分享到: | 更多 |
說到生命和進化,我們想到的一定是動物、植物,或細菌、病毒。但有誰能想象,枯燥的數字也一樣具有“生命”,也能復制進化呢?數字進化的發(fā)現(xiàn)者、美國加州大學計算機系教授克吉斯·阿加米說,數字是沒有DNA的生命,是動物、植物和微生物之外的第四種生命體——別看它們是些無聲又無形的家伙,可是在復制進化過程中所表現(xiàn)出的神奇本領,實在令人瞠目結舌,匪夷所思。
計算機中的“生命氣息”
進化就是逐漸適應與慢慢演變的過程。簡而言之,生物的進化遵循的規(guī)律是,用進廢退,力求在有利于自己繁衍與生存的環(huán)境中,不斷地完善自己。
早在一百四十多年前,當歐洲的博物學家贊美上帝為取悅人類而創(chuàng)造了無數鮮艷的花卉時,達爾文便尖銳地指出,花卉是為了吸引傳授花粉的昆蟲才進化得五彩繽紛,那完全是它們傳宗接代的本能使然,與上帝毫無關系。
那么在計算機的世界里,數字也會有進化嗎?
克吉斯·阿加米是美國加州大學計算機系的教授,十多年前他想讓計算機程序在特定的環(huán)境中進化出添加的本領。于是,他制造了一些低級的“數字生物”,并定期給它們輸入數字。正是這個不經意的做法,使他發(fā)現(xiàn)了神奇的“數字生命”。
開始這些數字傻乎乎的沒有任何反應,但引人注意的是,它們每復制一次,它的指令鏈上的某個指令就有一次產生突變的機會。有這些突變會使生物體以同樣簡單的方式加工其中的某個數字,比如某個生物體可能會生成閱讀某個數字和產生相同數字的能力。這說明“數字生物”具有智能進化的本領。
后來阿加米設計制作了一套名叫“阿威塔”的軟件程序,專門展示“數字生物”的演化生命過程。再后來阿亞米的研究小組不斷壯大,除了計算機專業(yè)人士外,還有微生物學家和哲學家等不同領域的知名學者。正如密歇根大學專門從事細菌進化研究的微生物學家理查德·倫斯奇所說:“這是前所未有的發(fā)現(xiàn)!在這靜謐的世界里,明顯有生命的氣息。它有待揭示的規(guī)律對我們認識世界一定具有無法比擬的重要價值!
“數字生物”也在“進化”
在很多時候,自然界中的進化是不以人的意志為轉移的,是人類看不見,摸不著的。有的時間漫長,有的時間短促。誰也擋不住繁衍和生存的力量。微生物的進化也很有趣,一百多年前,青霉素剛剛問世之時,它對病菌引起的炎癥可謂藥到病除?刹【⑸锿ㄟ^不斷的進化變異,逐步具備了抵抗青霉素的功能。
科學家們發(fā)現(xiàn),這一道理在數字生命的進化中依然適用。比如計算機病毒,一樣也是靠進化變異才練就了強悍無比的殺傷力。可以毫不夸張地說,進化變異不僅是所有生物的制勝法寶,其中肯定還蘊涵著龐大深奧的未知道理!皵底稚铩痹谄溥M化變異中表現(xiàn)出的超強智慧,就充分說明了這個道理。
“數字生物”的進化與計算機病毒一樣,是靠一系列的命令來實現(xiàn)的。它們是由二進制數字構成的,能以和DNA突變相同的方式產生突變。每一個生物都能在幾秒鐘之內復制出好幾萬個。借助“阿威塔”軟件程序,可以在顯示器上看到潮水般涌現(xiàn)的一組組數字,清楚地觀察它們從生到死的生命過程。
經過十多年的發(fā)展,阿威塔“數字生物”差不多已是真正意義上的生物了?茖W家們發(fā)現(xiàn),在這一過程中,“數字生物”也在不斷進化著?思埂ぐ⒓用渍f:“這些小東西進化速度驚人,具備的本領越來越多。最讓人興奮不已的是,它們所走的路線與進化論的路線不謀而合,幾乎完全重疊了。它們復制、突變、競爭,自然選擇的過程一樣也不少?傊c自然界生物進化規(guī)則幾乎毫無二致,只是速度奇快,有時簡直讓人應接不暇!
理查德·倫斯奇是遺傳進化學家,專門研究細菌的進化規(guī)律,他從大腸桿菌的后代身上發(fā)現(xiàn)了12個不同的菌落。這一發(fā)現(xiàn)為生物的最新進化方式提供了理論支持。但是,他的研究花費了17年——因為這些菌落在不同的實驗條件下經歷了三萬多代進化變異。只有這樣,倫斯奇才能有充足的證據觀察到在遺傳變異究竟是如何發(fā)生的。
但是,借助“阿威搭”程序,這一實驗的進程大大縮短了。倫斯奇為菌落建立了數字進化模式。不僅實驗條件可以隨意改變,還能使每個生物的每次突變都自動記錄下來。他現(xiàn)在一個小時收集到信息比在真的細菌身上收集一年的還要多。
深層次驗證達爾文的進化論
“數字生物”的存在第一次使我們脫離考古領域來驗證達爾文的進化論。以往進化生物學家只能靠大量的化石進行研究推論,雖然碳14測定法等科學手段,使考古學成績斐然,但科學家怎么也不可能看到每一代以及每一個基因的進化過程,比如現(xiàn)今的海豚究竟是由哪一種陸地生物演變而來的,其間幾個重要的進化過程又是怎樣的?
而“阿威塔”的“數字生物”卻為我們提供了觀察幾百萬代“數字生物”隨機突變和自然選擇的可能。它們的進化過程為科學家回答某些重大進化問題提供有價值的參考。
“數字生物”的進化實驗不僅生動證明了“復雜系統(tǒng)來自簡單的祖先,不同的進化渠道能產生相同的復雜器官”的進化論觀點,還有兩項實驗與自然界生物的進化驚人地相似。一是能量過?赡軐е律蛄。森林中的植物吸收陽光的多寡是有區(qū)別的,正因為如此,才有森林植物的豐富多彩。有人做過實驗,給林地中不同的植物都賦予一樣的光照。開始它們都長勢旺盛,但不久便會逐漸凋零,最終只有幾種植物能夠生存下來。在一定意義上說,獲得陽光的差異性,就是自然選擇的結果。
“數字生物”的成長過程,同樣受這一規(guī)律的制約。研究人員無限制地給它們提供食物——也就是數字。像饑餓的人獲得食物一樣,開始它們也很興奮,大吃特吃,并且生長極快。可不久它們就會慢慢死去,只剩下少得可憐的幾個生物在那里茍延殘喘。相反,如果讓它們有節(jié)制地進食,吃得量也各不相同,它們就像自然界的物種一樣,進化出不同的種類。“數字生物”消化數字速度的一旦過快,它們的正常生長便會受到影響,如果有太多的生物都去爭搶某一個數字食物,它們生長的功能就會喪失。
對于“數字生物”的觀察研究,尚處于起步階段,個中奧秘,包括研究者也不能給出準確的答案。參與研究的科學家相信,數字生命與地球生命的共有模式等一系列進化巧合絕非偶然,一定是某種規(guī)律在起作用,或者說是某種奧秘等待我們去揭示。