人工智能概念-04-生物智能-2


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我們總是習慣的認為有生命才會有智能。可以說所有的生命都擁有智能嗎?

這一節的可能很枯燥,但從這里我們可以看到生物智能的本質和源頭。

所有生物都是由細胞組成的。生物依照細胞的數量可以分為單細胞生物和多細胞生物,或者依照細胞的結構分為原核生物和真核生物。

如上一篇所說,既然智能起源于生命,那么我們研究智能的來源就應該從細胞的機制上探尋。

生物的細胞主要由細胞膜、細胞質、細胞核構成。
細胞膜將自身與環境分隔開來,但又能讓細胞所需的營養物質穿透它進入細胞內部,這使細胞成為一個最基本的半封閉系統。

營養物質存在于細胞質中,遺傳基因DNA則存在于細胞核內,而RNA能夠穿梭于兩者之間,它進入細胞核,和DNA產生化學反應,復制到基因信息,然后再從細胞核鉆出來進入細胞質,在那里通過化學反應生成蛋白質和各種細胞物質,塑造細胞形態,進而決定了生物的最終形態。這稱為基因的轉錄。

到騰訊視頻觀看RNA轉錄動畫說明

DNA基因呈雙鏈螺旋結構,就像是兩條擰在一起的繩子,在細胞分裂的時候,解旋酶會將兩條繩子解開,然后再RNA的幫助下,收集周圍漂浮的堿基物質,為每條繩子重新裝配一個新搭檔,然后再擰合起來,這樣就變成了四條繩子兩個雙螺旋。這就是DNA的復制過程。

生物的繁衍和生長都依賴于細胞的分裂,而細胞分裂的關鍵在于DNA遺傳基因的復制,一方面基因的穩定性確保了生物品種的穩定性,才會有龍生龍鳳生鳳而不是相反,另一方面基因由于其復雜的化學結構,所以在轉錄和復制過程中有時會產生很偶然的偏差,這就是基因的突變,如果這個突變讓生物體具有了更強的生存能力,那么這個物體就能繁衍出更多后代,突變產生的新基因就會被后代保留下去,否則如果突變讓生物體的生存能力變弱,那么生物體就會在生存競爭中死亡,突變產生的新基因也會從此消失。

到騰訊視頻觀看DNA復制動畫說明

DNA鏈由TCAG四種堿基組成,RNA由UCAG四種堿基組成,就像磁鐵互相吸引一樣,堿基也是成對互相吸引產生化學作用鏈接在一起的。簡單的,A和T(或U)是一對,C和G是一對,在復制和轉錄中,雙螺旋被解開,如果單條繩子上某個位置是C,那么它就會吸引周邊漂浮過來的G來幫忙組成新繩子。

每個細胞中的DNA,都攜帶著構成整個生物體所需的全部特征信息。以人類細胞為例,單個細胞直徑大概10微米左右,但其中包含了31.6億個堿基對,這31.6億個堿基對決定了我們的身高,決定了我們眼睛皮膚的顏色,決定了我們手指的長度,決定了我們腸胃的構成方式。

DNA在細胞核內是卷曲的,如果把這個人類細胞中的DNA拉伸開,足有2米多長。人類大約有50萬億個細胞,如果把所有細胞中的DNA都拉伸開,總長度估計可以從地球到月亮好幾千個來回。

一項新興的科技叫做DNA存儲技術,與傳統的計算機用0和1來存儲數據不同,DNA存儲技術使用堿基對TCAG來存儲數據,它的存儲能力是驚人的,比水滴還小的DNA就能存儲千萬部高清電影,而1公斤的DNA的存儲容量就超過全世界所有硬盤的容量之和,而且DNA的穩定性可以維持500年以上,而相對的現有普通硬盤存儲壽命一般不超過20年,光盤不超過50年。

生命的特征往往表現為生物的生長、繁殖和衰老,這都是由于細胞分裂而引起的現象。細胞為什么分裂?比較科學的觀點認為這是自然選擇的結果,對于早期的單細胞生物來說,分裂后的兩個小細胞較原來一個大細胞,有著更大的表面積,可以吸收更多營養,同時細胞內物質的復雜度也更少,因此具有更好的結構穩定性。

或者說,細胞由于不斷吸取周邊營養,RNA不斷轉錄合成新的物質,導致細胞越來越大越來越復雜,如果繼續長大而不分裂,那么就會在自然選擇中處于劣勢,被很快淘汰。

人類的壽命一般為七八十年,最高記錄可達122歲,最長壽的烏龜生命長達250年,而燈塔水母甚至可以依賴某種轉生的方式獲得永生的生命。

《莊子·逍遙游》曾講“朝菌不知晦朔,蟪蛄不知春秋”,生命以日月計算,而細菌則能夠以更短的壽命更快的速度進行繁殖進化,某種細菌20分鐘即可分裂繁殖一次,如果條件允許,10小時后它就能繁殖出10億個后代,如果在繁殖中某次突變產生了更優秀的個體基因,那么它將占據優勢,擠壓其他個體的生存空間,也許數天之后就成為新的霸主。

生物的生命現象本質是基因DNA的轉錄、復制與突變過程,讓遺傳信息不斷的傳遞、擴張和進化,而生物體只是作為遺傳信息的載體而存在。

而生物的智能行為也正是起源自這些細胞分子的化學反應,所有現存生物也是自然選擇的進化結果。

相比較動物,植物往往很少表現出智能行為,但并不代表植物不具有智能,作為生物而言,植物生命體也同樣由細胞構成,依靠基因的轉錄和復制來繁殖和擴張種族群體,同樣遵循物競天擇的進化原理。

向日葵、捕蠅草等植物可能并不是足夠好的例子,但至少可以證明植物可以具有某種我們普通意義上所說的智能行為。

絕大部分植物不能自主行動,但植物群落往往可以形成非常復雜的生態系統,這部分將放在系統智能的部分談論。在生物智能章節我們主要以動物的智能作為參考。


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