人類能用微生物製造計算機嗎?
人是地球上最智慧的生物,這個結論大概沒有誰有疑義。但是,下面這個科學發現,卻有可能讓人類顏面掃地,甚至顛覆對智慧的定義。
一種在地球上生活了上億年的低等生物:一團粘乎乎、毫不起眼的黏菌( slime mould),它在幾個小時內「設計」出的鐵路線路圖,居然與最聰明的工程師們花了幾十年功夫設計出的東京鐵路圖,幾乎一模一樣!甚至在某些線路中,黏菌的設計看起來更加合理。
複雜的東京鐵路線,曾被認為是人類最傑出的工程設計之一。然而,這張鐵路網中凝結的幾十年人類智慧,卻被黏菌幾小時內輕鬆超越。
黏菌展現出的智能水平,高深莫測,令人不寒而慄!
面對這樣的科學發現,科學家、哲學家、社會心理學家......甚至包括藝術家,整個人類都不得不重新審視並思考:什麼是智能?智能如何產生?以及未來人類如何實現更強大的智能?
這種叫Physarum Polycephalum的黏菌,是由許多單一的細胞連接在一起,組成的一個大的單細胞生物。它被認為是地球上最大的單細胞生物體,完全鋪展開可以達到3平方米的大小。
黏菌會不斷向外延伸生長。而促使它們不斷延伸的動力只有一個——「找食物!找食物!!找食物!!!」 這麼看來,黏菌也是吃貨一枚。
它們在快鏡頭下延伸生長的樣子有點小恐怖......(圖片可能引起部分人不適,請謹慎選擇觀看)
為了搜尋食物,黏菌首先向周圍四面八方鋪展,將所有的食物定位。隨後,黏菌又逐漸收縮回來,變成一個錯綜複雜的網路,把食物鏈接起來。當完成這一切,黏菌就可以自在地通過這張網路,源源不斷地吸收食物中的營養。
對於黏菌來說,建立一個行之有效的網路來輸送養分是生存的關鍵。這個網路既能高效地傳輸,又不能太過複雜,以避免消耗多餘的能量。
另外,如果通往食物的網路只有一條線路連接,有可能會因為意外而中斷。黏菌可不願意冒這樣的風險,所以它會在主幹線路旁又建立必要的支線作為後備,以保證到達食物的路徑始終暢通無阻。
這些,就是黏菌全部生存的智慧:在收益與付出中不斷博弈,並最終達到平衡,實現效率的最優化。
就是這一簡單的生存原則,卻可以讓黏菌完成許多讓人驚嘆的複雜任務。
比如,黏菌在迷宮中,能找出二點間最短的路徑。
科學家把黏菌與食物分別放在迷宮的兩側。隨後,黏菌會自動伸展自己,使細胞覆蓋住整個迷宮平面,直至發現食物。然後縮回多餘的部分,根據效率最優化原則,最終只剩下最短的路徑。
以後打「水果連連看」時,不需要自己動腦,交給黏菌就行了,表示完全無壓力,小編想想還有些小激動呢!
科學家們還利用黏菌的設計天份,來模擬規劃城市間的交通網。
首先,用一幅地圖,在城市的位置上放置黏菌最喜歡吃的燕麥片。同時,在湖泊、群山等位置放上阻礙物,避免黏菌通過。然後,讓黏菌自由地建立與燕麥的鏈接。通過這一方法,最終形成的黏菌網路,就是交通效率最高的城市間道路網。
黏菌正是利用這一方法,設計出了最為高效的東京鐵路線路圖。
更讓人不可思議的一個研究,是科學家們用黏菌來模擬人類文明的遷移與發展。把黏菌放在一個瓊脂做成的地球儀上,它居然自動形成了一條「絲綢之路」,並與古代的絲綢之路高度重合。
這到底是巧合?還是提示了人類文明發展的內因存在客觀規律?目前科學家們也說不清。
不過,這倒是給歷史學家們提供了一個思路:以後可以不用挖墓了,在家養點黏菌也可以研究歷史......
更神奇的一幕,是科學家們發現,黏菌居然還會學習!!!
在黏菌生長的過程中,科學家每隔一段固定時間,就給它一些輕微的刺激,如光照或吹冷風。總之,讓黏菌感到不舒服。每當受到刺激,黏菌就會減慢生長速度作為回應。
持續一段時間後,科學家突然停止刺激,而黏菌卻像產生了記憶一樣,仍會在原來應該出現刺激的時間間隔減慢生長,似乎預示到刺激會來臨。
總之,黏菌就是這般神一樣的存在。"我是黏菌,與你何干?「
科學家們一直想弄明白,沒有大腦,也沒有神經的黏菌,是如何相互協調,解決這些複雜問題的?
近幾年的研究發現,黏菌在生長的過程中,整體會同步脈動,就像心臟跳動一樣。黏菌中的細胞液、營養液、化學物質等在脈動中,緩緩地傳輸到細胞的各個角落。
當黏菌的一部分遇到它喜歡的食物時,脈動會更加迅速。科學家們相信,黏菌正是依靠這樣同步的脈動,不斷傳遞著外界信息,並在內部構建起一個複雜的認知體系。幫助其向整個細胞傳遞信息,從而使黏菌向食物移動。
這套機制,幫助黏菌在陰暗潮濕的森林裡生存了上億年。而那些令人吃驚的智慧,也正是脈動傳遞信息的功勞。
黏菌這套獨特的自組織信息處理方式,讓科學家們腦洞大開。尤其對於計算機領域的科學家來說,開啟了一個全新的思路,無疑於上帝賜給人類光明。
現今的計算機,都是使用單一的中央處理器來思考。而黏菌處理信息的方式完全不同於傳統計算機。它們不用詢問大腦該怎麼做,所有部分都整齊劃一、自發地工作著。
黏菌的這種智能方式,是否預示著新一場計算機革命的到來呢?
科學家們已經嘗試用黏菌操控機器小車,以及操控機器人的表情。黏菌會根據外界的刺激,做出不同的反應。比如避開危險,避開光照,或者呈現微笑或發怒等不同的表情。
看了黏菌神奇的表現,小編不禁想到了皮克斯的動畫片《大腦特工隊》,甚至開始懷疑人類的大腦中,是否也住著這樣一群歡脫的黏菌呢?
文章來源:微信公眾號「漫科普」(ID:mankepu2015)
原創作品,轉載請註明出自「漫科普」微信公眾號
TAG:知識百科 |