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我承担着的一个项目是“全物种项目”（All-Species Project）。大约在两年前，我们在哈佛大学举办了一次峰会，聚集了想要看到这个项目实现的人，并且他们都相信，如果我们有此志向的话，这个项目可以在25年内实现，就像人类基因组计划那样。我们在主要的议题上达成了一致：新的技术手段将使得这个项目的实现成为可能。我们准备构建世界生物多样性探索的系统学，我们会努力完成它，从而为生物学和环境管理作出重大贡献。
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我们和各种组织建立了友好的伙伴关系，不管是政府的还是非政府性的组织。尽管经济下滑导致我们的研究基金不足，但依然有些跨国大企业，在各个大陆的层面上做这样的工作，或者它们准备在全球层面去做，所以，在相对较短的一段时间内，我们会看到这些努力开始融合起来。我刚放下电话，积极评价了一个机构发起的一项筹款，并获得900万美元的资助。他们拥有雄心壮志，也有说服力，我相信这一天终将来临，只是时间的问题而已。“全物种项目”只是一个名称，它描述了我们完成地球探索的这个全球运动。
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如果不认识90%地球上存在的有机体，我们怎么能知道这大多数有机体对我们的意义呢？有很多压倒性的论据来支持这个项目。这将意味着我们第一次认识这个世界上所有的细菌。我们将理解潜在的病原体，还有生态系统里基础的细菌要素，这种原始但又基本的有机体构成了生态系统大部分的基础。现在，我们甚至还不知道绝大多数有机体在做些什么。为世界上所有物种编目分类之后，我们就会拥有巨大的知识储备，那样才能为农作物的转基因变迁绘制基因图谱，进而带来制药业的新发展。
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这也将大力拓展生物学。要牢记在心的是，生物学主要是一门描述性科学。它设计了物种的独特性及其对环境的适应性。尽管生物学建立于物理学和化学原理的基础之上（至少包括这些原理），它实际的内容是一种描述，它描述了上千种独特的生物体，最后会有上百万种生物体，每一种都有其独特的历史，在很多情况下，它们都有上百万年的历程了，在一定环境里，它们精确地适应并互动着，但我们并不知道其中大多数的情况。支持“全物种项目”的努力，不仅背后存在一个逻辑使得生物学更快地走向成熟，而且还预示着巨大的实践应用。
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我在2002年初次面世的《生命的未来》（The Future of Life）一书里讨论过一些议题，也获得了一些成功，但是必须发起一场文化上的变迁。这种变迁完成的方式是打开科学共同体、政府和非政府组织的双眼，从而让他们认识到，努力完成对物种层面的多样性的完整编目，将带来巨大的成本效应和潜在的收益。
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过去20年，我对大多数主要的全球性保护组织的董事会或咨询委员会的服务，还有我所在的这个领域内的研究里，始终存在一个问题：比起拯救工作和帮助穷人的重要性，如何去权衡拯救生物多样性的重要性呢？毫无疑问，拯救其他生命和拯救并改善人类命运是相融合的。事实上，推进其中一项就意味着推进另一项，让一个人过好就意味着让其他很多人过好。
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长久以来，重要的全球保护组织就在它们的项目里强调了经济发展，还有现场实验项目，以及在可持续基础上，对有高度保护价值的地方进行改善经济的融资。事实证明，这样做行得通。我可以用几个小时来讲具体案例及其经济原理，等等，但是底线在于21世纪的两个伟大目标：第一个，帮助这个世界上的人过上体面的生活，特别是80%生活在发展中国家的人；第二，尽可能保护好其他生物，让它们和我们共处。如果可以做到的话，我们就能获得一个更美好的世界，每个地方的人们都相信，这是我们人类主要的目的。
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这个目标是有可行性的，如果按照全世界的生产总值来看的话，它一点儿也不昂贵。比如说，两年前国际保护组织召开了经济学家和生物学家的大会，估算保护其他的生物多样性的成本有多高。最后证明，为了保护世界上最热的25个热点地区，包括对大量物种的整个生态系统具有最大危险的地方，再加上保护刚果、亚马逊和新几内亚热带雨林的成本，最后算下来是280亿美元。
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这项成本大约等于全世界生产总值的千分之一，也就是全世界年均经济产出的1%里的1/10！这样相对小的一项支出，就可以拯救地球上我们所知的70%的动物和植物物种，所以说这是可以实现的目标。这样做的效果，一部分是改善一些地方的经济，而这些地方正是主要的生物多样性所处的地理位置。
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2003年5月26日
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生命：进化生物学、遗传学、人类学和环境科学的黎明 07 IS LIFE ANALOG OR DIGITAL？ 生命是模拟的还是数据的？
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Freeman Dyson弗里曼·戴森理论物理学家、数学家，普林斯顿高等研究院教授。
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在以信息为基础的现代经济里，数据所向披靡。所以，在很普遍的条件下，很难预料模拟生命比数据生命更有可能存活下去。
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——《生命是模拟的还是数据的？》
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弗里曼·戴森：我最喜欢的一本书是埃德·里吉斯（Ed Regis）写的《伟大的曼波鸡与超人的条件》（Great Mambo Chicken and the Transhuman Condition）。这本书是一本故事集，内容是关于各种各样奇怪想法和人物的。“超人的条件”这个想法是机器人学家汉斯·莫拉维克（Hans Moravec）提出来的，它的模式就是，你的记忆和心智过程都可以从你的大脑里下载到计算机上，这样，计算机的电路系统就代替了大脑的神经轴突和神经突触。你可以把计算机当作一个备份，它可以保存你的人格，以防你的大脑在一次车祸中被撞坏，或者以防你的大脑患上阿尔茨海默病。在旧的大脑消亡之后，你可以把你的备份上传到一个新的大脑里，或者你也可以放弃使用你受损的身体，作为一个“超人”快乐地活在计算机里。超人甚至不用担心保暖，他们可以自己调节体温来适应周边环境。如果计算机是用硅制造的，超人的条件就是以硅为基础的生命。这样的生存方式是生命在冰冷的宇宙里可以采取的一种可能形式，不管是否还会存在以水为基础的生命，就像我们这样由血肉构成的。
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另一种可能的形式是弗雷德·霍伊尔（Fred Hoyle）在他著名的科幻小说里描述的“黑云”（Black Cloud）。黑云活在真空里，它由灰尘颗粒构成，而不是由细胞构成。它从引力或者星光里获得能量，并从自然产生的星际尘埃里获取营养。黑云通过相邻颗粒之间电与磁的互动组合起来，它并没有神经系统或者电路系统，但它拥有一个广大范围的电磁信号网络，可以传输信息并协调活动。黑云类似于以硅为基础的生命，和以水为基础的生命不同，它可以任意地适应低温。随着温度降低，它对能量的需求也会减少。
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以硅为基础的生命和以尘为基础的生命都是虚构的，而非现实。我用它们来做例子，是要证明一个抽象的论点。尽管例子取自科幻小说，但是这个抽象的论点却属于严谨的科学范畴。不管例子是不是真实的，这些抽象概念都有效。这些概念就是“数据的生命”和“模拟的生命”，它们是基于对生命更广阔的定义而来的。为了方便讨论，我把生命定义为一个物质系统，它可以获取、存储、运作和利用信息去组织自身的活动。放宽尺度来看，生命的本质就是信息，但是信息并不与生命同义。为了活下来，一个系统不仅必须拥有信息，还必须处理和使用信息。生命是对信息的积极利用，而不是消极存储，这才构成了生命。
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有两种处理信息的方式，模拟的和数据的。一张黑胶唱片让我们听到模拟形式的音乐，一张CD唱片则让我们听到数据形式的音乐。黑胶唱片以模拟的形式，通过计算尺（slide-rule）完成乘除计算；CD唱片利用电子计算器或计算机，以数据的形式完成这项工作。我们把“模拟生命”定义为，以模拟的形式处理信息的生命；把“数据生命”定义为，以数据的形式处理信息的生命。要可视化数据生命，我们可以把它想象成一个超人居住在计算机里。要可视化模拟生命，就想想黑云。接下来的一个问题就是，人类是模拟的还是数据的？我们还不知道这个问题的答案。人类身上的信息大多数是在两个地方被发现的，一个是在我们的基因里，一个是在我们的大脑里。我们基因里的信息当然是数据的，它们通过DNA的4个层次的字母表来加密，而我们大脑里的信息依然是一个很大的谜。还没有人了解人类记忆的运作方式，看起来记忆就存储在神经突触的不同强度里，这些神经突触把大脑里数十亿的神经元连接起来，但是我们不知道神经突触的强度是如何变得有差异的。有可能最后证明，我们大脑里处理信息的方式，一部分是数据的，一部分是模拟的。如果一部分是模拟的话，把人的意识下载到一个电子计算机里就会在一定程度上损失我们的内在感觉和质感。这并不是什么值得大惊小怪的事，当然我还不想在自己身上做这个实验。
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还有第三种可能性：我们大脑对信息的处理是以量子形式进行的，这样大脑就成了一台量子计算机。我们知道量子计算机在原理上是可能的，而且在原则上，它们比电子计算机更强大。但是我们不知道怎么建造量子计算机，也没有证据证明我们大脑里有类似于量子计算机的东西。由于我们对量子计算所知甚少，就不在这里讨论这个问题了。
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从20年前我就开始思考生命的抽象定义，当时我在《当代物理学评论》（Review of Modern Physics）上发表了一篇论文，探讨生命在一个逐渐变冷的宇宙里永久存活的可能性。在这篇论文中，最令我感到自豪的就是，我证明了对只使用有限存储的物质和能量的生物群体而言，这种存活是可能的。后来又过了两年，我在凯斯西储大学的两位朋友，劳伦斯·克劳斯（Lawrence Krauss）和格伦·斯塔克曼（Glenn Starkman）发给我一篇论文，题目叫《生命、宇宙和虚无》（Life, the Universe, and Nothing）。他们直截了当地说，永恒存活的生命是不可能存在的。他们还说，我发表在《当代物理学评论》的那篇论文里所宣称的一切都是错误的。当我读到他们的论文时，我很开心，因为被反驳比被无视要有趣得多。
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在我读了那篇论文之后的两年里，克劳斯、斯塔克曼和我进行了声势浩大的争论，我们来来回回写了很多电子邮件，试图在对方的计算里找到破绽。这场论战至今还没有结束，但是我们的友谊长存。我们没有找到任何不可被修补的破绽。这场论战的结果最后慢慢变成了，如果他们的论证是正确的，那么我的论证也是正确的。我们可以都是正确的，因为我们对生命的本质做出了不同的假设。如果生命是数据形式的，那么就能证明他们是正确的，生命不可能永久存活；但是如果生命是模拟形式的，那么我就是正确的，生命可以永久存活。这个结论让我们感到出乎意料。在过去的50年里，人类技术所取得的发展让黑胶唱片和计算尺这样的模拟设备显得简陋而无力，而数据设备则压倒性地变得更加方便且强大。在以信息为基础的现代经济里，数据所向披靡。所以，在很普遍的条件下，很难预料模拟生命比数据生命更有可能存活下去。也许这就意味着，当时机来临，我们要去适应一个寒冷的宇宙，并且放弃我们习以为常的昂贵的血肉之躯，我们应该把自己上传到空间中的“黑云”里，而不是把自己下载到一个计算机中心的硅芯片里。如果我必须做出选择，我每一次都会选择黑云。
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如果你熟悉可计算数和可计算函数的话，模拟生命的优越性是理所当然的。明尼苏达大学的两位数学家，马丽安·保尔（Marian Pour-El）和伊恩·理查兹（Ian Richards）在20年前证明了一条定理，他们利用数学的精确性，证明了模拟计算机比数据计算机更加强大。他们给出了一些数字的例子，证明用数据计算机不可以计算这些数字，但是可以用一种很简单的模拟计算机计算出来。模拟的和数据的计算机之间的本质差异就是，模拟计算机可以直接处理连续变量，而数据计算机只能处理离散变量。我们现在的数据计算机只能处理“0”和“1”，而他们的模拟计算机是一个经典场，它随空间和时间增长，并且遵循一个线性波方程。遵循麦克斯韦方程的经典电磁场就可以解决这项工作。保尔和理查兹证明，场可以只聚焦到一个点，那个点的场的强度利用数据计算机是不能计算的，但却可以被一个简单的模拟设备计算出来。他们考虑的这种虚拟情境与生物信息无关。这条“保尔-理查兹定理”并没有证明模拟生命可以在一个冰冷的宇宙里更好地存活，它只是让这个结论变得不那么让人惊讶而已。
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克劳斯和斯塔克曼的论证是基于量子力学的。如果任何一个物质系统，不管是活的还是死的，只要是有限的，它就只有一组有限的可访问的量子态。这些量子态的一个有限子集与能量的基态精确地相等，而其他量子态则通过有限的能隙与基态分离。如果这个系统可以永久存活，那么温度最终会变得比能隙低得多，在这个差距之上的量子态就会变得不可实现。从这一刻开始，这个系统就不再散发或吸收能量。它可以在永久冷冻的基态里存储一定数量的信息，但是它不能传递信息。根据我们的定义，它最终就会消亡。克劳斯和斯塔克曼心想，他们的论证给了我的存活策略致命一击。但其实并没有，接下来就是我的反击。他们的论证只对这种系统有效：随着时间推移，这种系统存储信息的设备被限制在一个固定尺寸的体积里；任何以数据形式处理信息的系统，都以离散状态作为信息的载体。在数据系统里，随着温度降低，离散状态之间的能隙是固定的，当温度远远低于能隙，系统就会停止运转。但是这个论证不能应用到基于模拟的系统上去。比如说，想象一个像霍伊尔笔下的黑云那样的生命系统，它是由尘埃颗粒构成的，通过电力与磁力来互动。当宇宙冷寂下来，每一刻尘埃颗粒就将处于它的基态里，所以每一颗颗粒的内部温度就是零，系统的有效温度就是颗粒之间的随机运动的动态温度。因为电力和引力的能量与距离成反比，当自身的温度冷却时，黑云必须膨胀。一个简单的计算就可以证明，尽管温度下降，但每个颗粒的可行的量子态的数量在增加，是黑云整体的1.5倍的作用力。随着黑云膨胀，量子态的数目就变得越来越多。在这种模拟系统里，没有基态和能隙。
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