周露

假如有人告訴你，枯燥的數(shù)字也能像動(dòng)物、植物、細(xì)菌、病毒一樣具有“生命”，也能復(fù)制進(jìn)化，你一定認(rèn)為這是天方夜譚。但是，目前很多科學(xué)家認(rèn)識(shí)到，數(shù)字是沒(méi)有DNA的生命，是動(dòng)物、植物和微生物之外的第4種生命體。

數(shù)字生命的誕生

托馬斯·雷是特拉華大學(xué)的教授，是一位博物學(xué)家。他一直在探尋是什么創(chuàng)造了地球上的生命。由于地球上生命都有同一起源，又沒(méi)有找到外星生命為樣本加以比較，所以難以對(duì)地球上生命的必然屬性和偶然屬性加以區(qū)分。于是，托馬斯·雷提出了在計(jì)算機(jī)上創(chuàng)建不同于自然界生命的數(shù)字生命的構(gòu)想。

1990年1月9日，世界上第一例數(shù)字生命誕生在托馬斯·雷的計(jì)算機(jī)中。他設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)是這樣的：把關(guān)于生命進(jìn)化的概念引進(jìn)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，用計(jì)算機(jī)提供的資源為數(shù)字生命提供一個(gè)生存環(huán)境。他所設(shè)計(jì)的數(shù)字生命以數(shù)字為載體，旨在探索生命進(jìn)化過(guò)程中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象、規(guī)律。數(shù)字生命一方面以計(jì)算機(jī)程序的形式存在于隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）環(huán)境中；另一方面利用中央處理器（CPU）時(shí)間來(lái)組織其在存儲(chǔ)單元中的行為。借助相應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)策略，數(shù)字生命之間為爭(zhēng)奪中央處理器運(yùn)行時(shí)間和存儲(chǔ)空間而展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)。托馬斯·雷認(rèn)為，這種數(shù)字生命必須被設(shè)計(jì)成適合在這樣的環(huán)境中生存的某種數(shù)字代碼程序。這個(gè)程序能夠自我復(fù)制，而且直接被中央處理器執(zhí)行。不僅如此，它還能夠直接觸發(fā)中央處理器的指令系統(tǒng)以及操作系統(tǒng)的服務(wù)程序，通過(guò)對(duì)資源的占有來(lái)體現(xiàn)其在進(jìn)化過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)。

數(shù)字生物也可以進(jìn)化

另一位科學(xué)家則實(shí)現(xiàn)了數(shù)字生物的進(jìn)化?？思埂ぐ喢资敲绹?guó)加州大學(xué)計(jì)算機(jī)系的教授，10多年前他想讓計(jì)算機(jī)程序在特定的環(huán)境中進(jìn)化出添加的本領(lǐng)。于是，他制造了一些低級(jí)的“數(shù)字生物”，并定期給它們輸入數(shù)字。

數(shù)字生物的進(jìn)化和計(jì)算機(jī)病毒一樣，是靠一系列的命令來(lái)實(shí)現(xiàn)的。它們是由二進(jìn)制數(shù)字構(gòu)成的，能以和DNA突變相同的方式產(chǎn)生突變。每一個(gè)數(shù)字生物都能在幾秒鐘之內(nèi)復(fù)制出幾萬(wàn)個(gè)。阿亞米設(shè)計(jì)了“阿威塔”軟件程序，借助這一程序，可以清楚地觀察這些數(shù)字生物從生到死的生命過(guò)程。經(jīng)過(guò)近10年的發(fā)展，“阿威塔”數(shù)字生物差不多已經(jīng)是真正意義上的生物了。這些小東西進(jìn)化速度驚人，具備的本領(lǐng)越來(lái)越多。最讓人興奮不已的是，它們的進(jìn)化方式完全符合進(jìn)化論的觀點(diǎn)。它們復(fù)制、突變、競(jìng)爭(zhēng)，自然選擇的過(guò)程一樣也不少。總之，與自然界生物進(jìn)化規(guī)則幾乎毫無(wú)二致，只是速度奇快，有時(shí)候簡(jiǎn)直讓人應(yīng)接不暇。

數(shù)字生命的本質(zhì)

數(shù)字生命的本質(zhì)是什么呢？數(shù)字生命就是人造的生命，而不是由碳水化合物有機(jī)形成的自然生命。它是具有自然生命特征或行為的人工系統(tǒng)。數(shù)字生命的開(kāi)拓者把地球上的生命僅僅看作是具有特定載體的特定生命形式。他們認(rèn)為完全可以用別的物質(zhì)（例如計(jì)算機(jī)）作為載體來(lái)構(gòu)造新的生命形式，賦予其生命的特征，使其具有進(jìn)化、遺傳、生殖等功能。

數(shù)字生命遵循著遺傳和進(jìn)化的規(guī)律，從而為深入考察生物的進(jìn)化現(xiàn)象和復(fù)雜生命系統(tǒng)的研究提供了一個(gè)實(shí)驗(yàn)手段。數(shù)字生命研究為人們深入探討生命的本質(zhì)提供了新的思路?？茖W(xué)家利用這種研究方法，可以探索人類(lèi)生殖、遺傳、進(jìn)化的機(jī)制，有助于人類(lèi)的計(jì)劃生育、優(yōu)生優(yōu)育的研究和實(shí)施，進(jìn)而有助于解決物種爆炸、人口爆炸、環(huán)境污染等一系列現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。

未來(lái)的設(shè)想：生命與數(shù)字的轉(zhuǎn)換

被稱(chēng)為“生物技術(shù)界的喬布斯”、第一個(gè)制造出人造生命形式的科學(xué)家文特爾曾描述他的設(shè)想：未來(lái)，一個(gè)普通人如果想要打疫苗針，不用前往醫(yī)院，只要接收一下電子郵件，把DNA下載下來(lái)，再通過(guò)家用的3D打印機(jī)打印出疫苗，當(dāng)即便可以進(jìn)行免疫。

這一設(shè)想聽(tīng)起來(lái)很荒誕，但并非毫無(wú)根據(jù)。事實(shí)上，文特爾已經(jīng)在領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)科研小組開(kāi)始著手實(shí)現(xiàn)這一夢(mèng)想。他們正研究，如何將DNA轉(zhuǎn)化為數(shù)字生物編碼，下載后再轉(zhuǎn)化為DNA，用于各種途徑。他們目前已經(jīng)建造了一個(gè)數(shù)字—生物轉(zhuǎn)化器，可以將生物信息變成數(shù)字信息，這就像通過(guò)一條電話線，把聲音轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息再還原為聲音一樣。

1943年曾把“生死未卜”的貓變成一個(gè)著名理論的奧地利物理學(xué)家薛定諤，在自己撰寫(xiě)的《什么是生命？》中提出，生命不過(guò)就是一組編碼，而編碼背后的基因則以“非周期結(jié)晶體”形態(tài)呈現(xiàn)。也就是說(shuō)，為了將遺傳信息往下代相傳，基因必須以某種穩(wěn)定的晶體狀存在。后來(lái)，薛定諤的想法啟發(fā)了詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克，不到10年，兩人共同發(fā)現(xiàn)了人類(lèi)的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，這是20世紀(jì)生命科學(xué)界最偉大的發(fā)現(xiàn)。

文特爾的“狂想”同樣受到薛定諤的啟發(fā)，薛定諤認(rèn)為生命編碼是穩(wěn)定且相對(duì)簡(jiǎn)單的，這很重要。大部分人今天都沒(méi)有意識(shí)到計(jì)算機(jī)中出來(lái)的一切都來(lái)自于0和1，這就是很簡(jiǎn)單的編碼。在文特爾的設(shè)想中，當(dāng)人們真正可以讀懂這些生命編碼時(shí)，21世紀(jì)的新能源、醫(yī)藥、糧食和營(yíng)養(yǎng)物、干凈的水源等各種問(wèn)題都可以得到解決。

在文特爾的設(shè)想中，如果可以將疫苗數(shù)字化的話，就可以通過(guò)電子郵件的形式快速發(fā)送，它可以發(fā)送到全球各個(gè)角落，研究者也可以迅速研究，更快地研發(fā)出疫苗。

從生物技術(shù)上而言，只要接收方有一個(gè)可以將核苷酸、糖和氨基酸用化學(xué)方式聯(lián)系起來(lái)的“打印機(jī)”，同樣可以用電子郵件的方式將微分子傳輸并打印。當(dāng)然這種打印機(jī)需要大量生物“小工具”組成的“墨粉盒”，但其技術(shù)并沒(méi)有那么復(fù)雜。事實(shí)上已經(jīng)有科學(xué)家在嘗試用3D打印的方式“制造出”血管、器官等生物物質(zhì)。

【責(zé)任編輯】蒲 暉endprint