生命的计算机:不一样的角度思考生命

生命是什么?

从生物学的角度来说,是精子与卵子的结合(当然也有其他的方式来孕育生命,比如无性繁殖)。

70多年前,著名的物理学家薛定谔展开了对生命的思考,他的思想震撼了当时整个物理和生物学界。在他看来,生命和世间万物一样,都遵循着宇宙运行的规律,只不过有生命的物体可以汲取环境中的秩序来维系自己的生存。

薛定谔的对生命的思考,跨越到了物理学的维度。

“生命赖负熵为生”,薛定谔的这句话,让生命也有了其物理学的灵魂。

就在薛定谔1943年发表了他对于生命的思考《生命是什么》过后三年,1946年,也发生了一件大事:世界上第一台通用计算机ENIAC诞生了。

ENIAC的发明人是美国人莫克利(JohnW.Mauchly)和艾克特(J.PresperEckert),历史应该铭记他们,但更应该铭记一百年前的另外一个人:乔治·布尔,逻辑运算的奠基人,或者说他是逻辑运算的发明人也不为过,没有他,电子计算机不可能就这么诞生。

逻辑运算又叫布尔运算,是英国数学家乔治·布尔在1847年发明的——说发明也不太准确,逻辑运算其实早就存在。早在欧几里德时代,人们就已经用逻辑推理的方法通过预设的公理来建立几何学体系了。但是乔治·布尔第一次把逻辑运算系统化、符号化,让逻辑运算成为像算术运算那样可以用数学语言进行描述和研究的体系,从而深刻影响了后续数理逻辑学的建立,甚至间接影响了维特根斯坦和罗素的哲学思想。

电子计算机出现以后,计算机电路“通导“和”断开“两种状态完美符合逻辑运算中的”真“和”假“两个布尔值的互斥特征。因此早期的真空管计算机,包括后续的晶体管计算机、集成电路计算机都采用逻辑运算作为基本的运算方式。

与布尔同时代的另外一位伟大的生物学家,格雷戈尔·孟德尔,也开始了他对于生命的探索及思考,在完成维也纳大学的深造之后,孟德尔回到了修道院,开始了长达8年的豌豆实验,并于1865年发表并催生了遗传学诞生的孟德尔遗传定律。

以豌豆的花色杂交为例,假设拿纯种白花豌豆和纯种红花豌豆进行杂交,第二代和第三代的结果如下图所示:

从图中可以看出,白花直到第三代才显现出来,说明白花是隐性性状,而对应的红花则是显性性状。

如果我们用布尔的逻辑运算来看待孟德尔的豌豆花色杂交实验,可以看出,这个实验结果遵从逻辑运算方式。

白花遵从逻辑与的规律:白花(1)&红花(0)=红花(0),白花(1)&白花(1)=白花(1);

而红花遵从逻辑或的规律:红花(1)||白花(0)=红花,红花(1)||红花(1)=红花(1);

生命也表现出了计算机逻辑运算的特征,难道生命也是一台计算机?

如果仅凭这点(生命表现出计算机逻辑运算的特征)就说,生命就是一台计算机,未免会显得过于草率,但让我惊讶的是,我不断的发现生命所展现出来的这种计算机的特征。

几乎研究了一辈子的演化生物学家爱德华·威尔逊,发现了一个有趣的现象:

蚂蚁的大脑里面包含了一种简单的行为程序,引导蚂蚁在爬行的时候跟着前方的蚂蚁走。如果在这种蚂蚁爬行时把它们弄成一个圆圈,它们有时候会不停地走啊走,直到死亡为止。

这不就是一种死循环吗?

任何一个计算专业的学生,在学习编程时,都会避免死循环的发生,可是这种死循环竟然发生在有生命的蚂蚁上,实在是令人不可思议。

还有,生命的目的是什么?

生命的目的不是繁衍吗?任何生命的目的都是繁衍,就连细菌病毒也不例外。

那么繁衍作为生命的终极目标,就是一种主程序,主程序的目标就是为了实现遗传物质DNA或RNA的复制。

那么生命,尤其是复杂生命是如何来实现这一主程序的目标呢?

以人类为例,既然终极目标是繁衍,那么必须做到两点:

第一,摄取食物,以满足能量及抵抗熵增的需要,通俗点,就是吃饱了才有力气,吃饱了才有原材料来重新生成新的细胞,以替换衰老死亡的细胞,维持机体的长存;

第二,只有有了机体的长存,才能足够的时间寻找配偶,两性结合,孕育新的生命;

而上述两点,可以看做是主程序下面的两个子程序,但这两个子程序的直接目标并不是繁衍,子程序的目标,是有别于主程序的目标,分别是摄取食物和两性结合。

这种主程序和子程序的设计,难道不是大型程序设计时采取的策略吗?

随着时不时的,偶然的发现这种生命的计算机特征,我时常在想,人类在发明计算机的时候,到底知不知道生命的这种计算机的特性,从而受到这种启发?

但受到启发这件事,我始终持怀疑态度,威尔逊开始研究蚂蚁,发现蚂蚁的这种有趣的死循环现象时,计算机早就诞生了,很难相信,发明计算机的两个科学家,或者后续的很多计算机科学家,对蚂蚁有很深入的研究。

或者这些都是巧合?

抑或是创造生命的上帝,在创造生命时,其实并没有限制生命的诞生一定要以DNA及氨基酸为原料,也许可以是以硅为原料,以电为能量,以复制和粘贴为遗传物质的传递方式,只不过以DNA及氨基酸为原料的生命率先诞生了。

如果生命的诞生被以硅为原料的给抢了先机,那么现在被创造出来的计算机或许是以DNA及氨基酸为原料了,那么计算机就是有血肉之躯的计算机,而生命则是没有血肉之躯的生命。

如果是这样,血肉之躯的计算机最终会不会出现生命的迹象呢?

就像我们目前所期待的那样,硅基的计算机,最终能否出现生命的迹象呢?

也许我们先要寻找出更多的生命的计算机,然后再对生命进行一次更深入的思考,或许我们能够有个结果,或许永远也不会有结果。

但对于生命的思考,永远都不会停止。

(未完待续)

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