉图式固体看起来和今天的一样)。当然，虽然这本书的纸质版本优雅而经典——对我来说有点仪式意味——但现在更多的人是在网络和iPad上阅读这本书。
但是这本书的详细内容呢?当然，有很多学术论文引用了这本书的特定页面。但当我浏览这本书的时候，我不禁被书中“属于我”的内容所震撼。在写书的时候Mathematica在我身边，我觉得自己好像已经发展出了一种工业规模的发现方法。成千上万的。我在书的主要部分讨论过，或者用小字体和小图表写在后面的笔记里。
看看吸收了什么，吸收的速率是多少，这很有趣。不同的领域似乎具有不同的时代特征。例如，艺术就非常快。在NKS的书出版后的几个月里，在基于NKS概念的艺术家之间有了重大的活动。毫无疑问，因为在艺术中总是有对新事物的兴奋。
在金融和贸易领域也是如此。在那里，新产品的价格也很高。
但在其他领域，事情进展缓慢。这个领域越年轻、越具有创业精神，事情发展的速度似乎就越快。该领域的概念框架设定得越少，吸收得越早。在数学和物理等有着精确结果传统的领域，一些基本的技术理解很快就产生了。但在这些老而成熟的田地里，真正的吸收速度似乎非常慢。事实上，如果我看一下NKS这本书的后续内容，我认为主要的空白是围绕数学和物理展开的，其中一个值得注意的领域是书中关于物理基础理论的工作。
从某种意义上说，对于我认为NKS所代表的那种发展来说，十年的时间是很短的。事实上，在我自己的生活中，到目前为止，我发现十年是我真正开始接受思考事物的新框架所需的最短时间。当然，在一般的科学史和思想史上，十年根本不是时间。事实上，在牛顿的著作出版十年之后原理例如，几乎没有一个人能取得下一个重大进展，甚至还没有出生。
十年后出版的一门新的科学我个人对我所看到的这个领域的发展很满意。当然还有很长的路要走，但是已经有了一个坚实的开端，已经采取了许多重要的步骤，NKS的不可阻挡的进展似乎是确定无疑的。
