基因測序、生物打印機……數字生命其實(shí)沒(méi)那么遙遠
科幻做品從未停行對數字生命那一主題的探尋，近期熱映的《流離地球2》中，“是在末世中困難逃生仍是以數字生命獲得長(cháng)生”那一充滿(mǎn)哲思的問(wèn)題貫串片子的主線(xiàn)劇情。
做為計算機締造的新的生命形式，數字生命是具有天然生命特征或行為的人工系統。當前，以此為尺度的數字生命已經(jīng)產(chǎn)生，但諸如聊天機器人、數字人（包羅虛擬助手、虛擬偶像）、AI繪畫(huà)、AI寫(xiě)做等應用都只具備上述某一項或某幾項功用，對應著(zhù)數字生命的初級階段。和人一樣具有締造力、記憶、進(jìn)修和自我意識的數字生命體還尚未呈現。
離開(kāi)了片子中的極端情境，回到現實(shí)中，或許沒(méi)必要在現實(shí)和虛擬中二選一，以數字生命輔助人類(lèi)社會(huì )的現實(shí)生活才是更佳選擇。但在此之前，還要解答兩個(gè)問(wèn)題，即數字生命若何實(shí)現，數字生命能做什么？
半個(gè)多世紀的進(jìn)化
數字生命的研究最早能夠逃溯到艾倫圖靈與馮諾依曼，前者證了然生物的胚胎發(fā)育能夠用計算的辦法加以研究，后者則試圖用計算的辦法描述生物自我繁衍的邏輯形式。
“L系統”普遍應用于模仿動(dòng)物實(shí)在生長(cháng)過(guò)程
自上世紀*0年代，多位計算機與生物學(xué)范疇的專(zhuān)家基于本身的研究，停止了數字生命的相關(guān)嘗試，并提出了“磁芯大戰”、“L系統”、“生物形態(tài)”等重要的理論與思惟，為后世的人工生命研究奠基了重要的嘗試辦法論。
之后跟著(zhù)計算機速度的大幅度進(jìn)步和PC的普及，國際上鼓起了一股用非生物前言締造新的生命形式的研究熱潮。在前人的根底上，蘭頓提出了在計算機虛擬情況中締造“硅化生命”的思惟，并將人工生命確立為一門(mén)獨立的學(xué)科和研究范疇。
以“磁芯大戰”為靈感，1990年，世界上第一例數字生命模子Tierra（西語(yǔ)意為“地球”）顫動(dòng)了整小我工生命界。特拉華大學(xué)熱帶雨林專(zhuān)家托馬斯·雷將生命進(jìn)化的概念引入計算機范疇，操縱計算機供給的資本為數字生命供給一個(gè)保存情況。他設想的數字生命以數字為載體，旨在摸索生命進(jìn)化過(guò)程中的各類(lèi)現象和規律。一方面，數字生命以計算機法式的形式存在于隨機存取存儲器（RAM）情況中；另一方面，它操縱CPU時(shí)間來(lái)組織其在存儲器單位中的行為。數字生命借助于響應的合作戰略，對CPU的運行時(shí)間和存儲空間停止合作。
之后的研究中，美國加州理工學(xué)院人工生命研究者阿達米設想的Avida系統進(jìn)化出了數字生物學(xué)，貝爾嘗試室的帕格里斯成立的阿米巴世界則實(shí)現了從“前生物”到“生物”的改變。改良后的阿米巴Ⅱ在自覺(jué)產(chǎn)生祖先生物方面前進(jìn)了一大步，也能夠產(chǎn)生開(kāi)放進(jìn)化。
與片子中將人類(lèi)意識存入電腦的數字孿生比擬，早期的數字生命研究則是完全從無(wú)到有的數字原生，且受其時(shí)的汗青前提所限，研究對象次要是具備生物學(xué)特征的“有機體”、多細胞生物、病毒等生物類(lèi)型。
生命數字化的魅力
數字生命是人造生命，與碳基生命有著(zhù)素質(zhì)區別。但數字生命也遵照著(zhù)遺傳進(jìn)化的規律，為研究生物進(jìn)化和復雜生命系統供給了嘗試手段，數字生命的研究也為人們摸索生命素質(zhì)供給了新的路子。
那種科學(xué)研究能夠為人類(lèi)生殖、遺傳和進(jìn)化過(guò)程供給計算機模子和收集撐持情況，也能夠應用于醫療安康、情況污染、生齒爆炸等多維度范疇。目前，圍繞數字生命各個(gè)維度展開(kāi)的財產(chǎn)生態(tài)紛繁復雜，部門(mén)手藝已經(jīng)試探出詳細的落地場(chǎng)景。此中，醫學(xué)安康范疇的應用最接近于數字生命的素質(zhì)。
當前，數字生命在醫學(xué)安康范疇的應用標的目的次要包羅安康辦理、精準醫療等。將來(lái)還有可能實(shí)現數字生命聯(lián)網(wǎng)以便為各類(lèi)相關(guān)的手術(shù)尋找適宜的配型，甚至在數字與生物信號彼此轉換的前提下加速藥物與疫苗的研發(fā)并簡(jiǎn)化接種和用藥流程。
而無(wú)論是哪一種醫學(xué)應用，將碳基生命數字化都是最至關(guān)重要的一步。目前，實(shí)現那一流程的支流手段是基因測序，即便用各類(lèi)分子生物學(xué)手藝，將生物樣本放到機器中停止各類(lèi)各樣的檢測，測定基因的全序列；再連系對生命行為、情況的持續丈量，將有機生命停止量化。
緊接著(zhù)的第二步即是解讀生命數據，測驗考試理解每一組數據背后的安康形態(tài)，及其在差別的行為事務(wù)下發(fā)作的詳細變革，找出此中規律。那一步將引入AI停止數據闡發(fā)、數據發(fā)掘與涉及形態(tài)變革規律的數據建模，并對照人體對硅基的數據模子停止持續訓練，實(shí)現數字生命的擬人化。
第三步即最末的應用，通過(guò)建好的模子供給個(gè)性化的人體安康辦理的處理計劃，包羅疾病的預測與預防，精準靶向用藥與治療等。
“數字生物轉換器”（Digital-to-Biological Converter）
上述應用仍延續著(zhù)“生命——數字”的單向途徑，而在將解碼后的數據復原為生物方面，已經(jīng)有人邁出了第一步。2017年時(shí)，美國生物學(xué)家Craig Venter等人參與研發(fā)的“數字生物轉換器”(DBC)能夠間接從DNA序列信息起頭消費核酸和卵白量，好比它已實(shí)現按照長(cháng)途傳送的數字代碼“打印”出病毒。
那項手藝目前正推進(jìn)貿易化，此中十分重要的一個(gè)標的目的是生成無(wú)需外源模板的多種寡聚體，用于組拆成完好長(cháng)度的mRNA，俗稱(chēng)mRNA打印機，它能夠讓全球更多的患者承擔得起個(gè)性化的立即mRNA療法。那將催生一個(gè)低成本的、按需消費的、臨床級的RNA藥物新時(shí)代的到來(lái)。
虛擬的長(cháng)生還有多遠？
與片子《超體》、《流離地球2》中人類(lèi)離開(kāi)肉體束縛，借助算力在計算機系統中獲得完好且永久的生命比擬，當前給我們帶來(lái)極大震撼的chatGPT還處于數字生命的早期水準。在文字模仿的根底上，數字生命還有很長(cháng)的路要走，好比模仿聲音、不竭進(jìn)修、以更具象的形態(tài)與人實(shí)時(shí)互動(dòng)、構成實(shí)人的感情記憶與定奪力并最末具備獨立意識。
走出片子院，從頭思慮“數字生命方案”在現實(shí)中落地的可能性，固然難度顯而易見(jiàn)但也有跡可循。
起首，人的意識素質(zhì)上是大腦中神經(jīng)電化學(xué)信號的產(chǎn)品，努力于破解大腦神經(jīng)通路的人類(lèi)毗連體項目不斷在停止中。就在比來(lái)，美國一家腦機接口公司已經(jīng)勝利解碼動(dòng)物的神經(jīng)信號，相關(guān)的人體測試將來(lái)幾個(gè)月有望獲得FDA的批準。一旦完成人類(lèi)意識的解碼，提取人類(lèi)完好的生物信息甚至記憶、意識將不再是問(wèn)題。美國出名將來(lái)學(xué)家雷·庫茲韋爾就曾預言，21世紀*0年代，人類(lèi)大腦信息上傳成為可能。
其次，能供給超高速算力的量子計算機的開(kāi)發(fā)已有停頓，目前正從實(shí)現量子計算優(yōu)勝性向公用的量子模仿機進(jìn)發(fā)。當然，間隔片子中幫忙人類(lèi)快速完成高難度基建的水平至少還需要10~15年，要到達不變撐持完好且復雜的人類(lèi)自主意識持續運轉的水準可能還要耗時(shí)更久。
據此看來(lái)，有生之年，以報酬生成來(lái)源的數字生命有望成為現實(shí)。但考慮到其昂揚的手藝成本，屆時(shí)被高度開(kāi)展的AI替代的社會(huì )群體也將難以承擔虛擬長(cháng)生的商用價(jià)格。
