科幻世界（2020年3月）

死生相伴——病原微生物

文/張雨晨

導(dǎo)言：

新型冠狀病毒（2019-nCoV）的疫情，牽動(dòng)著全國上下的心。而作為《科幻世界》的讀者，我們在關(guān)注疫情進(jìn)展的同時(shí)，也不免會(huì)對(duì)背后的科學(xué)發(fā)現(xiàn)有所好奇。下面，就讓我們來一探究竟吧。

一、天命之劫

人類對(duì)疾病從不陌生。

公元前五世紀(jì)后期，昔日攜手對(duì)抗波斯帝國侵略的希臘城邦——斯巴達(dá)與雅典已然反目。在這場伯羅奔尼撒戰(zhàn)爭的第二年，隨著大量周邊人口和海外物資蜂擁而入，雅典城里爆發(fā)了一場可怕的瘟疫。面對(duì)疫情，古典時(shí)代的雅典人表現(xiàn)得和今人并無二致，慌亂、迷信和惡念伴著恐懼在社會(huì)上野火般傳播，但最終引領(lǐng)人們生存下來的，卻是危難時(shí)刻迸發(fā)而出的理性與同情。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的鼻祖——希波克拉底秉持著醫(yī)生的誓言，親身投入到了對(duì)抗疫情的戰(zhàn)斗，力挽狂瀾。雖然古典時(shí)代的知識(shí)與技術(shù)限制讓他無從了解瘟疫的本來面目，但希波克拉底通過對(duì)城內(nèi)患者的觀察總結(jié)，發(fā)現(xiàn)火爐邊的鐵匠是最不容易得病的群體，隨即號(hào)召大家燃燒各種草藥，最終熬過了這次天災(zāi)。

作為親歷雅典瘟疫的幸存者，有著“歷史科學(xué)之父”美譽(yù)的修昔底德，也同樣秉持著希波克拉底展現(xiàn)的科學(xué)精神，詳細(xì)、冷靜地描繪了這場瘟疫的特性和影響，而并未如大多數(shù)古代史官那樣將其草率地歸咎于神罰天譴。雅典瘟疫，也因這些現(xiàn)代文明的鼻祖先哲，成了人類歷史上最早一批被詳細(xì)、客觀記錄描述的瘟疫。

當(dāng)然，人類和疫病的戰(zhàn)斗，才剛剛開始。

承接希臘文明遺產(chǎn)、開啟“希臘化時(shí)代”的亞歷山大大帝，在三十出頭便因感染瘧疾（一說傷寒）英年早逝，他建立的偉大帝國，由此分崩離析。

接過古典文明接力棒的羅馬，也飽受疾病折磨。在《新約·路加福音》的第17章，就記錄了耶穌揮手間治愈了十個(gè)麻風(fēng)病人的奇跡故事。而羅馬帝國最為強(qiáng)盛的“五賢帝”時(shí)代，則被一場“安東尼瘟疫”所終結(jié)。一代名醫(yī)蓋倫，只能盡力救死扶傷，同時(shí)詳細(xì)記錄這次瘟疫的發(fā)展演進(jìn)，以助后人。

中原大地，東漢末年爆發(fā)的“傷寒”疫情（并不一定就是現(xiàn)在所說的傷寒）即便按較為保守的估計(jì)，也直接將華夏大地的總?cè)丝凇把鼣亍?，開啟了三國爭霸的混亂時(shí)代。傳承至今的儺戲、上巳節(jié)，都是古人為了祈求神靈祓除“妖邪”疾病而逐漸形成的傳統(tǒng)文化。就連我們極其熟悉的端午節(jié)，在紀(jì)念詩人屈原之前，也是古代吳越先民祭祀龍神、祛除瘟疫的節(jié)日。

時(shí)光荏苒，一度有望恢復(fù)羅馬帝國榮光的東羅馬帝國，卻在極盛時(shí)期爆發(fā)了“查士丁尼瘟疫”，從此再無余力西進(jìn)。中世紀(jì)后期，已經(jīng)開始高速發(fā)展的歐洲遭遇了“黑死病”的迎頭痛擊。幸好，這一次文明之火終于不再被疫情撲滅，反而在瘟疫過后，重拾了古典時(shí)代的榮光，從戰(zhàn)爭與瘟疫中綻放出了最為耀眼的現(xiàn)代文明之花。

不過，徹底走上現(xiàn)代化快車道的歐洲人，卻將“舊大路”的諸多疾病都傳到了美洲。相比于歐洲殖民者的堅(jiān)船利炮、鋼甲火槍，天花等無形的瘟疫才是對(duì)美洲原住民造成毀滅性打擊的絕對(duì)主力。不過美洲也以牙還牙，用梅毒這一“土特產(chǎn)”反手將了趾高氣揚(yáng)的歐洲征服者一軍。

至于彼時(shí)閉關(guān)鎖國的“天朝上國”，明清時(shí)期屢次爆發(fā)的鼠疫和天花，也讓我等的祖先們苦不堪言。就連康熙皇帝，都在早年飽受天花折磨，落下了“康麻子”的綽號(hào)。而他中年時(shí)感染的瘧疾，則多虧了歐洲傳教士進(jìn)獻(xiàn)的奎寧才得以痊愈。

直到20世紀(jì)，一場席卷全球的“西班牙流感”，也從當(dāng)時(shí)全球17億人中帶走了數(shù)千萬人的生命（因疾病規(guī)模太大，無法準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)死亡人數(shù)，估計(jì)值從兩千萬到五千萬不等），令殘酷如絞肉機(jī)的第一次世界大戰(zhàn)都相形見絀。而這樣如今難以想象的可怕疫情，距離我們不過剛剛百年。

在幻想藝術(shù)的領(lǐng)域里，基于現(xiàn)實(shí)創(chuàng)作的瘟疫也不勝枚舉。洛夫克拉夫特的傳世之作《星之彩》，就描繪了隕石上如瘟疫般擴(kuò)散的天外來客?！皯?zhàn)錘”系列中的亞空間邪神“納垢”，則堪稱是瘟疫與死亡的化身。近年憑借高質(zhì)量重制作品再度火熱的《生化危機(jī)》系列中，各種感染病毒與寄生蟲后產(chǎn)生的“喪尸”也讓全世界玩家面對(duì)屏幕不寒而栗。至于氣質(zhì)更加詭譎的《血源詛咒》，則將一座深陷于“獸化病”瘟疫與“血療”迷信中的近代哥特都市塑造得纖毫畢現(xiàn)。

而國內(nèi)的創(chuàng)作者，也各有奇思。燕壘生的《瘟疫》，大膽幻想了一種可以讓人石化的病癥，為讀者帶來了一段壓抑糾纏的故事。王晉康的《十字》，從致命傳染病毒的人為散布開始，討論了人類在生命演化中的地位。而江波的名篇《濕婆之舞》，則以一種看似可怖的惡性傳染病為引，徐徐揭開了壯麗的奇想。

不管現(xiàn)實(shí)與幻想，人類文明史的字里行間，都寫滿了“疫”字。

二、直面深淵

那么“疫”到底是什么？

所謂“疫”，就是傳染性疾病。而引發(fā)疫情的元兇，則是各種寄生蟲、細(xì)菌、真菌、病毒等病原微生物。

其中與人類糾纏最深的，非細(xì)菌與病毒莫屬了。

不同于我等有著完整細(xì)胞核的真核生物，細(xì)菌雖然也有獨(dú)立的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，但并不具備完整的細(xì)胞核，屬于演化上更早出現(xiàn)的原核生物。細(xì)菌在細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞膜之外，有著獨(dú)特的細(xì)胞壁。不同于植物細(xì)胞外側(cè)類似的結(jié)構(gòu)，細(xì)菌的細(xì)胞壁是由多層肽聚糖像疊千層酥一樣堆疊而成的。在肽聚糖之間，還會(huì)摻雜功能各異的蛋白質(zhì)。

除了細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞膜和細(xì)胞壁這些“基本件”，細(xì)菌還有很多“選裝件”。細(xì)長的鞭毛等于一個(gè)活體納米機(jī)械螺旋槳，可以賦予細(xì)菌快速定向游動(dòng)擴(kuò)散的能力。遍布細(xì)胞表面的菌毛，一方面可以為細(xì)菌的黏附侵襲能力錦上添花，另一方面也可以形成性菌毛，成為細(xì)菌間彼此交流遺傳物質(zhì)的通道。如此一來，當(dāng)我們用藥物殺滅細(xì)菌時(shí)，少數(shù)突變產(chǎn)生耐藥性的細(xì)菌就可以通過性菌毛的“連線傳文件”功能，把自己的抗藥基因迅速分享給同胞。而在細(xì)胞壁外，有些細(xì)菌還可以額外形成一層莢膜，既可以用于強(qiáng)化侵蝕、附著能力，也可以增強(qiáng)自己對(duì)外界環(huán)境與免疫系統(tǒng)攻擊的抗性，堪稱進(jìn)可攻退可守的“護(hù)體斗氣”。當(dāng)面對(duì)十分惡劣的環(huán)境時(shí)，一些細(xì)菌甚至可以像“三體人”那樣“脫水濃縮”，形成有著極強(qiáng)抗性的芽孢，以這種休眠狀態(tài)抵抗外部壓力，最終東山再起。當(dāng)然，再厲害的芽孢畢竟依然是肉體凡胎，面對(duì)高壓蒸汽滅菌等強(qiáng)悍手段時(shí)還是只有死路一條。

憑借這些演化中形成的“外掛裝備”，細(xì)菌在面對(duì)各種生存環(huán)境時(shí)均展現(xiàn)出了強(qiáng)悍的生命力。但這種頑強(qiáng)如果出現(xiàn)在寄生人體的致病菌身上，就要讓我們這些“房東”遭殃了。

痢疾、霍亂、鼠疫、肺結(jié)核、傷寒、梅毒，細(xì)菌感染引發(fā)的各類傳染疾病，貫穿了人類文明史。而相比于這些偶發(fā)的傳染病災(zāi)難，各種持續(xù)、散發(fā)的細(xì)菌感染則殺死了同樣多——甚至更多的人。

我們現(xiàn)在熟悉的生活，持續(xù)的時(shí)間還非常短暫。僅僅在不到一百年前，一個(gè)小小的傷口依然可能讓最強(qiáng)壯勇猛的戰(zhàn)士永遠(yuǎn)倒下；女性的每一次生產(chǎn)，都要面對(duì)產(chǎn)褥熱的威脅；而新生的嬰兒，也有很大概率在童年時(shí)期就早早夭折，母親們費(fèi)盡一生心力生下好幾個(gè)甚至十幾個(gè)孩子、卻只有幾個(gè)可能長大成人。即便如此，成年后的每一次染病也都可能成為生離死別?！敖】怠边@一我們?nèi)缃褚暈槔硭?dāng)然的狀態(tài)，卻是人類在絕大部分歷史階段里的奢望。

這個(gè)與當(dāng)今迥異的世界里，人類的生死，并不掌握在自己手里。無處不在、卻又看不見摸不著的病菌，才是手握生殺大權(quán)的命運(yùn)主宰。直到磺胺、青霉素為代表的抗生素陸續(xù)被人類科學(xué)研究者發(fā)現(xiàn)、量產(chǎn)，這個(gè)看似離我們遙遠(yuǎn)的時(shí)代才被逐漸終結(jié)。當(dāng)然，相比于散發(fā)的感染類疾病，傳染病因?yàn)椴≡膬疵团c烈性，雖然整體上也被有效控制，但依然時(shí)刻為人類醫(yī)學(xué)界所警惕。

總之，拜這些由真菌、放線菌為了對(duì)抗細(xì)菌所演化出來的代謝產(chǎn)物所賜，二戰(zhàn)結(jié)束以后，從歐美發(fā)達(dá)國家開始，人類的平均壽命開始隨著一種又一種抗生素的研發(fā)而飛速增長，孕產(chǎn)婦和嬰幼兒死亡率則一路狂跌。我們熟悉的“健康時(shí)代”，這才正式開始。

但是，抗生素終究只能用來對(duì)抗細(xì)菌。

作為最小、最簡單的病原微生物，病毒很晚才被人類發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行科學(xué)描述。這些極簡的小東西，甚至沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)，全部家當(dāng)就只有一個(gè)記錄遺傳代碼的核酸核心和一層包裹核心的蛋白質(zhì)外殼，最多再加一層從宿主細(xì)胞上“順”來的包膜。如此一來，游離的病毒顆粒甚至算不上一個(gè)完整的獨(dú)立生命。病毒若想“活起來”，就必須與宿主細(xì)胞結(jié)合，將自己的核酸注入宿主細(xì)胞內(nèi)、拼到宿主細(xì)胞的基因上，然后再利用宿主細(xì)胞自帶的全套工具，來進(jìn)行復(fù)制和增殖。雖說病原微生物的生存策略本質(zhì)上都是在花式搭便車，但如此“窮游”的，還真就只有病毒一家了。

惱人的是，病毒雖然平均直徑只有一百多納米，體積比起尺寸起碼以微米計(jì)的細(xì)菌來說小了至少一千倍，但破壞力卻一點(diǎn)不小。天花、流感、HIV、埃博拉和幾度流行的病毒性肺炎，都沒少讓人類吃苦頭。病毒對(duì)機(jī)體的損害，一類是通過感染宿主細(xì)胞后大量增殖，使宿主細(xì)胞像中了“抱臉蟲”一樣“爆體而亡”；另一類傷害，則是病毒在機(jī)體中的破壞活動(dòng)引起免疫系統(tǒng)的異常激活，讓免疫細(xì)胞如同狂熱的“宗教審判庭”一樣胡亂攻擊機(jī)體自身的細(xì)胞，引發(fā)嚴(yán)重的炎癥反應(yīng)。今年的“新冠”病毒，就是這樣讓患者肺部產(chǎn)生嚴(yán)重炎癥，導(dǎo)致呼吸困難的。此外，還有些一病毒學(xué)會(huì)了一路劍走偏鋒的招數(shù)：它們通過將自己的基因插入到人體細(xì)胞之中，增加癌變的風(fēng)險(xiǎn)。而且持續(xù)病毒感染產(chǎn)生的炎癥本身，也容易讓被感染的組織出現(xiàn)癌變。也就是說，包括宮頸癌在內(nèi)的一些特定癌癥，實(shí)際上是可以通過注射對(duì)應(yīng)的病毒疫苗來預(yù)防的。

當(dāng)我們打算教訓(xùn)教訓(xùn)這些小東西時(shí)，更麻煩的事就來了。病毒不像細(xì)菌那樣有完整復(fù)雜的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，因此對(duì)付病毒，我們無法像對(duì)付細(xì)菌那樣可以祭出各種針對(duì)性的抗生素——也就是說，目前人類只有“殺菌藥”卻沒有“殺毒藥”。此外，病毒的突變速度往往很快，這樣高速的“版本迭代”經(jīng)常讓人類研發(fā)預(yù)防性疫苗的速度望塵莫及。

記錄病毒遺傳信息的核酸，并不一定像其他生命那樣是DNA，而有可能是DNA的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物——RNA。一般來說，宿主細(xì)胞里對(duì)于DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄都有著嚴(yán)格繁復(fù)的檢測糾錯(cuò)機(jī)制，可以在第一時(shí)間就將大部分基因變異檢測出來，但對(duì)于病毒的RNA卻很寬松。因此，RNA病毒往往特別容易積累突變。讓人類頭疼至今的流感、HIV、埃博拉以及SARS和新型冠狀病毒，都是RNA病毒。

病毒的突變，會(huì)導(dǎo)致其表面的可識(shí)別抗原快速變化，成為“變臉狂魔”，從而讓疫苗研發(fā)變得極其滯后，更讓機(jī)體的免疫系統(tǒng)防不勝防。因此，檢測不同病毒之間關(guān)鍵遺傳信息或者表達(dá)產(chǎn)物的相似程度，就成為了判斷出不同病毒間親緣關(guān)系的重要依據(jù)，是抗擊病毒疫情的戰(zhàn)斗中極其重要的關(guān)鍵情報(bào)。而且人類對(duì)病毒疫苗的跟進(jìn)研發(fā)，也并非總是在亡羊補(bǔ)牢。通過接種牛痘疫苗，人類已經(jīng)在自然環(huán)境消滅了曾經(jīng)為禍一時(shí)的天花病毒。俗稱“小兒麻痹癥”的脊髓灰質(zhì)炎，也隨著我們兒時(shí)吃下的那一顆糖丸而再難興風(fēng)作浪。

此外，病毒想要進(jìn)入宿主細(xì)胞“搞事情”，也需要識(shí)別宿主細(xì)胞表面特定的受體分子。比如說人人談之色變的HIV，就需要在宿主細(xì)胞表面找到由CCR5基因表達(dá)的蛋白作為“門鎖”，與之結(jié)合之后才能進(jìn)入細(xì)胞開始潛伏。而在人體內(nèi)，表達(dá)CCR5基因的細(xì)胞主要是免疫系統(tǒng)的T細(xì)胞，因此HIV發(fā)病時(shí)破壞的，恰恰就是人體的免疫系統(tǒng)。也就是說，HIV就像一個(gè)只撬門但不偷東西的怪盜，本身對(duì)機(jī)體破壞有限，卻給各路病菌打開了方便之門。在北歐地區(qū)，有少數(shù)人恰好在這個(gè)基因上擁有突變，因此他們對(duì)于HIV就有著遠(yuǎn)超其他人的抵抗力了。至于眾人談之色變的SARS和新型肺炎冠狀病毒，則都是針對(duì)ACE2受體，因此主要的攻擊目標(biāo)集中在下呼吸道，產(chǎn)生的臨床癥狀，也就主要是肺炎了。

病毒這種對(duì)號(hào)入座的機(jī)制，使得同一種病毒可以在不同物種之間傳播，甚至在不同物種里感染不同類型的細(xì)胞。流感、HIV和埃博拉這些殺人無數(shù)的病毒，全都是人類從野生動(dòng)物那傳染來的。而不同生物對(duì)病毒的抵抗能力，也有所區(qū)別，對(duì)一個(gè)物種無甚大礙的病毒，可能就是另一個(gè)物種的致命死神。比如說，獼猴攜帶的B病毒，對(duì)于這些猢猻山大王來說只會(huì)導(dǎo)致輕微的皰疹，但在同為靈長類的人類身上，就能發(fā)展為足以致死的神經(jīng)系統(tǒng)病變。而作為渾身“五毒俱全”但自己“百毒不侵”的強(qiáng)者，蝙蝠家族更是各種致命病毒的老搭檔。對(duì)它們強(qiáng)大免疫系統(tǒng)影響不大的病毒，很可能對(duì)人類就是不折不扣的天災(zāi)。因此，盡量避免在無防護(hù)狀態(tài)下接觸野生動(dòng)物或者野生動(dòng)物制品，才是從根源上避免一部分病毒感染的方法。

三、天行有常

自然規(guī)律面前，無所謂善惡。

這些寄宿于我們體內(nèi)的微生物，同樣如此。

說來有些出乎意料，我們?nèi)梭w內(nèi)，正常情況下就有大量的共生菌。其數(shù)量經(jīng)過科學(xué)家估計(jì)，可能足有一百萬億，總重量足有幾斤重。相比之下，人體自身的細(xì)胞數(shù)量，才不過三十萬億左右。可以說，人體是一個(gè)外來戶遠(yuǎn)多于本地人的“移民國家”。

而這些微生物對(duì)我們身體的作用，則剛剛揭示了冰山一角。

演化的道路，從來都沒有固定的方向，也沒有必然的要求。為了更好地活下去，感染宿主的病原微生物，也需要進(jìn)行一番權(quán)衡：薅宿主的羊毛太狠，雖然可以逞一時(shí)之快，但一旦宿主油盡燈枯，那么自己也會(huì)“皮之不存毛將焉附”。因此，諸如埃博拉這樣起病急重的病癥，雖然可以在一地制造人間地獄，卻也因?yàn)椤昂詽啥鴿O”而難以在更大范圍快速傳播，對(duì)人類整體的危害，反而可以忽略不計(jì)。相反，流感病毒這樣長時(shí)間潛伏、對(duì)大多數(shù)宿主損害有限的疾病，才能真正鋪開自己的“帝國”，并且靠著這樣的“廣種薄收”策略，有可能對(duì)人類造成更大的威脅。

沿著這條演化道路繼續(xù)走下去，病原微生物可能會(huì)與宿主徹底達(dá)成“諒解”，成為合作共生、一榮俱榮的伙伴。一些病毒，甚至將這種求生之道走到了極致：它們在入侵宿主細(xì)胞之后，僅僅是將自己的遺傳信息拼接到宿主的基因上，然后便不再有任何輕舉妄動(dòng)，只是靜靜地以一段外來插入代碼的形態(tài)，跟著宿主細(xì)胞分裂的順風(fēng)車不斷復(fù)制，最后事實(shí)上成為了宿主基因庫中的一部分。現(xiàn)代的遺傳學(xué)研究表明，包括人類自身在內(nèi)，幾乎所有現(xiàn)存物種，都曾經(jīng)在漫長的生命演化道路中屢次接納過這樣的“病毒代碼”。毫不夸張地可以說，我們都是天生的“轉(zhuǎn)基因”產(chǎn)物。

但所有這些行為，都無關(guān)善惡，微生物沒有這樣的思維能力。

因此，那些不同于我們的荒野生靈，往往都在與各自的疾病共存。久居“人類動(dòng)物園”的現(xiàn)代智人，若是在毫無防護(hù)的情況下貿(mào)然與之接觸，后果將難以預(yù)料。但“總是先看見海的圖畫，后看見?！钡默F(xiàn)代人，卻很容易對(duì)并未接觸的自然環(huán)境產(chǎn)生完全錯(cuò)誤的認(rèn)知。只可惜，“順之者昌，逆之者亡”的客觀自然規(guī)律從不理會(huì)人類的看法，只會(huì)默默地給予貪婪傲慢的無知無畏者以注定的命運(yùn)。

我們的茹毛飲血的先祖，為了生存而狩獵各種冰河巨獸直至對(duì)方滅絕，尚且算是情有可原。而完全沒有必要使用野生動(dòng)物制品的現(xiàn)代人類，出于對(duì)自然與同類的雙重傲慢，非法食用野生動(dòng)物、佩戴野生動(dòng)物制品、飼養(yǎng)野生動(dòng)物寵物，就是在破壞自然生態(tài)資源的同時(shí)，給全人類帶來無盡的潛在風(fēng)險(xiǎn)。雖然如今人類已經(jīng)發(fā)展出了空前發(fā)達(dá)的科技文明，但只要其中的大多數(shù)人依然將看待世界的思維方式滯留在中古世紀(jì)的本能狀態(tài)，那么類似SARS、“新冠”這樣的悲劇就注定會(huì)不斷重演?！?

這世上存在著各種生存在其他生命體內(nèi)的生命，有些帶來破壞，有些帶來助益，有些靜靜地潛伏其中。不同的物種在偶然中選擇了不同的道路，也將接受各自的結(jié)果。至于身為宿主的我等，則只需盡力活下去便可——就像棲身于我們體內(nèi)的微生物一樣。

做出選擇，承受代價(jià)，然后繼續(xù)選擇、繼續(xù)承受……直到生命終結(jié)之時(shí)，這就是生命存在的全部。我們面對(duì)自然，必須放下在“人類動(dòng)物園”的社會(huì)游戲中養(yǎng)成的全部傲慢，因?yàn)榭陀^世界的游戲規(guī)則，不會(huì)因我們的欲求與觀念而動(dòng)搖半分。

天地不仁，無善無惡，生死存亡，各盡所能。

揭開“五竹叔”的眼罩——解密活體機(jī)器人

文∕錢禹坤

Xenobot？你在說什么？你確定你說的不是Xenomorph（異形）？

前段時(shí)間，活體機(jī)器人Xenobot論文的發(fā)表，曾一度引發(fā)了話題熱度，仿佛科幻世界的大門離我們又近了一步?！叭祟惤K于創(chuàng)造了電影中的異形?！薄芭硕嗬Ш薪K于被打開，人類在作大死的方向上又進(jìn)了一步。”“太好了，我的‘五竹叔’終于來了！”打??！我們承認(rèn)《異形》里的外星生物會(huì)引發(fā)人的身心戰(zhàn)栗，而《慶余年》里皮膚吹彈可破、戰(zhàn)斗力爆表、又酷又萌還忠心不二的“五竹叔”很有吸引力?？伞癤enobot”跟他們截然不同。

那它究竟是個(gè)啥？人造人嗎？未來的智人？對(duì)不起，恐怕你想多了。

由來自美國佛蒙特大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)家和塔夫茨大學(xué)生物學(xué)家共同組成的科研團(tuán)隊(duì)，于2020年1月13日在美國國家科學(xué)院院刊上發(fā)表了一篇關(guān)于人類首次研制出的“活體機(jī)器人”的頂級(jí)研究（A scalable pipeline for designing reconfigurable organisms）。期刊論文中表明，被起名為Xenobot的機(jī)器人就是那么一種通過提取非洲爪蟾胚胎中的兩種細(xì)胞（心肌細(xì)胞與表皮細(xì)胞），然后進(jìn)行必要的培育操作，最終通過計(jì)算機(jī)仿真模擬的方式組裝成不同形態(tài)的可編程化有機(jī)體結(jié)構(gòu)。

沒錯(cuò)，你沒有看錯(cuò)，有機(jī)體！既不是什么智能機(jī)甲，也不是具有真人樣貌的機(jī)器，更說不上高智慧的怪物，把大象裝進(jìn)冰箱攏共分三步，組裝一架Xenobot其實(shí)也僅僅需要四個(gè)步驟：

（1）提取：提取爪蟾胚胎心肌細(xì)胞（作為腿）與表皮細(xì)胞（骨架身軀）

（2）培育：整個(gè)培育過程其實(shí)可以分成好多步驟，但根本上還都是生物細(xì)胞培育的不同工序。

（3）模型設(shè)計(jì)智能計(jì)算：用計(jì)算機(jī)算法來完成對(duì)Xenobot的形態(tài)以及組裝模型的設(shè)計(jì)工作。

（4）組裝：根據(jù)模型計(jì)算出的合理設(shè)計(jì)組裝“機(jī)器人”，當(dāng)然還包含后續(xù)的校對(duì)工作。

反觀以上四大步驟，除卻第三步，其他幾個(gè)核心步驟其實(shí)都是傳統(tǒng)的生物科研技術(shù)，與我們一貫的人工智能研發(fā)相距甚遠(yuǎn)。

如此一來，Xenobot的定義與其說是“活體機(jī)器人”，不如說是基于機(jī)器算法設(shè)計(jì)改造的生物活體。那么我們不由得會(huì)想起另一種科幻作品里的常見形象——賽博格了。一個(gè)搭載了機(jī)械的改造人，Xenobot會(huì)不會(huì)是他的初代或者前身呢？我們不妨結(jié)合機(jī)器人研發(fā)的特點(diǎn)來一窺究竟。

真正意義上的機(jī)器人一詞以及世界史上第一臺(tái)機(jī)器人（工業(yè)機(jī)器人）的問世也就是近幾十年的事，但對(duì)于類機(jī)器人的幻想?yún)s可以追溯至3000多年以前——我國最早記載的偃師伶人；1800年前張衡發(fā)明的記里鼓車；公元前2世紀(jì)由希臘人發(fā)明的自動(dòng)機(jī)……

醫(yī)用：一個(gè)這樣的微觀機(jī)器人的誕生勢必會(huì)影響到傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。原因很簡單：它是生物的，它又是足夠的?。▋H有1毫米大?。?。雖然已經(jīng)有很多非生物性質(zhì)的微觀機(jī)器人（比如納米機(jī)器人）已經(jīng)應(yīng)用于傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)，但這些先輩們無一不存在著一種弊端——那就是它們的非生物特性讓它們很難被降解，很容易產(chǎn)生各種排斥反應(yīng)。但Xenobot可以說完美地解決了這個(gè)問題，它的生物性可以與生物機(jī)體有機(jī)結(jié)合；它的無儲(chǔ)能性令它一旦耗光自身能源便會(huì)自我毀滅，轉(zhuǎn)變成一坨有機(jī)細(xì)胞，輕易便可以被降解代謝掉。未來，我們可以利用Xenobot深入到血管組織，解決阻塞問題；也可以利用其可編程性準(zhǔn)確輸送藥物到達(dá)指定位置，甚至于精準(zhǔn)定位癌細(xì)胞……

回顧這些古老的發(fā)明甚至于傳說，可以總結(jié)出：機(jī)器人技術(shù)研發(fā)的核心在于功用。那么Xenobot是否具備這一點(diǎn)呢？根據(jù)論文內(nèi)容推想，大致有這么一些方向——

環(huán)保與安全：Xenobot有機(jī)體本身具備自運(yùn)動(dòng)以及水環(huán)境探索能力，可以利用其特性進(jìn)行海洋微生物清除以及應(yīng)用于尋找危險(xiǎn)化合物和放射性污染物等領(lǐng)域。而自降解特性也使得其在完成相關(guān)功用后可與自然環(huán)境有機(jī)結(jié)合，不會(huì)造成二次污染。

這樣看來Xenobot的的確確具備了機(jī)器人的基本特性，那么我們接下來深入它建造過程中與計(jì)算機(jī)技術(shù)關(guān)聯(lián)最緊密的一個(gè)步驟——算法，來看看它與傳統(tǒng)的機(jī)器人有什么異同。

Xenobot的形態(tài)以及組裝模型，是通過運(yùn)行在超級(jí)計(jì)算機(jī)上的模型計(jì)算算法得出的結(jié)果。而計(jì)算的算法完全遵循于進(jìn)化規(guī)律，這是一種區(qū)別于人工智能領(lǐng)域的“機(jī)器學(xué)習(xí)”（腦神經(jīng)模擬）的全新算法——進(jìn)化搜索算法。

要知道，傳統(tǒng)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法與應(yīng)用主要是通過計(jì)算機(jī)模擬人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，通過大量學(xué)習(xí)樣本（歷史經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)）進(jìn)行自我學(xué)習(xí)，增加模式識(shí)別準(zhǔn)確的一種算法，這主要是從腦神經(jīng)角度演化推導(dǎo)出來的一種算法（當(dāng)然現(xiàn)如今更加流行的基于大數(shù)據(jù)的深度學(xué)習(xí)算法其實(shí)也是機(jī)器學(xué)習(xí)不斷演化出的另一種機(jī)器識(shí)別方式）；但本次研究所用到的進(jìn)化搜索算法完全是脫離開腦神經(jīng)學(xué)依據(jù)的一種生物學(xué)進(jìn)化算法，該算法的核心在于充分利用了計(jì)算機(jī)的高計(jì)算性能，將數(shù)百種隨機(jī)設(shè)計(jì)形態(tài)進(jìn)行演化與模擬運(yùn)算，找出最符合進(jìn)化與功用目的的設(shè)計(jì)形態(tài)。淘汰掉表現(xiàn)不佳的結(jié)果，保留最優(yōu)結(jié)果。整個(gè)過程看似簡單，就像是“吃雞”一樣的游戲方式。但這樣的計(jì)算方式需要計(jì)算機(jī)具備足夠強(qiáng)大的運(yùn)算效率以及足夠多的進(jìn)化理論樣本，好在近些年計(jì)算機(jī)信息化也同樣在飛速地發(fā)展，摩爾定律[1]決定了我們對(duì)于這樣的運(yùn)算，終會(huì)達(dá)到一個(gè)非常理想的狀態(tài)。

但這里要特別提到的就是，并不是說進(jìn)化搜索算法與機(jī)器學(xué)習(xí)算法相比一定是更高級(jí)的，它們完全是兩個(gè)不同的領(lǐng)域，一個(gè)是在模擬人腦神經(jīng)識(shí)別事物規(guī)律，一個(gè)是在找尋生物（目前還是單細(xì)胞生物）基礎(chǔ)構(gòu)造與進(jìn)化規(guī)律。而且從整個(gè)人工智能領(lǐng)域來看，這種進(jìn)化規(guī)律的計(jì)算反倒是更加低級(jí)的（無須自我學(xué)習(xí)，只需按仿真模擬進(jìn)行淘汰篩選）。

拼功用略有優(yōu)勢，拼算法稍遜風(fēng)騷，一層層解開了遮眼布的Xenobot是不是讓你感到有點(diǎn)失望了呢？別急，也許看看它的特性會(huì)給我們帶來一些驚喜。大體而言，Xenobot凸顯了四類亮眼的特性——

生物性：組建材料來自于生物細(xì)胞，擁有全生物機(jī)體的構(gòu)造，自然與其他生物體可以完美有機(jī)結(jié)合，可以完美避免生物免疫系統(tǒng)的排異反應(yīng)；無毒無害；本身能源耗盡后不可再生，完成基本功用后可以自動(dòng)降解，節(jié)能又環(huán)保。

可自愈性：研究表明，這種全新的生物人工結(jié)構(gòu)具備完善的自愈特性，甚至于在研究者去主動(dòng)破壞其結(jié)構(gòu)之后，該有機(jī)體可以在短時(shí)期內(nèi)完好復(fù)原——天生的熵減特性。這是一項(xiàng)不可思議的發(fā)現(xiàn)，至少在未來的人造醫(yī)學(xué)器官方向找到了一種可能。

可重構(gòu)性：Xenobot直接翻譯其實(shí)是“可重構(gòu)生物”——具備千變?nèi)f化的組裝方式，而拼出來的每個(gè)個(gè)體都是獨(dú)立的生物體，其功用也便可以隨著自己的拼接方式與形態(tài)而各異。這有點(diǎn)兒類似《超能陸戰(zhàn)隊(duì)》中那種微型磁性可重構(gòu)機(jī)器人群。它們就像是樂高玩具，可以隨時(shí)幻化成各種計(jì)算機(jī)指令給予的萬般形態(tài)，完成指定的動(dòng)作與功效。

蟻群特性：組裝好的生物機(jī)體完全是一種被編程好的自主運(yùn)動(dòng)個(gè)體，Xenobot的個(gè)體本身是不具備任何神經(jīng)元結(jié)構(gòu)的，單獨(dú)的個(gè)體運(yùn)動(dòng)不具備任何傾向性。但群體的Xenobot卻表現(xiàn)出了一種特有的協(xié)作特性，它們就像是被蟻后所指引，集體傾向于多數(shù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。就像凱文·凱利在《失控》中提到的：“未來機(jī)器人將按照‘無中心分布式系統(tǒng)’模式來運(yùn)行，大量‘愚蠢’的個(gè)體在分工的情況下完成高難度的行為。”Xenobot就是遵循了這樣一種“蟻群”式的導(dǎo)向。群體智慧的運(yùn)用會(huì)令未來的人工智能實(shí)現(xiàn)宏觀的“萬能”，它們可以在所需要應(yīng)用的領(lǐng)域內(nèi)無所不能。

綜合以上特性，雖然目前看起來比較低階，但隨著技術(shù)的進(jìn)一步成熟，Xenobot在未來也可以譜寫一段足以超越任何科學(xué)作品的傳奇。

好了，在層層抽絲剝繭后，我們再來重新審視一下這位站在我們面前的非典型機(jī)器人。比起異形，它連神經(jīng)元都不具備，距離產(chǎn)生那個(gè)叫作“自主意識(shí)”的形而上的未知物質(zhì)相去甚遠(yuǎn)；比起“五竹叔”一樣的仿生機(jī)器人，它并沒有一塊內(nèi)置程序芯片，也沒有一副鋼筋鐵骨和人工合成材料的仿生皮膚；比起賽博格，它的生物體改造并沒有拼接金屬元素，沒有大刀闊斧的朋克式整容，更多的是一種基于生物內(nèi)在的推演。也許這樣的Xenobot少了幾分神秘色彩，與我們既期待又畏懼的科幻未來想象有不少偏差，但這并沒有削減它問世的劃時(shí)代意義。它是由生物科研團(tuán)隊(duì)與計(jì)算機(jī)人工智能團(tuán)隊(duì)跨界合作的科研產(chǎn)物。是兩個(gè)團(tuán)隊(duì)在傳統(tǒng)生物技術(shù)和人工智能領(lǐng)域的全新嘗試。而且目前得出的結(jié)論也證明，該嘗試是成功的、是具備無限可繼續(xù)深化研究方向與可能的全新方法論。相信在不遠(yuǎn)的未來，Xenobot會(huì)繼續(xù)不斷地被深度挖掘，演化出更多我們所想象不到的智能化工具，為人類在整個(gè)智慧應(yīng)用領(lǐng)域貢獻(xiàn)一份力量。