人工智能概念-03-生物智能-2

作者: zhyuzh3d | 来源:发表于2018-11-09 21:20 被阅读37次

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    我们总是习惯的认为有生命才会有智能。可以说所有的生命都拥有智能吗?

    这一节的可能很枯燥,但从这里我们可以看到生物智能的本质和源头。

    所有生物都是由细胞组成的。生物依照细胞的数量可以分为单细胞生物和多细胞生物,或者依照细胞的结构分为原核生物和真核生物。

    如上一篇所说,既然智能起源于生命,那么我们研究智能的来源就应该从细胞的机制上探寻。

    生物的细胞主要由细胞膜、细胞质、细胞核构成。
    细胞膜将自身与环境分隔开来,但又能让细胞所需的营养物质穿透它进入细胞内部,这使细胞成为一个最基本的半封闭系统。

    营养物质存在于细胞质中,遗传基因DNA则存在于细胞核内,而RNA能够穿梭于两者之间,它进入细胞核,和DNA产生化学反应,复制到基因信息,然后再从细胞核钻出来进入细胞质,在那里通过化学反应生成蛋白质和各种细胞物质,塑造细胞形态,进而决定了生物的最终形态。这称为基因的转录。

    到腾讯视频观看RNA转录动画说明

    DNA基因呈双链螺旋结构,就像是两条拧在一起的绳子,在细胞分裂的时候,解旋酶会将两条绳子解开,然后再RNA的帮助下,收集周围漂浮的碱基物质,为每条绳子重新装配一个新搭档,然后再拧合起来,这样就变成了四条绳子两个双螺旋。这就是DNA的复制过程。

    生物的繁衍和生长都依赖于细胞的分裂,而细胞分裂的关键在于DNA遗传基因的复制,一方面基因的稳定性确保了生物品种的稳定性,才会有龙生龙凤生凤而不是相反,另一方面基因由于其复杂的化学结构,所以在转录和复制过程中有时会产生很偶然的偏差,这就是基因的突变,如果这个突变让生物体具有了更强的生存能力,那么这个物体就能繁衍出更多后代,突变产生的新基因就会被后代保留下去,否则如果突变让生物体的生存能力变弱,那么生物体就会在生存竞争中死亡,突变产生的新基因也会从此消失。

    到腾讯视频观看DNA复制动画说明

    DNA链由TCAG四种碱基组成,RNA由UCAG四种碱基组成,就像磁铁互相吸引一样,碱基也是成对互相吸引产生化学作用链接在一起的。简单的,A和T(或U)是一对,C和G是一对,在复制和转录中,双螺旋被解开,如果单条绳子上某个位置是C,那么它就会吸引周边漂浮过来的G来帮忙组成新绳子。

    每个细胞中的DNA,都携带着构成整个生物体所需的全部特征信息。以人类细胞为例,单个细胞直径大概10微米左右,但其中包含了31.6亿个碱基对,这31.6亿个碱基对决定了我们的身高,决定了我们眼睛皮肤的颜色,决定了我们手指的长度,决定了我们肠胃的构成方式。

    DNA在细胞核内是卷曲的,如果把这个人类细胞中的DNA拉伸开,足有2米多长。人类大约有50万亿个细胞,如果把所有细胞中的DNA都拉伸开,总长度估计可以从地球到月亮好几千个来回。

    一项新兴的科技叫做DNA存储技术,与传统的计算机用0和1来存储数据不同,DNA存储技术使用碱基对TCAG来存储数据,它的存储能力是惊人的,比水滴还小的DNA就能存储千万部高清电影,而1公斤的DNA的存储容量就超过全世界所有硬盘的容量之和,而且DNA的稳定性可以维持500年以上,而相对的现有普通硬盘存储寿命一般不超过20年,光盘不超过50年。

    生命的特征往往表现为生物的生长、繁殖和衰老,这都是由于细胞分裂而引起的现象。细胞为什么分裂?比较科学的观点认为这是自然选择的结果,对于早期的单细胞生物来说,分裂后的两个小细胞较原来一个大细胞,有着更大的表面积,可以吸收更多营养,同时细胞内物质的复杂度也更少,因此具有更好的结构稳定性。

    或者说,细胞由于不断吸取周边营养,RNA不断转录合成新的物质,导致细胞越来越大越来越复杂,如果继续长大而不分裂,那么就会在自然选择中处于劣势,被很快淘汰。

    人类的寿命一般为七八十年,最高记录可达122岁,最长寿的乌龟生命长达250年,而灯塔水母甚至可以依赖某种转生的方式获得永生的生命。

    《庄子·逍遥游》曾讲“朝菌不知晦朔,蟪蛄不知春秋”,生命以日月计算,而细菌则能够以更短的寿命更快的速度进行繁殖进化,某种细菌20分钟即可分裂繁殖一次,如果条件允许,10小时后它就能繁殖出10亿个后代,如果在繁殖中某次突变产生了更优秀的个体基因,那么它将占据优势,挤压其他个体的生存空间,也许数天之后就成为新的霸主。

    生物的生命现象本质是基因DNA的转录、复制与突变过程,让遗传信息不断的传递、扩张和进化,而生物体只是作为遗传信息的载体而存在。

    而生物的智能行为也正是起源自这些细胞分子的化学反应,所有现存生物也是自然选择的进化结果。

    相比较动物,植物往往很少表现出智能行为,但并不代表植物不具有智能,作为生物而言,植物生命体也同样由细胞构成,依靠基因的转录和复制来繁殖和扩张种族群体,同样遵循物竞天择的进化原理。

    向日葵、捕蝇草等植物可能并不是足够好的例子,但至少可以证明植物可以具有某种我们普通意义上所说的智能行为。

    绝大部分植物不能自主行动,但植物群落往往可以形成非常复杂的生态系统,这部分将放在系统智能的部分谈论。在生物智能章节我们主要以动物的智能作为参考。


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