3年前 (2015-12-29)  科学与探索 |   抢沙发  10 
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再不努力变聪明,就连微生物都不如了

人是地球上最智慧的生物,这个结论大概没有谁有疑义。但是,下面这个科学发现,却有可能让人类颜面扫地,甚至颠覆对智慧的定义。一种在地球上生活了上亿年的低等生物:一团粘乎乎、毫不起眼的黏菌( slime mould),它在几个小时内“设计”出的铁路线路图,居然与最聪明的工程师们花了几十年功夫设计出的东京铁路图,几乎一模一样!甚至在某些线路中,黏菌的设计看起来更加合理。

黏菌形成的网络与东京铁路线路高度重合

复杂的东京铁路线,曾被认为是人类最杰出的工程设计之一。然而,这张铁路网中凝结的几十年人类智慧,却被黏菌几小时内轻松超越。黏菌展现出的智能水平,高深莫测,令人不寒而栗!面对这样的科学发现,科学家、哲学家、社会心理学家......甚至包括艺术家,整个人类都不得不重新审视并思考:什么是智能?智能如何产生?以及未来人类如何实现更强大的智能?再不努力变聪明,就连微生物都不如了

这种叫Physarum Polycephalum的黏菌,是由许多单一的细胞连接在一起,组成的一个大的单细胞生物。它被认为是地球上最大的单细胞生物体,完全铺展开可以达到3平方米的大小。

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黏菌会不断向外延伸生长。而促使它们不断延伸的动力只有一个——“找食物!找食物!!找食物!!!” 这么看来,黏菌也是吃货一枚。它们在快镜头下延伸生长的样子有点小恐怖......

361图书馆--43.gif">再不努力变聪明,就连微生物都不如了

为了搜寻食物,黏菌首先向周围四面八方铺展,将所有的食物定位。随后,黏菌又逐渐收缩回来,变成一个错综复杂的网络,把食物链接起来。当完成这一切,黏菌就可以自在地通过这张网络,源源不断地吸收食物中的营养。

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对于黏菌来说,建立一个行之有效的网络来输送养分是生存的关键。这个网络既能高效地传输,又不能太过复杂,以避免消耗多余的能量。另外,如果通往食物的网络只有一条线路连接,有可能会因为意外而中断。黏菌可不愿意冒这样的风险,所以它会在主干线路旁又建立必要的支线作为后备,以保证到达食物的路径始终畅通无阻。这些,就是黏菌全部生存的智慧:在收益与付出中不断博弈,并最终达到平衡,实现效率的最优化。就是这一简单的生存原则,却可以让黏菌完成许多让人惊叹的复杂任务。比如,黏菌在迷宫中,能找出二点间最短的路径。

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科学家把黏菌与食物分别放在迷宫的两侧。随后,黏菌会自动伸展自己,使细胞覆盖住整个迷宫平面,直至发现食物。然后缩回多余的部分,最终只剩下最短的路径。

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黏菌先不断生长完全覆盖迷宫,再根据效率最优化原则,将多余的部分收缩回来,只保持最短的路径。以后打“水果连连看”时,不需要自己动脑,交给黏菌就行了,表示完全无压力,【漫科普】的小编想想还有些小激动呢!

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科学家们还利用黏菌的设计天份,来模拟规划城市间的交通网。首先,用一幅地图,在城市的位置上放置黏菌最喜欢吃的燕麦片。同时,在湖泊、群山等位置放上阻碍物,避免黏菌通过。然后,让黏菌自由地建立与燕麦的链接。通过这一方法,最终形成的黏菌网络,就是交通效率最高的城市间道路网。黏菌正是利用这一方法,设计出了最为高效的东京铁路线路图。

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黏菌设计出的美国66号公路

更让人不可思议的一个研究,是科学家们用黏菌来模拟人类文明的迁移与发展。把黏菌放在一个琼脂做成的地球仪上,它居然自动形成了一条“丝绸之路”,并与古代的丝绸之路高度重合。这到底是巧合?还是提示了人类文明发展的内因存在客观规律?目前科学家们也说不清。不过,这倒是给历史学家们提供了一个思路:以后可以不用挖墓了,在家养点黏菌也可以研究历史......

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更神奇的一幕,是科学家们发现,黏菌居然还会学习!!!在黏菌生长的过程中,科学家每隔一段固定时间,就给它一些轻微的刺激,如光照或吹冷风。总之,让黏菌感到不舒服。每当受到刺激,黏菌就会减慢生长速度作为回应。持续一段时间后,科学家突然停止刺激,而黏菌却像产生了记忆一样,仍会在原来应该出现刺激的时间间隔减慢生长,似乎预示到刺激会来临。再不努力变聪明,就连微生物都不如了361图书馆--wps1CE2.tmp_.png">再不努力变聪明,就连微生物都不如了

总之,黏菌就是这般神一样的存在。"我是黏菌,与你何干?“科学家们一直想弄明白,没有大脑,也没有神经的黏菌,是如何相互协调,解决这些复杂问题的?近几年的研究发现,黏菌在生长的过程中,整体会同步脉动,就像心脏跳动一样。黏菌中的细胞液、营养液、化学物质等在脉动中,缓缓地传输到细胞的各个角落。当黏菌的一部分遇到它喜欢的食物时,脉动会更加迅速。科学家们相信,黏菌正是依靠这样同步的脉动,不断传递着外界信息,并在内部构建起一个复杂的认知体系。帮助其向整个细胞传递信息,从而使黏菌向食物移动。

再不努力变聪明,就连微生物都不如了这套机制,帮助黏菌在阴暗潮湿的森林里生存了上亿年。而那些令人吃惊的智慧,也正是脉动传递信息的功劳。黏菌这套独特的自组织信息处理方式,让科学家们脑洞大开。尤其对于计算机领域的科学家来说,开启了一个全新的思路,无疑于上帝赐给人类光明。现今的计算机,都是使用单一的中央处理器来思考。而黏菌处理信息的方式完全不同于传统计算机。它们不用询问大脑该怎么做,所有部分都整齐划一、自发地工作着。黏菌的这种智能方式,是否预示着新一场计算机革命的到来呢?

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科学家们已经尝试用黏菌操控机器小车,以及操控机器人的表情。黏菌会根据外界的刺激,做出不同的反应。比如避开危险,避开光照,或者呈现不同微笑或发怒等不同的表情。

 

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