书城科普读物未来的101张面孔
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第21章 被撕裂的智慧(4)

Pado兴奋地说:“这个网站的新颖之处在于它能回答问题,但并不是像搜索引擎那样给你一大堆检索结果,让你参考提到问题关键词的文章,而是直接给出答案。比如问Bob Bill的生日是哪天,它就会告诉你。如果它不知道答案,它会说不知道。但它会学习,随着我们输入更多信息,它将知道得越来越多。现在,忘掉搜索引擎(即google)吧,我们已经创造了回答引擎!”。

Pado采用的是一种智能的网络技术——语义技术。它能理解用户提出的问题,并结合现有的知识来推断,以此回答过去从未见过的问题。换句话说,使用语义技术的网络,是一种能理解人类语言的智能网络,它不但能够理解人类的语言,而且还可以使人与电脑之间的交流变得像人与人之间交流一样轻松,而Pado就是这样的第一批的“吃螃蟹者”。当然,trueknowledge能否成为下一个google,还要有待时间的检验。

此外,智能手机的进化,也使其开拓出了大大超出了人们的预料的新用途:奔赴太空操控卫星。尽管手机曾被气球带入高空,但这将是手机首次被送入距地球几百千米的轨道。美国萨里卫星技术公司的项目经理Sean Kenyon解释说:“现代智能手机非常神奇,拥有诸多的先进功能。在即将进行的实验中,手机将被用来操控一颗长30厘米的卫星,并给地球拍照。我们将最大限度地发挥手机的功能。在理想情况下,手机可以进行操控和思考。”

正如一位智能机器人制造者所说,生命和非生命有目的的行为在很多方面是一致的,机器人是一种系统的功能描述,这种系统过去只能从生命细胞生长的结果中得到,现在已成为我们自己能够制造的东西了。2011年2月21日出版的美国《时代》周刊,封面文章为“2045年:人类将变得永生”。文章回溯到1965年,17岁的高中生Ray Kurzweil演奏了世界上第一首由电脑作出的乐曲。41年后,Kurzweil相信,电脑将变得智能,而且会比人类还要聪明。根据他的计算,人类文明将在35年后终结,而人工智能将帮助我们无限地延长生命。也许这个结论看上去荒诞不经,但是,换一种角度,我们也许可以更深刻地理解Kurzweil所提出的问题,那就是:它是否是标志着有机智能与无机智能之间界限打破的时间预言呢?

9 生命形态的新诠释—“数字生命”

“数字生命” 听起来似乎有些令人迷惑。不过没错,它的确是这样的定义,即用“非生物”媒介创造新的生命形式。值得注意的是,“数字生命”并不是克隆生命,而是用计算机媒介去构造或合成生命,这种“合成生命”也有着进化、遗传、生殖功能!把生命进化的概念引进计算机领域,确实算得上是一个够酷的科学构想。

而现在,这种挑战人类想象力的新“生命”形态已经开始大大方方地展示自己了。据英国《每日电讯报》2010年8月6日报道,美国密歇根州立大学的Robert Pennock等科学家,用计算机模拟出新的生命形式,使它们在电子世界里自我复制繁殖,并逐步进化到产生基本智能。而这个生存在计算机世界里的数字生命还有个好听的名字叫Avidians。

Avidians的进化过程我们似曾相识:实验给Avidians设计了一串细胞,给它喂食,让它自生自灭。经过100代繁殖后,一个突变基因出现,使细胞串中的某个细胞能得到更多食物,并产下一个新细胞。这个新细胞复制得更快,因而比其他细胞有更多的后代。经过数千代以后,Avidians进化出了惊人的能力:初级记忆——能向着食物源运动!

而接下来,根据数字生命的理论,Avidians会继续进化,“单细胞”逐渐成为“多细胞”,数字生命种类日益增多,会产生特定的生物,还会出现类似于自然界中物种大爆炸那样的物种爆炸现象。直至最后,产生与真实生命世界相似的数字生命世界——我们可以清楚地看到,Avidians模拟的正是真实生命进化的历程。

Avidians中的生命就是地球真实生命世界的生命形式的数字版本。换言之,与地球上真实生命相似的各种行为,自然进化中所有的特征,都可以出现在Avidians中。不过,这一切都是用计算机编码而不是DNA来实现的——要充分理解这一切,人们还真要有些想象力才行。

而且,这种想象力还必须延至更深。有些科学家认为,基于生物大分子的自然生命,还是基于物理媒介的人工生命,都可以归入生命的范畴。那么,如果有一天,创建了更为高级的“数字动物”或者“数字人类”,人类又将如何面对呢?看来,在计算机上创建类似于自然界生命的“数字生命”,这种对生命形态的重新诠释,即是一种突破,也是一个冒险。

Avidians演示的是数字生命成长的“初级阶段”。另一个由密歇根大学Jeff Clune领导的研究小组,正致力于通过进化造出更加复杂的智能。他们的系统称为HyperNEAT,由计算机模拟神经元组成,每个模拟细胞的功能和人脑中相同位置的神经细胞相同。从简单的指令开始,逐步建立复杂的大脑,然后改变那些指令,得到一个不同的人工大脑。而容错指令的加入,能使这一人工大脑得到自我进化。

Clune说,这是人工智能领域的一次巨大变革。在此层面上,数字生命能进化出功能强大的大脑,从而拓展人工神经网络的容量,打开一条开发人工大脑的新路,甚至实现和现实中的自然人竞争。

有趣的是,当Avidians与HyperNEAT这些数字生命正在挑战自然生命时,一项新研究表明,自然生命的构造也呈现出数字世界的特征。美国南加州大学神经系统科学家Lari Swanson和Richard Thompson发现,老鼠大脑一小块区域中的神经系统类似数字互联网结构,而不是之前传统理论公认的“大脑神经系统是个分等级结构”。

斯旺森使用的方法称为“示踪法”,即在老鼠大脑同一点同时注入两枚“示踪剂”,分别用于显示信号去向和来源。他们发现,信号在一个个圈组成的网络中移动,与互联网非常相似。大脑中“藏”有互联网,就可以解释大脑能克服局部损伤的现象,“因为你可以拿掉互联网任何一个单独部分,但网络其他部分照常工作”。斯旺森说,眼下至少在老鼠的大脑里面发现不同以往认为的神经系统结构,今后可以用这次研究中使用的“示踪法”观察其他部位,最终绘出整个大脑神经网络图。

其实,除了在生命形态中“引入”数字生命,自然的生命形态在某些时候也会发生令人咋舌的改变。美国哈佛大学的Losvan Barrett等科学家就发现一种深海棘鱼,经过三代进化便可适应温度的迅速变化。在这项为期3年的研究中,他们把棘鱼从海中捞出,放入温度逐渐降低的水池中,经过三代进化(每年一代),棘鱼便可以在2.5℃的水中生存,而这一温度低于它们祖辈的生存极限。不过,这种快速进化是以95%的死亡率为代价换来的,巴雷特的本意是想为人类和其他物种应对气候变化的方式提供线索,而这一结果却是令人既喜且忧。

关于人类的原始进化也有着新发现。虽然说人类应该是由古猿进化而来,但我们的远祖,却可能是深海里的海绵!任教于澳洲昆士兰大学的Bernard Degnan在《自然》(Nature)杂志发表了一篇与海绵相关的论文中指出,根据在澳洲大堡礁生长的海绵基因排序,这种古老的海洋生物竟与人类有7成相同的基因。而这项发现最重要的潜在意义,就是可能让以往争议性颇高的动物实验,在未来以“海绵实验”取代。

数字生命、人造生命、人工智能等,正在和自然生命一起进化,重新诠释着生命的存在意义。美国著名导演斯皮尔伯格在2001年的科幻巨作《AI》(人工智能)中,就创造出了一个拥有情感懂得爱的机器人,但不幸的是,人类却无法保证给予它同样的爱。斯皮尔伯格通过放大科技的力量,将人类与机器人之间的情感纠葛诠释得淋漓尽致,而人类与人类创造出的生命之间的关系,将永远是一个令人深思的话题。

10 “万能”方法的解决之道

“万能”于人,有着不可抵挡的诱惑之力,因为它代表着一张可以轻而易举地穿越各种迷宫的“通行证”。近日,科学家就为机器翻译找到了这样一种“万能”工具:它不但能翻译各种语言,甚至能破译海豚音和“外星人语言”!

近10年来,通过能够“自我学习”的人工智能计算机,机器翻译的能力一路突飞猛进,但是许多缺陷依然存在。尤其是,当是同一个系统的语言比如英语和法语时,因规则相近而较好翻译,但不同的语言系统就会遭遇更多的准确性困难,例如英文与中文。“The buck does funny things when the does are present”,参考的正确译文应是“当母鹿在场时,公鹿总是表现得滑稽.”,但著名的谷歌网站的机器译文却是令人崩溃的“并不奇怪的事情降压时不在场”。

而且,现代机器翻译的基础就是得有大海一样的文本材料供其“自我学习”。但是世界上有4000种语言,大部分语言是不常用的,没有那么多的学习文本,又如何翻译这样的语言呢?

2011年6月19日,在美国俄勒冈举行的计算机语言学年会上,美国南加州大学的计算机科学家Ravi就提交了一种全新的机器翻译方法——“解码外语”。他把英语视为一种初始语言,利用军事中的密码学,通过规则解码破译,按照一定的算法进行转换,并通过不断调整,得出最佳的翻译结果。由于计算机的翻译是“解码过程”而非“自我学习过程”,计算机不需要背负大量的文本资料来“学习语言”,而是像军事家一样“破译”一种新的语言,因此翻译过程是“轻装上阵”,更加干净利落。

特别是,“解码外语”给机器翻译打开了一条新的思路,可以将其运用到任何一种语言中。因为不需要任何既有的文本为基础,这种翻译方法还可以对动物语言如海豚音进行翻译,甚至可以对我们至今闻所未闻的“外星人语言”进行破译,虽然这种翻译方法目前只能翻译一些短句,尚未运用到长句或片段翻译中,但它所开辟的“万能”翻译之路就已经令人兴奋不已了。

而被称为“万能细胞”的诱导多功能干细胞(iPS),也正行进在“自我证明”的路途中。

2007年,日本东京大学的科学家山中伸弥首次利用病毒载体将四个转录因子(Oct4、Sox2、Klf4和Myc,也合称为“山中基因”)的组合转入体细胞中,重新编程而得到了类似胚胎干细胞的一种细胞类型——诱导多功能干细胞iPS,使其可以变成任何类型的细胞,在干细胞研究领域激起了巨大波澜。之后,iPS的发展就是一路高歌,相关研究层出不穷。但最近iPS的发展却遭遇不和谐之音:iPS细胞重组的效率可能很低,或许还会诱发基因变异,尤其是用“山中基因”制作的万能细胞培育各种细胞或组织时,癌变几率较高,其安全性能受到质疑。

令人欣慰的是,一则好消息也开始传来,据日本多家媒体报道,山中伸弥教授领导的研究团队的五岛直树研究员与前川桃子助教找到了一种名为G-isI的新基因,与山中教授自己发现的4个基因结合,可以使万能细胞的安全性大为提高。

iPS之所以“不安全”,就是在细胞转化为万能细胞的过程中,同时会有一些难以分离的“缺陷细胞”生成,这些“缺陷细胞”就是最后演变为癌细胞的罪魁祸首。这次从1437种基因里发现的活跃在未受精卵中的G-isI基因,可作用于尚未成为万能细胞的“缺陷细胞”,有效防止其增殖并置其于死地,由此可避开癌变的风险。

山中教授将G-isI的基因称为“魔术基因”,用它与其他4个基因一起制作iPS细胞不仅可剔除缺陷细胞,制作效率也比以前提高了4~10倍。至于转入基因所用病毒还存在诱发癌变的风险问题,研究人员将继续寻找替代办法来解决。

虽然没有人怀疑iPS拥有的转化为各类细胞的“万能潜力”,但是,由于各种困难的出现,科学界最初怀抱的对iPS过于“狂热”的情绪现在已开始慢慢降温。不过,这对于万能细胞的研究也许是个好事:因为慢慢浮现的问题正是研究已达到某种成熟阶段的标志。

英美两国的研究人员在征服癌症的道路上,也正在开发出一种“万能疫苗”,可用于治疗多种癌症,

这种“万能疫苗”不是像其他抗癌药物一样攻击癌症细胞。而是一种利用人体防御功能抵抗疾病、阻止肿瘤生长及传播的新型药物。与传统疫苗不同,治疗性疫苗含有可以刺激免疫系统生成蛋白质抗原的基因,能激活免疫系统从而杀死癌细胞,而且免疫系统可以“自行选择”癌症抗原来作出响应,不会排斥肌体中的其他健康部位。此外,更让人欣慰的是,这个“新发明”还不会像其他癌症药物一样导致副作用,例如头晕和掉头发,这对备受癌症治疗煎熬的病人实在是个好消息。

虽然在早期试验中,实验性疫苗已经可以使患有前列腺癌的老鼠的肿瘤缩小,但这项研究尚处于初级阶段,还需要好几年时间才能研制出可用于人体试验的疫苗。不过,此项研究的领导者之一、英国利兹大学的Allen Melcher对未来充满信心:“利用免疫系统治疗癌症在目前是一个十分令人振奋的研究领域,我们所做的工作就是要开发一种建立在充满希望的基础之上的新方法。”

在中国的传统语境中,“万能”意味着无所不能,而在科学方法中,“万能”其实代表着一种最普遍、最简单、最直接的解决方式。不过,要达到这一“最简单”的目标,寻解过程反而也许是最不简单的。例如,在诱导多功能干细胞iPS刚出现时,人们就认为诱导多功能干细胞很容易制造,并且无所不能,可以治疗所有疾病。但现在的研究表明,事情的发展从来没有那么简单,相关的研究才是“刚刚开始”。