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1700525930 DNA遗传密码控制着有机体内每个细胞构成的细枝末节,包括细胞形态与发育,还决定着细胞组成器官的方式。在转录过程中,特定的酶通过生成蛋白质转录DNA信息,其中包括每个细胞(乃至整个有机体)的结构、活性及智力。2
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1700525932 DNA复制这一过程看似非常复杂,其实极其简单。地球上存在着数百万种生命形式,从最简单的原始细菌到复杂的人类,其错综繁复的基因数据库却仅由4个碱基对组合构成。“小型记录器”核糖体分子从仅有的20种氨基酸中读取密码并复制蛋白质。地球生物体中丰富多样的功能机制都根据这一有效密码运作,如肌细胞的同步伸缩、血液中复杂的生化相互作用、大脑的结构与机能等。
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1700525934 这一基因信息处理装置证明了有机生物体内纳米工程(以原子为单位制造机器)的存在,因为生命机体的运转发生在原子层面。几十个原子组成的微小分子就能转码解码、转录信息、探测错误和纠正错误。所以,有机体实际上是由一个个原子构成的氨基酸分子链构造而成的。
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1700525936 以上便是我们对推动地球生命进化程序硬件的了解,而我们对其软件的解密工作仍处于起步阶段。进化这位编程师虽富于创造,有时却也草率马虎。它只留给我们一套低级的目标代码(即上亿比特的编码数据),却未提供更高级的源代码(即用人类能理解的语言表示的代码),没有任何解释说明,没有“帮助”文件,没有可查文档,也没有用户手册。在人类基因组计划中,我们正逐步记下60亿比特的人类基因密码,也试着找出数千个其他物种的基因密码。3但是基因组密码的逆向工程(即解密其工作原理)费力耗时,我们才刚刚起步。不过研究基因组密码的同时,我们也对疾病、发育、衰老有了新的认识,能够对进化过程中不完善的发明进行纠正和完善。
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1700525938 除了缺乏过程记录,进化还是个效率非常低下的程序设计师。据现下估计,97%的基因密码不做运算,也就是说,大部分密码序列不能生产蛋白质,看上去毫无用处。真正活跃工作的密码仅为23兆字节,这比微软文字处理软件占用的空间量还要小。此外,基因密码还冗杂重复。比如,基因中有个毫无意义的序列Alu,由300个核苷酸字母组成,在人类基因组中重复出现了30万次,占人体基因程序的比例超过3%。
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1700525940 按照进化理论来看,基因的编程改变是随机发生的,人们通常根据整个有机体的存活率及再生能力来判断其保留价值。但基因程序控制的遗传特性不仅限于被“试验”的那一个,还包括数百万其他特性。适者生存的自然选择方法看起来很残酷,每次只能保证一个或至多几个特性发生积极变化。绝大多数改变会让事情变得更糟,所以这种基因随机编程的机制通常根本不会奏效。
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1700525942 人类编写程序的惯常方法与上述机制恰好相反,我们会有目的地进行程序变更设计,可以同时对程序进行多重变更,其中每一项变更的效用都经过独立测试,而不是对该程序的总生存期做一个概括评价。若我们尝试用有机体的自我进化模式来改进人类电脑程序,那这些程序必会因为不断增强的随机性而崩溃。
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1700525944 在一次性改进一处特性的情况下,进化能设计出极其精细的眼部结构实在不可思议。因此,一些观察家一直笃定地认为,这类错综复杂的设计不可能通过进化常用的“增量细化、逐步求精”的方法实现。眼睛或心脏这类复杂部位的设计必须一次成型才行。
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1700525946 如眼睛这般复杂的结构设计固然需要同时兼顾许多方面,但这一点与“逐步求精”的理念并不冲突。人类在胎儿阶段似乎就开始经历进化过程,这个阶段究竟是否是人类亚种形成的必经阶段,这个问题迄今为止尚未达成广泛共识。尽管如此,医学界大多数人士认为个体发生学(一门研究胚胎发育的学科)包括了种系发生学(一门研究特征相似的物种群体进化的学科,如生物分类中的“门”)。人类的发育如鱼卵般在子宫内成形,如两栖动物般发育,又如哺乳动物般长大,等等。虽然大家对种系发生学观点不一,但从进化史中不难发现,人眼等完整复杂结构的设计的确经历过中间阶段。尽管进化每次只能集中解决一个问题,最终也一定能够创造出结构缜密、异乎寻常的设计。
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1700525948 但这种增量细化的方法也有劣势:无法轻松进行一次性的再设计。比如,哺乳动物的神经元运行速度十分缓慢,而进化对这个问题仍未有改进。但人类自有其应对方法,我们会在第六章中对此做详细探讨。
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1700525950 进化之进化
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1700525952 进化这位编程大师在进化过程中,自然也有自我改进的途径,其中一种就是以DNA为基础进行编码,由此衍生出其他途径。一些如眼睛形状的设计元素以特定的方式组成难以更改的密码,从而降低变异发生的可能性。以DNA为基础的编码中还包括了探测错误和纠正错误的机制,将发生变化的概率降到最低。如此一来,重要特性的完整性便得到了保证。由于重要特征发生变异的后果不堪设想,所以对它们的重重加密这一优势在进化过程中才能世代留传。而其他设计元素(如视网膜中感光视杆细胞和视锥细胞的数量及布局)在编码中的加密程度便没那么高了。事实上,我们可以从进化的历史记录中发现,视网膜皮层确实变化不小,而眼球形状却基本未有调整。也就是说,进化方式本身也在改变。根据加速回报定律,进化方式的改变是符合发展规律的,这是进化过程中自我提升的重要体现。
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1700525954 通过模拟进化过程,我们更加确信进化以“增量细化、逐步求精”的方法绝对有能力制造出精妙绝伦的结构。美国生态学家4托马斯·雷设计的生命进化模拟软件Network Tierra就是很好的参照样例。雷创造的“生物”就是软件中的模拟有机体,每个有机体都有“细胞”充当DNA基因密码。在模拟环境中,各有机体互相竞争,抢夺有限的空间与能源。
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1700525956 雷介绍说,这一人造世界的特殊之处在于,这些“生物”在互联网上自由控制150台电脑,如零星小岛组成群岛般构成了一个整体。这项研究目的之一在于探究5.7亿年前的寒武纪中,地球上的生物如何能呈现如此丰富的多样性。雷观察到这些“生物”从简单的单细胞逐步演化为复杂的多细胞有机体,多样性不断增强。他不禁感叹道:“亲眼观察到进化过程太刺激了!”雷还指出,这个世界中已发现了类似寄生虫的生物,也出现了免疫系统的概念,甚至还有了原始社交活动。但雷的模拟世界存在一定的局限性,其中公认的一点便是缺乏环境复杂性。若要深化此项研究,需要一个混沌程度合适的环境,使其更贴近真实世界,从而在推进进化的过程中起到关键作用。
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1700525958 模拟进化过程在实际生活中的运用之一便是电脑的进化算法。数百万电脑程序在模拟进化的过程中互相竞争,不断进化并激发潜在智能解决实际问题。但由于智能进化系统的性能不佳,借鉴透镜聚光的原理,我们需要集中并放大其中的几项。在第四章中,我们会对此做详细讨论。
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1700525960 进化的智商
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1700525962 首先,让我们给进化点个赞。它创造了不计其数的设计,个个外形美妙,结构复杂,形态典雅,令人叹为观止,工作效率也是没的说。更有美学理论家将“美”定义为与自然进化之美相似的状态。进化创造了拥有睿智大脑的人类,人类又以自己的智慧创造了智能技术。
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1700525964 进化的智慧看似无穷,可事实真的如此吗?其实不然,进化有一个致命缺陷——速度极其缓慢,其创造出的设计固然巧夺天工,可历时太久,久得惊人。进化过程的开始便耗去很长时间,对于生命形态的进化来说,很长时间意味着数十亿年。人类的祖先又用了很漫长的时间才开始学会创造技术,但对现代人类而言,所谓的漫长不过是几万年,速度有了明显的提升。
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1700525966 谈到这里,我们不禁要问,解决一个问题或创造一项智能设计所需的时间与智力的进化有关吗?显然人类智商测试的设计者们是这么认为的,因为他们给智商测试限定了时间。我们都认为用几秒解决问题绝对胜过用几个小时甚至几年。人们常对智商测试的时间限定争论不休,然而这并没什么好争的,因为解决问题的快慢一直都是衡量进程好坏的指标。假设一只凶猛的老虎突然从树后蹿到你的面前,此时需要的是几秒内的急中生智,而不是几个小时的苦思冥想。再假设你的上司要求你设计一份营销方案,她肯定也不愿意等上100年才看到你的成果。同样,维京企鹅出版社也不愿苦苦等到千年后才出版这本书。5
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1700525968 进化的确已经取得了非凡的设计成果,然而用时实在太久。如果我们从时间角度考量进化的工作性能,只能很遗憾地说,进化的智商无限接近于零。但是,仅凭比零略高一些的智商(智商为零者的行为毫无章法可言),进化就已能克服过程中的熵,创造出美妙绝伦的设计。相信只要时间充足,进化也必能改正物质与反物质之间细微的不对称,达到设计的完美之境。
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1700525970 所以,进化只比白痴聪明那么一点点。而我们人类创造的技术之所以进化得如此高效,是因为我们将分散的能量聚集到几件事上,速度加快了上百万乃至10亿倍。与人类智商相比,进化的智商便相形见绌了(当然,科技发展日新月异,你的观点也会随之不断变化)。
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1700525972 宇宙的尽头
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1700525974 根据时间与混沌定律,宇宙的尽头是什么?
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1700525976 有种理论认为宇宙会无限膨胀下去。另一种理论则认为宇宙膨胀到一定程度时,其自身重力会阻碍其继续膨胀,进而产生“宇宙大收缩”,除非有另一种反重力的牵制。但若爱因斯坦提出的“宇宙常数”(也叫作“修正因子”)足够大的话,也会发生宇宙收缩。过去几个月中,我将这部分内容重写了三遍,因为物理学家各执己见,论点不一。其最新研究成果显然更倾向于宇宙无限膨胀说。
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1700525978 我个人则更偏向宇宙收缩说,因为有胀有缩的过程更具美感。也就是说,宇宙膨胀到一定程度后会回缩,最终收缩至一个点,并且这种膨胀——收缩的过程会无限循环。宇宙中大部分物质的运动都会循环往复,宇宙本身也应如此。以此推论,宇宙就成了一个更大宇宙中的一个波浪形粒子,这一更大宇宙又在另一巨大宇宙中运动。反过来说,我们宇宙中的振动粒子也可被视为一个个小型宇宙,其振动速率虽仅为若干兆分之一,却与我们宇宙上亿年的膨胀与收缩类似,每个小型宇宙中又包含了无数振动粒子……我似乎扯得太远了。
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