從生物計算看生命永恆散文

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當基因被發現,尤其是近來對哺乳動物的克隆成為現實之後,人類的自尊受到了前所未有的打擊:哥白尼日心說的提出,把人類從宇宙中心的位置趕了下來;達爾文進化論的提出,使人類不再有了萬物之靈的驕傲;弗洛伊德的精神分析,則使人類看到了自身無處不再的動物本能;基因的發現卻讓人類明白,生命不過是在按一種預設的程式執行,而人類自己就可以對這個程式進行修改,生命不過是物質存在的一種可以任意控制的表現形式。

從生物計算看生命永恆散文

然而,基因的發現同時也極大的推動了人們對生命本質的瞭解,使人類徹底揭開生命之謎成為可能。

70年代以來,人們發現,脫氧核糖核酸處在不同狀態下,可產生有資訊和無資訊的變化。聯想到邏輯電路中的0與1、電晶體的通導或截止、電壓的高或低、脈衝訊號的有或無等等,科學家們激發了研製生物電子元件的靈感。

我們知道,脫氧核糖核酸(DNA)由腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)四種核酸組成,不管DNA有多麼複雜,比如人的DNA中有30億個核苷酸,但從本質上講它都是由這四種核酸以不同的方式排列而成的。這就象計算機的程式,不管多麼複雜,本質上都是由0和1組合而成的。所以如果說DNA與計算機程式有什麼不同的話,那就是一個是四進位制的,而另一個是二進位制的。

這個發現是非常鼓舞人的,它是我們實現對生命程序的控制露出了一道曙光。

現在,不少科學家正在致力於研究生物計算機,其主要原材料是生物工程技術產生的蛋白質分子,並以此作為生物晶片。在這種晶片中,資訊以波的形式傳播,A、T、G、C四個字母可有序地結合在一起代表數字或其它資訊,這樣生物計算機就能起到電子計算機起不到的作用,因為生物元件比矽晶片上的電子元件要小很多,甚至可小到幾十億分之一米,而且生物晶片本身具有天然獨特的立體化結構,其密度要比平面型的矽積體電路高五個數量級。如讓幾萬億個DNA分子在某種酶的作用下進行化學反應,就能使生物計算機同時執行幾十億次。生物計算機晶片本身還具有並行處理的功能。這就意味其運算速度要比當今最新一代計算機快10萬倍,僅需幾天的時間就能完成世界上所有計算機進行過的運算;能量消耗僅相當於普通計算機的十億分之一;儲存資訊的空間僅佔百億億分之一,如體積為一立方米的液體生物計算機,儲存的資訊將會比世界上所有計算機儲存的資訊總和還要多。而且,蛋白質分子能夠自動修復晶片上發生的故障,還能模仿人腦的機制等。1994年11月,美國首次公諸於世的生物計算機,類比電子計算機的邏輯運算,解決虛構的7城市間最佳路徑走向,全部的反應過程僅用了一個星期,如用電子計算機運算需要幾年時間才能完成。

科學家們認為,生物工程是全球高科技領域最具活力和發展潛力的一門學科,加上計算機、電子工程等學科的專家通力合作,有可能在下世紀將實用的生物計算機推向世界。

生物計算機的研究有兩個目的,一是建立一種人工模擬環境,在這個環境中使用計算機進行模擬,以便更好地瞭解人類自己和人類的生存空間;二是從研究生物系統出發,探索產生基本認知行為的微觀機理,然後設計成具有生物智慧的機器或模擬系統,以解決複雜問題。遺傳程式設計便是在該領域的一種嘗試。

由於遺傳程式設計採用一種更自然的表示方式,因而應用領域非常廣。日本ATR研究中心的ris甚至提出,遺傳程式設計不僅可以演化計算機程式,而且可以演化任何複雜系統。他目前正在研究的CAM-Brain計劃,便是基於這種思想。該計劃的目標是要製造具有大腦部分功能的人工腦(ArtificialBrain)。隨著大規模平行計算機和分散式計算機系統性能的不斷提高,以及對生物演化系統認識的進一步加深,我們將有可能模擬更接近於自然的演化系統,從而進一步揭示生命和智慧的奧祕。

以《時間簡史》一書而聞名於世的劍橋大學教授斯蒂芬·霍金,在一次講話中預言,未來將對人重新進行基因設計。他並不主張對人重新進行基因設計,但是他認為,隨著科學家們對脫氧核糖核酸獲得更加全面的瞭解,對人重新進行基因設計將不可避免。他說:“許多人將會說,應當禁止把基因工程應用於人,但是我懷疑持這種態度的人是否能夠阻止這樣做。出於經濟方面的原因,已經允許把基因工程技術應用於植物和動物,肯定會有人試圖把基因工程應用於人。”到那時,人的外形將幾乎找不到今天人的影子。他說,科學家們將開發出像人的大腦一樣複雜的計算機。

讓電腦具備感情的研究早已展開,也有不少樂觀的科學家預言,我們終將賦予電腦或機器人“心靈”。艾西莫夫說,也許我們本身就是構造極為複雜的機器人。美國麻省理工學院的教授馬文·明斯基在他的科學鉅著《心智的社會》一書中提出的理論認為,將意識移植到機器之內將可能實現,要製造聰明的機器必須使機器具備類似人的意識和感情,由他的理論所引起的研究風潮,以麻省理工學院為中心一直擴充套件到了日本。果真可以做到的話,屆時人類在肉體死亡之前,可能預先將自己的`心智儲存在超級電腦裡,達到“靈魂”不死。

一旦這個問題得到解決,人類就可以說戰勝了死亡,因為我們現在對死亡的認定就是腦死亡。如果記憶和智力可以複製,我們就可以備份自己大腦中儲存的一切資訊以便在必要時恢復,就像我們現在對付電腦系統崩潰時所做的一樣。

對該問題思考的另一個方式是這樣的:如超微科技的倡導人艾瑞·德瑞斯勒(K·EricDrexier)認為,電腦可以“小到細胞的百萬分之一,然後指引分子機器感應細胞裡面的結構,修復細胞的損壞部分”。奈米技術的發展現在已達到了相當的高度,我們已清楚地看到,人類總有一天能夠做出只有幾微米的超微機器,那時候可以一個原子一個原子地製造任何東西。首先提出這個觀念的,是已經去世的諾貝爾物理獎得主費因曼(RichardP·Feynman),這個點子非常耐人尋味,可絕對不瘋狂。

這個思路意味著,這種超微計算機將能夠解決出現在生命機體上的一切問題,使人不再因身體器官的老化、損壞而死亡。也許這種方式更切近人們對永生的具體想法。實際上,現在多數人一般對現代生物技術、生命科學的發展缺乏足夠的瞭解,有些科學家已經預言,就現有的生物技術而言,我們將可能在21世紀下半葉解決人類死亡的問題。具體的解決方法也是非常誘人的,它不是通過現在普遍進行的器官移植來置換老化、損壞的器官,因為大腦無法置換。科學家說,到那時,人們可以通過幹細胞技術使老化的細胞得以新生,使人體就像傳說中的返老還童一樣永葆青春。

《聖經》上說:“神要擦去他們一切的眼淚,不再有死亡,也不再有悲哀、哭號、疼痛,因為以前的事都過去了。”

然而,擦去人們的眼淚,讓人類不再有死亡的並不是什麼神、上帝,而是人類自身,是人類為擺脫自身的存在處境而進行的不懈努力和追求。

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