生态主体:信息技术会模仿生活吗?

关于生命,思想,医疗保健和环境,人体和其他生物系统的特性告诉我们什么? 信息技术如何反映其生物的前身?什么使生活变得与众不同? 这些看似是哲学问题,但它们对我们如何为自己和我们的星球提供卫生保健有实际意义。

生命仅仅是复杂的物理和化学吗?

我记得大约20年前参加的一个研讨会。 讲习班本身已经结束,我们坐下来互相祝贺了三天的对话。 大约40名大学理科教授-物理学家,化学家,生物学家和一些数学家,以使我们保持诚实-由于他们对改善科学教学的共同兴趣而聚集在一起。

那是一个温暖宜人的,翠绿色的春天。 在我们身后的正式工作中,大约一半的人在春天的阳光下围坐在最后一个自发的公牛会议上。 在某个时候,一个参与者提出了一个古老的问题,即什么可以区分生活和非生活的东西。 我们都是跨学科的科学老师,因此我们的对话源于广泛的共识。 但是在讨论中的某个时刻,联系开始解开。 我突然发现自己属于我们三位生物学家中的少数。 两组之间的界线是围绕一个主要问题得出的: 生物学(生命科学)是否包含任何独特的法律,原理或思想? 还是生物学中的所有事物都仅仅是化学,物理和数学等“硬”科学的应用?

我的一位持不同意见的人尝试过这样一种论点,即生活是神奇的,如果没有什么原因,除了最神奇的概念- 心灵-从中浮现出来。 我知道其他人可能会轻视这种争执,因为我以前听过它,并且在以后的几年中还会再听到几次。 大脑是一个物理化学系统。 魔术和心灵都可以用化学定律和物理定律来解释,而生命定律也可以解释。 生物非常复杂,但是生命科学没有真正的法律或原理。

自那次研讨会以来的几年中,我花了很多时间反思我们社会中的一个悖论。 一方面,数学,化学和物理学的进步已经进入了信息技术的时代,即功能强大的负担得起的计算机,遍布全球的互连用户网络以及数字和光学技术,它们有望提供更大的信息处理和存储功能。 另一方面,有些人似乎已经采取了一种思维方式,即在不同程度上会使地球上许多水基自给自足的信息处理设备(人体和其他生物的身体)贬值。 这种悖论还反映在卫生保健的几种不同趋势中。 一种是传统西医向更“有效”,去个性化的,以高科技诊断和化学治疗为基础的保健服务的运动。 另一个是“个性化”医学的出现。 对古代较低技术的康复传统(例如传统中药和阿育吠陀医学)的兴趣正在迅速增长。

我认为,体现在那些古老的传统中是本次讨论的核心思想: 生命既是动态化学又是网络化的信息处理 ,是不断旋转和点击的生物纳米,微处理和宏处理程序,其复杂性令人难以置信。 实际上, 信息科学的历史与地球上第一个活细胞一样,已有数十亿年的历史 。 与其将生命视为复杂的化学和物理学,不如将人类的信息技术视为反映生命的东西,而是我们试图模仿本质的尝试。 信息技术模仿生活

生命科学领域唯一能够真正成功地传播以生命为生命的信息的领域可能就是环境科学领域。 我们几乎每天都会受到媒体的关注,这些媒体对我们的星球状况,物种灭绝以及生物多样性减少对人类和其他物种的可能影响表示关注。 这些相互关系中隐含着网络相互关联的概念。 一个生态系统,无论是森林,湿地还是海洋,都是组成该系统一部分的生物(植物,动物,真菌,浮游生物,细菌,甚至病毒)之间信息处理之间相互联系的网络。 它代表了地球的原始互联网 (及其所有子网)。 正是由于这个原因,我在将这一概念应用于个体生物时选择了术语“生态体”,无论是人类还是其他生物。

生命的两个相互依存的特征:只有亚稳态的嵌套网络层次

回到我们最初的问题: 使生物与众不同的是两个相互依存的特征的结合 。 首先,它们具有令人难以置信的信息处理能力-任何生物都是互连网络信息处理器多层嵌套层次结构:宏观器官系统,细胞微网络和亚细胞纳米网络 (见图)。 其次, 它们组成的问题是 亚稳定的。 他们表示一个连续的 推动自我重建 利用生物化学能,不仅可以用更简单,组织更差的物质组装出更复杂,有序的结构,而且还可以在其存在的每个点不断进行,定期替换那些相同的现有结构, 其中一些可能仍在运行 。 我称其为“自我的不断再造”的这一特征也被称为自容性

例如,如果您的皮肤是冬季干燥的,并且穿着深色毛衣或底层,那么当您将其从身体上取下时,很可能会看到许多白色的细小斑点附着在织物上。 这些斑点是以前活跃的皮肤细胞。 皮肤的外层会在其外表面不断脱落死细胞,微小的蛋白质角蛋白,而在其内表面会不断产生新细胞,这些细胞会在几天内逐渐死亡并变成小块角蛋白代替那些脱落的。 这只是普遍过程的一个更明显的例子-还涉及血液,胃的内壁,肠子和血管,是的,甚至是构成大脑每个神经细胞的蛋白质,脂肪和碳水化合物。 自我持续自我创造是一种普遍的生物学特性 ,尽管在每个特定情况下步调不同或细节完全相同。 它也被称为“营业额”。

这两个特征构成了对我的一位同事在二十年前那个可爱的春天提出的最初问题的答案。 在人类历史的这一点上, 只有活着的生物同时展示出以下特征 :互连的网络信息处理器(“内联网”)的嵌套层次结构,以及通过丢弃现有物质并结合新的原子和分子进行重建来不断自我创造结构,甚至那些仍在起作用的(自动生成)。 每个特性仅取决于物理和化学原理,尤其是能量转换。 但是,它们并不能简单地还原为物理和化学。 人体对于健康和疾病的这种看法有几个含义,包括没有副作用的药物的谬误,疾病的诱因和病因之间的混淆以及人们对基因注定了我们的念头。 其他作者也表达了几种推论,尤其是“智能体”和“全脑”的推论。 我希望读者能够理解这些概念不仅仅是哲学上的杂乱无章,而是信息加工的自生生物学的自然产物-生态小体。

CASoS:系统的复杂自适应系统

科学描述了CASoS的许多示例-复杂的系统自适应系统。 这些是由网络子系统组成的复杂的信息处理系统,具有适应各种输入情况的灵活性,包括系统从未遇到过的情况。 更详细的演示将揭示人体(包括大脑和其他方面)都是CASoS,所有动物,植物,真菌和其他生物的身体一样:超级计算机,互联网也是如此,最终,可能还有其他电子设备。 自动驾驶(无人驾驶)车辆只有在其响应不严格限于其编程的情况和响应阵列时才有资格。 换句话说, CASoS就像人的大脑一样, 具有新颖性

紧急属性

所有CASoS都显示出紧急属性 ,而这些属性不能简单地通过加总来预测。 它们是一个整体,其性质大于其部分的总和 。 但是活着的CASoS令人惊奇的事情是它是亚稳态的 ; 它保持稳定性-它的分层网络结构-并展现出其出众的性能,同时又可以通过分子进行分子的化学和物理重塑-永远不会完全由同一物质制造。 没有其他CASoS可以提出此要求。 当然,计算机会随着电子和光子穿过其芯片电路而发生变化,但是这些电路本身必须保持材料上稳定。 (量子计算机是否可能有所不同还有待观察。)而且,没有已知的计算机具有自我再生的能力。 要创建具有意识的计算机(就像聪明的电影“ Ex Machina”一样)可能并不遥不可及。 创建有意识的自生计算机 是当前的科幻小说。

总体而言,生态体,动态的,持续的自生(自我重建)CASoS可以使我们对我们对健康和疾病的期望以及传统医疗管理方式的看法截然不同。 正如GAIA(活着的行星智能)的概念暗示着行星的思想一样,生态体的观点也隐含着整个身体的思想,即一个其智能几乎不仅仅局限于认知和大脑大脑半球所处理的社会关系的身体。 这种元认知(“直觉”的直觉,甚至是ESP)是适合该领域的方面。

全球政客们为利润谋取利益的,狭,的,往往具有破坏性的环境决策似乎对这些概念几乎没有掌握。 尽管事实上,从根本上讲,人类生理学是一门信息科学,其中反馈控制的思想占主导地位,但西医许多医学的主要药物/手术重点似乎也未得到充分了解。 也许最近进军所谓的“个性化医学”,例如通过基因改造和重新引入个人自身免疫系统T细胞来治疗癌症,这预示着朝着这个方向发展。 这仍有待观察。