宇宙万物质能生命与信息

http://tech.qq.com/a/20141019/004782.htm?pgv_ref=aio2012&ptlang=2052
月球或将被改造成第一个外星发电站
科技前沿腾讯科技 [微博] 罗辑2014-10-19 08:08
[摘要]日本工程公司认为未来可以利用月球满足我们对能量的需求，可在月球上建立大型发电站，然后通过微波途径将电力传输到地球上。



腾讯科学讯 据国外媒体报道，如今许多大型科技公司都在研发新的未来技术，比如SpaceX公司就开始制造未来可重复使用火箭，这些科技能给我们带来巨大的技术进步，在我们的文明不断发展中，一直需要能源的供应，如果没有足够的能源，科技进步也无法实现，因此一家日本工程公司认为未来可以利用月球满足我们对能量的需求。月球除了能为人类建立第一个外星基地外，还可以提供足够的资源让人类获得大量的能量，其中之一就是从月球开采矿物和获得太阳能。

月球上的矿物资源就不言而喻了，大量氦3可以为人类提供清洁能源，但前提是我们能够掌握可控的核聚变技术，此外月球还有一些地球上不存在的矿产物质，未来我们也可以开采这些矿产。日本的科技公司提出了在未来利用月球进行发电的设想，比如我们在月球表面敷设光伏发电装置，可以延伸数百公里，月球上有巨大的表面积可以敷设这样的发电装置，由于月球几乎没有大气，处于真空状态，因此太阳能进入月球表面时的削弱程度较低，转换效率比较高。

使用月球作为光伏发电基地是利用月球资源的途径之一，科学家对月球表面发电面积进行了计算，大约400万平方公里的面积可以用于发电，足以为我们提供强大的电力供应，月球太阳能装置采集到的能量通过微波发射器传递给地球，这样我们就可以使用来自月球的电力了。其实许多人对这个方案提出了质疑，因为地球到月球之间的距离达到了38万公里，能量是否能传递到地球是个很大的问题，如果可以传递的话，还存在衰减程度的问题，如何提高电力的传输效率是月球发电站意义所在。（罗辑/编译）

http://tech.qq.com/a/20141019/004790.htm?pgv_ref=aio2012&ptlang=2052
可连续使用二十年的超级速充电池问世
科学新闻腾讯科技 [微博] 过客2014-10-19 08:26
[摘要]技术人员们已经研制出一种超级电池，两分钟内就能基本充满，而且一旦充满电，它能够使用长达20年。



腾讯科学 据国外媒体报道，新加坡南洋理工大学的技术人员研发出一种全新的超级电池。这种新电池能够快速充电，2分钟内就能达到70%的电量，当充满电的时候能够使用长达20年。这就使它们的效率十倍于目前市场上最强效的锂离子电池。

此外，目前的电池通常需要2小时才能充满，能够使用20小时，而且再充电的次数也有限制（大约500次）。这种新电池不仅性能持久，而且能够充电数千次。

这种新电池将使用一种二氧化钛制成的新胶状材料取代了传统电池中的石墨。球形的二氧化碳会被操控形成纳米管，这种形态是加速化学反应为电池充电的关键。

据科技资讯网称，如果这种新电池能够实现商业化，那么它的潜力是非常大的。它能够让移动设备的寿命更持久，而且能够提升电动车的运行时间。它预计2年后可以正式上市销售，但它最初的成本将很高，达到5000美元左右（约3万人民币）。但是如果产量提升并且有公司大量购置，那么它的造价将降下来。（过客/编译）

科学家对4.5万年前人类基因进行测序
生命奥秘腾讯科学2014-10-27 08:02

[size=14][摘要]研究人员已经对发现于西伯利亚地区4.5万年以前的一块人类腿骨进行了基因测序，这是迄今为止最古老的人类基因得到测序。



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腾讯科学讯 据《自然》网站报道称，一位旧石器时代中期的人类男性死在了西伯利亚地区，他的一块腿骨骨头完整保存在了额尔齐斯河的岸边，现在研究人员对这块骨头进行了测序。
基因是生物体的遗传物质，人类当中则是以DNA的形式进行编码。DNA测序是为了确定DNA分子内核苷酸的准确顺序。这项最新研究发现，这位男性的基因组中含有尼安德塔人的DNA，
研究的高级作者，马克斯普朗克进化人类学研究所的负责人Svante Pääbo告诉《国家地理》称：“我们事实上非常震惊于这块骨头的历史时期，我们甚至对它进行了两次测试来确定它的年代。”
正如伦敦自然历史博物馆的Chris Stringer所说：“这项研究对于我们了解人类迁移是非常关键的。科学家们一直对人类离开非洲的时间争论不休，而这块骨头能够帮助我们了解更多的信息。我认为这块骨头的年代接近于现代人类离开非洲并且将人口传播到世界各地的时间。我认为人类离开非洲的时间大约在6万年以前。”（过客/编译）[/size][/size]

海洋底部存在不需要阳光的庞大生态系统
科学腾讯科技[微博]2014-11-01 07:02

[size=14][摘要]生物学家在大洋底部发现存在“不依赖阳光”的最庞大生态系统。



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腾讯科学讯 生物学家在太平洋底部发现存在一个与世隔绝的庞大生态系统。那里的微生物依赖岩石的化学成分与海水产生化学反应提供能量。
这种模式的生命形式，其实这并不新鲜！之前曾经在矿井中和海底火山口附近发现过，教科书上称之为“化能合成”生物。与之前不同的一点是，这次发现的依靠“化能合成”提供能量的生态系统极其庞大，大洋地壳中的这些生态系统或许才是地球上最大的生态系统。
丹麦地质生物学家马克·莱韦尔表示，大洋地壳平均厚度约6.5公里，占了60%的地球总表面积，因此，可以说地球上最大的生态系统不是靠“光合作用”驱动的，而是靠“化能合成”驱动的。
上世纪90年代，科学家发现由玄武岩构成的大洋地壳上有大量奇怪孔洞，从那时起他们就展开了研究工作。
大洋地壳是由融化的岩石在板块的裂缝中涌出并遇到海水冷却形成的，中间部分和两侧的化学成分差异很大。中间的岩石是刚刚形成的，其中含有丰富的高能化学物质，能够用来支撑以微生物为基础生态系统的发展。两侧部分的岩石形成于数百万年前，其中的富能化学成分已经消耗殆尽。
这种类型生态系统的基础是氢气，是由富含铁和硫的岩石与海水发生化学反应形成的。微生物可以利用氢气作为燃料把二氧化碳转变成体内有机化合物，同时可以产生甲烷等副产物，甲烷又可以去支持其它微生物的生长需求，更高级的生命再以这些细菌为食，最终形成一个独立于阳光的生命网络。（清风）[/size][/size]

http://tech.qq.com/a/20141102/007361.htm?pgv_ref=aio2012&ptlang=2052
最新研究将地球上水的历史再次前推1.35亿年
科学腾讯科技 [微博] 2014-11-02 08:38
[摘要]照此推算，或许46.35亿年前，地球上就已经存在水了。



腾讯科学讯 11月2日，据国外媒体报道，虽然地球早期的环境使水无法保留在地球表面，但是科学家们已经找到证据证实形成水的原料或许就保存在地球内部的岩石中。这一新发现表明，太阳系内的水比之前的研究结论早了1.35亿年。

这项研究的首席作者，美国林洞研究中心的Adam Sarafian称，他们的发现是太阳系内水存在的最早证据。岩石中存在水原料的确凿结论曾经属于小行星Vesta，之前的分析在这些岩石中并未发现水或者形成水的材料。但是Sarafian和他的同事针对小行星的化学成分进行了研究，而且发现大量氢氧分子的痕迹。

之前的研究已经表明，45亿年以前水存在于我们太阳系外部较冷的部分。但是小行星Vesta和年轻地球所在的太阳系内部，高温和太阳风足以将任何水蒸气送到太阳系外部区域。Sarafian称：“虽然地球在接下来的40亿年里不断变化，Vesta仍然处于冰冻状态，Vesta让我们了解到地球刚形成时的情景。”

Vesta也与地球有着相同的“化学指纹”，换句话说，科学家们之前已经表明，Vesta上的氮元素很可能与地球上的氮元素有着相同的来源。地球也与月球拥有共同的化学指纹，科学家已经在月球岩石中发现了水的痕迹，这就证实在太阳系诞生之后1.5亿年水就出现在太阳系内部。Vesta的岩石样本比月球的岩石样本在时间上早了1.35亿年。

Sarafian称，时间上的跳跃是非常明显的，因为在最初的1.5亿年里，太阳系内部被认为非常炎热，而且更加不利于水的存在。地球也遭遇到飞行陨石碎片的撞击，而这也衍生了陨石撞击地球形成月球的理论。（过客/编译）



http://tech.qq.com/a/20141102/007019.htm?pgv_ref=aio2012&ptlang=2052
真有外星人吗？科学家：木卫二的概率比火星更大
科学腾讯科技 [微博] 清风2014-11-02 08:23
[摘要]科学家认为，木卫二冰层之下是巨大的海洋，那里很可能存在低等的外星生命。



腾讯科学讯 11月2日，在英国举行的天体生物学会议上，科学家展开了关于太阳系内最有可能存在生命星球的辩论，辩论的焦点集中在火星和木星卫星。

最近，英国天体生物学中心建立了“国际地下天体生物学实验室”，位于约克郡地下一公里深的矿井内。生物学家将利用这个地下实验室研究生物如何在极端环境下生存，从而学习生命的化学特征，对其它星球上可能存在的外星生命形式进行研究。

我们太阳系内，木星的卫星木卫二（欧罗巴）有存在生命的可能性。该卫星的直径达到了3130公里，它仅仅比月球略微小一点。天文学家认为，在它那巨大冰层之下是浩瀚的海洋，储存的水量甚至比地球海洋中的水还要多。科学家最新研究表明，冰层中存在的过氧化氢能够为简单的生命形式提供生存的能量。

美国喷气推进实验室(JPL)科学家罗伯特·帕帕拉尔的研究兴趣是木卫二，他一直试图说服美国宇航局提供20亿美元的资金用于近距离对木卫二进行探测。然而，美国宇航局探测木卫二的希望不大，部分原因是探测火星任务耗费了太多的资源。除了去年发射的“火星大气和挥发演化”探测器之外，2016年要发射“洞察”号着陆器以及2020年还要发射新型火星车。（清风）

http://tech.qq.com/a/20141107/012003.htm?pgv_ref=aio2012&ptlang=2052
天文学家在银河系星云中发现生命分子
科学腾讯科技 [微博] 2014-11-07 07:09
[摘要]天文学家在银河气体星云中发现了形成氨基酸的前体分子，这些分子可以在行星上播撒生命的种子。



科学家利用射电望远镜在距离银河系中心发现了能形成氨基酸的前体分子。

腾讯科学讯 天文学家在我们银河一大团气体星云中发现了形成氨基酸的前体分子——甲基腈和乙胺。地球上的生命都是由大分子组成的：氨基酸构成了蛋白质、核苷酸构成了DNA和RNA。这些生命大分子究竟来自何处？仍然是科学界最大的谜团之一。

事实上，想要在太空中直接找到氨基酸分子是一件非常困难的事情。为了绕开这个难题，美国一支科学家小组利用位于西弗吉尼亚州的巨型“绿岸”射电望远镜发现了甲基腈和乙胺这两种氨基酸的前体物质，这两种物质存在于形成氨基酸的化学反应的前期步骤中。

近年来，天文学家在星际间陆续发现了越来越复杂的“星际分子”，例如乙醇醛和甲酸乙酯，前者是最简单的糖类，后者是陈年(微博)老酒和各种水果散发出来的香气分子。最近发现的这两种分子虽然不怎么合胃口，但这并不是最重要的。

当想要捕获新星际分子的时候，天文学家通常会把他们的望远镜指向银河系中心区域。那里有一片跨度达150光年的星云，科学家称之为Sgr B2（意为射手座B2），它是银河系内最大的气体云之一，比其它的气体云要浓密40倍。

在星际气体中发现这些氨基酸前体分子意味着，它们可以在新形成的行星上播撒生命的种子。（清风）

http://tech.qq.com/a/20141111/009365.htm?pgv_ref=aio2012&ptlang=2052
科学家发现与恐龙共存的哺乳动物“巨人”
科学腾讯科技 [微博] 2014-11-11 07:14
[摘要]一项最新研究发现，发现于马达加斯加岛的一种古老哺乳动物拥有至少20磅（约9公斤）的体重，这就使它成为了当时哺乳类亲属中的巨人。



这种古老的哺乳动物与恐龙共同生活于6600万年到7200万年的冈瓦纳大陆上

腾讯科学讯 据国外媒体报道，纽约石溪大学解剖科学系教授David Krause带领的研究团队，2010年在马达加斯加岛搜寻水生生物化石时，意外发现了一种古老哺乳动物的头盖骨。这种温血的哺乳动物在古老的冈瓦纳大陆与恐龙共同存活，它拥有大眼睛、卓越的听力和灵敏的嗅觉。

这块化石属于一种古老的灭绝哺乳动物——gondwanatherians，存活于大约7200万年到6600万年以前，此前科学家对于它的了解仅限于几颗牙齿和下巴碎片。这快保存完好的头盖骨揭开了这种神秘哺乳动物的面纱。

Krause称：“这块头盖骨惊人的完整，最值得注意的是它的尺寸。它大约有13厘米长，看起来似乎并不大，但是对于那个时期的哺乳动物来说它就是庞大的。恐龙时代的其它哺乳动物都是小个子，只有大约老鼠大小，因而使它成为同种类温血物种中的巨人。”

在过去21年里，Krause和同事们一直在马达加斯加岛寻找古老哺乳动物遗骸，但尽管他们搜寻非常彻底，也只发现了恐龙和史前鳄类。在2010年，科学家们在马达加斯加岛的一个偏远海岸线偶然发现了这块化石。

这块头盖骨化石也让研究人员深入了解了这种动物的视觉和嗅觉能力。Krause称，它的大眼眶表明它拥有在低光线条件下的良好视力。此外这种动物的嗅球约占据了大脑容积的14%，这对于那一时期的动物来说已经相当的大。Krause称，那使它拥有一种灵敏的嗅觉。

对它耳朵的检查表明它能够听到高频声音，类似于现代的蝙蝠。德克萨斯大学奥斯汀分校的人类学助教E. Christopher Kirk称：“与现代哺乳动物不同的是，它的听觉器官短而且原始，在某些方面类似于有袋类哺乳动物和胎盘哺乳动物。”

这块头骨化石也有可能帮助研究人员重建早期哺乳动物祖先的理论。Rougier称：“最重要的就是这块化石非常复杂，而且属于一个我们知之甚少的领域。它为我们研究南方大陆哺乳动物打开了一个新的窗口。”（过客/编译）

http://tech.qq.com/a/20141120/012555.htm?pgv_ref=aio2012&ptlang=2052
平行宇宙假说可解释量子力学的奇异现象
天文航天腾讯科学2014-11-20 07:51
[摘要]德克萨斯州理工大学比尔·普瓦里埃教授提出了一个理论，不仅假定了平行宇宙的存在，同时也发现它们之间还存在相互作用。



我们的宇宙可能由无数个可能性时空构成，无数个宇宙中每个宇宙彼此互为平行宇宙

腾讯科学讯 据国外媒体报道，平行宇宙是个非常奇特的理论，认为我们的宇宙可能由无数个可能性时空构成，无数个宇宙中每个宇宙彼此互为平行宇宙，这些世界几乎没有交集，每个事件都可能产生出无数个可能性结果，它们分别对应着每个平行宇宙，因此关于平行宇宙的研究也处于进展之中。近日，德克萨斯州理工大学比尔·普瓦里埃教授提出了一个理论，不仅假定了平行宇宙的存在，同时也发现它们之间还存在相互作用，这一现象能够解释量子力学中的一些“怪事”。

比尔·普瓦里埃教授在四年前就已经提出过类似的想法，但其他物理学家在最近才开始构思这个框架，计算结果表明其在数学上是可行的，因此这篇论文发表在10月24日的《物理评论X》期刊上。量子力学是物理学中最为神奇的学科，从微观尺度上解释了宇宙的运行情况，科学家也通过量子理论来解释亚原子粒子所表现出的波粒二象性，并通过波函数对微观粒子的行为进行描述。

物理学家认为一旦我们对一个粒子进行测量行为，我们就无法同时获得精确的位置与速度信息，而休·埃弗雷特是第一个提出多元宇宙解释的物理学家，他在20世纪50年代公布了多世界理论，用于解释量子力学的怪异现象，但该理论在学术界并不受欢迎。现在，许多物理学家投身于研究多元宇宙和平行宇宙理论，提出了许多可能性的理论来解释量子力学。有趣的是，量子力学已经存在一个多世纪了，直到今天仍然存在争议。

爱因斯坦是一位伟大的科学家，但他并不是量子力学的粉丝，在爱因斯坦眼中，一个粒子的不确定位置源于概率，其实并没有太大的意义，他也说过一句名言：上帝不掷骰子。从爱因斯坦的角度出发，波函数没有存在的必要。现在研究平行宇宙的物理学家正试图证明我们生活的宇宙是无数个宇宙中的一个，这就要从平行宇宙的相互作用入手寻找，这条路仍非常漫长。（罗辑/编译）

http://tech.qq.com/a/20141125/011765.htm?pgv_ref=aio2012&ptlang=2052
美国科学家认为星际核战争毁灭了火星人
奇闻奇观腾讯科学2014-11-25 08:03
[摘要]美国物理学会2014年度秋季会议上，等离子体物理学家约翰·勃兰登堡博士认为火星上的古老文明不仅存在，而且还发生过核大战，来自另一个外星的种族消灭了古老火星文明。



有人认为，远古火星人被核战争摧毁



约翰•勃兰登堡博士所绘制的核弹爆炸地点，他认为这两起超级核弹攻击摧毁了火星文明

腾讯科学讯 据国外媒体报道，美国宇航局已经向火星派遣了庞大的科学舰队寻找火星生命，到目前为止仍然没有发现火星生命，但已经确认了火星在数十亿年前存在湿润的环境以及一些湖泊。有研究人员推测火星在远古时期存在比较发达的文明，这一情况我们在一些科幻片中也可以看到，来自美国的勃兰登堡博士提出了一个新的理论，他通过研究发现火星上此前存在古老文明，现在已经灭绝了，这些火星人是被屠杀的，有证据显示火星上出现了核爆炸。

美国物理学会2014年度秋季会议在伊利诺斯州举行，在本次会议上，等离子体物理学家约翰·勃兰登堡博士公布了一个怪异的理论，他认为火星上的古老文明不仅存在，而且还发生过核大战，来自另一个外星的种族消灭了古老火星文明，目前我们仍然可以发现一些关于火星人被屠杀的证据。图中显示了约翰·勃兰登堡博士所绘制的核弹爆炸地点，他认为这两起超级核弹攻击摧毁了火星文明，我们现在可以在火星表面上探测到一层薄薄的放射性物质层，包括了铀、钍和发射性钾等。

值得关注的是，约翰·勃兰登堡博士认为这些核爆产生的痕迹可能也围绕在地球周围，我们通过一些手段可以发现这些痕迹。美国宇航局的火星“奥德赛”探测器在火星大气中探测到高浓度的氙-129，表面上存在铀和钍，此前科学家认为这些核素的发现并不意外，这些都是天然存在的，火星表面出现这些核素也比较正常。但是约翰·勃兰登堡博士不这么认为，他声称这是火星文明受到攻击的证据，并在地图上标记出两次大型核弹攻击的遗址。《宇宙论与天体粒子物理学杂志》刊登过他的研究文章，内容是火星上异常核素的研究。

约翰·勃兰登堡博士认为他的理论可以解释费米悖论，如果宇宙中充满了文明，为什么我们仍然没有收到来自其他文明的消息，他的解释是外星文明已经抵达太阳系，并攻击了火星古老的文明，摧毁了它们。事实上，约翰·勃兰登堡并不是第一个认为火星被攻击过的研究人员，UFO专家沃森也有类似的观点，他们认为太阳系此前爆发过核战争。（罗辑/编译）

http://tech.qq.com/a/20141204/010254.htm?pgv_ref=aio2012&ptlang=2052
霍金：人工智能或成为人类“终结者”
科技前沿腾讯科学2014-12-04 07:45我要分享 165
[摘要]目前，英国著名科学家霍金警告称，快速发展的人工智能或将成为导致人类灭亡的“终结者”！



霍金：人工智能或成为人类“终结者”

近日，霍金警告称，人工智能的快速发展可能将导致人类灭亡。

腾讯科学讯 据国外媒体报道，我们渴望研制机器人助手和自驾驶车辆，虽然人工智能初期阶段已证明非常有用，并给人们生活带来变化，但是伴随着科学技术的快速发展，未来出现媲美人类、甚至超越人类的机器人将后果不堪设想。目前，英国著名科学家斯蒂芬-霍金警告称，人类将面临着一个不确定的未来，先进的人工智能设备能够独立思考，并适应环境变化，它们未来或将成为导致人类灭亡的终结者！

今年初，霍金表示，在人工智能方面的成功是人类历史上最大的事件，但很遗憾的是，这也是最后的一个重大事件。他强调称，人工智能技术具有其它方面的影响，例如：物种灭绝、战争、疾病和贫穷。

近日，霍金在伦敦举办的一次活动中发表这一观点，他还指出，着眼于未来，人工智能对人类的负面影响是没有基本限制的。先进的人工智能设备可以独立思考和运行，它们不受环境变化的限制，并能适应所在环境，而人类局限于缓慢的生物进化，无法与日益完美的智能机器人抗衡，人类最终会被超越，甚至被淘汰和灭绝。（悠悠/编译）

http://www.swarmagents.cn/swarma/detail.php?id=18623

我们的世界是虚拟世界么？-- 一个从梦中梦引出的论证
2014-12-14 21:05:30　 信息  虚拟  层次  意识 

华尔兹的哀

我们的真实世界是否是某个虚拟世界？这个问题非常惹人遐想，但现在基本没有实证研究的证据。我在上一贴“从维度到次元--星际穿越与Ever 17”（http://www.swarma.org/swarma/detail.php?id=18622）中提到可以先研究我们的次元和我们虚拟的次元之间的互动规律，再用这种方法试着和比我们高的次元互动。 这里，我另外从梦中梦的角度，给出一个“我们的世界是否是虚拟世界”的论证。

大家对梦中梦都比较熟悉。在电影“盗梦空间”中，催眠后的虚拟次元一共有4层，每层都有不同的故事。当然，催眠严格来说不是梦，而是独立于醒了和睡着之外的意识模式。但从大脑虚拟的角度来看，也可以认为催眠世界和梦世界本质一样。

假设物质世界的人脑的神经元（或者更深入到分子原子排布方式）体系的总信息量是N0，那么按照唯物论“物质决定意识”的传统看法，人脑模拟出的梦世界的总信息量N1应该等于N0，也就是说，如果人脑的分子排布有N0种可能，那么梦世界里的最小单元的排布也应该是N0种可能，这样才能让物质和意识一一对应。 

但现在，有了梦中梦后，第二层梦境并不是由物质次元的大脑直接激发产生的，而是由第一层梦境中虚拟出来的大脑产生的（类似于虚拟机）。我们假设第二层梦境的总信息量是N2。那么神奇的事情发生了，我们必然有N2 + N1 > N0。至于再在第二层梦境的虚拟大脑中再虚拟第三层梦境，乃至更多，那梦境的总信息量肯定会远远大于N0。

所以得到结论，虚拟世界和真实世界的总信息量不相等，不相等的根本原因就是虚拟世界中可以虚拟新的层次。 这样，“物质决定意识，物质和意识一一对应”这样的说法就不太成立了。

我猜测，我们的真实世界其实也是一个虚拟世界，而且虚拟我们真实世界的世界也是虚拟世界。。。这样，既然所有层次都是虚拟世界，也就不存在一个真实的最本底的最根本的物质世界了来虚拟各个虚拟世界了。这样那个“虚拟世界和真实物质世界总信息量不相等”的疑难就自然解决了。 

联系到我之前帖子“观察出万物--一个观察自指模型与分形和标度不变性的起源”（http://www.swarma.org/swarma/detail.php?id=18561）的世界观，这些永无止境的虚拟层次应该就是那个观察自指产生的无穷层的镜像（内心pattern），而没有一个最本底的物质世界也意味着物质pattern和内心patter不存在最本质的区别，都是pattern，区别仅仅是能否取得各个模拟器窗口（各个人）的共识而已。这里，虽然没有一个最本底的物质世界，但确实有一个最本底的存在 -- 观察。 正是观察+自指+原初扰动 才产生了内心和物质的一切。 




补充：


1. 当然，如果坚持“虚拟世界和真实物质世界总信息量相等”，那会推论出模拟的世界层次有限，要一定层之后世界的单元就非常粗糙了，或者各个虚拟层次不能同时完整存在的结论。 这个问题是可以实证检验的。脑科学和计算机科学，对这个问题的研究可以最终判定总信息量是否相等， 进而对“物质”和“意识”的关系和“物质”的地位，给出最终的科学结论。


2. 关于情感。以上对意识世界的描述似乎仅仅是在描述一个类似物质世界的图景。但我们知道，意识世界里还有很多不存在于物质世界的东西，比如情感，比如数学真理逻辑等。现在的脑科学对情感的研究就基本是找对应的激发脑区，这很有实际用处，但正如我在我帖子“科学也许就是数据压缩”（http://www.swarma.org/swarma/detail.php?id=18608）注一中指出的，这仅仅是对应，这种对应关系不能继续压缩。 但在虚拟层次的角度看，情感有了另外的解释：情感情绪来源于不同模拟层之间的差异。 这个论断也是和自古以来各个修心流派的基本论点吻合的。很多修心流派认为，人对未来的不适当想象会导致焦虑，对过去的不适当回忆会导致抑郁，只有活在当下，才是最健康的。这个活在当下，也就是如实观照，用虚拟层的话说，就是如实反映现实，让虚拟层和现实层合一。


3. 关于数学真理逻辑。在柏拉图和彭罗斯的三世界模型中，数学真理界是独立于物质世界和心智世界的。在本文的虚拟层视角下，数学真理界也无法属于任何虚拟层，甚至和最本底的“观察”都没关系，它依旧是独立的。数学真理界，逻辑，和各个虚拟层（包括“真实”层）一起，组成了“我”，组成我们的存在和一切。



http://www.swarmagents.cn/swarma/detail.php?id=18622

从维度到次元-- 星际穿越与Ever17
2014-12-14 00:04:52　 时间  YY  层次  虚拟  影评 

华尔兹的哀

注：本文含有不少相关影视游戏的剧透，不想被剧透的童鞋慎入。

最近终于把“星际穿越”看了，网上对影片里的重力穿越虫洞黑洞飞船加速原理之类的物理和技术的可能性和漏洞讨论的飞起，不过我却不太感兴趣这些细节争论，因为我的科幻观一直是把科学元素作为独立的审美要素，既不把科技要素作为主体死扣技术细节（硬科幻），也不把科技要素作花瓶套人文套爱变软文（软科幻）。在我看来，科幻作品能够把科学（甚至潜科学）要素应用巧妙，在剧情上给人耳目一新和震撼的效果，并且能激发观众的终极感，就达到目的了。所以这次看星际穿越，我最震撼最欣赏恰恰是很多人觉得是奇幻而非科幻的“书架后的四维空间”情节。 这个情节，含有（潜）科学要素 -- 四维空间超越时间，剧情上呼应从开头开始的异常现象，以一种循环自指的方式同时做到了埋伏笔和解伏笔，非常巧妙，视觉艺术上做得非常美，情感也催人泪下。并且，这种对时间和世界的终极思考也能激发观众的终极震撼感。 

时间机器时间回溯问题祖父悖论在物理上一直是一个热点，有很多解决方案，比如引入平行宇宙之类。 在一些影视作品中，也有相应地解决问题的猜想。比如蝴蝶效应和命运石之门就用（主体）世界线的构想解决了时间悖论。我之前写的科幻“芯片姑娘”（http://www.swarma.org/swarma/detail.php?id=18472）则是用所谓“无始有终”的循环时间片段，通过引入“大观察”意志改变参与循环片段的主体的思想（类似于佛家说的不断地观察观察观察，观察这个观察。。。或者庄子里的怜悯他人，怜悯这个怜悯。。。乃至顿悟，跳出某个层次发生突变），从而改变主体的行为让主体跳出循环时间片段。而这部星际穿越，则是巧妙地通过引入高维时空，解决了时间问题，所以作为同样构思过如何在剧情上解决时间问题的我，看到这个书架后高维时空情节时，简直要激动地吼出来了;-) 

(注：关于时间问题我说的比较笼统。实际上星际穿越书架后面只能看到时间在一维展开，这时向祖父开一枪还是有悖论。但如果不开枪，而只是向过去的自己发送信息，这是可以的，但过去的自己不可能理解这个信息然后改变行为，因为这样还是有悖论。所以我这里说星际穿越解决的时间问题仅仅指通过引入高维让同一个人在同一时刻有两个观察视点，这点石头门第一集也做到了，我的“芯片姑娘”也是。至于要解决祖父悖论，如果书架后能看到各个世界线/平行宇宙的展开就可以了吧)

后来在网上看到有人说星际穿越的4维时空和游戏Ever 17里BW视角是类似的，都是通过引入高维解决问题。（因为Ever 17要玩通需要很久，集智的各位估计没那么多时间，想了解Ever 17核心剧情和思想的请看文末我转的Ever全剧透剧情。这里不得不说一句，Ever 17里的“自指”和逆天的剧情设定简直就是给集智量身打造的啊，太有“集智味”了，各位没时间玩的也一定要看看我转的那个剧情介绍，非常想和各位讨论里面的“跨次元”自指！）。这句话看起来是对的但细想起来有问题。星际穿越里地高维是物理中的维度（时间），而Ever 17里所谓的高维其实和物理的维度没关系，而是一种“层次”，或者集智以前讨论过的“虚拟层次”。 

但神奇的是，虽然不是物理实在的维度，在Ever 17里这种虚拟层次也能解决“时间问题/悖论”。

对Ever 17的深入思考还让我想到了更多的东西 -- 不同层次/次元（不同虚拟层次）之间的交流问题。

为了方便，我就把Ever 17游戏里的世界，我们写的小说里的世界，和现在通常被称为“二次元”的动漫世界，都叫做“二次元”（虚拟世界）。我觉得，这些二次元世界都和“生命游戏”世界等价。

当然，现在来看，小说，动漫之类都是作者创造的，都是‘死’的，怎么会和生命游戏等价呢。

我以前也是觉得这些二次元都是死的，而且就算是“sims”那种活的世界，也无法和我们的次元产生直接互动（sims里那种由玩家操作选择的那种简单互动不算，我说的互动是有‘物理’意义的互动，比如涉及时间等物理本质之类，就像Ever17里那种）。直到Ever 17启发了我联想到生命游戏。 我觉得以后完全可以让生命游戏和小说结合，把小说的初始设定编入生命游戏中，小说剧情的可能演化规则也写入游戏里，然后由游戏自主演化剧情，还能设置随机数设置演化概率之类，产生不同的可能结局。 这样，就能把二次元“活”过来，甚至具有某种智能。并且， Ever 17的神剧情也启发了我，让我觉得次元之间的直接互动是可能的，而且这种互动很可能有某些科学规律。

关于实在世界和虚拟世界的关系，集智以前的神贴马先生的“论虚拟实在的力学”（http://www.swarma.org/swarma/detail.php?id=4717）探讨过可能的时空转换关系。 但我在玩了Ever 17后再看回去，发现马先生其实是从参考系的角度出发的，而物理中的各个参考系，其实还是在一个层次下，所以参考系视角和相关的数学体系不一定能适用于不同次元间的转化。至于像Ever中不同次元间"生命"的互动，则更没法描述了。

Ever 17的一个伟大之处，就在于其提出了一些“潜科学”设想，解决不同次元间的互动问题。比如里面的提出的二次元里的人通过把相隔17年的两个事件精心打扮，显得非常相近，让游戏玩家分辨不出，以为是一个事件，从而产生不同次元的（层次）的混淆，让玩家进入二次元，“附身”到二次元的某个人身上，从而解决时间悖论，救活朋友。这样的“潜科学”设想，是完全能够在以后的生命小说游戏里实验检验的，当然现在的这些设想还很粗糙，以后需要更严格的逻辑和数学，不过可能的路子应该就是这样。 正如“三体”里的黑暗森林理论，给人类的地外文明交流活动指出了可能危险，Ever 17的这些设想，也给以后的不同次元的交流指出了路子。

关于我们的现实世界是不是更高层次智慧生命的虚拟的游戏，现在还没有有力的证据。但如果我们以后研究清楚了我们的次元和我们模拟的次元的关系和互动方式，那也许就能够给这个问题带来些启示。比如仿造二次元生命和我们沟通的方法向我们的高次元生命用巧妙方式发出信息看看有什么反应之类。


[size=10]附录：Ever 17全剧透剧情。http://tieba.baidu.com/p/701225938




我从未想过有一天会用较长的时间为一个游戏写评论（说是评论还不如说是剧透……），但是集中数天时间玩了《EVER17》（简体中文版又名《时空轮回》，繁体中文版又名《时光的羁绊》）后，连续几天之内，有多游戏的场景、对白始终在脑中挥之不去，这种感觉在我玩游戏的几年来还从未有过。所以我觉得有必要写点什么了。
     很遗憾，我先要告诉大家的是，如果大家看了我这篇评论想去玩游戏，请做好思想准备：这游戏并不适合所有人。首先，这是一款***G游戏，国内玩家不太熟悉***G游戏，我举个比较成功的***G例子吧：《樱花大战》。***G游戏在游戏之中算是很独特的一类，整个游戏都在全力表现剧情，可以说在所有游戏类型里，***G的剧情表现力是最强的，超越了人们常见的RPG。而表现剧情的代价就是对其他游戏元素的简单处
理。《樱花大战》在***G里属于把游戏元素展现的比较复杂的，而大多数***G的模式很简单，这款《EVER17》也是一样：百十张场景图，一些人物图，动听的音乐，上百张精美CG，几段小动画，大量的文字和对白，全对白语音，十分简陋的游戏系统，没了。在游戏里，玩家不能操纵人物移动，没有什么系统可以研究，只能不停的点鼠标看对话，然后在剧情选项处做出一些会影响到结局的选择，除此之外，玩家什么也做不了……看到这里大家也明白了，***G的系统音乐操作什么都是为剧情服务的，剧情就是一切，玩家只要会点鼠标就成了。因此，有些人干脆就吧***G叫做电子小说——这种叫法并无不妥，如果去除语音、音乐、动画，那玩家就如同在电脑上看小说一般。因此，很多玩家会不习惯***G游戏，因为它实在谈不上“玩”游戏而只是“看”游戏。此外，***G的文字量十分庞大，以《EVER17》来说，它的存档里附带游戏过程中的所有对白，游戏共5条路线，每个路线到了最后的对白文字量都在20万字以上，整个游戏加起来就是100多万字，很考验玩家耐心。而且***G游戏大都有很多条路线，各路线间剧情又有不少重复，虽然玩家可以快速跳过重复内容，但是感觉还是很累。坦白说，我玩的***G极少，《kanon》没玩下去，《樱花大战3》只玩出了一个女主角的结局就不玩了（大家知道，樱花大战里MM很多的……），《沙耶之歌》（这个游戏可以推荐给18岁以上玩家，很血腥变态，带h情节，但是很有内涵，能引起玩家思考）由于很短所以玩完了。我自己都是不习惯***G游戏的，但是《EVER17》让我坚持了下去，玩完了所有的5条线路的所有结局。
     除了上面所述，此游戏还是一个galgame，galgame顾名思义，是有很多美少女的游戏，玩家扮演的男主角周旋于少女之间……国内一些游戏代理商把galgame称为恋爱养成游戏，典型的如《心跳回忆》，但是这种说法不严谨，galgame里确实有很多游戏是恋爱养成，但不是所有galgame都强调恋爱，如《AIR》里对亲情的刻画比爱情成功的多。galgame中有很多游戏出于商业目的，多少都加入h内容，即使是lgame届非常著名的《AIR》和《KANON》也不例外，只不过这些游戏后来都发售了全年龄版……大量含h的galgame的存在使galgame名声不好，导致很多玩家不想玩，但是即使是带h的galgame，很多游戏的剧情也相当出色。《EVER17》是galgame型的***G，不过《EVER17》不带h。
     说了这么多后，似乎还是很难描述《EVER17》是个什么样的游戏，表面上，《EVER17》是恋爱养成型***G，只不过故事背景不是常见的校园，而是未来的一个水下海洋主题公园。以下是这个故事的背景：
     LeMU，一个漂浮在水深51公尺的近未来海洋主题公园。公元2017年5月1日午后12点51分，乐园内一次不明意外的产生，造成7名（？）男女被困在乐园内。食物、水、空气都逐渐在消失当中，还有新的不为人知的威胁慢慢出现在他们面前……一直承受着强大水压的乐园墙壁将在119小时内崩坏，隔着厚厚的玻璃，另一头便是深邃的黑暗。在这密闭的空间还有仅剩的时间下，他们互相帮助，互相鼓励，当彼此的感情正不断的投入时，死亡期限也不断地逼近，究竟这7名男女要如何跨越一次次的危机，用彼此的情谊战胜死亡的恐惧呢？还有，这不明的意外又究竟是为什么？

看了故事背景就知道，《EVER17》不是以描述爱情为主的，被困水下的情况下谁也没心情整天谈情说爱吧……游戏中有大量的谜题，说这游戏是悬疑解谜游戏也不为过。当然了，感情戏还是很多的，下文详细说。总之，《EVER17》就是这样一个描述起来很困难的游戏。

【结构】
     写到这里我很头疼，《EVER17》的故事结构相当巧妙，如果不描述出来的话大家很难看出这游戏的魅力。但是一旦描述出来就难免大量剧透，这样会破坏大家玩游戏的感觉……好在《EVER17》的故事强悍到即使知道了剧透还是会被震撼，我自己便是如此，玩游戏前看了大量剧透帖子，但是还是彻底的被游戏震撼了。所以我决定放开手脚疯狂的剧透-。-
     游戏有2个主角，仓成武（以下简称武）和失忆少年（以下简称少年），玩家可以通过游戏前期选项来选择“视点”（注意这个词，很关键），也就是选择用谁做主角。每个主角可以攻略的MM有2个，但是很奇怪，从故事背景看，所有人都应该被困在一个水下公园才对，但是有一个女性角色“松永沙罗”（以下简称沙罗）只在少年视点里出现，而在武视点中完全没有出现，而其他女性角色在2个视点看起来也有所区别，这看起来很不正常，应该是2017年发生的一个事件啊……但是等玩家玩到可可的剧情路线后就发现被游戏骗了，游戏是双线结构！武的故事发生在2017年而少年的故事发生在2034年！但是这样就出现了问题，间隔17年，为什么有些人物在2个视点里都出现了而且样子没变？这就是剧情设计的巧妙了。事实上游戏跟玩家玩了个文字游戏，在2个视点的剧情中都有“武”和“少年”，但是实际上2034年的武并不是2017年的武，2034年的少年也不是2017年的少年，但是为什么2034年有人要自称为武呢？除了武和少年外，其他人的样子在间隔了17年后为什么一点都没变？2017年的事件是个意外，但是2034年的事件有一些疑点，似乎是人为造成，这是为什么？故意弄混的时间，相似的人物，相似的事件，甚至在2034年的事件中，被困水下公园的7天内，武故意重复做一些2017年的武做过的举动，这是为什么？是什么人处心积虑的布局让2017年的事件在2034年重现，到底是为了什么？
     还记得上文提到的游戏有5条路线么？5条路线分别为茜崎空（简称空，武视点可攻略）、小町月海（简称月海，武视点可攻略）、田中优美青秋香菜（简称优秋，少年视点可攻略，注意这名字很长，但有玄机）、松永沙罗（简称沙罗，少年视点可以攻略）、八神可可（简称可可，是最终路线，第三视点可以攻略，咦，第三视点是啥？？？）。这里不能不提游戏的一个变态的设计：至少要通关4次，打出空、月海、优秋、沙罗的结局后才能进入可可路线。前面4条路线每条路线都留给玩家无数谜题，可可篇是解谜篇。可可篇的剧情是在2个视点来回跳跃，剧情也在2个年代交替发展，当谜题解开后相当震撼人心，可以说如果不玩穿可可篇，这个游戏就等于没玩一样。这种游戏结构设计虽然使很多没有耐心的玩家望而却步，但在配合表现剧情上可以用完美来形容。

【人物】
     相信看了上面的叙述，大家已经开始对游戏感兴趣了，那么我开始无耻的剧透-。-
     故事的真正情节是这样的：2017年，武、空、月海、少年、可可、田中优美青春香菜（简称优春，和上面的优秋对比下……）被困水下公园LeMU，在几天之中发生了很多事情……6天后，在绝望之际他们发现水下公园下方有神秘机构IBF，他们到了IBF，竟然与地面上成功通讯，终于被救出，但是武和月海由于一些事情没能及时逃生，武为了救月海而沉入水下……17年后，2034年，在神秘人物的策划下，事件居然
重演，又有6名男女被困LeMU，分别为武、少年、沙罗、优秋、空、月海。其中，武是由2017年的少年（名为桑古木）冒充的，空似乎完全没有17年前的记忆，月海很清楚武是假冒的，但是却不揭穿。优秋和优春一字之差，她和优春是什么关系？为什么2人长的一样？沙罗似乎没什么背景，只是碰巧卷入事件，少年也是，但是少年为什么失去记忆了，有的时候又好像能预言未来？在2017年被困的可可竟然在2034年出现，似乎没有实体，只有少年可以看到她，这又是为什么？到了第7天，终于有人来救他们了，这些谜题到了解开的时刻……

下面是各人物的剧情介绍：
     月海：她大概是游戏史上最不幸的女主角了……12岁的时候被卡车撞，虽然没死，却感染了一种病毒“CURE”，这种病毒改写了她全身所有基因，使她获得了极强的自我恢复能力，并从此能看到红外线，但惧怕紫外线的照射，过了5年后，她的生长发育停止了，从此身体永远保持17岁的状态，不老不死……（其实也不是不死，比如跳海就会死……）由于病毒的能力，她即使受到常人必死的重伤也不会死，受伤后身体恢复速度惊人（有多惊人？游戏里月海为救可可不慎被钢筋刺入大腿，严重骨折，伤及动脉，但是第2天已经可以跑了，只是留下了疤痕）从某种意义上讲，获得这种能力，月海应该是幸运的，但是他感染病毒后很快就被拉比利制药公司发现……拉比利公司对外称作制药公司，其实他们在LeMU下方，水深119米处建有研究所，从事病毒研究……可怜的月海被拉比利公司当作实验道具，度过了8年非人生活（游戏中，武与月海亲热时发现月海全身遍布疤痕……）直到8年后逃出研究所。长期的非人生活中，肉体的痛苦逐渐麻木了，但是心灵的痛苦永远无法忘却……所以在2017年，月海被困LeMU后，表现的很平静，“我即使死在这里也无所谓”，长期以来的痛苦使月海表面上看冷若冰山，但是月海内心中还是充满热情的，虽然嘴上不说，但是月海在7天中非常配合武等人，并救了其他人数次，比如为救可可而被钢筋刺伤大腿。在7天被困的生活中，月海渐渐对武产生感情，感觉武是可以让她敞开心扉的人，可以乐观的武的一句
“只要能活着就好了”深深的刺痛了月海的心。她把武带到一个偏僻的地方，告诉武自己感染病毒的事情，但是武不相信。月海掐住武的脖子，几乎使他窒息，接下来自己却留下了眼泪……“‘只要能活着就好了’？这样太不负责任了……你以为你是谁啊？居然说的出这种话……那你说我到底该怎么做！伪善者！”武还是乐观的说“那你不就是任性妄为的独善者……不，伪恶者！？故意伤害他人、让对方感觉不愉快……故意给人不好的记忆……！你也差不多该试着坦然一点了。”月海没有多说什么，在武面前拿出了她的宠物——一只叫恰咪的大颊鼠，她一方面用力捏恰咪一边问武“你觉得接下来到底会变成怎么样呢？”，武想让月海放手，但是月海不停的用力，直到捏碎了恰咪的骨头……武说出“恰咪会…会死掉”。但是恰咪很快居然又活了过来……原来恰咪咬过月海的手指，沾染了月海的血，也感染了CURE病毒……“那个时候，武有说这句话不是吗！！‘只要能活下去’那这又怎么解释呢！你都看到了吧！？！恰咪的遭遇如何，我的遭遇如何……武你刚刚都看到了吧！？‘只要能活着就好’这句话……太过分了……没有那样的事情，绝对、绝对没有……我不相信你说的！只要还活着……我说不出我还活着这句话！”“我有好几次死了……你知道吗？”“我在那里的8年间，一直反覆过着这样的生活。每天都是如此。我也好几次被研究所的人们，呼唤来呼唤去的。他们自顾自地称呼我为‘同伴’。但实际却不是那么一回事。连续好几天不明就里的检查、或是测试之类的。好像只把我当个道具，尽情地操控。我已经感觉不出痛苦。每次回到自己的床铺上时，我只能哭泣……”。武为自己不负责任的那句‘只要能活着就好’道歉，但是月海说“自己说过的话，是不能这么简单地收回来的！现在的你，就跟那些家伙一样。只会口口声声称呼我为‘同伴’！！你还说‘只要能活下去，就一定会有转机的’……我可以永远活下去。就算死了好几次，我还是会活着。恰咪也会活着……可是武……你认为你现在活着吗？你真的存在吗？”武深受刺激，决心保护月海，月海也将身体靠向武……随后，月海将武的影像雕刻在了一面红外线雷射的3D首饰中……
     到了第7天，由于一些事件的发生，武和月海错过了逃生时间，唯一逃生的可能是一个小型潜水艇。可是就在2人都感觉一切要结束的时候，潜水艇电力不足……武感觉到如果减轻小艇内的重量，小艇有可能靠浮力上浮到海面上，于是武开始试图打开内层舱门出去，月海马上意识到了武想做什么，拼命拉住武想要阻止他，武微笑的问“你知道阿基米德原理吗？”，然后趁月海愣神的时候摆脱了月海，出了内层舱门，把门锁住……在月海的哭喊声中，武打开了外层舱门……




失魂落魄的月海成功到了海面的小岛上，可是迎接她的是拉比利公司的人……月海拼命的逃跑……不停的躲避拉比利公司的追捕，她已经绝望，但是几个月后，月海发现自己怀孕了……女人虽弱，为母则强，这句话在月海身上体现的淋漓尽致，月海成功甩开了拉比利公司的追捕，四处打工养活自己，由于钱不够，月海被医院赶了出来，在一个拾荒婆婆的帮助下生下了孩子，是龙凤胎……月海白天打工，晚上照顾孩子，日子虽然辛苦却很快乐，孩子们的成长也很让她欣慰，男孩体力发育过人而女孩智力发育过人，并且得知孩子们体内虽然有病毒的基因但可以正常成长……简单而快乐的生活没过多久，拉比利公司的人发现了月海，月海只能继续逃亡……为了孩子们不受颠簸之苦，她把孩子寄养在一个值得信任的机构，但是几年后她再到那里时，孩子们已经失踪了……月海的心彻底崩溃了，唯一支撑着她活下去的就是对孩子的思念……就这样月海一直逃亡到了2034年，接到了神秘的电话“你在5月1日来LeMU就能见到你的孩子”，于是月海义无反顾的去了LeMU。
     17年前的悲剧重演了……有个自称为武的人，与其他人重复做着2017年的事情……月海感觉到这是一个骗局，他认为除了沙罗外（因为沙罗在这里确实是意外）其他人都是一伙的，在进行什么计划，于是她这次不再信任任何人，并嘱咐沙罗和失去记忆的少年小心其他人……她并不知道，少年和沙罗就是她的孩子……但是血缘是难以割断的，沙罗象守护宝贝一样守护一个红外线雷射的3D首饰——那是刻着武的样子的首饰，是月海离开孩子时放在她身边的……聪明的月海很快意识到了沙罗和少年是她的孩子（此时少年已经回忆起沙罗是他妹妹了），但是常年来没有养育自己孩子的自责使月海不敢认自己的孩子，只是偷偷的、默默的注视自己的孩子。但是她的儿子，那个失忆少年也敏锐的察觉到了月海是他母亲……他把沙罗和月海叫到一起，拿出沙罗带着的首饰，给月海看首饰映出的武的影像——那首饰发出的光是红外线雷射，只有他们这种由于病毒的基因能看到红外线的人才能看到。月海故意扭过头不去看，但是眼睛已经湿润

……面对少年一声声母亲的呼唤，月海的眼泪决堤而出，母子三人相拥而泣……“我……没有被称为‘母亲’……的资格……我……我……没能保护……你们……我无法守护……就跟抛弃你们一样……把你们放着……然后独自离去……很过分吧……？不会原谅我吧……？因为我……根本就算不了……什么母亲……”“对不起……对不起……虽然我不敢说……要你们原谅我什么的……但是我……我……直到现在……都没有……忘记过……你们的事……一直……一直……都好想再见到……你们……好想见到你们……跟你们道歉……”
     虽然和孩子们相认了，可是此时离LeMU只有不到2天的时间了，而逃生的方法还没找到……等待他们的会是什么样的结局呢？

     空：作为人工智能，他没有身体，只能以视网膜投影的方式在人们身边出现，在2017年的事件中空是表现的最坦然的，因为她只是人工智能，可以被无限复制的，对她来说没有生死之分。但是武闯入了空的内心，空开始想被关照，甚至爱上了武……人工智能爱上人类是不可思议的事情，但是空还是去做了，尽力的保护着武，保护着大家。“蔷薇是为了绽放而生。鹦鹉是为了歌唱而生。人是为了恋爱而生。……能够这样想，真的很棒……”这是武教给空的，最重要的知识……在空路线的GOOD END（以下简称GE）里，到了最后，武为了留住空的记忆而错过了逃离时间，整个LeMU里只有武和空在……空为了让武逃生，不惜试图用激光灼伤武的眼睛，但是面对执着的武她又怎么忍心下手……终于，武将空的程序刻在了一张TB级的光盘中，此时LeMU崩溃了……武从容地与空度过了最后的时光，在汹涌而来的水流中，武抱着空，就好像空有了实体一样，那画面很美……（看到这里可能有人要问了，主角都死了还叫什么GE啊……没错，这游戏里GE里也死人的……月海线那段阿基米德原理还不是一样……想不死人？努力打出可可篇吧！顺便说……BAD END基本都是全灭的结局，我就不描述了……）




优春：由于心脏疾病，到了2017年事件发生时只有几年的寿命了，出于对生命的渴望，优春做出了一件在她自己看来是违背伦常的事：使用克隆的自己的细胞，用自己的身体生下了自己……“她是我的妹妹，是我的孩子，也是……我自己……”。优春一直认为自己这样做会遭报应，但是看到可爱的孩子，就觉得生活是多么美好。在月海&空的BAD END（简称BE）里，大家都感染了可怕的深海之蓝病毒（英文简称TB），倒在血泊中的优春向武表露了自己的心意，那张CG美的让人炫目，让人窒息……17年后，优春的孩子，优秋卷入了事件并最终成功逃生，到了岸上后她遇到了自己的母亲——在这条路线里，2017年，月海用自己的血救了其他人，优春的心脏病也在CURE病毒的作用下痊愈了，并且自己的容貌过了5年后就不再变化了。优秋向优春问了自己一直想问的问题“我对妈妈而言，到底是什么样的存在？”，优春微笑着说“你啊，是我的一切。”

     桑古木：在2017年，桑古木莫名其妙的失去记忆，其他人都以“少年”来称呼他。在7天被困LeMU的过程中，少年默默的喜欢上了可可，可是可可最终没能逃生……少年郁闷之极，却听优春说可以在17年后救出可可和武？这是一个荒诞不经的计划，可是少年只为了再见到可可的笑容，毅然同意了计划，在17年的过程中，他抛弃了自己的身份，一直在模仿武，并且在2034年的事件中成功骗过了月海外的所有人。可是，什么计划需要17年的准备呢？计划并不是优春想出来的，那么是谁计划了这一切？第三视点是什么？？？
     北斗：小的时候，和妹妹沙罗一起被寄养在一户人家，有个很温柔的养母，但是北斗一直想知道自己的生母是谁。妹妹的身体较弱，经常被别的孩子欺负，北斗总是拼命的保护妹妹。可是有一天，来了几个神秘的大人，把北斗和妹妹带走了（相信你也猜到了，是万恶的拉比利公司……）……北斗和妹妹被带到一个研究机构，可是北斗和妹妹体内的CURE基因不像月海那样强烈，那些研究员对此很失望。妹妹的智力发育十分超常，因此有被研究的价值，而自己除了能看到红外线外什么能力都没有……于是有一天，研究员强行分开了北斗和沙罗，离开的时候，北斗对妹妹说“我一定会来接你”，而沙罗也说“一定要来，我会一直乖乖的等……”。北斗并没能实现自己的诺言，妹妹始终生活在严密的监视中，还要参与“实验”，北斗只能听到妹妹的哭声……在北斗身边的监视越来越少了，北斗可以自由的生活，而妹妹一到晚上就要回到不见天日的研究所……到了2034年，北斗接到奇怪的电话“5月1日来LeMU就能见到你的妈妈的妹妹”，于是北斗来到LeMU，却突然失去了记忆……在沙罗线中，到了最后，北斗终于想起了沙罗是自己的妹妹，在其他人已逃生，沙罗不知道去哪找首饰碎片，LeMU即将崩溃的时候，北斗毅然返回已经开始进水的LeMU，找到了自己的妹妹，与她相认……“我没能实现当年的诺言，但是这次不会再放手……约好的……一定会来接你的！”北斗背着身体虚弱的沙罗，在水深51米的地方拼命的向上游，创造了奇迹。可是拉比利公司仍然存在，等待他们的是什么样的未来呢……
    
     沙罗：从小，沙罗就感到自己和别人不同，不但能看到红外线，而且脑子比别人快很多，只是身体比较虚弱。在小的时候，哥哥总是保护自己，所以沙罗很依赖自己的哥哥。但是她和哥哥被拉比利公司的人带走后，噩梦开始了……哥哥被迫和自己分开，研究所的人要在自己身体上做什么实验……由于身体比较虚弱，所以沙罗受到的折磨要比月海少很多，研究人员主要借助沙罗的优秀的脑子来让她参与一些社会性实验，所以沙罗有机会上学，有机会和其他人来往，只是这一切都在严密的监视中，到了晚上，无处可去的沙罗只能回到研究所……尽管如此，在偶然卷入2034年的事件中后，沙罗表现的十分乐观，不愧是月海的女儿，和她母亲一样坚强……可是乐观背后的苦痛是不能告诉别人的，沙罗只能找个无人的角落，孤独的一个人唱着《子守歌》——那是她妈妈在她很小的时候教给她的，和那个红外线镭射首饰一样，都是维系血缘的证明。少年能够看到首饰上影射出的人影，沙罗由此知道少年是他的哥哥，但是她告诉少年时，少年却不敢相认……在沙罗线的最后，少年还是找到了沙罗，与她相认，可是沙罗已经不想回到陆地上了……“我刚开始以为，这次的灾难也是那些人布置的实验……可是看到你们的表现我知道这是真的灾难。我很高兴……因为我终于自由了……在研究所的每一天……各种各样的实验……我好怕回到陆地……我怕回到那种生活……”。可是少年还是义无反顾的背起了沙罗，向海面游去……

BW：第三视点，神秘的存在，超越了三维世界的界限，四维的生命……在2017年，BW观看了事件全貌，在2034年的事件中，BW附身在少年北斗身上（北斗就是这么失忆的……）经历了不少事件，他逐渐感觉到事情与2017年是那么相似（反应到北斗身上就是北斗偶然会记忆错乱，还能预知未来，其实那不是预知，而是2017年发生过的事情，所以北斗的预知并不准），似乎是人为计划的？可是是谁计划的呢？随着少年逃生，BW的感觉越来越乱，他回到2017年（别忘了，BW的四维的存在，穿梭时空不稀奇）看到了惊人的事情……随后更惊人的是……优春居然说这一切都是BW自己的计划？？？
     可可：表面上看，可可只是天真可爱活泼的少女，在2017年的事件中，可可完全是个开心果，可是她不幸的感染了TB病毒，危在旦夕，只能先进入医疗设备治疗，因此，救援队没有发现可可的存在……17年后，可可多次以没有实体的情况下出现在少年的面前，怎么回事？更惊人的是，可可看到，少年的身体内还有别的意识……可可竟然能看到BW的存在并与之交流？！或许可可才是游戏里最神秘的存在……

【感情】
     终于写完人物了……虽然剧透了很多，但是还是刻意留下了很多谜题，我会在帖子的最后写出结局的描述，但是看了那个后就完全被剧透了，请自己选择看不看。《EVER17》是对感情描述的很好的作品，亲情、友情、爱情都描述的很感人，上面写人物里涉及不少了，这里稍微总结下：
     亲情：失去了武，失去了一切的月海坚强的活着，只为了肚子里的孩子，与孩子生活在一起的时光弥足珍贵。孩子失踪后月海凭借对孩子的思念活了下去，并最终与孩子们相认……我一直觉得母子相认的那张CG是全游戏最美的画面。优春背负着极大的心里压力生下了优秋，在她心里优秋就是自己的全部。当然是少不了发誓守护自己妹妹的少年……谁说galgame只有爱情？《EVER17》里对爱情的描述很到位，但对亲情的描述最感人。
     友情：被困在水下的有限的空间内，7天的时间内，几名男女建立了最真挚的友情。优春用了17年的时间完成很复杂的计划，那是个很不可思议的计划，为了实现计划，优春在17年来一直为拉比利公司工作，努力的成为高层人员，即使困难重重也没动摇过，只为了在2034年救出武和可可。
     爱情：你会为只相遇了7天的恋人去死吗？武这样做了，他彻底颠覆了galgame中男主角的形象，在galgame中，男主角往往被MM们围着，被MM宠爱，自身性格往往没什么亮点，存在意义主要是为了让玩家YY（比我废的男人都能追这么多MM！），武是galgame里难得的伟大的男主角。为救爱人而死似乎是游戏里的俗套，但是在《EVER17》中，武问月海“你知道阿基米德原理吗？”的时候，配合悲伤的主题曲，气氛渲染极佳。我玩游戏前看过剧透知道会有这一段，但是玩到这里时还是感觉心里被插了一刀一样难受，这种感觉只有以前玩仙剑、幽城、天之痕时才有。此后我更是休息了2个小时才调整好心情玩别的路线。还有容易被人忽视的桑古木，少年时青涩的感情，用了17年时间模仿武，只为了见到可可的笑容。

【带入感】
     什么是游戏的带入感？就是让玩家感觉自己是游戏里的人。带入感差的游戏，玩完后不会给人留下深刻的印象，感觉只是“我玩了一个游戏”而已，带入感强的游戏，玩家会感觉自己就是主角，会随着主角的经历而喜怒哀乐，感觉是“我体验了一个游戏”，而《EVER17》的带入感可以说到了一个新的境界。
     首先要说，玩《EVER17》时，不管是武视点还是少年视点，带入感都是极强的，第一人称的描述也很容易让玩家感觉到自己就是武或少年。但是到了可可篇，第三视点BW出现了，玩家此时扮演的是BW，此时的武和少年的描述都变成了第三人称。BW这个设定非常精彩，他是四维的存在，可以穿梭时空，而整个游戏其实就是在讲BW如何干涉世界发展，让故事走向完美的结局。本来这种超自然的存在是不太容易让玩家产生带入感的，但是仔细想想就知道，BW代表的是玩家！如果说游戏里的世界是个三维的世界的话，那坐在电脑前玩游戏的玩家就是四维的存在！原来玩家不是在扮演游戏里的人物，而是扮演神，扮演自己！所以说《EVER17》的带入感进入了新的境界，给玩家的感觉是“我创造了游戏里的美好的世界”！在游戏的最后，所有角色都仰望天空，他们在注视BW，注视玩家，而玩家也在注视他们。正如BW最后的自白，其实每个人在注视别人的同时也在被人注视。“我现在，正在看着；我现在，正被看着；你现在，正在看着；你现在……也一定正被谁，所看着……”




【终极剧透】
     终于到了怨念的部分了……为了让大家感受到《EVER17》剧情的精妙，我把大结局描述在下面，不想被完全剧透的人请忽略这段。
     2034年，少年（北斗）质问桑古木为什么要冒充武，桑古木却反过来质问少年“为什么你会知道我说过相同的话？为什么你会知道发生在自己出生之前的事情！你也差不多该现出庐山真面目了吧？你到底是谁！”随后少年体内的BW的意识开始苏醒，他想起了17年前看到的事情：可可感染TB病毒，武等人将可可放进治疗舱，月海居然能感觉到BW的存在……随后武和其他人开始吐血，他们都感染了TB，月海用自己的血制作出了抗体救了所有人，由于可可在治疗舱中暂时出不来，于是留了一份抗体。随后武联系上了岛上，众人等待救援。武将空的数据刻在光盘上，却因此错过了救援。2人最后的逃生希望是小潜水艇，结果逃生过程中潜水艇电力不足……武跳出潜水艇，沉到海底……BW的意识暂时消失。回到2034年，少年的意识再次占据身体，他看到了优春，优春告诉少年，这次的事件是人为的，是为了找出BlickWinkel，而BW就在少年体内！“从一开始，你就和少年在一起。当你与北斗的视点重合时，北斗丧失记忆变成了你。所以，北斗会丧失记忆也是理所当然的。对你而言，并没有在这个世界生活过的经验。对你而言，并没有在这个世界生活过的历史，也就没有记忆。你是在2034年5月1日15点17分——首次诞生于这个世界上的——少年。你并不是我们这个世界的居民。而是从更高一个次元的世界中，看着我们的世界。所以对你来说，可以了解过去和未来所发生的事。不，不只是这样。在不同的世界中所经过的历史，对你而言应该可以易如反掌的了解。年之所以会有类似预知的能力，也是因为你了解这个世界所发生的一切。不用害怕。没有必要对自己说谎。那么，让我们来看看真正的你吧？”BW的意识终于彻底苏醒，询问优春为什么要费尽心机叫醒自己。优春说“你是从更高的一个次元的世界中，看着我们的世界的……对吧？先假设在2次元的世界中，存在着具有智慧的生命吧。那你认为……如果那个2次元的存在想跟3次元的存在取得接触，该怎么做才好呢？例如说，在XY平面上，有存在于2次元的点ABC……然后在XYZ空间中，有个存在于3次元的点D。点ABC只能在XY平面上进行移动。那么，为了要跟点D取得联系，该怎么做才好呢？只要让点C在点AB的直线上移动就可以了。这样一来，点ABC就会在同一条直线上，然后这条直线就会与点D产生一个平面。也就是说，点D在这个时候，与点ABC处在同一个平面上了。于是，点D，也就是你，会产生好像与ABC同处一个世界的错觉。我们所做的，和这是同一回事……借由2034年与2017年发生了几乎相同的事件……来使D……也就是4次元内的‘视点：BlickWinkel’，产生与我们存在于同一个空间中的错觉。然后，你降临于我们的空间中，现身了……我们……一直在等着呢……一直一直，在等着你的到来……”“把你叫出来的，正是你自己本身。为了要拯救可可与仓成，无论如何，我们都需要你的力量。我们对时间的流逝是无能为力的。对于已经过去的事情是没有任何办法的。但是，如果是你的话，就能改变。因为身为4次元存在的你……可以在时间中自由移动啊……”。然后BW继续回到2017年观看，看到可可身边的机器狗“皮皮”到了海下找到了武，却无法拖动武，于是皮皮来到可可所在的治疗舱的位置，但同样也拖不走可可……皮皮最终叼起刻有空的数据的光盘，游到岛上把盘送到优春手中……BW继续注视武，他只是一个视点，无能为力，此时原本被BW的意识压制住的北斗的意识突然苏醒，拼命地呼喊父亲，武听到呼唤后居然奇迹般站了起来！他游到了治疗舱，找到了可可，为可可注射了抗体，可是尽管如此他们还是没有逃生的希望，幸运的是武发现了治疗舱有冷冻睡眠功能，于是他和可可都进了治疗舱进行冷冻睡眠。BW的意识来到岛上，跟优春说明了水下的情况，让优春马上想办法去救他们，优春本不相信BW的话（也是，一个只有声音没有形体的人跟你说话还说的特奇怪你能信么……）但是看了那张光盘后也就相信了。BW高兴的回到17年后，发现世界已经改变，所有人都在，但是BW突然发现这个世界产生了严重的逻辑悖论：如果BW让优春在17年前就救出武和可可，那么17年后的事件就不存在，BW就不会出现，就不会回到17年前指引武个可可冷冻睡眠，就不会让优春在17年前救武和可可……也就是说出现了“如果BW让优春在17年前就救出武和可可，那么BW就不会让优春在17年前救武和可可”这种悖论，那么这个世界是不该存在的！果然，这个世界在BW眼前崩溃了。BW赶快再回到17年前，阻止了优春马上就救武和可可的行动，然后说出了一个惊人的计划：“等17年！17年后，我一定会再次出现在你们面前的！然而，为了要使我现身，一定要欺骗我才行！所以要在17年后欺骗我！让这个世界发生如同2017年一般的事故，好让我产生错觉。于是被欺骗的我就会变成真正的自己，也就是第三视点－BlickWinkel，然后现身！只要我出现的话，就可以拯救武和可可了！这是因为，为了要让沉默在海底的武苏醒，就必须要让我现身在2034年，然后回到2017年的世界不可。




如果我没有出现的话，武就会维持原状化作海里的尘屑。武如果不能到达研究所的话，可可就会一直倒在通道上……所以绝对，在经过17年为止，不管发生什么事，都不能接近IBF！如果直接救出武和可可的话，那2034年的事件就不会发生了。这样子的话，我就不会出现了……我不出现的话，就没有办法救助2017年的武和可可……于是就会发生时空矛盾，武跟可可也会跟着消失。我重复一遍。为了要让我出现在2034年的世界，就绝对不能救出武跟可可。虽然很痛苦，但也只能这样了……然后……有关欺骗我的方法……要实行计划的日期，是2034年5月1日星期日。首先，在那一天，沙罗会因为学校组织的活动，而来到LeMU。我所说的沙罗，是个明年1月左右会生下来的小孩。其实她是双胞胎，有个叫做北斗的哥哥……因为发生了很多很多事，月海与沙罗和北斗会分开。所以那一天，你只要跟月海说‘来LeMU的话，就可以见到女儿跟儿子了’之类的就可以了。这样一来的话，月海就一定会来LeMU……接下来，也用相同的方法叫出北斗。说‘来LeMU的话，就可以见到妹妹跟母亲了’的话，北斗就会一个人过来了。优美清秋香菜……也就是你的女儿，也会跟你一样来LeMU担任员工。对你来说，一定可以让事情顺利的往这个方向发展吧？然后空的话，嗯……我认为什么都不要让她知道比较好。首先让她在2017年的记忆，暂时消去吧。因为在TB级光盘中有备份她的记忆，所以不用担心。最后……拜托桑古木少年来协助你吧。在17年后，无论如何都得让桑古木少年看起来像是武一样。所以对桑古木少年来说，必须让他接受模仿武的训练。放心吧，有17年的时间，一定可以学的很像。计划需要的人数，就是以上6人。2034年5月1日……将他们全员集中到LeMU后，再一次发生与2017年相同的事故就可以了。只要这样，接下来就什么都不用做，事件就会自动发生了。期限是从1号到7号的一个礼拜。在这7天的时间内，绝对不要干涉他们。不论是有什么危机。他们一定会靠自己的力量克服的。然后……如果到了6号的晚上9点之后，还是完全没有我出现的征兆的话……这个时候，再将他们全体救出……知道吗？   一定要遵守我刚刚所说的事情！绝对不可以忘记。2034年5月1日……要欺骗我。啊……正确来说，与其说是‘我’……不如说是‘北斗’……没错，总之，希望能欺骗北斗。让他产生错觉，觉得跟2017年世界中所发生的事件一样。17年后，什么都不知道的我可能会问你‘把我叫出来的理由……是什么？’那时候你就这样回答喔？‘一切，都只是遵照你的指示’——就这样。”此后，BW回到了2034年，他这才明白，原来是他自己设下了欺骗自己现身的计划……随后到了拯救武和可可的时候了，BW操纵北斗的身体，抱着块大石头沉入水中……他也没想想北斗的人类的身体能否承受水下119米的水压……结果北斗的身体竟然真的承受住了（到底身上带有CURE的基因啊……）……来到了治疗舱，终于救出了武和可可，武只是感觉睡了一觉而已，醒来就发现一个只比他小几岁的少年叫他爸爸，顿时无语……随后优春驾驶潜水艇带出了众人，到了岸上少不了叙旧，优春在17年来不但实行了计划，而且从内部取得了拉比利公司从事非法研究的证据并公布给外界，拉比利公司正在接受调查，相信很快就会被垮掉，这样月海、沙罗、北斗也不用担心再被抓走研究了……武一家团聚，北斗向优秋告白，桑古木也再见到了可可的笑容（但是可可心中另有所属……BW大哥哥……）……就连空都拥有了身体（没有交代怎么来的，但是考虑到2017年可可的身边的狗“皮皮”无人发现是机器狗的事实来推断，那么2034年科技进步到出现很真实的机器人也很合理……）……众人一起仰望天空，虽然除了可可外谁也看不到BW的存在，但是他们都知道，BW在看着他们……

【后记】
     竟然写了有近1万5000字……出乎意料……这是我头一次为一个游戏写这么多字，用了大量的业余时间，但是感觉值得。我不知道以后会不会有有游戏还能让我写这么多字，但我期待这个游戏的出现。这个帖子有多少人看恐怕很难说，坚持看完的人大概极少，但是我还写了，这就够了。等几年以后我或许会失去对游戏的热忱，那时候我再回来看这篇文字，回想那些能够为一个游戏投入大量的感情写文章的岁月，会感到很欣慰。或许为游戏、为动画而感动很幼稚，但是我愿意去感动，因为我还年轻。


顺便感谢这帖的作者、狂神、他为我们把这故事完整的描述出来、解开一个充满迷的故事、
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大脑认知、重整化、数据压缩-----共同的实在背景
2014-12-07 10:11:46　 认知、重整化、数据压缩 

黄淼鑫

 


显然，机器的深度学习是一个热点研究方向，连Nature也开始触及这个分支了。这与其卓越的表现相关。如在计算机视觉领域，深度学习首先在手写识别领域表现出众。在物体识别（被誉为计算机视觉圣杯）的权威测试Imagenet Challenge中，深度学习遥遥领先于其他经典算法（16% VS 26%），吸引了无数眼球。而Matthew Zeiler深度学习算法在ICCV Imagenet Challnge 中，继续领先于其他算法。


近来在实际运用上，机器深度学习获得了很大的进展。特别在图形的机器识别方面，深度学习的识别模型展示了前所未有的酷派。斯坦福大学和多伦多大学网站已经向读者秀出了一些有趣的结果。多伦多大学网站上有一个Demo 应用，这个 Demo 可以把输入图像转化成文字描述（i.e. 可以识别图形），e.x.你上传一张喵星人玩球的图片，系统能用自然语言的形式输出：猫在玩球！也就是说，机器如人一样地识别了该图形。（斯坦福大学已在Github 里上传了他们的Demo源码）


   上个月，Google 在其官方博文中也公布了类似的技术：让计算机“认识”图像，并用自然语言描述出来。（百度IDL的也很厉害，如其另一方向的猫语识别技术。在用技术模拟人脑思维方面，百度技术现在大约已经达到相当于2~3岁孩子的智力水平了。）实际上，微软，IBM、facebook这些巨头都在这方面投入了巨资。


这种识别需要一个复杂的学习过程。它不同于对单个物体的识别，当机器“专注”于识别具体的物体时，容易忽略物体的动作，以及物体和物体间的联系。而难以正确理解图像里的内容——也就是说，它们一般无法“认知”图像。


但深度学习（deep learning）突破了这一点，深度学习让计算机可以自我学习与进步。要实现用自然语言描述图像内容的意义，程序必须精确识别图像中所有重要的信息，包括物体相互之间的联系。只有在这种情况下程序才能具备一定的“认知”能力。（如图）

                        上图图片下方的文字是机器读出的图片信息


深度学习模仿了人脑的学习过程：人总是先学习简单的概念，再用这些概念去描述更抽象的内容。比如当我们看到某只喵星人在草坪里散步的情景，我们的大脑将一大波光子转化成一系列有意义的概念：视觉皮层会连续性的分层处理这一图像，利用每一层里的神经元把信息传导到后面更高一层，高层再把这些信息慢慢聚合成更好理解的特征。具体点说，视网膜神经元检测到视野里有一些反差（物体边缘或端点），会把这一信息传导给高层神经元，高层神经元再试图把所有接收到的这些边缘信息组合配对，然后再进行传导，配合上声音信息，顶层神经元最后就形成某个具体的概念：猫。
深度学习就是利用类似的人类视觉皮层分层架构——人工神经网络（ANN）。深度学习先构建多层感知器，通过组合低层特征形成更加抽象的高层来表示属性类别（或者是更高级的特征），以发现数据的分布式特征表示。简单点说，深度学习可以自己挖掘相关的特征训练自己，拥有自主学习的能力。
 深度学习主张，如果ANN的隐层足够多，选择适当的连接函数和架构，并增加一个非监督学习的“pre training”网络组成，就会具有更强的表述能力，但常用的模型训练算法反向传播（back propagation）仍然对计算量有很高的要求。近年来，得益于计算机速度的提升、基于MapReduce的大规模集群技术的兴起、GPU的应用以及众多优化算法的出现，耗时数月的训练过程可缩短为数天甚至数小时，深度学习才在实践中有了用武之地。
但对于大脑这个神秘的构造，我们其实了解的还是非常的少。深度学习也出现了这种情况：工程师对程序具体是怎么搞定训练特征的，其实也不太明白。很多情况下连程序员都不知道程序该如何学习理解某个概念，程序自己就搞定了。
 
-------这个才是本短文要强调的重点，深度学习的本质究竟是什么？
自然，我这里强烈推荐这个paper，是波士顿大学的物理学家Pankaj Mehta和美国西北大学的物理学家David Schwab合作的一篇论文，发表在arxiv 上,Submitted on 14 Oct 2014，还比较新的。
 
他们把深度学习和重整化联系了起来，神秘的深度学习“机能”实际上就可能是一种自然过程。复杂系统的变化，可以在多层次的数据交互中产生结构性数据布局，重整化仿佛是一种数据压缩模式，导致在上层输出貌似统计性的自然数据结果成为可能。这似乎提醒我们这种大脑的重要能力之一只不过是一种自然的物理过程而已，从信息学的角度来看，大脑认知（至少深度学习的这个重要部分）、重整化、数据压缩具有了某种共同的实在背景。（by the way: 马上把这种multiple layers of representation的思想用在web设计上，就能产生一种豁然开朗的感觉。）
论文地址：
地址：http://arxiv.org/abs/1410.3831。
标题：An exact mapping between the Variational Renormalization Group and Deep Learning
Homepage of Pankaj Mehta：
http://physics.bu.edu/~pankajm/



http://www.swarmagents.cn/swarma/detail.php?id=18624

耗散的一个可能来源：不稳定性导致不可逆计算
2014-12-16 02:14:37　 物理  力学  摩擦学  不可逆计算  信息  信息熵  熵  热力学第二定律  超润滑  不稳定性  分岔  耗散 

华尔兹的哀

接连写了两篇脑洞大开文，觉得有点不好意思，这里就写篇干货稍微多些的文平衡下吧 ;-)

Jake今年年初曾发过一贴，感叹“为什么有耗散”（http://www.swarma.org/swarma/detail.php?id=185050)。而Planeheart在他的帖子“信息与物理学：观察者的迷失”（http://www.swarma.org/swarma/detail.php?id=18474）里，也谈到了耗散或者说熵增问题。Planeheart在详细分析了Landauer原理和热力学第二定律后，吐槽到：

[size=10]“不少书籍均将热力学第二定律作为“耗散过程必然发生”的说明，但其实这是以完全错误的方式在使用这个定律。在这种用法中，该定律实际上是一切“可能给人类带来不幸”的因素的总称，例如各种含义下的阻尼作用。将那些原文中的“热力学第二定律”换为“魔鬼撒旦”丝毫不影响作者们试图表达的原意，因为从心理角度来看，这些作者似乎就是这么看待它的。但这个定律只是陈述了孤立体系的熵不可能自发减少，并未陈述孤立体系的熵必然增加的结论。同时，熵增的必要条件是不可逆过程的发生，但这条定律从未陈述孤立体系必定要自发进行不可逆过程，它甚至也没有对普遍情形支持不可逆过程发生概率较高的结论。一个只进行可逆过程的孤立体系根本不会为理论所禁止，也不会被给予低概率。现实中不可逆过程如此常见，仅仅是一种出于不同机制而被强行概括的普遍事实，不是一个原理。正如地球上所有的科学实验中都有人类的参与不是一个科学原理一样。”

在该贴的回帖中，计算士回复说：

“也许“耗散必然发生”是犯了个错误，不过也许这个错误是个“高级错误”，实际上会导出某种非常深刻的东西。这种深刻的东西已经被一些人通过直觉感受到了，只是在现有的严格的数学体系里，并没有足以支撑这个直觉的东西，所以它变成了一种“错误的感觉和期待”。目前可以说这种感觉是错的，但也有可能现在的热二的严格形式还不够深刻，没有真正讲清楚信息论和热力学之间的关系。”


确实，按照传统的看法，“不可逆物理过程一定伴随熵产生，从而产生耗散”。但这个不可逆物理过程有点像planeheart说的“强行总结”的东西，一种混杂了时间箭头和我们日常经验的东西。 我们如何在数学上严格证明一个过程是不可逆物理过程呢？ 非常难吧。因为这本身就是物理的东西，含有经验成分。而且不可逆过程类型非常多，很难统一描述。所以既然“不可逆物理过程”和“耗散”都是经验的总结，那么用“不可逆物理过程”来解释“耗散”就显得不恰当了。


关于不可逆过程，熵，和耗散，一个基本的例子是热力学第二定律的玻尔兹曼诠释，用气体分子小球的扩散来说明不可逆过程的熵产生。这个在微观上可逆的扩散过程，为什么在宏观不可逆呢？这里玻尔兹曼引入了scale。就是说在宏观层面，我们测量的每个宏观态都对应相应数目的可能的微观态，我们能用这些微观态数目计算出宏观态的熵。而扩散过程，就是可能的微观态数目增加的过程。这样，就可以用这样“粗粒化”的思路解释扩散过程的不可逆和熵增了。


然而，其他还有很多类型的不可逆过程并没有扩散，比如两个分子的化学反应，无法用粗粒化方法解释熵产生。这时，该怎么解释熵产生乃至耗散呢？（因为我对非平衡热力学了解的不多，这里请懂的网友指点下）。


虽然不可逆物理过程似乎无法用数学证明，但是，Landauer原理中的不可逆计算（如信息清零）确是在逻辑和数学上明显的东西，不需要参杂物理。所以如果能把关于耗散的解释建立在不可逆计算这样基于数学而不是物理的基础上（至少可以作为耗散和熵产生的一个可能源头），那么就会非常扎实。


本文就试着说明+猜想耗散的一个可能来源是我们这个宇宙的现实所决定的普遍存在的微观的力学不稳定性，乃至更普遍的不稳定性所导致的不可逆计算。这样，因为不稳定性是严格的数学，Landauer原理也是比较严格的定律，只要我们利用测量和实验解释了广泛存在的不稳定性，就能沿着不稳定性-不可逆计算-耗散的逻辑链解释耗散的一个来源了。


因为耗散的类别非常多，我这里就选普遍存在的具有代表性的固体间的摩擦耗散，作为耗散来源之一来讨论。


让我们先scale down，达到纳米尺度，这个尺度的摩擦学又被称为纳米摩擦学（nanotribology）。


纳米摩擦学领域的一大基石就是在上世纪初由Prandtl提出并由Tomlinson发展的Prandtl-Tomlinson model (http://en.wikipedia.org/wiki/Tomlinson_model)，开始是用来研究固体形变的。 当80年代后期原子力显微镜（AFM：http://en.wikipedia.org/wiki/Atomic_force_microscopy）发明后，纳米摩擦学研究有了有力的工具，人们发现用PT model能够很好描述AFM的针尖和样品组成的体系。PT model简单来说，就是认为AFM的针尖同时受到来自cantilever（简单理解就是弹簧）的弹力和样品表面作用力，整个体系的势能是弹簧弹性势能和针尖-样品表面作用势能的相加。 对于晶体来说，针尖-样品的表面作用势能可以简单用cos函数描述，于是整个体系的总体势能表达式就非常简单。


AFM出现后，摩擦学家立刻用AFM的针尖在晶体表面扫，AFM给出的水平方向的力的map就直观地展示出晶格的形貌，或者展现了单个的原子。


在2004年，Bennewitz和Meyer等人仔细考察了PT model给出的力学稳定性（http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.92.134301），从数学上和AFM实验上证明了存在一个临界相变点，由某个系数控制。这个系数由弹簧stiffness，样品晶体的晶格常数，和针尖-样品作用的energy corrugation共同决定。当这个系数大于1时， 针尖运动就会出现不稳定性，在摩擦学里，这被称为stick-slip (http://en.wikipedia.org/wiki/Stick-slip_phenomenon, 这种原子尺度的stick-slip也叫atomic stick-slip),  这时AFM就会给出上一段说得晶格（或者原子排布）的起伏形貌，这时，能够测出显著的摩擦力（准确说，是来回扫的friction loop围的面积，也就是能量耗散，显著大于0）。而当这个系数低于1时（比如可以减小压力使energy corrugation减小），stick-slip消失，针尖会在样品表面随着energy landscape的地貌光滑稳定的滑动，晶格的起伏形貌依然可见，但没有stick-slip时分明了。 更重要的是，这时会发生神奇的现象：friction loop围的面积为0 （或者说摩擦力为0，完全无耗散，至少AFM测不出来，小于pN量级）。Meyer等人把这种friction消失的现象称为超润滑（superlubricity）。


但是，Meyer等人并没有深入下去，解释为什么instability会导致耗散，stable就没耗散。(一些人的看法是instability产生的冲击和震荡会造成电子激发，声子激发等，不过现在我还没有看到更多的理论和实验跟进）。


为了理解为什么stick slip导致耗散（我这里说的其实是一个最小耗散，后文会进一步解释），就必须要清楚AFM针尖stick-slip的物理图景：从energy landscape(http://en.wikipedia.org/wiki/Energy_landscape) 的视角看，整个体系先处于一个势能valley中。外加的水平力让valley的energy barrier逐渐降低（一般认为，外加水平力和barrier的减小呈线性或者3/2的指数关系），当barrier减小到0时，体系就会瞬间跳到下一个valley中。如果考虑到温度的效应，则即使barrier没减小到0，在热扰动的作用下，体系也可以以一定概率跳到下一个valley。

而这个过程，也可以看做最开始有势能的double wells，体系处于其中一个well，然后在水平外力的作用下，这个well的底部提高，同时double wells中间的barrier减小，体系开始以一定概率在两个well之间跳，直到最后变成single well，体系确定地处于另一个well。


现在考虑Landauer原理（http://en.wikipedia.org/wiki/Landauer%27s_principle），开始体系在一个well，意味着系统的状态数目是1，信息熵为0； 后来体系可以同时在两个well出现，意味着体系状态可能数目是2， 信息熵为ln2。 体系最后又跳到一个确定的well里，意味着状态数回1，信息熵归0.


注意，如果stick-slip发生，那么前半过程（状态数从1到2）就是可逆的，后半过程（状态数从2到1）就是不可逆的。 这个不可逆性，本质上是计算的不可逆性， 因为状态数从2强行减小到1是种“信息清零”的不可逆计算过程。 按照Landauer原理，不可逆计算因为有ln2的信息熵减，为了维持总熵不减，体系至少需要伴随 kln2 的热力学熵增，加上温度就是kTln2的热量耗散了。而这个热力学熵增就以热耗散的形式表现出来。 


所以，虽然现在还没有实验证明，我猜测atomic stick slip的最小耗散就是kTln2。当然，slip过程中针尖和和周围物质的冲击震荡会带来向环境中的其他耗散，比如电子激发，声子激发，撞击空气分子等, 而且这个最小耗散kTln2也可能是以以上的几种耗散方式表现出来。


我以上用Landauer原理分析double well的过程，是受到Lutz等人2012年的一篇的Nature（原文：http://www.nature.com/nature/journal/v483/n7388/full/nature10872.html， 科普：http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/mar/12/wiping-data-will-cost-you-energy）中工作的启发。Lutz等人是用光镊技术操控纳米小球在double well和single well间变换，从而第一次在实验上证明了Landauer原理。


由以上分析可以看出，这个来自Landauer原理的耗散，本质上是把物理过程看做是信息计算过程，用不可逆计算（信息清零）来解释物理世界的耗散现象。其中，熵是联系信息世界和物理世界的桥梁。


因此，耗散的一大来源可能就是普遍存在的局部乃至原子尺度的力学不稳定。 力学不稳定的原因是组成我们宇宙的物质stiffness不是太大，并且有相互滑动。


（从另一个极端情况想，设想一个铁板（stiffness极大）一块的宇宙，之间没有任何部分的相互滑动，那么肯定没有耗散；现在stiffness减小，当stiffness小到一定程度的时候，铁板开始解体，分成许多部分，有表面出现，可以相互滑动，并且stiffness小也有利于Bennewitz等人说的那个系数大于1。Bennewitz等人给出的公式显示，stiffness越大，越难出现stick slip)。

更广泛地，因为本文所分析的不稳定性造成的那个势能的double well变成single well的不可逆计算过程是比较普遍的存在于自然科学中， 所以也许确实可以说“不稳定性造成的不可逆计算”是“普遍存在耗散”的一个原因。这里的不稳定不一定是力学不稳定，可以是更普遍甚至抽象的不稳定，而势能也可以是更抽象的势能。





当然，还有许多东西需要进一步探讨，比如


1.以上分析我的一个潜台词是：不稳定性导致计算不可逆。但这只是出于物理直觉，不知道不稳定性和计算不可逆能不能用数学严格证明有关。听说动力系统学对不稳定性和不可逆性关系有研究，希望知道的网友能指点下。



还有，Landauer原理说不可逆计算一定需要不可逆物理过程实现，但反过来，是不是不可逆物理过程不一定是不可逆计算？ 请懂的网友指点下。


总之，我的猜想是：不稳定性导致不可逆计算（需要进一步数学证明），再由Landauer原理，不可逆计算必然存在最小的耗散。这样，耗散的根源就建立在扎实的数学基础上了。这个思路，绕过了“不可逆物理过程”这个概念。我们能够直接从我们的宇宙是“普遍局部力学不稳定”的这个出发点沿着这个不稳定-不可逆计算-耗散的逻辑链条解释耗散。


2.这个针尖不稳定在什么时间尺度上才能看做不稳定（和量子的关系是什么）；


3.在原子尺度为什么就有这个最小的kTln2存在（同样，这里和量子的关系是什么？照理说普朗克尺度才是最小尺度）；


4.光镊技术造成的电磁场似乎能做到场本身不产生耗散（否则Lutz的实验就不会给出精确的kTln2的结果了），那么热力学第二定律是如何应用在电磁场里的呢（熵的概念是用分子小球体系的图像引入的，我一直不清楚在电磁场之类的地方怎么使用熵这个概念，希望懂这块的网友能指点下）；


5.以及Jake提到的更抽象的耗散比如网络节点耗散流能不能也用不稳定性和不可逆计算来研究。


6.“体系可以同时在两个well出现，意味着体系状态数目是2， 信息熵为ln2”这句话仔细考察会发现是不严格的。信息熵的值似乎和两个well的形貌有关系。如果两个well不对称，一高一低，那么信息熵的计算结果可能并不是ln2。这个问题我也给Lutz发邮件问过，但没收到回信。我也曾仿照统计力学里计算总熵的方法，对所有位形积分，但后来发现还是困难很大，没成功。所以我想在这里问问有没有网友对信息熵的计算比较熟悉，看看能不能给出严格的计算。

7. stick-slip instability造成的声子激发耗散的本质是什么？为什么声子可以耗散？说声子耗散时仅仅是指固体被加热了么（加热和声子的关系是什么？）？在固体内部的耗散过程能够用表面摩擦的方法用Landauer原理解释么？（因为固体体系也能用energy landscape看待，也许声子，或者振动模会造成体系在两个energy valley之间跳跃，从而可以类似用本文的不稳定性-不可逆计算的方法分析其耗散根源）。 如果可以的话，那么本文这个“不稳定性-不可逆计算”的分析就能解释广泛存在的固体耗散了。当然，这些kTln2的最小耗散们最终还是以把固体加热（增加原子振动速度）的方式表现出来。

更新一下，收到Qunyang前辈的一个非常赞的解释了：声子一开始是有序振动，后来不同模耦合后变成无序（热）振动了，也就是耗散了。 我的理解是有序振动的时候振动能量还能重新自发来对外做功，而耦合后的无序振动就完全是热振动无法自发对外做功了，所以就耗散了。 不过这个解释，特别是“无法对外做功”，似乎还是有scale的概念在里面，类似玻尔兹曼的粗粒化思路。我还是YY可能可以用类似的不稳定性+Landauer原理进一步解释从有序到无序的转变。

8. 本文的“不稳定性-不可逆计算” vs 热力学第二定律波尔兹曼诠释里的“粗粒化”方法。从粗粒化的方法看，一个分子小球体系的宏观态对应着很多微观态，微观态数目决定了热力学熵的大小；而本文中，在信息层面上，一个信息熵为ln2的“信息态”(我自己造的词）对应着物理层面上针尖-样品体系的两种可能的宏观态，物理宏观态数目决定了信息熵的大小。 由此可见，从微观层面到宏观层面到信息层面，层面间的关系具有相似性。 看上去Landauer原理描述宏观和信息层的关系， 玻尔兹曼粗粒法描述微观和宏观层面的关系。   

 现在问题来了，微观和宏观并没有明显的界限，那么Landauer原理能够直接联系微观层和信息层么？  用Landauer原理能够直接描述那个经典的气体分子小球体系熵增么？ 一个有趣的视角是，在玻尔兹曼的粗粒化方法里，从微观层面到宏观层面是有信息损失的，这个信息损失，也许对应着某种信息熵的减少，而为了维持总熵不减，必须要热力学熵增加，这是不是和Landauer原理的两种熵的转化的图景很类似呢，两者有关系么？


这些就等着集智的各位给点子了;-)     


我也想听听有没有其他点子和思路，还有其他领域的知识（特别是动力系统，分岔，稳定性分析，信息物理学的知识）。[/size]

http://www.swarmagents.cn/swarma/detail.php?id=18625

从欺骗自己，到欺骗世界，到欺骗神 -- 影视动漫游戏中的“自指”和“欺骗”的层次
2014-12-17 17:49:39　   影评  自指 

华尔兹的哀

[size=13]就我目前看到的，影视游戏里有三个层次的“自指”和“欺骗”：欺骗自己--欺骗世界--欺骗神（高次元）。


第一层次，欺骗自己，有个例子是动漫“叛逆的鲁鲁修”第一季16集。在这个动漫设定里，鲁鲁修有Geass能力，他的Geass能够通过眼睛对视对人进行强力催眠而让人改变思想按照他的要求行事，而另一个人毛的Geass能力则是能读取他人心里想的内容。 这集中，毛绑架了鲁鲁修的妹妹，让鲁鲁修和他下棋，如果鲁鲁修赢了就放人，并且不准鲁鲁修报警和叫帮手，否则就撕票。 鲁鲁修虽然是下棋高手但是因为毛的Geass能读取他的想法所以完全不可能赢毛，并且如果叫了帮手，那么毛就能读取这个信息也会撕票。  这样看，不管怎么样都会陷入僵局都救不了妹妹。   后来鲁鲁修通过一个非常巧妙的方法跳出了困境（跳出系统）： 先安排帮手对付毛，然后对镜子中的自己使用Geass，欺骗自己，让自己忘了安排帮手的事情，然后和毛对决。  当然最后鲁鲁修还是下棋快输了，但就在毛得意忘形要将军的时候，帮手以迅雷不及掩耳之势把鲁鲁修妹妹救出来了。 毛计划泡汤。


至于第二层次，欺骗世界， 我举的例子是命运石之门。这本来是个类似Ever 17的游戏，但后来改编了TV版（B站有高清全集24集http://www.bilibili.com/video/av77167/，非常推荐大家看，物理味非常浓厚，有时间看不想被剧透的请跳过我下面的剧透。我下面的剧情讲解也是结合了我自己的理解，我这片也看得很久了，可能有不准确和不对的地方。）。


在命运石之门的设定里，主角凶真有穿越世界线（平行宇宙）并保持记忆的能力，穿越世界线的方法有结合微波炉发送邮件（这设定很幽默）之类。这个设定其实是一种“主体”世界线，就像这个动漫里经常强调的一点，主体的“观测者”处于故事的核心地位。世界线变动后，只有凶真的记忆保留，其他人的记忆和相关设定都会变更。在故事的开始， 凶真在听到一声惨叫后，看到女主（昵称“助手”）倒在血泊之中，惊魂未定的他给朋友发了封手机邮件说助手遇害死亡，这发送让世界线变更了，新的世界线中助手没死。于是故事开始展开，凶真他们通过研究一共让世界线跳跃了好几次，但在某次跳跃后，凶真的青梅竹马（昵称“嘟嘟噜”）总是会遭遇死亡，为了拯救嘟嘟噜，凶真决定取消那几次邮件发送，让世界线复原。  


但这时问题来了，世界线复原到故事开始的世界线后，助手就会死亡。不复原，嘟嘟噜就会死。不管怎么样都会陷入僵局。亡这时凶真用了一个绝妙的办法跳出了困境（跳出系统）：欺骗世界！因为这是一个主体世界线的世界，所以欺骗世界就是欺骗之前的凶真自己。 具体办法就是坐时间机器回到故事开头助手还没遇害的那时，先解决掉杀害助手的凶手，然后让助手昏迷，再把番茄酱撒在助手身上，这样，过去的凶真就会“观察”到助手“倒在血泊之中”，从而不至于产生时间悖论。在实施中，因为番茄酱不够了，情急之下凶真把自己割伤，然后撕开伤口放血在助手身上， 撕开伤口时凶真惨叫， 这就是第一集开始凶真听到的“惨叫”声的来源。然后凶真坐时间机器回去，世界线经过重组，跳跃到了助手和嘟嘟噜都存活的世界线。 这样，凶真就通过制造假象欺骗过去的“世界”（宇宙）本身（也是欺骗自己），救下了助手。（注：这里这之前凶真回到过去过一次，想拯救助手，但没有成功。我这里说的是第二次回到过去，成功的那次）


我个人认为，这个欺骗世界似乎有世界“分辨率”（进一步说和“信息”有关）的概念在里面，当然这在动漫里没说，是我自己进一步思考的。 在低分辨率下，凶真只能看到助手"倒在血泊之中”，或者这时世界的分辨率就是如此； 如果仔细观测，提高分辨率，则能看到是番茄酱，助手不是真的死亡。在命运石之门的设定里，世界线是主体属性的，如果是我们的真实世界，没有这个主体观察者的特殊地位，那么世界的分辨率是谁在分辨呢？是世界本身在观察和分辨它自己么？ 能够用这个借用思路解决时间悖论么？  


第三层次，欺骗神。例子是Ever 17。具体可以参考我之前的一贴：http://www.swarma.org/swarma/detail.php?id=18622。[/size]

http://tech.qq.com/a/20150121/015152.htm
给宇宙以生命？还是给生命以宇宙？

腾讯科学2015年01月21日08:36分享
[摘要]科学家认为人择原理在引导着这个宇宙的物理定律和演变过程，我们的宇宙基本参数显示出惊人的“恰到好处”，稍微改变后这个宇宙可能就无法支持生命。


不同宇宙拥有不同的基本参数，只有参数足够精确且“恰到好处”，才能够产生生命
腾讯科学讯 据国外媒体报道，近半个世纪以来，理论物理学家提出了一系列的新发现，认为我们的宇宙似乎是一台被精确计算过的机器，各种宇宙参数的值都“恰到好处”，如果稍微偏差一点，那么我们的宇宙就不会演化出生命，而地球上也不会有人类存在。剑桥大学天体物理学博士后研究员布兰登•卡特认为人择原理在引导着这个宇宙的物理定律和演变过程，这一理论被剑桥大学的著名科学家斯蒂芬•霍金和世界各地的物理学家广泛讨论。在人择原理的框架中，正是由于宇宙参数的精确性，才有了人类这样的智慧生物，反之其他的宇宙不会有生命存在。
布兰登•卡特最初假定的理论认为宇宙由于其基本参数的特殊性，决定了其必须建立在某个观察者的基础上，如果没有观察者，那么这个宇宙也就没有了意义。霍金也对人择原理进行了研究，并发表了一系列的论文和书籍，他在《时间简史》中直观地描述了人择原理，即为什么宇宙初期的膨胀速度与临界速度如此接近，即便是1000亿年之后，宇宙的膨胀速度仍然在临界速度附近，如果这个速度出现微小的变化，那么宇宙不是发生熵寂，就是提早进入坍缩。
宇宙要想演化出星系等天体，其年龄就需要足够大，这样才能形成庞大的星系、恒星以及行星，而且恒星需要通过演化多代才能形成构成生命的必要元素。从微观的角度上看，如果自由中子衰变882秒出现变化，那么宇宙中其他基本粒子也会相继发生改变。轻夸克质量的标准模型或者电磁常数也需要足够精确，这样才能允许中子、质子和原子核的形成。氢核和α粒子被科学家认为是生命不可缺少的，其中还包括氧元素和碳元素。
从这个角度上看，我们更加相信多元宇宙的存在，因为不同宇宙拥有不同的基本参数，只有参数足够精确且“恰到好处”，才能够产生生命。科学家认为有些宇宙中可能只有星系，没有生命，而有些宇宙甚至无法演化出星系。德国亥姆霍兹研究所科学家Meibner认为这更加说明人择原理的正确性，我们宇宙的地位显然比较特殊。（罗辑/编译）


http://tech.qq.com/a/20150121/014745.htm
天文学家发现外星人广播信号？

腾讯科学2015年01月21日08:27
[摘要]对于这个奇怪的信号，有研究认为可能是黑洞对外释放的信号，也可能来自中子星，也不排除是外星人的宇宙级广播。


信号源可能距离我们55亿光年，科学家认为短伽玛暴、遥远磁星的大规模耀斑、中子星等可能是信号来源。
腾讯科学讯 据国外媒体报道，位于澳大利亚的Parkes射电望远镜直径64米，是世界上顶级的射电观测站，近日科学家称Parkes射电望远镜探测到一个神秘的信号，持续时间大约为1000分之一秒，于是研究人员将其定性为快速射电暴，目前没有人知道这个信号来自何处。Parkes观测站的人员开始寻找信号的来源，查明真相只是一个时间的问题，估计很快就会有答案。对于这个奇怪的信号，有研究认为可能是黑洞对外释放的信号，也可能来自中子星，甚至可能是外星飞船之间的通信信号。
这场突如其来的快速射电暴被喻为“神秘的啾啾声”，短暂而尖锐的信号峰让科学家惊讶，意识到这可能是一个不寻常的现象，于是有研究人员猜想也许我们发现了外星人之间的通信信号，全世界的天文学家都开始试图解释其来源。事实上，快速射电暴是天文学家对Parkes射电望远镜2007年观测数据存档进行分析时发现的，似乎是一个宇宙级的广播，在极短的时间内在宇宙空间中出现。
除了Parkes射电望远镜外，位于波多黎各的阿雷西博望远镜也参与了信号的分析与探测，后者是寻找外星文明的主要基地，科学家认为神秘的信号显然来自银河系之外，可能是一种新的黑洞蒸发行为，但也不排除是外星飞船的通信信号。在神秘信号出现后，来自澳大利亚、加州、加纳利群岛、智利、德国、夏威夷以及印度的12个射电观测站开始联网搜捕信号源，但奇怪的是，这个信号在可见光、红外、紫外以及X射线上均没有峰值，因此可以排除一些已知的天体现象，比如长伽玛射线暴、超新星爆发等。
位于加州帕萨迪纳的卡内基研究所科学家曼西•卡死里瓦尔博士认为短伽玛暴、遥远磁星的大规模耀斑仍然是可能的候选者，中子星内爆也可能是其原因。最新的调查披露，信号源可能距离我们55亿光年，但持续时间仅千分之一秒，科学家还发现信号中夹杂着强磁场的峰，因此拥有磁场强大的中子星可能是其信号源。（罗辑/编译）

http://tech.qq.com/a/20150126/012600.htm
科学家最新研究再次支持生命源于彗星

腾讯科学2015年01月26日08:20分享
[摘要]目前，科学家最新一项研究表明，彗星碰撞可能对地球早期带来孕育生命的重要元素。


腾讯科学讯 据国外媒体报道，月球上的陨坑证实42-38亿年前太阳系内部频繁遭受小行星和彗星的猛烈碰撞，有趣的是，这一时期与地球早期生命孕育的时间相重叠，暗示着小行星和彗星碰撞对于地球生命起源具有重要作用。
地球上构成生命的主要元素，例如：糖、氨基酸和DNA，都是碳基分子，科学家数十年的研究表明，这些复杂的有机化合物存在于太空，通过彗星碰撞成功送递至地球。科学家曾发现陨石中存在着氨基酸，此外，美国宇航局“星尘”任务对“威尔特2号”彗星进行勘测 ，从彗星核心周围的气体灰尘层中采集样本返回地球分析，结果证实样本中存在氨基酸和其它有机物质。这些研究暗示着彗星碰撞可以送递大量有机物质到地球，也可能这些生命构成元素送递至火星和木卫二等星球。目前，这项最新研究报告发表在《天体生物学》杂志上。
一个倍受争议的问题是通过星体碰撞送递至地球的复杂有机化合物如何幸存下来，毕竟彗星碰撞地球导致一些毁灭性因素，例如：高速运行、超强压力和超炽热的热量。科学家在实验室模拟这些状态进行了一系列实验，例如：高温和高压状态下的氨基酸，结果表明，并未损坏这些有机化合物，甚至有助于将这些物质合成。
科学家将有机化合物和冰晶物质装载在一个钢制投射物，以时速28938公里发射，同时，他们还发射装载富含有机物的泥岩和其它有机化合物的投射物，投射目标是包含泥土和水的区域，研究表明，这些有机分子，甚至微生物，能够幸存于高速碰撞过程。然而，并没有科学家尝试有机物质冰冻在投射物中，能否幸存于高速碰撞，目前，科学家发射这样的冰弹至各种类型的目标，目的是模拟彗星碰撞地球和太阳系其它天体的效果。
研究报告负责人、英国肯特大学行星科学家马克-伯切尔(Mark Burchell)说：“彗星高速碰撞地球将冰水物质送递到地球，我们应当进行相同的实验。”他和同事建立了一个包含冰冻混合有机物质的投射物，其中包含蒽和硬脂酸，前者存在于煤焦油，后者经常存在于动物和植物脂肪和油脂中。该投射物通常气压作用进行发射，投射目标是土壤、冰和液态水，代表着太阳系各种表面结构。最终投射物以时速7200-14400公里发射，该速度接近于岩石从地球发射至月球，或者陨石碰撞在太阳系外侧的冥王星。结果表明，这些有机化合物猛烈碰撞目标之后仍完好幸存下来。这意味着冰晶天体中的有机物质碰撞之后能够在目的地幸存，或许成为孕育生命的重要元素。（悠悠/编译）

http://club.china.com/data/thread/1011/2776/38/01/5_1.html
科学家发现能进行光合作用的动物--万物一想就变了

绿叶海蛞蝓身体呈现亮绿色，它可以将海藻中的基因与自己的染色体结合在一起，进行光合作用。
　　腾讯科学 讯 据国外媒体报道，目前，科学家发现一种亮绿色海蛞蝓能够盗取所吞食海藻中的基因，使自己具有“光合作用”功能，像植物一样从太阳光线中获得能量。
　　它叫做“绿叶海蛞蝓”，能够将海藻中的基因合并入自己的染色体中，使其能够进行光合作用。在这一过程中，绿叶海蛞蝓可以进行光合作用，使用太阳能量将二氧化碳和水转变为维持生存的营养物质。
　　研究人员认为，很可能这种劫持其它 生物 基因的方法，用于建立一种治疗人类遗传性疾病的新型医学方案。美国南佛罗里达大学和马里兰大学生物学家西德尼-皮尔斯(Sidney Pierce)教授称，此前我们未发现地球上哪一种动物能够盗取绿藻基因，与自己体内细胞结合在一起，然而绿叶海蛞蝓却实现了。
　　绿叶海蛞蝓依赖阳光获得营养物质，因此如果它们的食物来源出现问题，只要找到更多的绿藻吞食便不会饿死。研究这种自然基因转移机制可用于研制新一代医学应用。
　　如果能够深入理解海蛞蝓如何利用绿藻基因，未来医学专家可从其它生物体内获取基因，用于治疗一些人类疾病。
　　绿叶海蛞蝓生活在美国东海岸的浅水池和盐沼之中，通常幼年时期它们体色呈现红褐色，成年体吞食海藻之后会变成亮绿色。
　　上世纪70年代，科学家开始研究关注绿叶海蛞蝓，它能够结合海藻中的叶绿体进入自己的细胞，使自己的身体变成亮绿色。叶绿体是微小的胞器，存在于绿叶之中，能够采集太阳光线进行化学反应，从而获得植物存活的能量。
　　绿叶海蛞蝓吸食滨海无隔藻，然后将这种海藻的基因植入自己消化系统中的细胞。之后它们能够使用这些叶绿体制造碳水化合物和脂类物质，供给 生命 维持9个月。
　　然而科学家并不清楚绿叶海蛞蝓如何实现长时间维持叶绿体而不需细胞植物的营养供给，皮尔斯和同事分析海蛞蝓DNA发现，它能够将滨海无隔藻的基因与自己的染色体结合在一起。它使用这种基因能够修复叶绿体损伤，并维持其功能性。这种基因与海蛞蝓染色体结合在一起，并将这种能力遗传至下一代海蛞蝓。

中科大发现新型生命“暗物质”

本报讯（记者 桂运安）非编码RNA（核糖核酸），被称为生命体中 “暗物质”。日前，中国科学技术大学单革教授实验室发现一类新型环状非编码RNA，并揭示了此类非编码RNA的功能和功能机理。成果发表在国际知名杂志《自然·结构和分子生物学》上。
非编码RNA是一大类不编码蛋白质，但在细胞中起着调控作用的RNA分子。正如宇宙间存在着许多既看不到也感觉不到的“暗物质”“暗能量”一样，在生命体这个“小宇宙”中，也存在这样的神秘“暗物质”——非编码RNA。
越来越多的证据表明，一系列重大疾病的发生发展与非编码RNA调控失衡相关。
环形RNA分子最近数年才引起研究人员注意，而此前的研究主要集中于线形RNA分子。单革教授实验室发现的新型环状非编码RNA，被命名为外显子-内含子环形RNA。在论文中，他们还对这类新型环状非编码RNA为何会成为环形而不是线形分子进行了研究，发现成环序列两端经常会有互补的重复序列存在。

http://www.swarmagents.cn/swarma/detail.php?id=18689
‘自我意识’起源问题新思路的设想--标度图景，对称性自发破缺，与Goldstone准粒子 2015-08-01 18:14:18　 Goldstone定理 意识 物理 标度
华尔兹的哀
意识的起源，这个问题属于科学三大根本问题“宇宙起源；生命起源；意识起源”之一。我个人的看法是，因为对宇宙和生命的认识都要通过人的意识，也许意识起源问题比其他两个更基本，或者至少是和其他两个以某种奇特的方式纠缠在一起。

脑科学的进展，对意识问题取得了不少突破。我们现在已经知道了不少人的意识体验对应的脑区。然而，正如许多人指出的，虽然脑科学很有用，但在基本理论层次，只是解决了意识的‘软问题’，即只是找到了脑物质与意识的对应和联系，而非解释。用我之前这贴“科学也许就是数据压缩”http://www.swarma.org/swarma/detail.php?id=18608的话说，脑科学无法把这些对应进一步逻辑‘压缩’，所以不是根本的‘解释’。

这种更基本的‘解释’，就是所谓的‘意识硬核（hard core）问题’。现在已经有不少破解这个硬问题的设想，比如Dennett提出的subject体验只是illusion，所以不存在这个硬问题；再如近来有人提出的信息整合理论（IIT），从信息角度入手，http://www.swarma.org/swarma/detail.php?id=18559 ，也许可以作为备选思路；另外，我个人还猜测也许从计算机程序和算法角度入手可以有更好的理解，比如利用人脑-计算机相连或者把人的意识转入计算机虚拟世界的方式来研究意识体验背后的程序和算法，不过因为我现在对计算科学还不熟悉（正在补知识中 >.<)，所以这块先就打住了。

这里，我论证‘意识硬核问题’的前提是‘自我意识起源’问题。

设想利用脑科学的技术，把一个人的主管‘自我意识’的脑区暂时关闭，那么现在，这个人显性意识就暂时没有了。这时，容易理解，即使给他电击和化学物质刺激，他的大脑相应部分虽然能有反应，但是因为‘自我意识’已经丧失，‘他’不会‘感觉’到这些刺激。也就是说，在没有‘自我意识’的情形下，是不存在‘意识硬核问题’的。从而，‘意识硬核问题’的前提是‘自我意识’起源问题。只有在‘自我’存在的情况下，探讨意识体验才有意义。

接下来，如何解释‘自我意识’起源呢？

古代的一些‘冥想’流派虽然有很多不靠谱吹的天花乱坠的东西，但其核心思想 -- ‘自我意识’是幻觉，却是深刻的洞见。古代佛家的看法用现代科学的语言说就是：‘自我’（我执）不是一种基本的东西，而是类似现在说的‘emergent'的东西，由更基本的一些组成元素的结合而产生一种模式。著名的新无神论四骑士之一，宗教批评者，20+年的冥想修行者，神经生物学家Sam Harris，在他的新书‘waking up -- a guide to spirituality without religion'指出，古代佛家的‘无我’论既在个体主观修行体验（比如通过观呼吸乃至最后的纯粹‘观’）中能够被实证，也在现代脑科学中得到了佐证。脑科学中的证据就是‘分脑实验‘--把一个人的大脑分成两半后，两半各自体现出自己的‘自我意识’，把两半重新链接后，两个‘自我意识’又可以重新组合成原来的‘自我意识’。

虽然古代佛家通过深度‘内观禅定’的体验总结，正确指出了‘自我意识’的‘emergent’的本质，但这些毕竟只是经验总结。有没有数学和物理理论来描述这种emergent的‘自我’，乃至给出更深刻的图景和解释呢？

这里，我提出一种新思路的设想：‘自我意识’，本质是在标度图景下，因为逻辑门体系的建立，产生了新的虚拟层次，造成了标度对称性产生自发破缺，从而产生了相变--‘自我意识’的窗口从原先的物质世界pattern中分离出来成为新的相，同时，对称性自发破缺伴随产生的Goldstone准激发模式（准粒子），则可以用来描述这种新产生的‘自我意识’。

下面我来逐一解释。

首先，标度图景。参见我之前的帖子：‘观察出万物--一个观察自指模型与分形和标度不变性的起源’。http://www.swarma.org/swarma/detail.php?id=18561。简单总结就是，物理和心理世界都是'大观察'的自指产生的，本质都是pattern，不具有根本的不同。每个人的‘自我意识’都是‘大观察’中开的‘窗口’。我当时在那贴中提出一个猜想，认为物质世界和心智世界是两种相，也许可以找到联系两者的相变。这贴中，我进一步发展了这个想法，提出这个相变就是标度对称性自发破缺伴随而来的相变。

然后，是逻辑门。现代用的计算机，本质是靠其中的逻辑门进行计算。对于大脑，我问过一些研究者，得到的回复迥异。这里，我就假设大脑运行和计算机一致，也是靠逻辑门的体系来计算和构建‘自我意识’。

接下来，我的想法是，宇宙诞生后，经过漫长的演化，在‘物质世界’复杂到一定程度时，在某些地方自发出现了逻辑门乃至逻辑门体系（比如人脑或者电脑），这些逻辑门可以自己虚拟出一个新的层次（比如一个桌球碰撞体系能虚拟出新的桌球碰撞体系）。比喻的来说，这些新虚拟出的层次，仿佛是一个个气球一样的窗口，从原来的‘大观察’平面中飘向天空。总之，新的虚拟破坏了原来大观察的标度对称性。当然，具体怎么破坏的我也不清楚。

根据场论中Goldstone定理（https://en.wikipedia.org/wiki/Goldstone_boson），对称性的破坏一定会对应产生Goldstone玻色子。在粒子物理中，正是这个Goldstone玻色子和原来无质量的传力的粒子结合，赋予了后者‘质量’，这就是大名鼎鼎的希格斯质量起源机制。而在凝聚态物理中，晶格的周期对称性的破坏则对应集体震动模式/准粒子--声子，也是Goldstone玻色子的一种。

在物理中，一般还认为，对称性破缺总是伴随着相变。比如固体液体相变对应晶格结构对称性的破缺，铁磁相变对应小磁针指向对称性的破缺。这甚至可以推广到很多非物理领域，比如细胞发育对称性破缺对应着其功能的转变。

在这贴中，我则认为，因为自发的逻辑门体系的产生而造成的标度对称性的自发破缺，产生了‘物质世界’-‘自我意识’的相变，同时，这个新产生的‘自我意识’，能够用相应的‘Goldstone’准粒子来刻画。在铁磁体系中，Goldstone准粒子是一种自旋波，类似的，‘自我意识’这种Goldstone准粒子也许可以看做某种‘标度波’。

这样，我就在标度图景下，利用对称性自发破缺和Goldstone定理，粗略刻画（‘解释’）了‘自我意识’的起源。当然，这只是一个思路的总体设想，具体的理论和计算，包括细节概念，现在还是空白。

当然，按照我之前说的，‘自我意识’问题只是‘意识硬核问题’的前提。即使解决了自我意识问题，仍然不代表‘意识硬核问题’得到了完全破解。

而我个人认为，意识硬核问题是无解的。

这里，我提出一种对‘意识硬核问题无法解释’的解释：对脑物质的现象可以通过物理学压缩，对意识的现象，用诸如进化心理学可以压缩（我之前的一贴还提出过利用标度图景和诺特定理来压缩高级心理活动：http://www.swarma.org/swarma/detail.php?id=18686），如果两者都可以压缩的话，那么两者的连接和对应就肯定无法压缩（也就是‘解释’）了。




一些讨论：

1. 我在‘观察出万物’帖子中提到，Jake在他http://www.swarma.org/swarma/detail.php?id=15754帖子中猜想的物理和计算机科学（虚拟层次）的结合可能就是对应着‘物质世界’-‘心智世界’相变的‘连续相变临界点’, 在这个临界点，‘物我两忘’‘心物一元’形而下的真正实现（而非文学诗歌或者宗教玄想）！现在，在这贴中，这个相变的想法得到了进一步发展，也许距找到这个临界点不远了！同时，这个临界点也许和鑫爷在我这贴回复里说的‘心里想的石头’和‘真实地石头’的关系有关（当然，这需要我之前说的‘计算科学’对‘意识硬核问题’的进一步研究）：“假设这个web（世界）上有一个虚拟的智慧生物，他的头脑中有一幅“石头的画卷”，他身旁的地面上有块真实的“石头”，要实现这个场景，要得到“石头的画卷”和真实的“石头”，实际上，可分解为与之对应的两个程序段，不管从客户端（或说浏览器）和服务器来看，代码的关联或作用显然具有一致性的。还原到数据（信息）层面，那么web（世界）上的“主观”和“客观”对立的表象仅是一种表象而已。甚至，我们也可以构造这样一种结构，让真实的“石头”为一个单独block，把这个block嵌入一个文件，并被iframe到“大脑”中某位置，这样的话，除却style的一些可定义的差别外，则它们本质上几乎完全是同一的。”


2. 物理中Goldstone准粒子一般质量为0 （能量-波数关系是线性谱，二阶导数为0），不知这对理解‘自我意识’的性质有何启发。


3. 脑科学中的分脑实验，乃至果壳翻译的这神文“变成集体的一部分，和死亡有什么区别”（http://www.guokr.com/article/440493/）中提到的‘并脑’（变成集体意识），从我这贴的视角看，可以理解成自我意识“Goldstone”准粒子的分裂与耦合！具体计算完全可以类比固体物理中声子分裂耦合的formalism！如果这贴的理论发展下去真能成功，给出定量的预言被脑科学和计算科学证实，那就能在未来指导对意识的实实在在的操作！


4. 物理与心理。通常人们认为像Goldstone这些理论是描述物理的，怎么能应用到意识领域呢。但我提出的标度图景，本质就是融合物理与心理的。在这个图景下，物理理论平移到心理领域也是合情合理的。

http://www.swarma.org/swarma/detail.php?id=16689
自复制自动机理论——von Neumann著，东方和尚译2011-6-21 11:56:56　 冯纽曼 自复制自动机 人工智能 复杂系统
jake

von Neumann的这部经典的最重要的部分（5篇讲座的讲稿）终于被东方和尚 翻译完了。毫不夸张地说，这五篇文章不仅仅预测了复杂性科学未来100年的发展方向（事实上很多领域已经验证了von Neumann的预言），而且还指出了生命逻辑最核心的奥秘：热力学、信息论与自指之间的深刻联系。
此书原版的下载：http://www.swarma.org/thesis/detail.asp?id=303
在这里，我会陆续将东方和尚的翻译，加上一些自己的评论放到网上。希望更多的人能够读到它，并能够真正从这位不朽大师的遗产中获益。
在翻译过程中，我们做了以下的添加和修改：
1、为了方便阅读，我们为原文进行了分段，并加上了段标题；
2、为了让读者感觉更亲切，我们加上了若干副插图。
3、为原文添加了大量的评论，东方和尚的评论插入到了正文的注脚中，我的评论则插入到了每篇正文的后面。另外，因为这本书是von Neumann的助手Arthur Burks(遗传算法之父John Holland的博士生导师)，所以在“【】”之中的文字是编者加的注解。大家要注意分辨。

全文下载：
http://www.swarma.org/thesis/detail.asp?id=359
下面是正文目录：
自复制自动机理论(Theory of Self-reproducing Automata)
约翰.冯.纽曼 (John von Neuman)
编者：阿瑟.伯克斯(Arthur W. Burks)
前言与编者介绍 自复制自动机前言
冯纽曼在计算机方面的工作
冯纽曼的自动机理论
第一部分：复杂自动机的组织与理论
第一堂课：一般意义的计算机
第二堂课：控制与信息理论
第三堂课：信息的统计理论
第四堂课：大数之道
第五堂课：复杂自动机的一些考量——关于层次与进化的问题



正文部分：



第一堂课

一般意义上的计算机

关键内容：
数学中的抽象方法和计算方法，后者在应用数学和数学物理上的作用。纯数学中两者的作用。分析的状况。计算模拟作为一种启发性的工具。
不同的计算方法：模拟和数字。
模拟方法：利用物理实验来代替计算。模拟计算机。
数字方法：人工计算，简单的计算机，全自动的计算。
现在计算机的状况，数字和模拟计算机的不同功能，计算速度，编写程序和精度的问题。
计算机中基本操作的概念，在数字和模拟计算机中间基本操作的作用。关于数字和模拟组件的一些见解。
继电器元件。主要的形式：机电继电器，真空管以及其他可能的继电器。
数字计算所需时间或者计算复杂度的测量，逻辑和算术运算，线性和非线性的算术计算，乘法次数的作用。不同计算的统计性质的稳定性，分析的特殊功用。
计算长度或者复杂度的不同性质。对于自动数字计算机器的问题特征长度。
精度需求。
内存需求：内存容量的测量。内存的关键参数，读写时间和内存容量。建立不同级别内存的原因，数字计算机器的实际内存需要量。
输入输出：主要的媒介。
平衡的概念：不同零件的速度平衡。不同级别内存容量和速度的平衡。速度和精度的平衡。速度、内存容量和编程能力的平衡。
从热力学角度看待平衡。热力学上的内存容量。在传统的经验方式之上建立定量理论。可靠性和错误的一些初步看法。


女士们、先生们，我将会为大家讲五次课，对大家的热情欢迎我预表谢意，希望我的课能够满足各位的兴趣。本课程的内容是有关自动机的，我们将要研究高度复杂的自动机会表现的行为，以及巨大的复杂度所带来的具体困难。我们会简单地对比人工自动机和生命，因为很容易想到，生命在其能力的限制范围内，可以看作自然的自动机。因此，我们必得考虑两者之间的类似和区别，还要考虑到是不是我们的技巧太过笨拙，不能够深入地洞察生命和自动机的关系（这也是很正常的），要考虑生命和机器之间的区别，究竟有多大程度上是本质的。
今天我主要谈谈人工自动机，具体来说，我们只谈一类——计算机器。我会说一说计算机在不久以前、现在以及将来所起到的作用[1]。

[1]译者注：冯纽曼是在1949年授课的，其时计算机刚刚发明不久，故读者须重视理论分析而不必在意具体细节，下同
……
全部内容，请点击下载：一般意义的计算机



第二堂课

控制与信息理论

摘要：
信息理论：严格的部分。信息的概念，集合和区分所对应的数理逻辑概念。
同形式逻辑的紧密联系。利用自动机模型做不同的分析。这两种做法的共同特点：具备或不具备的特征。把两种分析联系在一起的工作。
两种描述自动机的方法：零件组合或者整体处理。
零件组合的方法：基本单元的性质，同神经元的类似之处。McCulloch & Pitts理论：形式神经网络，他们主要的结论。
整体处理的方法：图灵机理论。图灵机和数学问题的联系，何种数学问题能够用图灵机解决。通用自动机的概念。图灵的主要结论。
McCulloch & Pitts的神经网络以及图灵自动机的局限。输入和输出元件。一般意义上的计算。利用传感器和运动元件的分析方法。

一、概述

【冯纽曼说信息理论包括两大块：严格的信息论和概率的信息论。以概率统计为基础的信息理论大概对于现代计算机设计更加重要。但是在此之前，我们必须先弄清楚严格的信息论那部分，它其实就是形式逻辑的另一种处理方式。】
【他接下来解释了一些形式逻辑的基本概念，简要地说明了真值函数的连接词，比如“与”“非”“如果…那么”“与非”以及它们之间的相互定义性。他还解释了变量和量词，包括“全称”量词和“存在”量词。他的结论是“如果你有这样的一台计算机，就可以表达一切数学计算，或者能够纯粹地用数学计算表达出的任何主题。”】
对于计算机，我不打算深谈。因为存在另外一种不一样的机器，同信息理论也很有关系，就是McCulloch & Pitts提出的神经网络理论，你可以说图灵机和McCulloch & Pitts的神经网络分别处于信息理论的两个极端。这两套理论都力图建立一个公理化的体系，用某种假设的理想机器来建立形式逻辑系统，但并不实际去制作这样的机器。他们都成功地说明了形式逻辑同他们设想的机器是完美兼容的，也就是说，机器能做到的一切工作，都能够被形式逻辑所刻画；反过来，任何能够用形式逻辑描述的事物，也都能够用这类机器来运行。【冯纽曼这里假设了McCulloch & Pitts的神经网络有着一条无限长的纸带，结果表明了它同图灵机的等价性。这个结果也就是图灵可计算性、函数的λ可定义性、以及一般递归的概念。请参见图灵的论文“可计算性和λ可定义性（Computability and λ-Definability）”】
我会简单地介绍McCulloch & Pitts的神经网络以及图灵的工作。因为它们各自代表了一种重要的研究方式：组合方法和整体方法。McCulloch & Pitts描述了一套方法，由非常简单的零件组成复杂结构。因此只需要对底层的零件作公理化定义就可以得到非常复杂的组合；图灵则是对于整个自动机进行了公理化的定义，他仅仅定义了自动机的功能，并没有涉及到具体的零件。
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第三堂课

信息的统计理论

摘要：
信息理论：概率论部分。严格逻辑和概率论逻辑的关系。凯恩斯对于概率论的理解。举例说明逻辑与严格的经典力学以及统计力学之间的关系。量子力学中的相应情况。
从数学角度看待严格逻辑向统计逻辑的转变。分析和组合论。
热力学的角度：信息和熵。
西拉德（Szilard）的理论。
香农的信息论。
叙述计算机的内部平衡的热力学性质。


一、自动机的鲁棒性

到此，关于信息的严格问题讨论已经告一段落，我们将继续从统计角度来讨论信息的本质。至少有两个原因可以说明统计和概率问题对于自动机和其功能实现是十分重要的：第一个原因可能显得有些任意且离题，虽然我并不这样认为。第二个原因则更加重要，下面我分别加以说明。
第一个原因是：实际上我们无法设想一台绝对可靠的自动机。假如你设计了一台自动机，并且严格地定义了它在任何情景下的全部行为。那么你一定忽略了问题的某些重要方面。如果你是一个新手，那么设计一台可以运行在完全确定环境下的自动机是一种很好的练习。但是只要稍具实际经验，我们就会知道这一步还仅是问题的最初阶段。
我们必须考虑统计因素的第二个原因是：如果你观察一台人造的，或者存在于自然界中的自动机，你会发现那些被严格程序所控制的仅仅是一些细节结构。大部分的控制是以一种允许错误，并且在错误发生时候采取补救措施（多少有效）的方式来实现的。而且，说它们能够预防失误还有些夸大，因为这种机制其实根本就不可能消除所有错误，而是实现了一种发生个别的失误根本无关紧要的容错状态。在这种机制下，无论是错误还是失误带来的后果，都不能被彻底消除。我们可以努力去做到的事情，就是设计一台自动机，让它在遇到通常错误后仍然可以照常工作。这种设计的目的是减小错误的影响，而不是去消除错误。实际上，大多数常见自动机的构造和设计思想，都是属于这类容错型的。
为了允许错误作为一种独立的逻辑对象存在，我们不应该再以严格的方式表述公理，也就是说，公理不应该写成：“如果A和B发生，C就会发生”这样的形式；而是“如果A和B发生，一定的概率下C会发生，也有一定的概率D会发生，等等”的形式。换句话说，每种给定情况下，都会有不同的结果，各自以不同的概率发生。从数学上说，我们可以简单地写出一个概率矩阵，说明各种状态之间发生转换的对应概率为何。你可以把问题写成这样“如果A和B已经发生，接下去发生C的概率有多大？”。这个概率矩阵就给出了一套以概率表示的逻辑系统。无论人工还是自然自动机，只要牵涉概率，都应该放到这个框架下研究【原可参见冯纽曼的论文：《概然逻辑：用不可靠的元件组装可靠的系统（Probabilistic Logics and the Synthesis of Reliable Organs from Unreliable Components）》】。我接下来会谈到为何遇到复杂系统时候，我们就必须放弃严格逻辑而改用概然逻辑系统的原因【假如单个元件出故障的概率固定，那么自动机越是复杂系统崩溃的可能性也越大】

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第四堂课

大数之道

摘要：
计算机器和神经系统之间的比较，对于计算机器尺度发展的预计。
对人类中枢神经系统的尺度进行估计。并说明了生命的“数模混合”性质。模拟和数字元件。人工和生物的各种部件都具有这种混合性质，对此所持的立场。
对于人工和生物自动机的尺度差别的评价，用物理原因来解释这种差别。材料的生物性质。
存在其他智能因素的可能，复杂度起到的作用和所需要的理论深度。
重新考虑可靠性和错误的问题，独立错误的发生概率和程序长度之间的联系。计算机器和生物的典型程序长度。可接受的独立运算错误概率上限。通过校验和自纠正来加以补偿。
人工自动机和生物自动机处理错误上的原则差别。人工自动机的“单个错误”原则，因缺乏理论支撑，我们的处理方法的粗糙之处，以及生物自动机的先进之处：元件的自主性。这种自主性和进化之间的联系。

一、人脑与电脑的比较

上两堂课讨论了一般原理之后，我想回到我们所知道的具体自动机的例子上面来。并把以计算机器为例的人工自动机，和以人类神经系统为例的生物自动机进行对比。出于这个目的，请让我先介绍一些单元部件的知识，并把它们的尺度进行比较。
正如我之前提到的，对人的神经系统，科学家还没有足够的研究，但大脑神经元的数量级大致可以确定为1010的级别。而身体其他部分的神经元数量大概要比这个数字小很多，并且它们也源自大脑。最大的大脑周围神经集合是视网膜，从视网膜连到大脑的视觉神经被认为是大脑的一部分[1]。
相比大脑的神经元数量，计算机器用到的电子管个数要小一百万倍。现有最大的计算机器，ENIAC只有2×104个电子管。另一台属于IBM公司的大型计算机器，SSEC包括了各1万个电子管和继电器。正在建造中的最快的计算机器，其设计包括了3千个电子管。电子管数量的减小是由于对内存的处理手法有所不同，之后我会提到。
因此，大致地说，人脑要比大型计算机器复杂1百万倍。大脑和这些机器相比，复杂度增加的程度要比这些机器比单个电子管更巨大。即使用更加宽松的对数坐标表示，计算机器也还达不到大脑的一半复杂度。我认为，无论怎么样定义复杂度，这个比例都应该是比一半小得多的[2]。

[1]译者注：现代研究发现，人脑约含15-33×109个神经元。其余部分如小肠的确也有控制消化吸收的神经中枢，被称为“第二大脑”，但其神经元数量仅为大脑的千分之一。
[2]译者注：由于集成电路技术的高速发展，现代多核处理器在小指甲大小的面积中间集成了10亿个以上的晶体管。而那些挑战人类智能的大型机是由大量这样的并行计算核心芯片和海量内存所组成的。如IBM公司刚刚在智力问答比赛中战胜人类的Watson超级电脑，其硬件包括10个机柜总共90台Power 750服务器，而每台服务器又包括4颗Power 7处理器芯片和16TB内存，合计其晶体管数量为90×4×12×108=5×1011，另有数量级约为1×1016 Bit的内存位元；这两个天文数字已经大大超过了人脑的神经元数量，但电脑同人脑的能力相比，仍然是天地悬隔。因此，我们就有必要认真思考上述的问题。生物的大脑，哪怕是已知的最简单的，秀丽杆虫由302个神经元组成的大脑，和超级电脑的海量计算单元相比，虽然数量上仅仅是沧海一粟，但究竟是谁的复杂度更高？复杂度又究竟应该如何定义？毕竟，是前者不断地进化，才最后导致了后者的出现。


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第五堂课

复杂自动机的一些考量

——层次和进化的问题

摘要/关键词：
¨ 自动机可以作为一个整体来研究，也可以对各个零件分别研究。当然，有了对于各个零件的知识以后，我们还需要懂得如何把零散的知识组成统一的理论，但是目前我们还不知道怎样做。
¨ 问题一：我们这里先不谈细节问题，而是仅仅针对中继组件（relay organs）的性质进行讨论。
¨ 问题二：如何与自动机和信息理论保持一致，我们将重新考虑在第二堂课结尾的地方已经触及到的将程序看作一种自动机模型的理论探讨。
¨ 如何合成一个自动机，并且它自己就能实现这一合成过程。
¨ 有关 “复杂度”的直观理解。我们猜测这个复杂度具有一种衰退的特征，这种特征是与该自动机过程的描述以及由它完成的自动机合成有关的。
¨ 有关复杂度衰退这个概念的性质和难点。
¨ 严格的讨论：自动机和其“基础”零件。有关这些基础零件的定义和列表。由自动机合成的自动机。自我复制的问题。
¨ 与此有关的构造性自动机的主要类型：通用指令的概念。能够执行指令的通用构造自动机。通用拷贝自动机。组合自动机来实现自复制。
¨ 自复制和其他类型的自动机合成过程：例如催化过程，同已知的主要遗传和变异机制的比较。
一、自我创生的自动机

在前几堂课中，我们讨论的自动机都不是直接对自身进行操作的，因此它们产生的输出与自动机自身具有完全不同的性质。在我提到的三个例子中，这点都很明显。
例如，图灵自动机就可以看作一个包含有限状态的盒子，这个盒子的输出是储存在另外一种实体上，可以简单称为打孔纸带。这条纸带本身并不像图灵机一样具备不同的状态，并能够在状态之间来回切换；此外，与有限状态的盒子不同的是，我们假定纸带是无限长的，因此可以包含的状态也是无限多的。所以，这条纸带从性质上说，同在纸带上打孔的自动机是完全不同的，也就是说，自动机是在完全不同性质的介质上运行的。
对于McCulloch-Pitts的自动机模型来说，情况也一样。这里的自动机是由神经元组成的，并且能够向外界产生脉冲信号。这意味着，自动机的输入输出不是神经元本身，而是神经脉冲。当然，这些神经脉冲可以进入周边的组件，并导致完全不同性质的反应。虽然是神经脉冲可以输入到运动系统（motor organ）或者内分泌器官（secretory organs）中，但输入和输出的脉冲仍然同自动机本身，也就是神经元完全不同。

　　5.1　生态工程的基本原理
一、教学目标

1.简述生态工程的概念，关注生态工程的建设。

2.简述生态工程的原理，举例说出各原理的内容。

3.尝试运用生态工程原理，分析生态环境问题及解决对策。

二、教学重点和难点

1.教学重点

生态工程的基本原理。

2.教学难点

生态工程的系统学和工程学原理。

三、教学策略

新课的引入可采取三种方法。一种方法是：充分地利用题图进行课堂讨论，思考这个电脑合成作品的寓意。认真阅读引言，分析“地球需要我们细心的呵护”的含义，从而引出主题。另一种方法是：教师利用自己收集的资料或课本中提供的信息，如利用第二节的“思考与探究”第1题的资料分析内容，讨论如何使受损环境修复，从而引出生态工程这一主题。第三种方法是：让学生说出当地生态环境中存在的问题，并提出解决这些问题的方法，再进一步引出生态工程的概念。

《科技探索之路──生态工程的兴起》，从人们的认识发展变化的角度写出了在可持续发展背景下提出的生态工程的含义。建议布置学生课外阅读，并搜集有关可持续发展观提出的背景资料，布置展板，进行学习交流。在课堂教学时，教师可利用查阅的资料，从可持续发展提出的背景入手，组织学生讨论教材中的漫画。还可以模拟历史上的关于“增长极限”的讨论，在课堂上举行小型辩论会。让学生自己归纳出为什么提出可持续发展和生态工程。可持续发展的最初定义来自《我们共同的未来》一书，中文翻译可能有些拗口，学生可以和原文对比学习，理解这一定义。此外，教师应该给学生推荐一些课外参考书。

《关注生态工程的建设》的教学，建议从资料分析中总结出建设生态工程的意义。可以用教材提供的两则资料分析讨论问题。一则是1998年长江发生的特大洪水灾害问题，首先，通过分析图“被洪水淹没的大地”，让学生感受环境问题的紧迫性，再通过搜集长江沿岸湖泊面积减少的资料和有关长江成为悬河的资料（最好是图片），引入对问题的分析讨论。课前（或课后）可布置学生搜集资料，了解最近几年来，我国采取了哪些治理措施防治洪灾，从而提出生态工程是恢复被破坏的生态环境的重要途径。另一则是分析目前我国农业上存在的一些环境污染的问题，对这一问题，可采取与上述同样的方法进行教学。通过对这两则资料的分析、讨论，让学生理解进行生态工程建设的必要性，理解通过生态工程实现“生态经济”和“循环经济”这一思路。另一种教学方式是教师或学生可搜集本地区的资料，从本地区发生的事件或其他热点实例入手，认识进行生态工程建设的必要性。

这部分教材着力阐述了可持续发展的实践中必须推行“生态经济”和“循环经济”这一思想，但没有给这两个词一个严格的定义，主要是因为学生从媒体中可以接触到这些词，从字面上也能够理解其含义。L.R.布朗的一段话，寓意深刻，希望教师能阅读一些有关的参考书，与学生共同交流对这段话的理解和认识。

生态系统的基本原理，包括生态学、系统学和工程学的原理。由于前四个原理的理论基础是必修模块中学习过的内容，建议在教学时，用案例引出对原理的学习，再利用原理分析讨论对案例问题的解决。例如，从植树造林中出现的不注意多样性的问题，引出对物种多样性原理的学习，在此基础上再阅读珊瑚礁生态系统的多样性特点，以此为鉴，鼓励学生为当地植树造林设计生态工程。物质循环再生原理引用的实例是我国古代“无废弃物农业”，教师讲授这部分内容时，要注意强调我国人民的聪明才智，以加强民族自豪感教育。整体性原理的理论基础是社会系统和经济系统对生态系统的影响力，教师可以列举学生关注的一些实例，例如，农村的烧柴问题，湿地保护中遇到的农民生活问题等，来帮助学生从整体性上考虑解决生态工程建设中遇到的实际问题。教学中可采取角色扮演的方式，让学生通过模拟决策，把整体性原理学习得更为透彻。在学习生态工程的基本原理时，教师要注意培养学生的社会参与意识和分析问题的能力。

本节最后安排了一个实践活动，教师应该早做计划和安排，调查前应对学生进行安全教育。调查的目的是通过调查沼气工程，了解沼气工程的基本原理，生产方法，工艺流程，并且通过调查理解我国推广沼气工程的目的和意义。教师也可以将此活动组织成学生的研究性学习，分成不同的课题小组进行研究，培养学生的科学探究能力。

四、答案和提示

（一）思考与探究

3.桑基鱼塘分布在我国长江三角洲、珠江三角洲一带的水乡，是一种典型的水陆物质和能量交换型生态工程。试分析桑基鱼塘的物质和能量流动途径。

提示：桑基鱼塘系统中物质和能量的流动是相互联系的，能量的流动包含在物质的循环利用过程中，随着食物链的延伸逐级递减。

能量的多级利用和物质的循环利用：桑叶用于喂蚕，蚕可以生产蚕丝；桑树的凋落物和蚕沙（粪）落到鱼塘中，作为鱼的饲料，经过鱼塘内的食物链过程，可以促进鱼的生长；甘蔗可以榨糖，糖渣用来喂猪，猪的排泄物也进入鱼塘；鱼的排泄物及其他未被利用的有机物和底泥经过微生物的分解，又可以作为桑和甘蔗的有机肥料。桑基鱼塘巧妙地利用了很难利用的大片低湿地，发展了多种经营，为农民创造了多种收入的门路，完全符合“无废弃农业”的要求。桑基鱼塘系统物质、能量流动示意图见图5-1。



图5-1桑基鱼塘系统物质循环和能量流动示意图

（二）正文中讨论题

【“关注生态工程建设”资料分析1】

1.导致1998年长江洪水泛滥的主要原因是什么？

提示：根本原因：长江上游乱砍滥伐森林，水源涵养和水土保持功能急剧降低，造成大量泥沙淤积河道；中游围湖造田、乱占河道，造成具有蓄洪作用的湖泊面积急剧减少。

直接原因：1998年度的罕见降雨。但这也与全球温室气体排放量增加而导致的温度升高、气候异常有关。

解决长江洪水泛滥的措施有：我国政府提出的“积极营造长江中上游水源涵养林和水土保持林”计划，即以生物措施为主，结合工程措施，提高森林覆盖率；“退耕还湖”和改革不合理耕作方式等。

在进行生态工程建设时，要考虑到怎样解决农村（尤其是湖区或山区的迁出人员）的能源来源问题以及如何提高农民的经济收入。

2.洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么问题？

提示：传统的经济发展模式不注重生态环境的保护，没有考虑生态成本，经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价。

【“关注生态工程建设”资料分析2】

1.你对“石油农业”是如何理解的？

提示：“石油农业”大量使用化肥、农药和机械的生产方式，因对石油等能源有高度的依赖性而得名。它把农业生产这一复杂的生物过程，变成了简单的机械过程和化学过程。由于其投入高，产出也高，对粮食安全保障和提高人民生活水平起到了巨大的作用，但同时它所产生的废弃物和有害物质的数量也很庞大，大大削弱了农业生态系统的稳定性和持续生产力，并造成日益严重的农产品污染和环境污染等问题。

2.你能举出一些农业生产活动对人体健康以及环境造成危害的实例吗？

提示：除日常生活中能够发现的实例外，农业活动对环境和人类健康造成危害的实例中，世界上影响较大的有蓝婴病。1973年，美国内布拉斯加州首次出现幼儿高铁血红蛋白症（蓝婴病）。其原因是饮用水中硝酸盐含量超过10 mg/L，这时过多的硝酸盐会与红细胞中的血色素结合，形成高铁血红蛋白。高铁血红蛋白不能为细胞和组织运输足够的氧。患儿的临床症状是在口、手或脚等部位出现时断时续的蓝色或淡紫色，呼吸困难、腹泻、呕吐、抽搐，严重的会失去知觉，甚至死亡。硝酸盐来源于点源污染，如下水道、畜禽养殖场等，或非点源污染，如对农田、公园、草地等的施肥。

3.如何理解“污染物是放错地方的资源”这句话？

提示：对环境造成危害的污染物，采用一定的措施和技术，就能够进行回收和循环利用，这样不但能够减少环境污染，而且提高了资源的利用效率，减少了资源的浪费。例如，对废污水中的重金属或氮、磷等养分就可以进行回收再利用。因此说污染物是放错了地方没有被利用的资源。

4.石油农业的生产模式应当怎样改进？

提示：在不同的国家有不同的改进措施。例如，在我国，人多地少，应该大力发展生态农业。实施的具体措施包括：可以根据田间作物的需要适量施用高效、低毒、低残留的农药，多施有机肥，提高作物对水、肥等资源的利用效率，对作物秸秆和畜禽粪便进行再利用，实现物质的多级利用，等等。一方面要不断提高土地的产出水平；另一方面要减少农业活动对环境的污染，促进社会的可持续发展。

【“物种多样性原理”资料分析】

1.为什么樟子松林的松毛虫会肆虐，几十亿株杨树会毁于一旦？而珊瑚礁区却能够在养分稀少的深海中，保持着很高的生物多样性？

提示：纯樟子松林、杨树林的生物多样性低，食物链短而单调，缺少松毛虫、天牛的天敌，而成片单一的林木又为其提供了丰富的食物来源，因而会导致了树林的毁坏。

珊瑚礁区的生物多样性高，食物链复杂，不同的生物占据了不同的时间位、空间位和资源位，因而充分利用了珊瑚礁生态系统的环境。例如，氮、磷等养分就能够在该区生物体间充分地循环利用而很少流出系统外。

2.从上面正面和反面的实例，你能得出怎样的结论？你认为生物多样性的破坏有人为因素吗？

提示：只有保持生态系统较高的生物多样性，才能保证生态系统的稳定和平衡。生物多样性的破坏有人为因素，而且往往作用巨大。

【“协调与平衡原理”资料分析】

“西部大开发”是国家为振兴西部而提出的宏观决策，其中很重要的一项内容就是生态工程建设。从协调与平衡原理出发，想一想，在我国西北地区进行防护林建设时，应选择哪些树种？如果在该地区发展畜牧养殖业，你认为应该注意什么问题？

提示：几种西北地区特别适宜树种的介绍

（1）沙棘，俗称“酸柳”、“酸刺”、“黑刺”，属于胡颓子科，为落叶乔木或灌木。植株表面具有棘刺，叶呈条形或条状被针形，两端趋尖，背面密被淡白色鳞片，叶柄极短。沙棘花先于枝叶开放，雌雄异株；果实为肉质花被筒包围，近于球形，直径5～10 mm。沙棘喜阳，粗壮的枝干抗风沙。沙棘叶、皮、果实及种子在医药上有着广泛的应用价值。沙棘的嫩枝、嫩叶是牛、羊的精饲料，被誉为“铁杆牧草”。沙棘果维生素含量极高，营养保健价值高，有利于增加种植者的收入。沙棘是半干旱黄土高原迅速绿化荒山、保持水土、调节生态平衡和促进农林牧业发展的良好树种。内蒙古鄂尔多斯等地区，实施沙棘生态工程，大面积种植沙棘，有效地控制了沟道水土流失，每年可减少流入黄河泥沙2 100万吨。

（2）山杏，主要指西伯利亚杏，它抗寒、耐旱，适应性强，是我国北方最普遍的果树之一，是绿化荒山、水土保持、防治风沙的先锋树种。山杏果仁营养丰富，含有大量维生素、微量元素和人体必需的氨基酸，是加工饮料的优质原料。

（3）刺槐，属落叶乔木，适应性强，在年降水量200 mm左右、年平均气温不低于3 ℃的地区都能生长。它不仅生长快，且耐盐碱，有涵养水源和保持水土的作用。刺槐泌蜜丰富，蜜质优良，是主要蜜源植物之一。刺槐不仅可改善生态环境，还可用于发展畜牧业。

（4）锦鸡儿（又称拧条），豆科，多年生落叶灌木，根系发达，具根瘤，高1.5～3 m；耐干旱和寒冷，喜生沙地或半固定的沙丘上，不怕沙压和风蚀。此种植物广泛分布于我国东北、内蒙古、河北、山西、陕西、宁夏等地，可用于防风固沙，保持水土。枝条可用于编筐，其枝叶是牛、羊等冬春季节主要的饲料之一。

（5）杜梨，蔷薇科梨属落叶乔木，可高达10 m，原产于我国华北、西北及东北南部。耐寒，耐干旱、瘠薄，能在含盐量0.5%（质量分数）的土壤中正常生长，且耐涝性也较强。

（6）沙枣，胡颓子科胡颓子属，落叶小乔木。分布于华北及西北等地，耐盐碱力较强。

（7）合欢，豆科合欢属，落叶乔木，可高达20 m。分布于华北、西北及黄河以南等地区。耐盐碱力较强，但不耐水涝。

（8）臭椿，苦木科臭椿属，落叶乔木，可高达25 m。原产于华南、华北、西北各地。抗性强，生长快，耐盐碱力强。

西北畜牧养殖应该注意牲畜数量不能超过草地的承载量。针对公共草地的过度放牧问题，应该实行草地承包，调动个人的管理积极性，减少过度放牧现象；另外，可以在有条件的地方，人工种植牧草，增加牧草产量。

（三）旁栏思考题

你能举出系统整体功能大于部分之和的例子吗？

提示：豆科作物和固氮菌的共生就是一例。固氮菌为豆科作物提供氮素，而豆科作物为其提供能量和其他营养，两者的共生使豆科作物能够在氮素缺乏的土地上生长；当把它们分开时，两者的生长都要受到损害。

（四）《实践活动》思考题

1.为什么我国要大力发展沼气工程？

提示： 21世纪是实现我国农业现代化的关键历史阶段，现代化的农业应该是高效的生态农业。沼气工程把农业生产、农村经济发展和生态环境保护、资源高效利用融为一体，不仅较好地解决了农村的能源来源问题，而且实现了废弃物的再循环利用和资源化，创造了新的生态产业，如沼气设施的建设和维护，促进了以农牧结合为中心的多种经营，从而为农村剩余劳动力提供了就业机会，促进了农村的综合发展。

2.目前沼气工程还有哪些亟待解决的问题？

提示：目前沼气工程存在的问题有：北方地区沼气产气在冬天不稳定，需要加热；沼气的一次性投资较大，相当部分的农民财力有困难；对沼气的研究较薄弱，例如，对发酵过程中有关微生物及一些酶的研究。应当加强这方面的研究，以促进沼气工程的推广。

五、知识拓展

1.奥德姆（E. P. Odum）总结出的“六条自然智慧”是什么？

在使生态学真正对可持续发展起到指导作用方面，现代生态学的奠基人之一、美国的奥德姆教授做出了榜样。他认为“我们的重点始终应围绕着我们面对的环境问题，寻找出它们产生的根源以及解决问题的途径，但决不是急诊式的‘开方子’，尤其需要强调的是：① 自然界、农业和城市生态系统之间的能动性相互关系；② 把注意力从生产系统的产出转向对其投入的管理”。

奥德姆针对社会上多数人对生态学缺乏了解，很多决策者更是“环境教育盲”，而生态学未能充分发挥作用的现实情况，以年近90高龄之身，亲自编撰了配有卡通插图的科普著作《人类摆脱困境的生态学途径》。这个途径便是呼吁人们学习、模仿自然界求得可持续发展的智慧。奥德姆教授以他毕生从事生态学的经验和体会，高度概括了以下六条值得学习和研究的属于“自然界智慧”（wisdom of nature）的规律。

（1）基于环境承载力的种群增长规律──S型曲线和物种的繁殖／生存不同侧重及“对策”分化。人类社会不能盲目追求增长，更需要区分数量型增长和质量型增长。

（2）能量的生态学规律。处于顶级状态的自然生态系统，由于有足够的维持能源而不易崩溃。而人工系统的规模则与能耗的平方成正比，再加上现代社会所用的人工“浓缩”的高质能源在制造时效率极低，因此需要消耗巨量外源辅助能。

（3）组织的生态学规律。自然界不同生物、成分组合成有层次的组织后，由于相互作用会产生新特性。例如，藻类与珊瑚虫共生可耐受养分含量极低的深海环境。但如果分开，则谁也不能生存。人与生物圈也是这种相互依存关系。

（4）变化的生态学规律。自然界靠（正、负）反馈机制巧妙地控制增长和保持平衡。学习这种机制能预测出发展曲线的报酬递减点，有很大的实用价值。

（5）行为的生态学规律。自然界不同物种间既有适者生存的对抗，也有很多互利共生的关系。但人类与绿色植物通过农业建立起的关系，迄今为止都是掠夺而非互利，所以才产生农业的不可持续性，以及有当今多种力图替代常规农业的新农作方式的产生。

（6）生物多样性规律。生态系统内部都有多种生态服务功能，即生物多样性的机制，一旦由于某种原因，具有某种重要功能的物种缺失，就会有原处于功能冗余态的另一个物种来替代。而常规现代化农业却严重缺少物种多样性，难以避免少数几个人工培育品种会因某种病虫害大流行而灭绝的风险。传统农业则很好的保存了作物基因库。

奥德姆把上述这类对自然界智慧的学习科学地归结为“人类生态学”。同时指出，每一项新技术都有其副作用，必须采取处理负面效应的“对应技术”（counter technology）。而采用这类对应技术就需付出“转型成本”（transition cost），即转化到可持续态势所需的成本。科学家和公众的责任就是要告诉决策者：为了长远利益（人类的健康，生活质量），即使有暂时的转型成本要付出，也是必要的。人类为了走出面临的困境，必须改变那种“应急式”和割裂式解决环境问题的方法，放弃人类在进化初期不得不采取的“控制自然”的做法，建立生态道德及同自然的伙伴关系。

2.生态工程的定义是如何提出和发展的？

美国生态学家H.T.奥德姆于1962年首先提出“生态工程”概念：“A branch of engineering and field of science in which solutions to society’s environmental problems would be grounded in the technology available from natural systems so that the human engineering required would be supplementary rather than primary (overhead).”即以从自然系统获得的技术为基础，解决人类社会环境问题的一门工程分支科学，它所需的人类工程技术仅仅起辅助作用，而不是起主要作用；或“人类应用主要来自自然的能源作为辅助能对环境的控制”；或“对自然的管理就是生态工程，更好的措施是与自然结成伙伴关系”。

H.T.奥德姆的学生米奇（W.J.Mitsch）继承其思想，于1989年编了世界上第一本生态工程专著（Ecological Engineering: An Introduction to Ecotechnology），并于1992年主编创办了《生态工程》杂志。他对生态工程的定义是：Ecological engineering has been defined as the design of ecosystems for the mutual benefit of humans and nature. 即生态工程是为了人类和自然的相互利益而进行的一种生态系统设计。

我国著名生态学家马世骏先生1979年首先倡导生态工程。他对生态工程下的定义是：生态工程是应用生态系统中物种共生与物质循环再生的原理、结合系统工程的最优化方法，设计的分层多级利用物质的生产工艺系统。生态工程的目标就是在促进自然界良性循环的前提下，充分发挥物质的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益与生态效益同步发展。它可以是纵向的层次结构，也可以发展为由几个纵向工艺链索横连而成的网状工程系统。

3.关于“增长极限”的讨论是怎么回事？

20世纪60年代后期，美国麻省理工学院以D.梅多斯为首的研究小组接受“罗马俱乐部”的委托，花了21个月，耗资25万美元，利用刚问世的电脑世界模型，对资源、环境污染、工农业发展、人口健康等一系列复杂的社会经济、生态环境因子，进行了在过去看来是不可能的、极其复杂的运算和定量化分析，完成了名为《增长的极限》的报告。它被西方国家报纸称作“20世纪70年代爆炸性杰作”，也是罗马俱乐部的代表作之一。该报告在研究了世界人口增长、粮食生产、工业发展、矿物资源消耗和环境污染五种因素的正、负反馈和定量关系后指出，如果维持现有的人口增长率和资源消耗速度不变，那么，在100年后的某一天，就会达到地球增长的极限：产生世界性的严重的粮食短缺、矿物资源耗竭（100年中至少有15种矿产将耗竭）、环境污染和生态环境破坏加剧等问题，最终导致世界人口和工业生产发生无法控制的崩溃。因此，该报告主张为了保护人类的生存和发展，对经济发展实施全面的限制，在世界范围内或在一些国家范围内有目的地停止物质资料和人口的增长，回到“零增长”的道路上。“零增长”的发展观作为对传统经济增长观念的第一次警觉，提醒世人要对生态问题高度关注，堪称经济和生态学、社会学结合的经典之作。

几十年过去后，增长的极限论中预测的景象并没有完全出现，经济社会增长并没有导致资源的耗竭。反思增长极限论的局限性，主要是机械地、静态地看问题，在建立全球模型时没有考虑到国家、地区之间的巨大差别；同时对科学技术在开发新资源，以及提高资源的加工深度和利用程度，使同量的资源能够支撑更大经济增长的作用估计不足。

4.什么叫最大持续产量？

为了可持续发展，对可再生自然资源的利用要以最大可持续产量为上限，即对它的利用在数量上和速度上不能超过它们的自然恢复再生能力，以求资源可持续地长久利用。例如，我国沿海渔业虽然创造了巨大的经济效益，但却是建立在违背生态学原理、无序狂捕滥捞、牺牲渔业资源可持续基础之上的。为了增加渔业产量，渔船现代化、机械化程度不断提高，广泛使用先进的助航、助渔仪器，不顾鱼类资源的再生能力，以至现在18 000 km海岸线面临近乎“无鱼无渔”的尴尬局面。面对海洋捕捞渔业资源日趋枯竭的现状，我国渔政部门先是出台“伏季休渔”的规定，继而在1999年又提出海洋捕捞产量实行“零增长”，2001年，更提出必须实行“负增长”。

5.北方地区的沼气池冬天是如何维持的？用什么方法能使沼气池中的菌类维持稳定的产气？

在冬季，可以通过加温方法（蒸汽、热水通入发酵池）；或将沼气池用塑料大棚封闭起来来增加产气。

沼气稳定产气的必须条件：

●沼气池必须密闭。沼气菌群是一大类厌氧细菌，它的整个生命活动（生长、发育、繁殖、代谢等）中都不需要氧。

●适当的水。发酵池中的料水比例得当是正常产生沼气的关键。如一个6 m3的标准池，首次投料大约需要人畜粪便1 500 kg、杂草500 kg，加入2 000 kg的水。料含水比例越高，外加水越少；反之，外加水则越多。

●适当的温度。一般8 ℃以上，沼气菌即可活动，产生微量沼气；20～24 ℃，活动正常；28～30 ℃，最旺盛，产生沼气率最高。

●酸碱度。沼气发酵适宜的pH为6.5～7.5，最适pH是6.8～7.0。

●搅拌。适当搅拌，可以提高发酵池内产气率。一般每周搅拌2次即可。

●接种。增加沼气菌种数量，尽快发酵、产生沼气。沼气池正常产气后，还需不断地添加新料，清除旧料，才能确保持续产气。

6.沼气就是甲烷吗？为什么清理沼气池时要防止中毒？

沼气是一种多成分混合气体，主要成分为甲烷和二氧化碳，甲烷的含量一般在60%～75%，并含有少量的一氧化碳、氢、硫化氢和氮等。

沼气池中氧气浓度低，一氧化碳等有害气体浓度高。人一定要注意在通风充分，确认安全后才可进入，否则会造成人员的伤亡。

7.大型养殖场厩粪处理和沼气发电工程是怎么回事？

采用高温（52 ℃左右）厌氧发酵，可使厩粪物料的分解周期缩短到十几个小时，并能够稳定地产生大量沼气。通过沼气与燃油混烧的发电设备，使发出的电并到大电网上，出售商品电力，由此可以达到消除污染、获得可再生能源和优质生物肥料等多个目的。

中科院发现迄今最早现代人类化石
2015-10-15 03:44:03 北京青年报 20 大字

　　福岩洞外景及发现的47枚人类牙齿化石

　　本报讯（记者 雷嘉）中国科学院多位研究员今天在《自然》杂志发表论文，宣布在湖南省道县发现47枚具有完全现代人特征的人类牙齿化石，表明8万至12万年前，现代人在该地区已经出现，是目前已知最早的具有完全现代形态的人类。
　　现代人在东亚地区的起源与演化一直是古人类学研究与争议的热点，学术界对于具有完全现代形态的人类在东亚地区的出现时间尚不清楚。2010年以来，中科院古脊椎动物与古人类研究所刘武研究员、吴秀杰研究员，中科院地球环境研究所蔡演军研究员等合作，在道县境内的福岩洞进行连续发掘，先后发现47枚人类牙齿化石以及大量动物化石。
　　研究显示，道县人类牙齿尺寸较小，明显小于欧洲、非洲和亚洲更新世中、晚期人类，位于现代人变异范围。道县人牙齿齿冠和齿根呈现典型现代智人特征，如简单的咬合面和齿冠侧面形态、短而纤细的齿根等。铀系测年结果表明，这些人类化石的埋藏年代在8万至12万年前。据此可以确定，具有完全现代形态的人类至少8万年前在华南局部地区已经出现。
　　主持发掘的吴秀杰研究员指出，迄今在亚洲和太平洋地区发现的年代确定早于4.5万年前、保存状态良好、可以明确归入现代智人的更新世晚期人类化石非常少。在华北田园洞、南亚尼阿洞和澳大利亚蒙哥湖发现的呈现现代人特征的人类化石，年代都在4万至5万年前。
　　根据现有的化石证据，最早的现代类型人类在西亚和欧洲出现的时间在4.5万至5万年前。
　　而对道县人类化石的研究显示，具有完全现代形态特征的人类在东亚大陆的出现时间比欧洲和西亚要早至少3.5万至7.5万年。这项研究提供了迄今最早的现代类型人类在华南地区出现的化石证据，是我国学者在现代人起源研究领域取得新的重大突破，对于探讨现代人在欧亚地区的出现和扩散具有非常重要的意义。

[摘要]目前，科学家最新研究显示，人类大脑的信息存储能力是之前预计的10倍，可以存储1千万亿字节数据。



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腾讯科学讯 据英国每日邮报报道，目前，科学家最新研究表明，人类大脑的信息存储能力是之前预计的10倍。美国科学家现测量了大脑神经突触的存储能力，结果显示每个突触可存储大约4.7比特信息，这意味着人类大脑可以存储1千万亿字节(1拍字节)数据信息。
1千万亿字节数据量相当于存储13.3年的高清电视节目，同时，这项最新研究解答了关于人类大脑如何保持有效工作的长期疑问，还将帮助工程师制造功能强大的节能计算机。
索尔克研究所特里-塞诺斯基(Terry Sejnowski)说：“这是神经系统科学领域的爆炸性消息，我们发现揭晓海马体神经元功能基本原理的密钥，证实大脑较低能量消耗却具有较高计算能力。我们对大脑记忆能力的最新测量，显示人类大脑信息存储能力是之前预计的10倍。”
人类的记忆和思维被认为是大脑电子化学活跃活动的结果，其活跃性出现在神经细胞分支，就像是电线，在某种连接状态下(形成神经突触)相互反应。
索尔克研究所科学家汤姆-巴尔托尔(Tom Bartol)指出，我们的研究数据表明，人类大脑神经突触体积是之前预测的10倍。这项发现对于理解人类大脑奇特效能十分重要，同时，该发现有助于计算机科学家制造超精密、节能计算机，尤其是具备“深度思考”和人造神经网络，这些技术具有复杂学习和分析能力，例如：语音、物体识别和翻译。（悠悠/编译）

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你最想知道的科学：大脑的神经元

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[摘要]目前，中国哈尔滨医科大学医生任晓平成功完成猴子头部移植手术，意大利医生塞尔吉奥-卡纳维洛表示，自己更有信心完成全球首例人类头部移植手术。



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腾讯科学讯 据英国每日邮报报道，目前，意大利医生塞尔吉奥-卡纳维洛(Sergio Canavero)称，中国哈尔滨医科大学的任晓平现已成功完成猴子头部移植手术，未来这项技术可用于移植人类头部，使完全瘫痪患者重获新生。
2015年，卡纳维洛成为新闻焦点人物，他曾表示自己计划进行人类头部移植手术，用大约一年时间治疗完全瘫痪患者。目前在中国和韩国研究人员的帮助下，他认为这项计划有望更近一步实现，现已对猴子、老鼠和人类尸体进行了头部移植手术。
他在接受《新科学家杂志》记者采访时说：“我认为有足够的把握进行人类头部移植手术，人类停止思考是不可能的，我们完全可能实现这一令人不可思议的手术！”
卡纳维洛指出，中国哈尔滨医科大学的任晓平现已成功地对猴子进行了头部移植，将头部和新身体的血液供给系统连接起来，但并未连接脊髓。该实验表明如果猴子头部放置在零下15度环境中，猴子在手术中能够存活下来，并且大脑不会遭受损伤。最终实验显示，猴子在手术过程中存活下来，并且未出现任何神经损伤。然而脊髓没有连接，猴子颈部以下可能处于瘫痪状态，手术之后研究人员让这只猴子存活了20个小时。目前并不清楚这只实验猴子能否感觉到疼痛。
任晓平表示，在这项手术进行之前曾对人类尸体进行了手术，测试了如何避免大脑遭受损伤。据悉，2013年任晓平成功完成了老鼠头部移植手术，此后他重复进行这项手术许多次，每次手术持续大约10个小时。
对于卡纳维洛而言，他的人类头部移植手术计划变得更加成熟，2015年，他公布了对31岁俄罗斯瘫痪患者瓦雷里-斯皮里多诺夫(Valery Spiridonov)进行头部移植手术的计划，当时这则消息成为爆炸性新闻。目前，卡纳维洛和任晓平带领的医疗小组，将于2017年底对斯皮里多诺夫进行全球首例人类“换头手术”，将他的头部移植到另一个身体上。（悠悠/编译）

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神经外科医生宣称成功为猴子实施换头手术

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[摘要]日本国家极地研究所的研究人员首次将冷冻30多年的缓步动物“水熊虫”成功复苏，这将提高人们对隐生生物体长期存活机制及条件的理解。



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科技日报北京1月20日电 （记者华凌）日本国家极地研究所的研究人员首次将冷冻30多年的缓步动物“水熊虫”成功复苏，这将提高人们对隐生生物体长期存活机制及条件的理解。相关研究成果发表在最新一期的《低温生物学》上。
水熊虫也叫水熊，是对缓步动物门生物的俗称，有记录的约有900余种，大多是世界性分布的。它们的体型极小，最小的只有50微米，而最大的则有1.4毫米，必须用显微镜才能看清。其是地球上已知生命力最强的生物，能在冷冻、水煮、风干的状态下存活，甚至能在真空中或者放射性射线下存活。而一旦将其放回到正常环境下，仍能恢复到正常状态。
据物理学家组织网报道，这些缓步动物是科学家1983年12月在南极洲昭和站的苔藓植物中发现的，被隔离放置于约零下20摄氏度的冰箱里。2014年5月科学家决心将其解冻，以进一步了解其表现。
研究团队将这些缓步动物（分为SB-1和SB-2）放在一个温暖的环境下，在解冻的第一天，它们都有生命活动迹象，但是SB-2没有最终存活，而SB-1在一周后开始移动进食，并在两周后复原，而且还产下19个卵子，其中有14个成功孵化。这些孵化出的新生幼仔很正常，无缺陷和异常状况。
研究发现，这些缓步动物显然能够承受被冷冻数十年这样极端恶劣的条件，其可将自身置于一个“隐生状态”，即长时间放慢或停止自己的新陈代谢活动。
虽然早先也有研究人员成功复苏过冷冻9年的缓步动物，但这次研究是第一次成功将冷冻了30年的缓步动物复活。研究人员称,他们未来还会运用定量分析的方法做进一步的详细研究，以提高人们对隐生生物体长期存活机制及条件的理解。

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10大被发射升空的离奇物体

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