当阳光或灯光照射到人身上,然后被反射到平面镜的镜面中,平面镜又将光反射到人的眼睛里,我们就看到了自己在平面镜中的虚像,这就是镜像的来源。一个简单的应用就是,我们可以通过照镜子检查自己的衣冠是否整齐。无论在物理学还是生物学中,镜像都是一个非常重要的研究对象。
仿生学是人类工具与生物之间的一种镜像应用,也是大家最为熟悉的一种对比研究方法。从古代开始,人们就发现这是大自然送给人类的宝藏,于是向大自然中的生命学习,为人类的发明创造服务,从而形成了一门新的学科——仿生学。
一个著名的仿生学案例是关于解决飞机的飞行缺陷的。在飞机诞生后的30年里,人类发现当飞机飞行时,机翼会产生有害的颤振,飞行越快,机翼的颤振越强烈,甚至使机翼折断,造成飞机坠落,许多试飞的飞行员因此而丧生。
飞机设计师为此花费了巨大的精力来研究如何消除有害的颤振现象。后来,科学家在研究昆虫如何解决这个飞行问题时发现,蜻蜓每个翅膀前缘的上方都有一块深色的角质加厚区——翼眼(翅痣)。如果把蜻蜓的翼眼去掉,其飞行时就会荡来荡去。实验证明,正是翼眼的角质组织消除了蜻蜓飞行时翅膀颤振的危害。由此,飞机设计师在机翼前缘的远端安放一个加重装置,这样就把有害的颤振消除了。[3]
除了仿生学,很多人可能没有听说过逆仿生学,它由20世纪后期美国生物学家卡拉汉(Callaghan)教授提出。他认为仔细研究人们已经设计制造出来的东西,就有可能解开某些生物的自然之谜。从算盘到电脑,从汽车到飞船,人类的许多发明和设计并不是直接对某种自然现象进行模仿,而是遵循了一定的自然规律。同时,生物的许多高超技能也并不是超自然诞生的,它们同样遵循了自然规律。两者的相似,是自然规律发生作用的结果,可谓殊途同归。[4]
他认为应先仔细分析人类的制造技术,再详细观察自然界的生物是否用过类似的技术,并将这两方面联系起来,通过实验手段,对假说进行验证。在针对昆虫的趋光性机制进行研究时,卡拉汉教授从逆仿生学的角度提出了生物天线假说,认为昆虫趋光是由求偶行为所致,即昆虫的触角有各种各样的突起、凹陷或螺纹,这些结构类似于现代使用的天线装置,使昆虫的触角可以感受信息素分子的振动从而被吸引,灯光中的远红外线光谱与信息素分子的振动谱线一致,昆虫的触角可以感受该信息,从而表现为趋光。由此可见,逆仿生学对于研究生命源泉,解开自然之谜是一把得力钥匙。
卡拉汉的逆仿生学同样适用于人类大脑结构与功能的研究。作为一个不断发育的类脑智能巨系统,互联网的研究从脑科学那里获得了大量提示。几乎在2007年发现互联网类似人脑的同时,笔者团队很自然地联想到,脑科学的研究有没有可能与互联网成镜像关系。也就是说,人脑的结构会不会反过来也高度类似于互联网,会不会也存在路由系统、搜索引擎、IPv4/IPv6地址编码系统、维基百科、脸书社交网络等。
大脑的进化已经经历了数亿年,虽然其进化速度异常缓慢但发育非常完整,由于人类大脑较小,活体观察非常困难,但经过数千年的研究,人类对大脑的宏观和微观结构已基本了解,只是在大脑形成意识、智能和情感的原因和对应结构上尚不明确。(www.xing528.com)
互联网在过去50年里高速发展,功能和结构变化异常复杂,但互联网的架构非常庞大,每一个零件都由人类构建,因此无论从宏观上还是微观上看,人类对互联网的细节都了如指掌。
从人类大脑和互联网大脑的特征看,我们可以得出这样的结论:互联网大脑和人类大脑在科学研究上非常互补,我们有可能通过已经了解的人类大脑结构预测互联网下一步的发展动向。同时也可以用已知的互联网关键特征为解开人类大脑的秘密提供支持。互联网大脑与生物大脑的特征对比如表8.1所示。
表8.1 互联网大脑与生物大脑的特征对比
在数千年人类对大脑进行探索的道路上,这是第一次有了参照物可以和大脑进行对比研究。如果这个猜想成立,那么通过比较互联网大脑和人类大脑的结构,就可能为解开大脑之谜找到一把奇特而有效的钥匙。
2010年,我们根据这一启发,提出人类大脑中11个可能的类互联网结构,包括类SNS功能、类搜索引擎功能、类路由功能、类IP地址功能、类维基百科功能等。
此后,世界范围内的科学发现,不断验证着这一猜想。这些科学发现包括美国南加州大学科学家发现的老鼠大脑中的类路由机制,笔者团队在中国科学院大学进行的人脑类搜索引擎试验,瑞士巴塞尔大学的研究人员发现的大脑中类社交网络机制等。下面,我们就对这些研究进行详细的介绍。
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