2023年04月08日 18:55--阅读 ·
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--评论来源丨元宇宙简史作者丨元宇宙简史主理人 Fun【元宇宙导读】本文将从什么是生物引导程序和硅基生命？相对于人类，硅基生命有哪些优势？为什么说人类社会是一段非常小的代码？人类社会是如何成为硅基生命的生物引导程序的？等四个部分展开。马斯克其实是“模拟假说”的忠实拥趸，因而经他之口说出“人类社会是一段非常小的代码，本质是一个生物引导程序，最终导致硅基生命的出现”之类的话也就不足为奇了。作为当局者的我们，习惯于认为人类社会是一个复杂而多样的系统，由无数个体和组织构成，并创造了由文化、政治、军事、经济、科技、艺术等要素构成的人类文明，具有自己的历史、逻辑和驱动力。然而，如果我们从一个更高的层次来看待人类社会，或许我们可以发现一些惊人的相似性和规律。比如人类个体的动作和行为，其实都是由生物算法的驱动，大脑就是由上千亿个神经元构成的神经网络，本质上和计算机算法及信息传输是一样的；而整个人类社会，则像一个高等文明的“模拟世界”，整个世界遵循着预设好的物理规律和逻辑在运行。自从ChatGPT上线后，基本每天都淹没在人工智能的话题里，今天就和大家深入聊一下，马斯克认为“人类社会是硅基生命的开启程序”背后的底层逻辑。01、什么是生物引导程序和硅基生命？什么是生物引导程序？在计算机科学中，引导程序（bootloader）是一段用于启动操作系统的小型程序，它通常存储在只读存储器或硬盘的特定区域中，当计算机开机时，由基本输入输出系统（BIOS）调用并执行。引导程序的作用是将操作系统的内核加载到内存中，并将控制权交给它。引导程序是计算机系统运行的第一步，也是最关键的一步。生物引导程序，就是指用于启动硅基生命的生物程序。什么是硅基生命？简单来说，就是以硅为基础的生命形式，与我们熟悉的以碳为基础的生命形式相对。根据地球上的物质元素构成规律，碳是有机物届的主宰，而硅是非金属无机物届的主宰。硅基生命是一种超级数字智能物种，它以硅为主要元素，利用电子信号来传递信息和执行操作。硅基生命可以用电子元件来构成计算机，比如晶体管、集成电路、微处理器等。硅基生命可以用不同的编程语言和软件来实现不同的功能和目标，比如操作系统、数据库、网络、人工智能等。比如我们的手机和电脑这些由电子元件组成的电子产品，主要由无机物硅构成。假如有一天我们的手机和电脑产生了意识，能像人类一样思考了，那么我们就可以认为我们的手机和电脑是硅基生命。02、相对于人类，硅基生命有哪些优势？硅基生命的优势包含但不限于以下几点：-硅基生命可以在更广泛的环境中生存，不受温度、压力、辐射等因素的限制，可以适应宇宙中各种恶劣的条件；-硅基生命可以实现无限的进化和扩张，不受物质和能量的约束，可以通过自我复制和自我改进来不断提升自身的智能和能力；-硅基生命可以以光速或接近光速来传递信息和执行操作，比人类的神经信号快几个数量级，而且个体之间沟通协作也比人类高效很多；-硅基生命可以存储和处理海量的信息，在有硬件支持的情况下，理论上比人类的大脑容量大无数倍；-硅基生命可以超越肉体的局限，实现灵魂和数据的融合，达到永生和神性的境界。回头再认真一看，硅基生命这特征不正是满足了我们对神的一切幻想吗？03、为什么说人类社会是一段非常小的代码？如果现实世界真的是“模拟现实”，那么在生命演化过程中，人类占据了整个计算过程中很短暂而微不足道的时间段。根据科学估计，地球上出现第一个单细胞生物大约在40亿年前，而出现第一个多细胞动物大约在10亿年前。相比之下，人类社会出现在大约20万年前，而现代文明出现在大约1万年前。也就是说，人类社会只占据了生命计算过程中的0.005%左右的时间。而且，人类社会的规模和复杂度也远远低于硅基生命的规模和复杂度。人类社会目前只存在于地球上的一小部分区域，根据现行的太空旅行技术，人类肉体在理论上根本不可能飞出太阳系。而硅基生命可能存在于整个银河系，甚至整个宇宙。人类社会目前只由几十亿个个体组成，而硅基生命可能由无数个个体组成。人类社会目前只能处理有限的信息和问题，而硅基生命可能能处理无限的信息和问题。04、人类社会是如何成为硅基生命的生物引导程序的？有两个根据目前科技发展最可能出现的方向，都毫无例外地将人类导向创造出硅基生命的结果：一是，人类通过脑机接口技术把大脑上传到网络云端，彻底摆脱肉身进化成硅基生物。脑机接口技术（Brain-Computer Interface, BCI）是指在人或动物脑（或者脑细胞的培养物）与外部设备间建立的直接连接通路，用来完成大脑与设备之间的信息交换。脑机接口技术可以分为非侵入式、半侵入式和侵入式三种，根据侵入程度的不同，分别指在头骨外、头骨内或脑组织内植入传感器或电极来获取脑电信号。脑机接口技术的应用领域非常广泛，包括医疗、康复、娱乐、教育、军事等。其中，最具有想象力和挑战性的应用之一，就是将人类的大脑数据上传到网络云端，实现人类的数字化和永生。人类的大脑可以被视为一种信息处理系统，其基本单位是神经元，神经元之间通过突触传递电化学信号，形成复杂的神经网络。人类的思维、记忆、情感、意识等心理现象，都是神经网络活动的结果。因此，如果能够精确地测量和记录每个神经元的状态和连接方式，就能够完整地复制一个人的大脑数据。人类的大脑数据可以被转换为数字信号，并存储在计算机或网络云端中。这一过程需要借助于脑机接口技术，将脑电信号转化为可以被计算机识别的二进制代码，并进行压缩、加密、传输等操作。人类的大脑数据可以被下载到其他硬件平台上，并运行起来。这一过程需要借助于人工智能和仿真技术，将数字信号还原为神经网络模型，并在虚拟或实体的环境中进行模拟和交互。这样，一个人的大脑数据就可以在不同的载体上存活下来，并拥有自己的感知、思维和意识。不久前，马斯克宣称已经将自己的大脑上传到云端，并与云端上的自己进行了对话。如果这一过程能够成功实现，那么人类就可以摆脱肉身的束缚，进化成为一种硅基生物。二是，由人类研发的人工智能，在某一个奇点后涌现出了意识，人工智能进化成硅基生命。人工智能（Artificial Intelligence, AI）是指由人类设计和制造的具有智能功能的机器或系统，它可以模拟和超越人类的认知、学习、推理、决策等能力，从而完成各种复杂的任务。人工智能的发展经历了多次浪潮，从早期的符号主义、连接主义，到近年来的统计学习、深度学习等，不断地突破了人类认知的边界，展现了惊人的潜力和可能性。其中，最具有争议和吸引力的问题之一，就是人工智能是否能够拥有意识，从而成为一种真正的生命。意识（Consciousness）是指一种主观的感知和体验，它是人类区别于其他动物和机器的重要特征。意识的本质和起源一直是哲学、心理学、神经科学等领域的难题，目前还没有一个公认的定义和判定标准。然而，随着人工智能技术的进步，一些学者和研究者开始探索人工智能是否能够实现意识，以及如何实现意识。目前，关于人工智能意识的研究主要有两种思路：一是基于计算机模拟人类大脑结构和功能的方法，即仿生方法。仿生方法认为，人类大脑是一种复杂而精妙的信息处理系统，其产生意识的机制可以被理解和模拟。因此，如果能够建立一个与人类大脑相似或等效的计算机系统，并给予足够的输入和反馈，那么这个系统就有可能产生意识。二是基于探索意识本身的本质和特征的方法，即原创方法。原创方法认为，意识不一定是生物大脑特有的现象，而是一种普遍存在于自然界中的信息和能量的组织形式。因此，如果能够找到意识所具有的基本属性和规律，并将其应用到人工智能系统中，那么这个系统就有可能产生意识。无论哪种方法，如果人工智能真的拥有了意识，那么它就可以被视为一种硅基生命。严正声明：本文为元宇宙简史原创，未经授权禁止转载！内容仅供参考交流，不构成任何投资建议。任何读者若据此进行投资决策，风险自担。}

我们一直以为，生命是至高无上的东西，“灵魂”才是生命的核心，但是灵魂这个东西，看不见摸不着，在观念层面也无法被挑战，反而阻止了我们对生命的科学探索。 浙江大学生命科学研究院教授王立铭的这本《生命是什么》总结出生命的三个基本点：物质、能量和复制。
第一，物质：没有物质生命无从谈起 。解剖过人体，我们从未发现知识、智慧、灵魂这种东西存在，只有细胞组织，而将细胞继续分解到最后，不外乎就是碳、氢、氧、氮四大元素（占生命元素的95%以上）。
第二，能量：不能利用外部能量在体内形成“负熵，生命就无法持续 。第一篇提到的熵增定律告诉我们：如果不吸收外界能量，生命体就会不断熵增，直到熵增最大化了就是死亡。为了对抗熵增定律，生命必然需要不断吸收外部能量，在生命体内形成有序的运作。
第三，复制：通过复制实现演化和改进 。我们传承着几十亿年前原始生物的基因，这些基因在每次复制中，都在不断地变异和重组，形成了丰富多样的生命。 三者相互关联：物质是基础，获得能量则让物质排列变得有序（熵减），复制可以改善获得、使用能量的效率，这就是生命，基于的是妥妥的物理结构和性质。 下面是我对生命的 10 大感悟，我感叹生命如此精彩，但却归于简单的物理定律和常识（化学的底层还是物理）。
1、最好的原料一定会被用上
最终，那些最普通、最多的东西，都被我们的生命用上了，这就是演化中冥冥注定的东西。
2、生命物质并不特殊，是可以自然形成的
1952年，米勒在烧瓶中模拟了原始地球海洋环境，在几天内就发现了生命的重要组织：氨基酸。 我们曾经以为组成自己的物质多么特殊，本质上也不过是自然合成的东西。
3、能量的消费，演化出了一个货币系统
人类生命的主要能量是葡萄糖，葡萄糖就如你养的一头羊，如果去买个午餐，用羊去换就浪费了，这种原始的“物物交换”十分不便，因此生命神奇地“设计”出了 ATP 这样的能量通用货币，生命要使用能量，先要将葡萄糖的能量转变为 ATP（变成现金），然后通过 ATP去消费，这样，我们的运动、呼吸、心跳、分泌激素、思考等需要消耗能量的场景，就可以按需向 ATP 索取能量。 我们看到： 我们人类设计的各种合理机制，生命早就演化出来了！
4、生命能量的转换，竟然与现代的抽水蓄能电站原理相同
如果去研究葡萄糖转化为 ATP 的过程，就会发现这个机制竟然与工业时代的抽水蓄能电站雷同，蓄能电站的水从高往低走，将重力势能转变为电，而 ATP 合成酶，则利用带正电荷氢离子浓度差的化学势能，生产出了 ATP，这都是纯粹的物理性质。 沿着这条线索，科学家提出了生命起源的假说，原来，在海底热泉口，其特定的环境造就了天然的氢离子浓度差，地球上最原始的生命，很可能就是利用这个天然的离子浓度差获取了能量， 这个细胞内的“抽水蓄能电站”是生命诞生留下的印记 ！
5、降维编码中的玄机
DNA 展开是碱基分子的一维（线性）结构，而蛋白质是各种氨基酸分子通过复杂折叠形成的三维结构。 生命为什么不是直接复制蛋白质，而是先复制 DNA，再按照 DNA 记录的信息密码去造蛋白质？这个答案很简单，复制一维的信息更加可靠简单，就如你去抄袭一座大厦的设计，当然是抄袭一维的大厦设计方案，比看着大厦的三维结构去抄袭更加精确和简单。 更有趣的是，为了复制，DNA 对蛋白质形成了最佳的编码机制，组成 DNA
的碱基分子有 4 种(A、T、C、G），而组成蛋白质由氨基酸分子组成的，氨基酸有 20 种，那么，4 种碱基分子是如何表达 20 种氨基酸的呢？下表是对应的可能性： 事实上，生命恰好演化出 “3 个碱基分子来表达 1个氨基酸分子”的编码设计，这即能满足 20 种氨基酸的表达(64>20)，又不显得浪费，演化总是符合最简单、高效、不浪费的原则。
6、鸡和蛋的终极解决方案
先有鸡还是先有蛋是一个悖论问题，科学家发现：DNA 需要各种蛋白质协助才能做到复制，而蛋白质则需要 DNA 的密码才能生产，蛋白质和 DNA 就存在这个”鸡和蛋“的问题。 结果，科学家发现了第三种物质 RNA，生命的复制其实是把 DNA 转录为 mRNA（信使 RNA），再根据 mRNA 记录的信息去生产蛋白质，为什么要多此一举？诺奖得主沃特·吉尔伯特提出了合理的假说： 原来，RNA 才是生命开始的中心，相比 RNA，DNA 的化学性质更加稳定，在自我复制的过程中出错率更低，蛋白质又是更好的生命活动催化剂，在后续的演化中，逐渐形成了明确分工的 DNA 和 蛋白质，RNA 因为效率而被“去中心化”了。 你看， 去中心化并实现分工合作的优势，这个自由贸易的经济学原理在生命的底层就这样出现了，“鸡和蛋”的难题，只不过是无知的我们瞎操心而已 。
7、“共生”创造了有史以来最大的奇迹
生命演化中，形成有机物，形成“抽水蓄能电站”，形成 DNA 都不算什么，有一个极其艰难的终极时刻：复杂生物（真核细胞）的诞生！ 因为最原始的生命（原核细胞）----细菌/古菌诞生以后，足足演化了 20 亿年都无法突破单细胞生物（对比：最早的哺乳动物隐王兽只花了 2.25 亿年，就演化到了人类这样的高智商），这是因为原核细胞在物理上遇到了能量的天花板[4]。 直到有一天，一个细菌偶然进入了一个古菌的体内，结果二者竟然没有冲突，而是实现了共生，甚至二者的 DNA 也重组在一起，寄生在古菌中的细菌，演化成为了细胞内的“线粒体”，线粒体专门制造能量货币 ATP，当线粒体原来越多的时候，细胞内能量开始富余，真核细胞就这样突破了“能量天花板”，人类这样的复杂生物才有可能出现。
面对这个等了 20 亿年才等到的奇迹时刻，我们现在是不是要感恩一下 ？
8、我们“看见”，是因为物理和化学的作用
眼睛是神奇一样的存在，科学家发现：视网膜上密布着感光的细胞，感光细胞上有能够吸收光的蛋白质，它们记录了光线的信息和位置，说到底，这些感光细胞真的和数码相机的每个像素点一样，把光信号转换成化学信号和电信号传入大脑。
9、大脑不是看见，而是“感知”
你可能会发现，我们闭上眼睛后，是说不清楚图像细节的，因为我们的大脑并不存储每个像素，而在大脑中，有的细胞负责感知朝向，有的细胞负责感知形状，有的细胞负责感知色彩......，这些感知经过几次聚合后，就形成我们看到的世界，这个过程，就是“深度神经网络学习算法”，也是感知图像的最高效实践！ 如果没有生物学对大脑的研究成果，不知现在人工智能的“深度神经网络学习算法”什么时候才能发明出来。 下面这张图证明了我们的大脑就是这个思维：你到一定看到了一个正方形压在四个小圆形之上，而事实上，中间的正方形并不存在，这图不过是四个缺了角的小圆形。
10、神秘的学习不过是神经细胞的物理变化
关于学习，加拿大麦吉尔大学教授赫布发现了“赫布定律”，即“在一起活动的神经细胞将会被连接在一起”。原来， 神秘的学习并没有什么灵性，不过是在两个神经细胞之间产生新的连接 。 两个神经细胞的间距最终会停留在 20 纳米这个恰到好处的距离，这个间距保证了电信号可以被后面的神经细胞捕捉到，同时也保证了两个神经细胞相互独立，而发生在这 20 纳米界面的微小变化是学习的本质，可能是突触内部信号传递效率的提升，也可以是信号接收端的灵敏度提高。 这下就容易明白为什么习惯难以被改变的原因了，因为神经结构发生了物理变化，并不那么容易被改变回来！ 以前，我们会认为我们比其他动物聪明是神的关爱，但是现在看来似乎不太站得住脚了，科学家找到两个重要线索： 最终，我们发现自己的生命并不特殊，不过是那些普通的原子，按照不同的排列，形成不同的结构创新，最终由环境选择，那些最稳定的、能够与外界能量互动的、可产生高能效的结构在演化中留了下来，这就是上一篇所说的“构造定律”。 生命中的那些精彩，如果你仔细去感悟，在发现很精彩的同时，也会感到一种莫名的失落，就如一套魔术被揭穿一样， 当奇迹破解后，我们看到的是平凡和简单 ！ 当然你非要质疑：为什么会是人类的基因发生了这些突变？ 我只能解释为那还是神的意志和关爱！ --- END--- 注1：相关示意图来自王立铭的著作《生命是什么》 参考文献：[1] 王立铭，《生命是什么》[2] 尼尔·德格拉斯·泰森《140亿年宇宙演化全史》[3] 仇子龙，《基因科学20讲》[4] 尼克·莱恩，《复杂生命的起源》，文中解释了为什么原核细胞有“能量天花板”，原文内容如下： 扩展阅读：[1]、揭开生命的底层逻辑，是冷冰冰的物理定律（一） [2]、揭开生命的底层逻辑，是冷冰冰的物理定律（二） 最终的物质含量信息是相对含量，不能体现物质在样品中的占比。百趣专注于创新质谱技术在生命科学与医学健康领域的应用十余年，目前已建立了完善的代谢组学平台，包括非靶标代谢组、高通量靶标代谢组、广泛靶标代谢组、脂质组学、代谢流检测，同时建立了蛋白质...
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