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计算就是规则明确的变化。
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这个定义不仅仅适用于抽象的数学计算，也同样适用于具体的现实世界。比如一束可见光照射到平面镜上再反射，必然遵守明确的反射规律，那么“镜面反射”就是一种针对可见光的计算；一块铁进入硫酸铜溶液，必然生成铜单质和硫酸亚铁，那么“置换反应”就可以看作对铁单质和硫酸铜溶液的计算。把精度放得低一些，一个技艺娴熟、手法稳定的厨师能按照固定的流程把北京烤鸭片成大小均等的片，那么这种行为就可以看作针对烤鸭的计算；甚至一个上海市民把吃剩的骨头分门别类，猪骨头棒扔进干垃圾箱，鸡骨头渣扔进湿垃圾箱，也同样可以看作针对垃圾的计算。
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在现实世界里，计算无处不在。更根本地说，计算本来就是这个世界的运行方式，是我们把这些运行方式抽象出来，创立了数学这门学科，而不是相反，先是我们的头脑里凭空出现了数学知识，然后在现实中碰巧遇上了相似的东西，否则我们也不可能用各种现实材料研制出计算机了。[1]
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那么，说回生命。作为这个现实世界的一部分，生命活动当然也包含了很多计算过程，实际上比其他任何自然现象都包含了更多的计算过程。比如，正文的第六章连同那一章的第二篇“延伸阅读”介绍了DNA中的碱基序列要如何被精确地翻译成肽链中的氨基酸序列，肽链又如何根据自己的氨基酸序列在三维空间中折叠成具有生物活性的精确形态，有些蛋白质还得按照恰当的位置关系共同组装成各种复合物。如我们刚刚定义的，这些都是名副其实的计算。
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但对于整个生命来说，这还只是计算的开始，因为那些蛋白质才是绝大多数计算的真正实施者。一个细胞要维持正常的新陈代谢，就需要在每立方微米，也就是一立方厘米的万亿分之一，在这样微小的空间中浓缩几十万个蛋白质分子，这意味着一个真核细胞可以拥有数千万个蛋白质分子，分起类来可能多达一两万种。I
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图增—16 这个可爱的小东西是和尚蟹（Mictyrissp.），它们会在沙滩上组成群体，遵循某种特定的移动规则从沙子里寻找食物。于是在2012年，一些来自日本和英国的计算机科学家根据它们的运动模式设计了一种“螃蟹计算机”II，计算机的主体是个小迷宫，把小群的和尚蟹当作数据从不同的入口放进去，它们就会根据自己觅食模式走到不同的出口去，也就相当于完成了一次计算。原则上，只要设计合理，这些和尚蟹就能完成电子计算机所能完成的任何计算任务。奇妙的是，这种“螃蟹计算机”恰好就是我们将要介绍的“台球计算机”的一个实例。（来自Inge Blessas | Dreamstime.com）
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然而这么多的蛋白质并没有乱成一锅粥。限制性内切酶并没有随随便便就把细胞里的RNA全都切断，蛋白质水解酶也没有不分青红皂白就把细胞里的正常蛋白质粉碎成寡肽，电子传递链不会跑到内质网上去，ATP合酶也不会组装到细胞核里去……细胞里的每一种蛋白质乃至每一种物质，都会被安排到恰当的位置上去，形成某种恰当的结构，催化某种恰当的反应。尤其对于多细胞生物，就像第六章的第一篇“延伸阅读”那样，受精卵分裂出来的每一个细胞还都要分化成恰当的形态，以恰当的方式组合起来，构成各种组织、器官和系统，最后才形成一个复杂到不可思议的生命体。
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时刻保证这一连串的“恰当”，毫无疑问是一场规模宏大、细节复杂的计算，但是，这些计算是谁做的呢？
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当然就是生命自己！实现中心法则的是生命自己，安排蛋白质位置的是生命自己，调节物质平衡的是生命自己，控制生长发育的还是生命自己——生命自己计算出全部的自己，这是其他任何计算系统都不具备的能力。哪怕是人类制造的最精密的机器，也只是根据确定的规则变化某种别的东西，实验室里或许有一些先锋的研究在探索自己制造自己的机器人，但那也只是把现成的零件组装起来而已，而从来没有能完完全全从分子级别的原材料开始组装自己的机器人。
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啊，这种“自己计算出全部的自己”的能力，原来就是前文中被所有人视为魔法的“超级精密的自我组装能力”。
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那么，生命是如何计算的呢？如果回避了这个问题，那我们之后所有的讨论都将沦为空中楼阁，但如果要回答这个问题包含的所有困惑，那就要囊括生物化学、分子生物学、细胞生物学、发育生物学、解剖学、生理学等等生物学分支的一切研究内容，任何一本书的作者都不可能完成这样的任务。
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所以在接下来的几节里，我们只打算把目光集中在细胞内部，举几个方法性的例子，而把解决更多困惑的任务交给那些好奇的读者自行探索。
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2.确定与随机
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要说每一个细胞都可以被视为一台计算机，大多数人都会觉得很困惑，因为人们见过的计算机都是干的、硬的，所有零件都整整齐齐地固定在某处，然后互相咬合起来、连接起来，构成非常明确的机械或者电路，要它怎么动就只能怎么动，但细胞是湿的、软的，大部分物质都在细胞内部的水环境中做着无规则的布朗运动，无法预测任何一个分子的运动轨迹。说细胞是计算机，感觉上就像是说一碗皮蛋瘦肉粥能够播放音频和视频，神经兮兮的。
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的确，这是一个严峻的问题：计算要让变化体现出明确的规则，最直接的办法就是规定好每一步的动作。这在宏观世界里是非常容易的事情，因为这个世界在经典物理规律的普遍支配下体现出了强烈的“确定性”。或者说得直白一些，宏观物体都很老实，你让它们怎么动，它们就会怎么动，给它们一个明确的力，就会有明确的效果，你把齿轮穿在转轴上，齿轮就只会转动；你把活塞装进气缸里，活塞就只会抽动；导线这边的电势高，电流就只会从这里流出；二极管这边是P型半导体，电流就只会从这边进入。
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图增—17 英国数学家和工程师查尔斯·巴贝奇在1824年到1832年研发的“差分机一号”，是一台蒸汽机驱动的机械计算机，也是公认的计算机先驱。完整的作品需要2.5万个零件，巴贝奇耗费了8年心血，但也如图所示，只做出了1/7。（来自Science Museum London / Science and Society Picture Library）
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总之，人类生活在一个相当确定的世界里，所以我们制造的计算机也都设法规定了计算中的每一个步骤，由此得到了确定的计算结果，从算盘到手摇计算机，从台式计算器到超大型电子计算机，都是这样的。
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但是微观世界就完全不是这个样子了：生命离不开水，作为绝大多数计算的实施者，蛋白质必须溶解[2]在水中才有生物活性，可蛋白质分子一旦溶解在水中就会陷入不可预测的布朗运动。想想看，人类这种精密仪器的每个零件都有精确的位置，轻轻颠一下都可能坏掉，但是生命的计算元件却谁也不挨着谁，还在永不停歇地疯狂颤动，这不是太不可思议了吗？
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不可思议的还没完，一切生命活动都是化学反应，但在微观世界里从没有任何一个化学反应是确定的，哪怕“酸碱中和”这样看起来板上钉钉的事儿在这个世界里也纯粹是个概率问题：氢离子与氢氧根离子即便遇上了，也未必就会结合成水分子，就算结合成水分子了，也随时可能重新电离成氢离子和氢氧根离子——你能想象一个开关明明已经拨上去了，但它随时都可能自己跳下来吗？
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生化反应充满了“随机性”，根本不能像宏观世界里的计算机元件那样规定好每一步的动作。可是，任何细胞活动归根结底都是生化反应，如果不能规定每一步的动作，还怎么实现上一节里那种了不起的计算呢？那就不规定动作，由着它去，自己摆下冲不破的阵法，圈定最后的结果！
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他强由他强，清风拂山岗；他横由他横，明月照大江。
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——金庸，《倚天屠龙记》