新智能模型可能顛覆生物學、遺傳學、醫學和人工智能 精華
一個新興的智能模型發現在細胞及其以上層次存在靈活的問題解決能力，這不僅威脅到生物學和遺傳學，還涉及醫學、人工智能和意識研究等多個領域的顛覆。
這可能是合法科學研究中最有趣、最具顛覆性和哲學深度的研究。Michael Levin在細胞智能、生物電通訊和具身心智方面的工作“將顛覆一切”。
這些想法確實非常瘋狂，所以在我們開始之前，重要的是要知道Michael Levin并不是民科或怪人。他是塔夫茨大學艾倫探索發現中心的主任，也是塔夫茨大學再生與發育生物學中心的主任，以及計算設計生物研究所的共同主任。他共同撰寫了數百篇研究論文，引用次數接近30,000次，并且擁有一長串的榮譽獎項。
所有這些都說明了：我們可以理解為什么Levin的工作可能沒有引起很多人的注意；這個快速總結會變得相當“離譜”。但在二十多年的時間里，他已經贏得了被認真對待的權利。
還需要注意的是，Levin只是一個廣泛且不斷擴展的領域中的領先研究人員之一——由于他做了許多清晰且經過深思熟慮的演講和采訪，為我們提供了一個了解這些想法的絕佳途徑。
細胞智能：顛覆人們對DNA的理解
考慮到這一點，讓我們先顛覆一個普遍存在的觀念：即DNA是構建我們身體的藍圖；它是一組指令，告訴干細胞應該在哪里生長和長成什么，以便組裝成一個生物有機體。在2021年與“TED負責人”Chris Anderson的采訪中，Levin解釋了這一觀念存在的一個問題。
“蝌蚪在變成青蛙時，必須重新排列它的臉，”Levin說道。“眼睛、鼻孔、下頜，一切都必須移動。以前我們認為這是固定的一系列運動，所有這些東西都移動，然后你就得到了青蛙。但幾年前，我們發現了一個非常驚人的現象。
“如果你制造出一只所謂的‘畢加索青蛙（Picasso frog）’——這些蝌蚪的下頜可能偏到一邊，眼睛在這里，鼻孔移動了，一切都變了位置——這些蝌蚪仍然能長出大體正常的青蛙臉。這太驚人了——所有的器官一開始都在異常的位置，但它們最終仍然能形成一個相當正常的青蛙臉。”
“畢加索蝌蚪”面部特征混亂，但它們成功地重新排列成正常外觀的青蛙，顯示出一種靈活的解決問題的‘智能’，而不是一種由DNA驅動的固定生長指令。
“所以，這個系統，就像許多活體系統一樣，并不是一系列固定的運動；它實際上在努力減少當前情況和它所知道的正確青蛙臉配置之間的誤差。這種決策方式涉及對新情況的靈活反應？在其他背景下，我們會稱之為智能。”
如果不是DNA通過生化信號與這些細胞進行交流，那么這些細胞是如何知道它們的位置以及接下來該做什么的呢？
生物電：不僅為神經細胞
“它們當然會通過生化途徑和物理力量進行交流，”Levin說。“但還有一些非常有趣的事情在發生。這本質上被稱為生物電——非神經生物電。事實證明，所有細胞——不僅是神經細胞，而是你身體的所有細胞——都通過電信號相互交流。”【譯者非常相信這個理論，所以為了健康，要防止異常的非自然的電磁輻射】
Levin和他的團隊開始追蹤青蛙胚胎在發育過程中這些電信號的變化，并發現當細胞在新生物體中開始分裂時，它們就開始形成電網絡。經過多年的研究，他們發展出一種新的理解：在某種意義上，DNA不是構建你身體的軟件程序。它更像是一個智能系統運行的硬件。
“人們不喜歡在生物學中使用計算機類比，而且在很多方面，這些類比確實不好，”Levin在今年早些時候與亞利桑那州立大學教授Andrew Maynard的另一場采訪中說。“但這個類比，我認為是一個好類比。基因組編碼的是硬件——它告訴每個細胞它需要使用哪種微觀硬件。這些是它擁有的蛋白質。之后發生的一切都是軟件。”
“而且那個硬件是可重新編程的。基因組并不直接指定你的形狀。它不會決定你身體網絡的記憶內容。它給你的是一些出色的硬件，這些硬件在默認情況下會執行一些操作，但它們也是高度可重新編程的。”
A: 電壓報告染色顯示了只有16個細胞的青蛙胚胎中的電梯度。B: 等電位細胞區顯示出在青蛙胚胎頭顱面部發育過程中預示調節基因表達的超極化區域。
“這些細胞形成了電網絡，而這些網絡處理信息，包括模式記憶，”他在2021年告訴Anderson。“它們包括對大規模解剖結構的表征，各種器官將要去的位置，動物的不同軸線——前后、頭尾——將在哪里。這些信息字面上保存在大組織中的電路中，就像大腦保存其他類型的記憶和學習一樣。”
多頭扁蟲實驗
就像任何其他計算系統一樣，這些生物電細胞網絡似乎也可以被黑客攻擊。
“你可以退一步，”Levin告訴Anderson，“給[細胞網絡]刺激或輸入，就像你給一個可重新編程的計算機輸入一樣，并使細胞網絡做出完全不同的事情。這些生物電信號為我們直接提供了進入指導大規模解剖結構的軟件的入口——這是一種與在每個細胞內部重新連接特定通路完全不同的醫學方法。”
為了展示這一點，Levin和他的團隊選擇了渦蟲——一種生活在淡水中的扁蟲，具有切斷身體部分后完全再生的非凡能力。這些生物有一個完整的大腦以及許多內部器官，但你可以將它們切成幾乎無限的碎片，每個碎片都會再生出它所缺失的一切，以形成一個完整的蟲體。
“這是一個每個碎片都知道完整渦蟲樣子的系統，”Levin說，“它可以在正確的位置重建正確的器官，然后停止。”
左圖：渦蟲前后軸上的電壓梯度。中圖：解碼決定頭部或尾部再生的生物電信號。右圖：操縱電信號導致雙頭渦蟲。
Levin和他的團隊切掉了這些渦蟲的頭部和尾部，并測量了頭部和尾部斷端之間的電梯度，并進行了一些實驗，看看操縱這個電梯度是否會讓細胞網絡混淆，從而構建錯誤的部分。
“我們不直接施加電流，”他告訴Andersen。“我們所做的是打開和關閉這些小晶體管——它們實際上是每個細胞本身用來設置其電狀態的離子通道蛋白。當你這樣做時，你可以將那個電路切換到一個狀態，該狀態表示‘生成兩個頭’，或者實際上是‘不生成頭’。你在這里看到的是真實的渦蟲，它們要么有兩個頭，要么沒有頭，因為那個電圖是細胞用來決定要做什么的依據。”
“在生成這些之后，我們進行了一個完全瘋狂的實驗。你拿一個這樣的雙頭渦蟲，切掉兩個頭，只留下正常的中間部分。請記住，這些動物沒有經過基因編輯……它們的基因組序列完全是野生型……而標準的范式會說，如果你去掉了這個額外的組織，并且基因組沒有編輯，它應該會生成一個完全正常的渦蟲。令人驚訝的是，事實并非如此。這些渦蟲，一次又一次地切割，在普通的水中，它們繼續再生出雙頭。”
正常的、無頭的和四頭的渦蟲——所有這些都能存活。
“想一想這個——這些動物在受損后再生的模式記憶已經被永久重寫。事實上，我們可以將其重寫回來，使它們重新變成單頭，而不需要任何基因組編輯。這就告訴你，告訴這些渦蟲它們應該有多少個頭的信息結構并不直接在基因組中，而是在這個額外的生物電層中。”
“可能還有很多其他事情也是如此，我們現在有能力重新編寫它。當然，這就是記憶的關鍵定義。它必須是長期穩定的，并且必須是可重寫的。我們現在開始破譯這種形態發生編碼，探討這些組織如何存儲應該做什么的地圖，以及我們如何進入并重寫這張地圖以獲得新的結果？”
工程化異形生物：一組活細胞穿行于世界，擺脫了成為它們出生的生物體的義務。
關于異形機器人的簡短說明
為了簡潔起見，我們將跳過Levin及其合作者在“異形機器人”上所做的其他不可思議的工作——將細胞組合從它們的生物體中解放出來，并允許它們自我組裝成全新的生物體，利用它們的細胞智能和生物電子通訊發展出獨特的行為——或者可以被外部設計和編程。
通過“子程序”快捷方式再生器官
該團隊工作的另一個驚人特征是展示了使用這種方法hack各種生物可能實際上比看起來要容易得多。基本上，你不需要深入理解如何在細胞級別構建手、眼睛或大腦；細胞智能知道該怎么做，你只需要在宏觀水平上觸發器官的構建。
Levin以在蝌蚪的腸道內建造完整眼睛為例。“通過在身體的生理軟件中觸發建造眼睛的子程序，”他告訴Andersen，“你可以非常非常容易地讓它構建一個復雜的器官。這對生物醫學非常重要，因為我們不知道如何微觀管理眼睛的構建過程。”
通過在青蛙胚胎中錯誤表達離子通道，針對性地改變電壓，誘導在奇怪的地方如腸道形成完整的異位眼睛。
“我認為在我們能夠自底向上地構建眼睛、手或其他器官之類的東西之前，還需要很長時間。但我們不需要這樣做，因為身體已經知道如何去做。有這些可以通過我們找到的特定電模式觸發的子程序。這就是我們所說的破譯生物電編碼。我們可以造眼睛，我們可以造額外的肢體……我們可以造額外的心臟……我們開始破譯這個代碼，以理解在這個軟件中可以觸發的子程序在哪里。”
“例如，”他告訴Maynard，“我們可以展示，在通常不再生長它們的腿的成年青蛙中，我們設計的特定處理方式的24小時刺激可以使腿部生長長達一年半。之后，我們完全不再干預……想法不是微觀管理這個過程，而是說服細胞，這是它們想做的事情——它們具備了如何做到的所有能力。”
生物電黑客術：青蛙能夠生成額外的、結構正常的肢體。
對再生醫學的革命性影響
如果你可以從零開始重新生長任何身體部位……那么，你就得到了一種全新的醫學形式，具有非常神秘的力量。Levin認為，細胞智能和生物電黑客術在這方面的潛力是深遠的。
“如果你仔細想想，”Levin告訴Andersen，“大部分生物醫學問題——如先天缺陷、退行性疾病、衰老、創傷性損傷，甚至癌癥——歸根結底都可以歸結為一件事：細胞沒有建造你希望它們建造的東西。因此，如果我們了解如何與這些細胞群體溝通，并重新編寫它們的目標形態，我們將能夠使腫瘤正常化，修復先天缺陷，誘導肢體和其他器官的再生。”
“這些是我們在青蛙模型中已經實現的事情。下一個真正令人興奮的步驟是將這些技術應用到哺乳動物細胞中。”
Levin表示，決定生物體生長形態的三個因素是基因組、生物電和生物力學。
更深層次的分子智能
Levin的團隊已經將焦點擴展到不僅僅是研究活細胞，他們發現，能夠完成部分工作的子程序模式顯然一直嵌套到分子層面。
“所有這些層面，”他告訴Maynard，“都由在各種空間中解決問題的子代理組成；解剖空間、生理空間，無論是什么空間——它們具有不同的能力和不同的議程。每一層都在利用我所說的這種代理性材料——你必須以非常不同的方式設計它，不同于設計被動甚至主動的物質。
“甚至超越了細胞。我的意思是，我們正在研究分子網絡的學習能力。別提整個細胞，甚至分子網絡可能至少具有六種不同的學習能力。
“我們需要有某種方式來談論分子系統具有智能，因為我們必須能夠講述從更簡單形式開始，智能如何擴展的故事。我們所有人都是從未受精卵開始的，一小塊化學和物理物質。并沒有閃電在某一時刻說‘好吧，你以前是物理的，但現在你是真正的智能。’我們需要一個關于智能如何從更簡單形式擴展的范式。【譯者覺得這觸及了宇宙的本質】
“我所談論的智能類型是威廉·詹姆斯（William James）定義的那種，即通過不同方式達到相同目標的智能。因此，它確實是一種導航智能。它是一種公開可觀察的、完全經驗可驗證的、解決問題的能力。我不是在談論意識，我不是在談論自我意識的元智能，你知道自己有多聰明，我不是在談論這些。我在談論的是在各種新事物即將發生時，導航問題空間并實現目標的能力。”【譯者注：這種能力在宏觀人類學習認知上也被認為是智能】
智能在多個層面上顯現——從分子、到細胞、到生物體、到群體，甚至到生態系統水平。
TAME：普遍心智技術方法
Levin及其團隊開始在如此多的地方找到靈活的、解決問題的“智能”可測試的例子，以至于他們不得不確立一種方法，以確保他們沒有看到機器中的幽靈。
“關于智能的兩件事，”他告訴Maynard，“首先，這不是一個哲學主張。這是一個經驗性的、可測試的、實驗性的主張。如果你認為某個系統具有某種智能，你會對問題空間提出假設，對它的目標提出假設，對你認為它具備的能力提出假設，然后進行干擾性實驗。
“這不是‘無所不為’，我們不是在石頭上描繪希望和夢想，我們對解決問題能力有非常具體的假設。你不能只是在每塊石頭上面想象出一個靈魂。但與此同時，你也不能假設細胞沒有這種能力。
“另一個要點是，當你對某個系統的智能提出主張時，你基本上是在給自己做智商測試，因為作為觀察者，你所說的是‘這是我注意到這個系統能做到的事情’。這并不意味著你沒有錯過一大堆其他的東西。”
生物和人工智能，利用生成AI工具繪制，需要在更包容的認知觀念下結合在一起，Levin指出。
意識和人工智能：如何劃清界限
與當今科學技術的許多前沿領域一樣，Levin的工作與未知領域以及哲學或宗教領域緊密相連，有時會顯得讓人不那么舒服。確實，在人工智能領域，研究人員正努力理解什么確切地將先進的AI與有意識的生物區分開來，可以說Levin的工作正從相反的角度接近同樣的界限。
Maynard問Levin的TAME框架如何評價近年來在人工智能和機器學習方面的進展。“我們可以就意識等問題進行一些爭論，”他回答道，“但我認為沒有辦法否認，我們擁有一些具有相當大程度操作智能的機器——在某些情況下甚至達到人類水平的智能。”
事實上，在Levin發表在《系統神經科學前沿》期刊的一篇論文中，他主張“更包容的認知框架”。
“無論我們與某種未來AI架構之間的差異是什么，”他告訴Maynard，“答案不會是人們經常說的那樣。以下是一些錯誤的答案：‘那只是一臺機器，它遵循物理和化學法則。’但是猜猜，你也是一樣。‘我知道這是什么，因為它是線性代數，我構建了它。’但我們發現，就連幾個基因相互打開和關閉的簡單系統中，也能找到學習和記憶。代表基因相互打開和關閉的微分方程網絡——別提整個細胞，別提整個基因組——已經可以進行巴甫洛夫條件反射。”
"我們發現，即使在像冒泡排序這樣的簡單算法中，也存在意想不到的問題解決能力和行為選擇。這些東西是確定性的；六行代碼，無處可藏，沒有魔法。但如果你以正確的方式看待它們，你會發現它們能做到你不知道它們可以做到的事情。這些事情實際上不在算法中。這告訴我，我們在說我們知道某件事情做什么或者它能做什么時，需要有很多謙遜之心。”
確實，Levin已經決定在生物細胞智能和人工智能之間劃定界限。
“幾個月前，”他告訴Maynard，“我開始寫一篇論文，清楚地闡明生物學中關鍵的幾個方面，這些方面對于創造在道德意義上有影響力的真正智能體是至關重要的。就像‘這是生物學正在做的，我們的計算機架構都做不到的事情。’
“但是我停下來了。我不打算寫那篇論文。不是說這不會有幫助——遲早會有別人寫。但我不想為這些事情負責。無論我是否正確，我發現了一些關鍵特征，我認為這些特征構成了真正有感知能力的存在，我們將需要關注他們…… 在這種程度上，我不想負責創造數以萬億計的這些存在，并且無法控制它們如何被對待。”
Levin認為，制造和利用新形式的有感知生命是“絕對可行”的觀念。
有知覺生命的新形式
在Levin的科學探索旅程中，我們最終來到這一點：思考利用他和他在這個非凡領域的同事們發展的非凡的見解和技術，是否可能創造新形式的有意識的智能生命。Levin毫不含糊地表示：
“我認為這是完全可能的，”他告訴Maynard。“關于心智的特殊之處只能由一個盲目的、修修補補的代理制造突變并選擇特定事物？我看不到為什么這個過程會壟斷創建真正心智的能力。
“我知道有人對此持不同意見，我認為理查德·沃森就是其中之一。但對我來說，我認為有很多條路可以做到這一點。我認為我們已經有了一個很好的基礎，可以找出實際需要的策略和組件。它們與由原生質構成無關，也與我們認為與生物學有關的任何東西無關。我絕對認為它們可以在其他媒介中實現。
“當我向傳統領域中的普通、隨機觀眾講述這些內容時，大部分內容都是他們從未聽說過的，或者對他們來說在哲學層面上聽起來完全錯誤。所以我不確定我們在從‘這是不可能的’到‘這是完全顯然的’這個過渡中所處的位置。我認為這是我們正在經歷的旅程，只是不確定我們現在在哪里……假設我們都能夠長壽，這將顛覆一切。而且應該如此。”
于是Maynard詢問，這一切對人類未來意味著什么？“未來是自由的具身，”Levin回答道。“在我看來，我們的孩子聽到過去的故事，會說‘你一定在開玩笑。你的意思是有人出生了，僅僅是因為某個宇宙射線偶然擊中他們的DNA，所以他們必須留在并死在他們出生時的身體里？也許他們的目標需要更高的智商或更長的壽命，但是不，他們得了腰痛和散光，然后在70歲時死了？那不可能是真的。沒有人會那樣生活！’
“這是我看到的未來，我們現在所在之處將變得荒謬。而且應該如此。這是荒謬的。”
