从生物计算看生命永恒散文

时间:2020-07-24 13:20:40 生物/化工/环保/能源 我要投稿

从生物计算看生命永恒散文

  当基因被发现,尤其是近来对哺乳动物的克隆成为现实之后,人类的自尊受到了前所未有的打击:哥白尼日心说的提出,把人类从宇宙中心的位置赶了下来;达尔文进化论的提出,使人类不再有了万物之灵的骄傲;弗洛伊德的精神分析,则使人类看到了自身无处不再的动物本能;基因的发现却让人类明白,生命不过是在按一种预设的程序运行,而人类自己就可以对这个程序进行修改,生命不过是物质存在的一种可以任意控制的表现形式。

从生物计算看生命永恒散文

  然而,基因的发现同时也极大的推动了人们对生命本质的了解,使人类彻底揭开生命之谜成为可能。

  70年代以来,人们发现,脱氧核糖核酸处在不同状态下,可产生有信息和无信息的变化。联想到逻辑电路中的0与1、晶体管的通导或截止、电压的高或低、脉冲信号的有或无等等,科学家们激发了研制生物电子元件的灵感。

  我们知道,脱氧核糖核酸(DNA)由腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)四种核酸组成,不管DNA有多么复杂,比如人的DNA中有30亿个核苷酸,但从本质上讲它都是由这四种核酸以不同的方式排列而成的。这就象计算机的程序,不管多么复杂,本质上都是由0和1组合而成的。所以如果说DNA与计算机程序有什么不同的话,那就是一个是四进制的,而另一个是二进制的。

  这个发现是非常鼓舞人的,它是我们实现对生命进程的控制露出了一道曙光。

  现在,不少科学家正在致力于研究生物计算机,其主要原材料是生物工程技术产生的蛋白质分子,并以此作为生物芯片。在这种芯片中,信息以波的形式传播,A、T、G、C四个字母可有序地结合在一起代表数字或其它信息,这样生物计算机就能起到电子计算机起不到的作用,因为生物元件比硅芯片上的电子元件要小很多,甚至可小到几十亿分之一米,而且生物芯片本身具有天然独特的立体化结构,其密度要比平面型的硅集成电路高五个数量级。如让几万亿个DNA分子在某种酶的作用下进行化学反应,就能使生物计算机同时运行几十亿次。生物计算机芯片本身还具有并行处理的功能。这就意味其运算速度要比当今最新一代计算机快10万倍,仅需几天的时间就能完成世界上所有计算机进行过的运算;能量消耗仅相当于普通计算机的十亿分之一;存储信息的空间仅占百亿亿分之一,如体积为一立方米的液体生物计算机,存储的信息将会比世界上所有计算机存储的信息总和还要多。而且,蛋白质分子能够自动修复芯片上发生的故障,还能模仿人脑的机制等。1994年11月,美国首次公诸于世的生物计算机,模拟电子计算机的逻辑运算,解决虚构的7城市间最佳路径走向,全部的反应过程仅用了一个星期,如用电子计算机运算需要几年时间才能完成。

  科学家们认为,生物工程是全球高科技领域最具活力和发展潜力的一门学科,加上计算机、电子工程等学科的专家通力合作,有可能在下世纪将实用的生物计算机推向世界。

  生物计算机的研究有两个目的,一是建立一种人工模拟环境,在这个环境中使用计算机进行仿真,以便更好地了解人类自己和人类的生存空间;二是从研究生物系统出发,探索产生基本认知行为的微观机理,然后设计成具有生物智能的机器或模拟系统,以解决复杂问题。遗传程序设计便是在该领域的一种尝试。

  由于遗传程序设计采用一种更自然的表示方式,因而应用领域非常广。日本ATR研究中心的H.deGaris甚至提出,遗传程序设计不仅可以演化计算机程序,而且可以演化任何复杂系统。他目前正在研究的CAM-Brain计划,便是基于这种思想。该计划的目标是要制造具有大脑部分功能的人工脑(ArtificialBrain)。随着大规模并行计算机和分布式计算机系统性能的不断提高,以及对生物演化系统认识的进一步加深,我们将有可能模拟更接近于自然的演化系统,从而进一步揭示生命和智能的奥秘。

  以《时间简史》一书而闻名于世的剑桥大学教授斯蒂芬·霍金,在一次讲话中预言,未来将对人重新进行基因设计。他并不主张对人重新进行基因设计,但是他认为,随着科学家们对脱氧核糖核酸获得更加全面的了解,对人重新进行基因设计将不可避免。他说:“许多人将会说,应当禁止把基因工程应用于人,但是我怀疑持这种态度的人是否能够阻止这样做。出于经济方面的原因,已经允许把基因工程技术应用于植物和动物,肯定会有人试图把基因工程应用于人。”到那时,人的外形将几乎找不到今天人的影子。他说,科学家们将开发出像人的大脑一样复杂的计算机。

  让电脑具备感情的研究早已展开,也有不少乐观的科学家预言,我们终将赋予电脑或机器人“心灵”。艾西莫夫说,也许我们本身就是构造极为复杂的机器人。美国麻省理工学院的教授马文·明斯基在他的科学巨著《心智的社会》一书中提出的理论认为,将意识移植到机器之内将可能实现,要制造聪明的机器必须使机器具备类似人的意识和感情,由他的理论所引起的研究风潮,以麻省理工学院为中心一直扩展到了日本。果真可以做到的话,届时人类在肉体死亡之前,可能预先将自己的心智储存在超级电脑里,达到“灵魂”不死。

  一旦这个问题得到解决,人类就可以说战胜了死亡,因为我们现在对死亡的认定就是脑死亡。如果记忆和智力可以复制,我们就可以备份自己大脑中存储的`一切信息以便在必要时恢复,就像我们现在对付电脑系统崩溃时所做的一样。

  对该问题思考的另一个方式是这样的:如超微科技的倡导人艾瑞·德瑞斯勒(K·EricDrexier)认为,电脑可以“小到细胞的百万分之一,然后指引分子机器感应细胞里面的结构,修复细胞的损坏部分”。纳米技术的发展现在已达到了相当的高度,我们已清楚地看到,人类总有一天能够做出只有几微米的超微机器,那时候可以一个原子一个原子地制造任何东西。首先提出这个观念的,是已经去世的诺贝尔物理奖得主费因曼(RichardP·Feynman),这个点子非常耐人寻味,可绝对不疯狂。

  这个思路意味着,这种超微计算机将能够解决出现在生命机体上的一切问题,使人不再因身体器官的老化、损坏而死亡。也许这种方式更切近人们对永生的具体想法。实际上,现在多数人一般对现代生物技术、生命科学的发展缺乏足够的了解,有些科学家已经预言,就现有的生物技术而言,我们将可能在21世纪下半叶解决人类死亡的问题。具体的解决方法也是非常诱人的,它不是通过现在普遍进行的器官移植来置换老化、损坏的器官,因为大脑无法置换。科学家说,到那时,人们可以通过干细胞技术使老化的细胞得以新生,使人体就像传说中的返老还童一样永葆青春。

  《圣经》上说:“神要擦去他们一切的眼泪,不再有死亡,也不再有悲哀、哭号、疼痛,因为以前的事都过去了。”

  然而,擦去人们的眼泪,让人类不再有死亡的并不是什么神、上帝,而是人类自身,是人类为摆脱自身的存在处境而进行的不懈努力和追求。

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