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生命的起源：所有生命的共同祖先在40亿年前是怎样诞生的？ [:1700256396]
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·下半章 捉住那只小妖精·
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一天早晨，他们蹚过了一条河，浅滩激流，浪花飞溅。远处的河岸陡峭而湿滑，当他们牵着小马驹登上河岸，他们看到那座大山已经迫在眼前了，仿佛只消一天的旅程就能轻松抵达山脚。它看起来黑暗而阴郁，却有斑驳的阳光抹在它棕色的侧面，山肩之上还露出闪烁微光的雪峰。
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“就是那座山吗？”比尔博睁大了眼睛，郑重地问道。他之前从来没有见过这么巨大的东西。
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“当然不是了！”巴林说，“那只是迷雾山脉的起点而已，咱们要么得穿过它，要么得翻过它，要么得钻过它，然后才能去到大荒原。就算走完了这些，也还要再走很远的路才能到东边的孤山，那才是史矛革霸占我们的宝藏的地方。”
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“哦！”比尔博说，那一刻他感到了前所未有的疲倦。他又开始怀念夏尔的洞府，他最钟爱的起居室里有他最舒服的椅子，还有烧水壶的声音——没完没了地想。
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现在是甘道夫在带路。“咱们绝不能离开大道，不然就死定了，”他说，“咱们需要食物，这是一方面，想穿过迷雾山脉要走对的路，也必须在安全的地方休息，否则你就会迷路，就得返回来从头开始——如果你还能回来的话。”
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——J. R. R.托尔金，《霍比特人》，1937年
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在下半章里，我们关心的是关键结论剩下的那一半：任何计算机要在保证精度的同时持续计算，就必须向周围耗散能量。
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这则增章一开始就说过，“向周围耗散能量”就是“汲取负熵”，所以只要得到了这半个关键结论，上半章的一切讨论就会自动变成“生命是怎样汲取了负熵”的具体答案。
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但要理解计算精度与能量耗散的内在联系，哪怕只是感性的理解，我们也必须先弄明白热力学与计算机科学的深刻渊源，不得不讨论许多看起来和生命没什么关系的事情，踏上另一段艰险而陌生的旅途。所以，为了让这本书的读者不在旅途中迷失方向，不在旅途中搞不清楚这本书的作者为什么写、自己为什么读，我们仍然会先把结论指出来，就像那座遥远的孤山一样，我们的道路虽然曲折，却要一直向它进发。
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一切计算可以划分为两种，不可逆的计算和可逆的计算，前者会“擦除”一些信息，并因此造成不可避免的能量耗散，后者虽然没有这种不可避免的能量耗散，但要持续计算也必须额外耗散一些能量。总而言之，任何计算机都无法避免能量耗散。
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7.计算机的构型
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到此为止，我们可以毫不夸张，也并无比喻地说，每一个细胞都是一台计算机，每一个多细胞的生命，都是一个计算机网络。如果这本书的作者还有许多的篇幅、许多的精力与许多的截稿日，他或许会更具体地比较一下生命与通用计算机究竟有多么相似。细胞作为计算机的潜力很可能不低于人类已经创造过的任何一种计算机，也就是说，凡是电子计算机能够完成的计算，细胞也同样能设法实现。比如我们可以设想把一个MP4文件还原成1和0，据此合成一条核酸序列，注入某个基因改造过的细胞。这个细胞会把它解码成另一条核酸序列，设法分泌出来。我们拿到这条解码后的序列，把它还原成1和0，恰好就是那个MP4文件里视频的每一帧画面，以及音频的采样数据。
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但眼下，我们还是只关心它们深刻的差异：细胞作为计算机，其构型与人类发明过的所有计算机有着根本的不同。
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计算机科学所谓的“构型”也是个挺复杂的概念，但在这则增章里，你可以把它简单地理解成“让计算元件实现计算功能[6]的组织方法”。比如现行的电子计算机大多是“冯·诺依曼构型”，凭借运算器、存储器和控制器三者之间的数据交换实现计算。人类还能通过输入设备给计算机提供数据，再借助输出设备获取计算的结果。[7]
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除此之外，我们也在自然界和实验室里发现或者设计了许多种目前看来非常不实用，却在理论研究上很有趣的其他构型，比如元胞自动机、树自动机、随机存取机之类，这里我们都不展开讨论。
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我们只关心细胞，它们作为计算机，采用的是一种非常独特的“布朗运动构型”。我们在20世纪80年代初从理论上提出这种构型以后从未真的造出一台这样的计算机，因为这样的计算机要求极高的加工精度，远超人类现在的工艺水平，只有细胞内的生命活动才天然地适合这种构型，并且历经40亿年的进化达到了不可思议的复杂程度。
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而要理解这种布朗运动构型，我们还得从台球没有疯的时候说起。
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不论多么复杂的计算，都可以不断地分解、化简，最后变成几种基本逻辑计算，比如“非”“且”“或”三种基本逻辑，它们都只接受“1”和“0”两种输入，也只有“1”和“0”两种输出，全部变化规则只需3张很小的表格就能明确概括。但是“三生万物”，只要层层递进地组合起来，它们可以满足几近无穷的计算需求。于是，人类用专门的电路元件实现了这样的基本逻辑计算[8]，然后在方寸之间集成了几亿个甚至十几亿个这样的计算元件，就制成了电子计算机的中央处理器，也就是通称的“CPU”——你我眼前这个辉煌的计算机时代，全是这样计算出来的。
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表增—1 非计算的规则表
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表增—2 且计算的规则表
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表增—3 或计算的规则表