Threads（可譯為線狀機或樹狀機），是控制論學者戈登·帕斯克（Gordon Pask）在1958～1961年間創造的裝置，是一個依靠電化學原理在真實環境中具備學習能力的自組織系統。在實驗中，帕斯克將濾波器接入裝置，經過半天的「訓練」，裝置在被輸入50赫茲和100赫茲兩種頻率的聲音時，能夠自行發展出對應的特定結構。
帕斯克認為，該系統針對特定環境參數產生了「學習過程」，並演化出了一套針對該參數的感知機制，即「生長」出了「耳朵」。因此這可以被視為一具備自適應學習能力的系統。該裝置目的在於演示帕斯克所提出自然歷史學家（natural historian）式的認知方式，並以此作為研究人類智能的試驗模型。
1.Threads的構成與原理
帕斯克和比爾都曾描述過Threads的原理和大致構成，但其中某些部分沒有技術細節記錄留存。
Threads的主體由兩部分組成：1.一個盛著硫酸亞鐵溶液的盤子。2.一組插入溶液的鉑電極陣列，電極各有正負。
當電極接通電流後，會產生下述現象：金屬從溶液中析出吸附在負電極上，金屬會影響周圍磁場，吸附更多的金屬，從而形成由金屬線構成的樹狀結構，向正極延伸。
電流輸入與樹狀結構形成是兩個相互促進的正反饋過程，一方面，電流輸入會影響電極周圍的磁場，吸附更多金屬發展樹狀結構，另一方面，樹狀結構則在溶液中形成了電阻更低的通路，促進電流在溶液中的流動。反之，如果不再輸入電流，金屬絲的生長速度會減慢，甚至溶解。
具體來說，當激活一個負極和兩個正極時，溶液中會由負極生長出一條金屬線，金屬線在一處分叉，分別延伸向兩個正極，形成電流迴路。 如果對其中一個正極停止通電，那麼該分支就會改變方向延伸至那個通電電極。如果切斷所有電極的電源，溶液中的金屬線狀結構就會溶解。但如果重復先前的電流輸入模式，那麼新生成的金屬線也會大致吻合先前的結構形狀，而且形狀的變化會隨著通電次數和時長的增加趨於穩定。可以說，基質（basic material，即硫酸亞鐵溶液）在特定電流的刺激下能形成穩定的模式。
帕斯克之所以稱其為「耳朵」，是因為「線狀結構中的一個間隙，其中的纖維與激勵頻率產生共鳴。」（Gordon Pask，1960）但是現存資料沒有對「共鳴」詳細機制的說明。不過我們可以從帕斯克和比爾的模糊敘述中大致推出該機制的形成過程：
每當連接至電極的濾波器接收到聲音時，輸入的電流就會以某種模式增加，其中50赫茲和100赫茲兩種頻率的聲音可以激活特定的電流強度和電極組合，從而讓溶液中的金屬線沉積成特定的結構。多次測試後，金屬線結構經過數次細微的變化，最終收斂成兩種相對固定的模式。
而「耳朵」，就是該系統在特定的電流輸入方式下，形成的自適應機制。Pask稱之為系統發展出了「特定的感覺受體」（specific sensory receptors）。
2.獎勵機制與強化學習
帕斯克將Threads視為一個可調節連通系統（variable connectivity system），將因聲波震動而輸入的電流視為一種「獎勵」（rewards）。電流既是能量，也是信號，它讓系統從靜態轉向動態，成為一個耗散結構。系統在與外部環境連通的過程中，逐漸形成獲取能量獎勵的動態平衡結構（金屬線結構的沉積和溶解）。
計算機與人工生命科學家納撒尼爾·弗戈（Nathaniel Virgo）和英曼·哈維（Inman Harvey）認為，該系統是一個以電化學形式呈現的「強化學習算法」，而且以一種非常簡單的方式解決了強化學習中的「信用分配問題」（credit assignment problem）：「獎勵以資源可用性增加的形式應用於整個系統。 由於系統的各個部分是相互競爭的，因此只有那些有助於提高資源可用性的部分才能保持長期穩定。」（2008，Nathaniel Virgo,，Inman Harvey）它體現為Threads在持續輸入特定電流模式後，溶液中產生的線狀結構逐漸收斂成相對穩定的形態。
3.專門觀察者vs自然歷史學家
在多數人看來，Threads只是一個沒有意義的玩具。首先，系統的輸入和輸出之間不存在邏輯上可預測性，金屬線的模式也難以量化，因此結果不具有可驗證性。其次，Threads是一個「模糊」的機器，沒有明確的「用途」，因此無法作為合格的工具。
然而帕斯克的看法顯然不同，他認為Threads是一個成功的、面對環境變量時的主動學習機制的自組織復雜系統，而且該系統模擬並印證了他所提倡認知方式：「自然歷史學家」的方法。
帕斯克在《網絡的自然歷史》（the natural history of networks, 1960）一文中對此做了詳細的闡述：其中的「網絡」（networks）並非是指當今語境中的網際網路或者抽象的組織形態，而是「任意一組相互連接的、可測量的活躍的物理實體」，具備自組織的適應性行為，大致等同於當今語境下的「復雜系統」。「自然歷史」（natural history）也並非指生物或環境科學的概念，而是「網絡」（復雜系統）在觀察者面前所呈現出的動態性、時序性和自反性。
帕斯克將面對「網絡」時的認知方式分為兩類：一種是「專門觀察者」（specialized observer），另一種是「自然歷史學家」（natural historian）：
「專門觀察者」預設了一種恆定的「真理」（truth，即某類群體共同的知識體系），他們通過在「網絡」（復雜系統）中識別與預設「真理」吻合的子系統來控制網絡活動。也即是說，「專門觀察者」只遵從單一的參考系，因此他們只能識別出那些最明顯的系統，而只能對那些自己的參考系無法解釋的現象視而不見。
而「自然歷史學家」則完全不同，他們對「真理」沒有先入之見，總是「最大限度地增加未來的互動」，並且在與「網絡」的子系統的互動中發現或熟悉或陌生的機制。「自然歷史學家」或許無法說清這些機制在網絡中的具體位置（這似乎可以解釋為何帕斯克沒有留下對於「共鳴」機制的詳細記錄），但他更擅長識別和描述自己與系統的互動過程，以及系統由於自己的介入而產生的規則。
例如，在面對Threads時，「一個專門觀察者看到的是一種毫無意義的活動，他只能從中推斷出機率機器的存在。另一方面，自然歷史學家看到的是一個對任何干擾都極為敏感的系統，它有可能根據自己所受到的干擾發展出許多等效結構中的任何一種。」例如通過聲音頻率適當的「獎勵策略」實現快速而高效的收斂。
4.兩種機器，兩種世界觀
在帕斯克看來，世界上存在兩種機器，一種對應專門觀察者，類似於如今大眾認知中的計算機。此類機器通常由一系列具有明確功能的部件組合而成，在邏輯上具有簡潔性，以方便使用者執行已知的功能。它的「活動可以在一個單一的參照系中得到解釋。」可以說，此類機器更接近傳統意義上功能明確，機制簡潔的機械。
另一種則對應著「自然歷史學家」，就是類似Threads的機器。此類機器的組成部件種類多元，沒有預先設定的功能。它可以是機械的、化學的、生物的甚至是幾種的組合。它「可以通過各種方式組裝成不同的實體。特別是設計者無需指定可能的實體集合。」它也因而具備豐富復雜的維度，因此在參考系單一的專門觀察者看來，它的表現不具有測量性，無法量化，無法用科學語言描述，只是一堆「毫無意義的活動」。然而，帕斯克認為這種機器可能從混沌中涌現出確定機制，具備一定程度的自我學習能力。
兩種機器對應的正是人類面對周遭世界時兩種迥然不同的態度，前者追求目的明確、過程可控的客觀簡潔性；後者則是置身其中，在動態中擁抱復雜性——這正是帕斯克等多數控制論學者的態度。
帕斯克認為，「我們都是不完美的觀察者，發現著散落在我們周圍現實世界中的系統。」系統呈現出何種結構則完全取決於觀察者自身的模式（參考系），所以不同的觀察者也會識別出不同的系統。當一組共享某種模式的觀察者共同認定一種系統時，就會形成某種共同的知識體系或學科。但是當面對超出單一參考系所能解釋的復雜系統時，就需要用到「自然歷史學家」的方法。
所謂「自然歷史」的方法，關鍵在於兩點：
1. 要意識到「網絡」中不存在所謂的「本質真理」，一切系統和系統中的「本質真理」都是觀察者自身模式在「網絡」中的映射。
2. 身為「自然歷史學家」，不要預設「真理」，而是要通過對話（conversation）在互動中適應不斷變化的系統邊界，與自身參考系之外的現象共存，進而在無法了解其全部細節的前提下使系統發揮效用。
5.後續發展
藝術家卡洛斯·卡斯特亞諾斯（Carlos Castellanos）在2018年的Biopoiesis控制論藝術項目中重建了Threads。Biopoiesis裝置的基質為氯化亞錫溶液，電極的分布也略有不同。該裝置旨在研究結構、物質和自組織之間關系，自然過程的互動和計算可能性，以及自然過程作為普通數字計算形式替代品的潛力。致力於（重新）建立控制論、主流科學和藝術之間的對話。
卡洛斯認為，帕斯克「相信物質的能動性和可變性……試圖將這種可變性與人類的關切相結合……鼓勵我們將世界視為充滿了共同生成（co-emergent）、共同演化（co-evolving）的系統，這些系統過於復雜，無法完全理解或客觀解釋。這個世界永遠處於『正在生成』的狀態，需要通過復雜性的涌現關系來描述和呈現。」
Softmachine是德國藝術家拉爾夫·貝克爾（Ralf Baecker）2021年完成的裝置，在Threads的基礎上改進而來。裝置演示需要表演者（performer）的即興操作共同完成。
在Softmachine中，基質是一種名為 Galinstan的液態合金，由浸泡在氫氧化鈉溶液中的鎵、銦和錫組成。液態合金被一組電極施加交替電脈沖刺激，在溶液中形成了獨特的電場，形態由此不斷變化。
表演者通過視覺和儀器識別液態合金的狀態變化，通過調節輸入與系統進行即興互動。該過程被多台攝像機拍攝，並在投影螢幕上實時合成顯示，伴隨著音效，裝置整體成為了電化學過程、電子脈沖、圖像和噪聲的混合體。
拉爾夫·貝克爾認為Softmachine可以「激發人們對機械、人工和物質的新想像。……將傳統上離散的機器思維與軟/流體物質連接起來，通過其特定的物質代理實現自組織行為。」
更多資料可見：https://rlfbckr.io/project/softmachine/
安迪-韋伯斯特（Andy Webster）和喬恩·伯德的《調諧帕斯克之耳》（Tuning Pask’s Ear，2002年）
羅曼-基希納（Roman Kirchner）的《根》（Roots, **2005-2006年）
參考
延伸閱讀
控制論的華麗公子、激進的對話者：戈登·帕斯克
「譯介」關於戈登·帕斯克｜Heinz von Foerster
「譯介」關於通用智能、認知過程與學習的引言｜Gordon Pask
來源：機核
