Saturday, April 29, 2017

机器里的心灵:戴米斯 哈萨比斯论人工智能


深度思维的共同创始人讲解人工智能将如何帮助我们在认识世界的努力中做出难以想象的飞跃性进步

作者:戴米斯 哈萨比斯
翻译:JZ

现代文明是一个神奇的壮举,而这要归功于科学。每一次我坐飞机,我总是惊叹于能够让我们如此平常的在云层之上飞翔的科技。我们描绘了整个人类基因组、造出了超级计算机和互联网、将探测器登上彗星、在粒子加速器里将原子以接近光速的速度碰撞、而且我们登上了月球!我们是如何完成这些奇迹的?当我们停下来思量这些壮举都是出自我们3英镑重的大脑,我们就会觉得这一切是如何的不同寻常。

科学方法可能是人类有过的最强大的思想,自启蒙运动以来的进步更是惊人。但是我们现在到了一个关键阶段,需要我们掌握的很多系统都极其复杂,从气候变化到宏观经济问题还有老年痴呆症。我们是否能够解决这些挑战,需要花多少时间去解决,将直接影响数以亿计的人口和我们生活的环境。

问题是这些挑战是如此复杂以至于那些世界上最好的科学家、医生和工程师在掌握那些关键突破所需要的全部细节时都捉襟见肘。有人说达芬奇是最后一个能够掌握当时所有知识的人。从那以后所有的人必须专业化,而今天,完全掌握一个领域譬如天体物理或者量子力学就会穷尽一个人的毕生。

我们现在去尝试认识的系统的基础是大量的数据,通常这些数据非常动态化、非线性,并且出现次生特征(译者举例:温度是微观粒子无规则运动速度的次生特征),使得发现其中的结构和关联去洞察深藏其中的规律极其困难。开普勒和牛顿可以写出几个方程式去描述行星和地球上的物体的运动规律,可是现在我们要解决的问题几乎没有任何一个可以归纳到一些简洁而又优美的公式。

这是我们这个时代一个最伟大的科学挑战。现代计算机时代之父—图灵、诺依曼和香农—在那个时代就认识到信息理论的关键重要性,而我们现在意识到几乎所有的东西都可以用信息理论的模型去思考或表达。在生物信息学里这是最明显的,基因组实际上是一个巨大的信息编码程式。我相信有一天,信息将会被当作和能量和物质同样基本的东西。

戴米斯 哈萨比斯

智能的核心可以看作是把无序的信息转化成有用和可作为的知识一个过程。我一直从事的工作,人工智能,它在科学上的承诺,是我们或许可以去人工合成这个过程,并把它自动化和最优化。使用这个技术,我们将在某些难以捉摸的领域内去更快速的获得新的知识。

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今天,研究人工智能已经成为一种时髦。然而,根据不同的语境,人工智能这个术语有许多不同的内涵。在我共同创立的公司深度思维我们所采取的办法是集中精力在学习和通用性这两点,目的是为了发展出能够做科学研究的这样一种人工智能。如果我们想用计算机来发现新的知识,那么我们必须给予它们真正能够自我学习的能力。

我们正在研究的算法会直接地从原始的经历中来学习,也就是说,它们获得的知识最终根植于一些感官事实而不是来自于抽象的符号。而且,我们要求它们具有通用性,意即,具有相同参数的同一套系统能够完成一系列广泛的任务。这两点在我们2015年的自然杂志文章里得到很好的体现,我们描述了一个程序它教会它自己好几十套经典的阿塔里游戏,仅有的输入就是屏幕上的像素还有得分。我们也把系统水平上的神经科学作为鼓舞我们发明新算法和构筑概念之源泉,毕竟,大脑是唯一一个我们已有的证据来证明有这样一个通用的、基于经验的学习系统是可能的。

和许多我们的先进所采用的方法比起来,这是一个极为不同方法。为了最佳地阐述它们间的差异,或许我们可以来比较一下同样在游戏领域里达到世界上首次称号的两个突破性计算机程序:IBM的深蓝,它在1997年打败世界象棋冠军卡斯帕罗夫,还有我们最近的阿尔法狗程序,去年打败了一位世界顶级围棋冠军,围棋比国际象棋还要复杂。深蓝采用了所谓的“专家系统”的办法:一组程序员会同一些国际象棋大师把他们的棋艺进行精确的提炼和程序化从而变成一组复杂的启发式程序。接下来,一个强大的超级计算机用这些手工制作的规则来考察大批的可能的变化,用纯粹的计算力量来算出每一步的正确下法。深蓝打败卡斯帕罗夫标志了人工智能历史上一个重要的里程碑。然而,它的胜利,与其说是深蓝程序本身的内在智能,不如说是证明了程序员和国际象棋大师们的高明,还有现代化硬件的计算能力。

国际象棋被人工智能解决之后,围棋就成为了人工智能的新的逐鹿之地。围棋已有三千年左右的历史,它在亚洲具有无比的文化重要性,它不仅是一种游戏更是一种艺术,专业围棋选手在亚洲是受公众敬仰的人士。围棋有高达10的170次方的可能棋局,比宇宙内的原子数目还多,纯粹用计算解决不了围棋。事实上,一个棋子在棋局中位置稍有变化就可能会对整个棋局产生极大的影响,因此,很长时间内,仅仅是要写出一个函数去决定在某个特定的围棋棋局哪方正在胜出都被认为是不可能的。人类的顶级围棋棋手是如何对付这样极其复杂的情况的呢?他们很大的程度上依赖于直觉和本能,常常描述某些走法就是“感觉上是对的”;相反,国际象棋棋手更多的依靠准确的计算。

做阿尔法狗我们意识到为了抓住围棋的直觉这个特点我们得采用和深蓝等国际象棋程序完全不同的思路。与其手工编码人类专业棋手的各种策略,我们使用通用目的技术,包括深度神经网络去制作出一个学习系统,然后为它演示几千局高水平的业余选手的比赛棋局去帮助它发展出它自己对人类选手是怎样下围棋的理解。下一步,我们让不同版本的阿尔法狗互相对局,几千局下下来,它的棋力就变得无比强大,因为每一次对局它都能从错误中学习从而不断地循序渐进。2016年3月,我们已经完成准备去接受最终的挑战:和传奇围棋棋手李世石对垒,李世石拥有18个世界冠军的称号,被认为是过去十年最伟大的围棋棋手。

超过2亿人在线观看了比赛,结果阿尔法狗以4比1奇迹般地胜出,专家一致认为这个突破被提前了10年。更为重要的是,比赛中,阿尔法狗下出了五六手极为创新的走法,其中一步走法,第2局第37步,是如此的令人吃惊,它打破了几百年来人类下法的定规,一直到现在众多棋手们还在不断研究这一步棋。在赢得比赛的过程中,阿尔法狗不知不觉中地教给了我们全新的知识,这些棋局有可能成为被研究得最多的棋局。

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这一些人工智能算法历史上鼓舞人心的时刻,让我们窥视到为什么人工智能可以帮助科学研究:在机器帮助下的科学发现是有可能的。我们相信,支撑着阿尔法狗的技术具有目的的通用性,能够用在一系列广泛的场合,特别是那些具有能够被优化的有明确目的性的函数,加上能够被精确模拟的环境,从而允许进行高效高速实验的领域。譬如,在节能领域,我们使用一个稍作变化的这些算法发现了一系列创新的技术,能够把谷歌数据中心的空调电费降低40%,我们正在推广这个技术到所有的谷歌数据中心,它能够给我们节省很多开支并且有益环境。

© Caleb Charland
我们相信今后的几年内,科学家和研究者会使用类似的方法去研究很多的领域,从超导材料设计到新药研发。在很多方面,我把人工智能类比于哈勃望远镜—它是一个科学的工具,让我们看得更远,更好的认识我们所在的这个宇宙。

当然,就像任何强大的技术,人工智能的使用必须要有责任、有伦理,并惠及每一个人。我们也必须继续高度关注人工智能算法的适用性和有限性。但是,如果我们继续严格关注程序的能力,更多地研究输入数据的质量对结果产生的影响,以及算法运作的透明度,我们就有可能会发现,人工智能可以支持各行各业的专家,帮助他们发现原本难以发现的规律和原因。

人类和算法之间的亲密合作将会在未来几十年里带来不可思议的科学上的进步。我相信,人工智能将会变成某种形式的辅助解决方案,成为科学家解决问题的助手,从而充实我们每一天的生活,让我们能够更快更有效的工作。如果我们能多方而合理的配置这些工具,营造出一种人人都能参与和受惠的环境,我们就有机会去充实和发展整个人类文明。

我们这样做的时候,也可能会更多的了解我们自己。我总有这样的感觉,物理学和神经科学在某些方面是两门最基础的学科:一门是关于外部世界,另一门是关于我们思维的内部世界。两者之间包括了所有的东西。人工智能有潜力去帮助我们更好认识这两个世界。当我们更多的了解学习过程本身并把它和人类的大脑比较,有一天我们或许会获知究竟是什么东西造就了人类与众不同的特性,包括去解释人类思维的这些秘密:梦想、创造力,甚至可能某一天解决什么是意识这个问题。

如果人工智能能够帮助我们的社会不仅仅保护环境,征服疾病,探索宇宙,而且更好的认识我们自己—那样的话,历史将证明这可能是人工智能最伟大的发现之一。

作者是深度思维公司的共同创始人和首席执行官

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Friday, August 12, 2016

川普得势号召我们行动起来

川普被提名为共和党总统候选人提醒我们,科学的进步并没有使所有美国人受益,丹尼尔萨利维兹说

丹尼尔•萨利维兹 2016年8月3日
原文发表在《自然》杂志 536, 7 (04 August 2016)
翻译 JZ


如果真如1811年法国保皇派约瑟夫•德•迈斯特所写的那样,有什么样的人民就有什么样的政府,美国究竟做了什么才配享有川普此人?

一个运行良好的民主制度会确保大多数的公民在政府里有利益代表,对未来有希望,从而去避免一个大大咧咧而又排外的民粹主义领袖有任何得势的机会。虽然没有单一一个原因或者问题能够解释川普受到很大一部分美国选举人的垂青,他得到共和党总统候选人提名应当促使我们进行严肃的反思,美国究竟哪儿做错了。有一个做得不对的地方,那就是科学技术的进步给很多美国人的承诺并没有兑现。

这个承诺在美国的民族性中居于中心的地位:美国国父弗兰克林和杰弗逊是它的源头,两人是科学家和发明家;亚历西斯•托克维尔1835年的名著《民主在美國》对它曾极力赞美;托马斯•爱迪生无数的发明中有它的影子;凡尼法•布什在1945年写给富兰克林•卢瑟福总统的科学政策报告中对它做出新时代的阐述,这篇著名的名为《科学,无尽的前沿》的报告直到现在仍是政府资助基础科学研究的理论基础。

事实上,布什把前沿这个比喻联系到科学进步带来的承诺在美国得到独一无二的发扬光大。他的公式很简单:三个因素—“民主制度下充满活力的人民自由自在地决定自己的命运,继承而来的广袤的自然资源,科学和技术的进步”—将会给所有美国人民带来充裕的工作机会,不断上升的生活水平,持续改进的健康状况,以及国防安全的保证。政府对科研的投资,尤其是那些在著名大学里所做的研究,将会给持续不断的进步带来动力。

然而,在当时并不是所有人都赞同布什的说法。从上世纪四十年代初期开始,来自西弗吉尼亚的民主党参议员哈雷•基尔高首倡了一个不同的科学政策,他主张国家的投入应该集中在那些能够直接达到社会目标和获得经济发展的研发上。在那之后基尔高和布什进行了长达六年的政治斗争,为的不仅仅是争夺对科学政策的控制权,同样重要的是对科学和发展的话语权。布什的身边有着学术界和企业界一帮科学大佬的支持,他把基尔高看作是对学术精英和自由市场经济的威胁。最后,布什取得了决定性的胜利:1950年美国国会立法通过成立国家科学基金,赋予科学家们主要的决定权去确定科学基金的研究计划。

“科学技术进步给民众的承诺并没有兑现。”

65年过去了,科学家和科学倡导者们从不忌讳去鹦鹉学舌布什在《无尽的前沿》里关于科学知识的愿景,知识从“自由的知识分子的自由劳动”中流淌而出,作为一种不掺任何杂质的善,通过基于科学的创新来创造出来的不断扩张的经济机会,使所有公民得到好处。这一直是一个非常吸引人而又不和任何意识形态牵连的关于进步的看法,得到从左到右政治光谱的最广泛的支持。正如诺贝尔奖获得者物理学家里昂•李德曼在1992年所说:“对美国科学有利的一定对美国有利。”

或许这种说法并不正确。虽然川普的支持者并不是一个构成单一的群体,今年三月纽约时报做过一个聪敏的分析表明,他们可以最可靠地由两个特征来表现:一,他们认为自己的文化和血缘传统是美国人,而不属于某个特定的族群或者宗教,二,他们所在的地方不仅没有从创新中获得经济上的好处反而深受其害。

主流媒体在分析川普现象时几乎从未把它和这个国家二战以来所奉行的科技政策联系起来。然而,这些政策所带来的科技革命至少部分导致了四十多年的财富不均,中产阶级工作的消失,制造业地区被掏空的社区,而这些地区正是支持川普最强烈的。事实上,经济学理论把这些百万计的人民抛在一边,把他们当作科学所催生的“创造性破坏”中的不可避免的失败者,似乎那些被破坏的城市和生活只不过是基于科学的这付猛药所带来的副作用。这些民众是关于发展的不朽神话的牺牲品,他们的中心特质又是“美国人”,难怪他们难以抵挡川普进攻性的民粹主义。

哈雷•基尔高早已被人忘却,而且我们也不可能知道他的社会导向的科学政策有没有可能带来科学发展和经济利益之间更均等的联系。但是,不仅仅具有讽刺意味的是,基尔高所在的西弗吉尼亚州—人均收入在50个州中排列第49名—是川普最强有力的支持者。

逾半个世纪以来,科学家和科学倡导者们一直宣称科学带来的创新会给所有人带来好处,他们自己则从中获得了巨大的利益。现在,他们可再也不能这么为自己来辩解了:“噢,这可不是我们哪儿做的不对,这些是贸易和劳工还有经济政策方面的问题。”川普的得势应该重燃布什—基尔高之争,政策制定者们应该严肃地去思考一个对社会负责任以及会应社会变化而变化的科学系统应该是什么样子。现在这套系统已被证明失败。

作者是亚利桑那州立大学科学、政策和成果合作研究共同主任(华盛顿特区)

Friday, October 02, 2015

克里克非凡的雄心

JZ译自Nature, Volume 422, Issue 69313, p 456, April 2003 http://www.nature.com/nature/journal/v422/n6931/full/422455a.html
原载《三思科学》电子杂志2004年第4期

当全世界的科学家和其他人庆祝一个有深远意义的发现五十周年纪念的时候,其中一个发现者正坚持着另外一个富有挑战性的探索,这个探索虽然还没有完成,却也是值得庆祝的。

获得诺贝尔奖是一个能够使生活改变的事件,瞬时间,它能够给获奖者带来远远超出获奖领域之外的影响和地位。有些人用这种地位来影响科学政策,很多的人则用它来给他们所在的机构或其他有意义的事业吸引捐款或者投资。比较少见的是,某个获奖者会用曾指引他获得诺贝尔奖荣誉的相同的原则来继续在另外的科学领域内进行开创性的事业。弗朗西斯·克里克就是后者之一,在他发现生命的根本DNA之后的几十年里,继续把自己的天赋转移到一个深层次的科学问题的探索之上,研究意识的根源——大脑。 《自然》不仅很荣幸地得以发表克里克对人类理解生命的分子基础做出的原创性的贡献,而且在过去的二十年里,很高兴地发表了他所著的涉及认知神经科学内许多不同领域的文章。他经常和第一流的神经科学家合作,专心于脑的功能性结构的研究。譬如,他把脑作为一个神经网络来看,从而尝试回答为什么我们要睡觉这样一个问题——这个神经网络的结构可能需要周期性的进行更新。他描述过人类神经解剖研究的落后的现状。和克里斯多夫·考史合作,他在视觉感受和意识各个方面写了许多研究文章。特别地,他开创了意识的神经关联的研究,举一个他所著的《惊人的假说》中的一个例子:你把某个东西看成红色,"当且仅当你脑子里的某些特定的神经元和/或分子具有某些特定的表现"。 当克里克刚刚把他的注意力转到神经科学的时候,对意识的神经生物学的研究还远远算不上主流。哲学家把意识当作他们独占的领地,只是偶然会把这个领地让给神经心理学家,神经心理学家通过对盲人或者裂脑病人的研究给这个领域带来了全新的认识。基础神经科学,甚至在该领域工作的科学家自己看来,也被认为不会有多少成果会出来。十九世纪伟大的神经生理学家,埃米尔·杜拜雷蒙,就很有名地宣称,意识的科学探索是不可能的,这个观点甚至在当今的神经科学家里还有人坚持。

作出联系

然而,克里克有那种自信,詹姆斯·华森就曾顽劣地描述道:他“从来没有看到过弗朗西斯·克里克曾经有丝毫的谦虚”。靠着这种自信,克里克促进了意识和神经科学的结合。很多伟大的思想家曾经研究过人的意识这个最后的科学前沿,但几乎没有人严格地从神经科学来考虑——从单元生理学一直到认知心理学,神经科学必须为任何关于意识的基于生物学的理论带来实质性的内容。 通过回答一个正确提出的还原论问题,克里克催化了一场科学革命。当他着手对意识展开研究的时候,也是通过类似的的办法——先要设定一个恰当的问题。与其无休止地争论给意识一个准确的定义,克里克和他的同事们集中对视觉感受进行研究——视觉感受在人类经验上居于中心的地位,而且适于用动物模型来研究;与其研究仅有模糊概念的所谓“突现”大脑性质,他们采取了第一个步骤来对付特异性,提出特定的神经元群体的活动对应于特定意识现象的假设。 神经科学仍然缺少能够快速积累数据的研究工具,所以现在来评估克里克提出的那些具体假设的影响还太早。然而,他提出的问题具有足够扎实的基础来被作为是一种挑战而不是令人丧气。单单知道在某个特别的区域有多少百分比的神经元在视觉感受的时候产生回应是远远不够的;我们必须找到牵涉在内的到底是哪些神经元,它们刺激和刺激它们的神经元,然后我们才能证明或否证视觉感受乃是大脑皮层更高级区域的功能的观点。当然,神经科学家总是在不断地推进他们手中已有技术的应用范围,而且克里克并不是提出这种信息是必不可少的第一人;然而,克里克对神经关联法的强力的倡导,已经激励这个领域去发展新的方法,来回答他所提出的问题,并提出更高级的问题。   

尽在脑中

更一般的来讲,神经科学因缺少强有力的理论而受到损害。我们都同意要解开脑的秘密必定要求有新的假设,然而理论神经科学家却常常被低估。似乎有太多的数据要处理,同时,能够用来严密地建构一个具体理论的数据又太少。很多人觉得,太容易为某个特定的认知现象提出一个似乎有理的神经解释,而要去给这个解释一个绝对的支持或否定又太难了。克里克和他的同事持续清晰提出的研究意识的理论框架,就是具有指导意义的理论力量的一个例子,当合适的实验工具出现以后,它不会成为一个不能被否证的“就是这样”的故事。 公众要求获得对意识的解释的欲望非常大,这样他们常常被施与“精神垃圾食品”。与此相反,克里克用《惊人的假说》把对意识的神经科学的研究带给了受过教育的公众。把一个将脑和精神统一起来的理论带给一个大部分都相信两者是分离的人群是一项极富挑战性的工作,这要求既要有卓越的声望,又要有清晰的声音。 克里克过去的好几年间提出的关于意识的神经生物学基础的观点合起来并不成为一个统一的自洽的理论,相反,它们是对有无穷多可能的探索,鼓励神经科学家去面对这个艰难的课题。更早的一位诺贝尔奖获得者,欧文·薛定谔同样并不惧怕从他扬名的领域里走出来,提出了“什么是生命?”的问题;“什么是意识?”这个问题,当更多的内容积累起来之后,同样将被重新诠释。当真如此的话,这个问题将完成从哲学到科学的转化。 克里克对神经科学既进行具有洞察力的批评,又给予有力的倡导,从而发扬了他非凡的勇气,坚信对意识进行严谨的科学研究是值得的。他这样做,让我们有条件去希望,甚至去预期,意识这个难题将被最佳地放置在科学领域之内。

Tuesday, September 15, 2015

科学以及敬畏的本质

科学和人文之间的鸿沟继续存在,因为人们推崇不同的认识世界的方式

(转自《三思科学》电子杂志2004年第5期)
Rudy Baum 著,http://pubs.acs.org/cen/science/79/7923sci3.html
JZ 译

译者按:最近,杨振宁关于《易经》的发言,在中国引起了很大的争论。这使我想起了三年前读过的一篇书评。发表在美国化学学会新闻周刊《化学和化工新闻》的这篇书评,通过对首创“两种文化”的斯诺、科学文化的代表威尔逊、和科学前文化的代表贝里分别发表的三本书的评论,对科学文化和科学前文化的鸿沟作了深刻的阐述,并提出了他自己的观点:科学和科学前文化的鸿沟不可能消除,因为源于不同的认识世界的方式。关于《易经》的争论、关于中医药的争论、新语丝和所谓的(反)科学文化人的争论,还有对中国其他传统文化的态度,等等,正是这两种文化的鸿沟在中国的表现。

二十一世纪伊始,C·P·斯诺所说的“两种文化”继续完好地存在着。“两种文化”是指科学和人文,或者更准确地说,是指科学和非科学这两种不同的认识世界的方法。这两种文化之间的鸿沟,还是如四十年前斯诺第一次阐明他强有力比喻的时候同样之深。然而,这个问题不是源于这两种文化互相之间没有了解,象斯诺和许多后来的评论者所认为的那样,这可以通过教育来缓解;问题远比此更深、更难以把握。

科学继续在深入地探测自然内部的运行规律,持续不断、没有休止地揭示出事物的运行机制——从原子、分子,到生物体包括人、行星、恒星,直至宇宙。科学的助手,技术继续用它几乎是无限多的发明和从中衍生出的产品改变着人类存在的整体面貌。

同时, 一些清晰而经过深思熟虑的批评继续坚持着这样的观点——居于科学研究中心地位的还原论是一个冷酷无情的智力架构,剥夺了自然和人性的高贵;更不可接受的是,机械地去理解一种现象尤其是生命现象,是对它的亵渎。


贝里
威尔逊
这两种可能是不可调和的世界观的冲突在继续着,表现在两本近期出版的我认为应该引起科学家们注意的书中。1998年,哈佛生物学家爱德华·O·威尔逊出版了《融会贯通,知识的统一》(Consilience, by Edward O. Wilson, Alfred A. Knopf, 1998, 332 pages, $26.00 (ISBN 0-679-45077-7))(译者注:中文版由田洺译成《论契合,知识的整合》,据方舟子,此书的翻译质量有很大的问题),这一本有非凡企图的哲学杂文类著作提出,所有的知识,从物理、化学,到艺术和宗教,由有限数目的几条可发现的规律联系着。去年(2000年),杂文作家温德尔·贝里发表了《生命是一个奇迹,杂论反对现代迷信》(Life Is a Miracle, by Wendell Berry, Counterpoint Press, 2000, 153 pages, $21.00 (ISBN 1-58243-058-6)),该书主要但又不全部地对《融会贯通》一书作出了极为负面的回应。

许多过去几个月中和我交谈过的科学家注意到了《知识的融会贯通》一书,不过没有几个人读过,大多数完全没有注意到《生命是一个奇迹》一书和作者温德尔·贝里,惊讶于“两种文化”的争论还在继续。我认为这可能在科学家中很普遍,他们一般对自己的学科在现代知识伟业中占据的中心地位习以为常。

事实上,虽然我发现贝里的论据没有任何说服力,我推测它们在非科学家中产生了深深的共鸣。很多科学家为科盲觉得惋惜,其实问题的本质可能远远还要令人不安,它是对科学方法的惧怕,是对科学认识的有意识的拒绝。

查尔斯·珀斯·斯诺爵士在1959年的剑桥大学的李德讲座上对“两种文化”作了定义。在英国,他是横跨科学和文学领域的一位杰出人物。他曾在利塞斯特大学学院和剑桥大学接受化学训练,曾经在卢瑟福勋爵领导的卡文迪胥实验室研究光谱学,二次世界大战期间,他在英国内务部工作,招募和派遣科学家进行和战争有关的工作。他也是一位极为成功和广受欢迎的小说家,杂文家和评论家。

斯诺基本的论据是直截了当的。“有无数天,我上班的时间和科学家一起度过,晚上则和一些文学界的同事出去闲溜”,他这样对剑桥的听众说:“正是通过生活在这两群人中间,经常性地在两群人间来回走动,使我意识到有这个问题——这远远在我将它写到纸上之前,我将它称之为“两种文化”;因为,我总是感觉到我是在两群人间移动——他们有相似的智力,属相同的人种,社会出身也几无不同,经济收入几乎一样——但是他们几乎已经不再互相交流。

斯诺感叹事情竟到如此地步,提出科学文化和他所称的“传统”文化都因为彼此间的漠视而受到损害。然而,几乎可以肯定的是,在李德讲座和及其后第四年发表的杂文《两种文化,再一次审视》(The Two Cultures, by C. P. Snow, Cambridge University Press, 1998, 107 pages, $11.95 (ISBN 0-521-45730-0))中斯诺最大的担心是传统文化对科学认识的缺乏。

譬如,他说:“很明显,当我们在知识分子阶层中从物理学家的圈子里走出来,走入文学家的圈子,一路上有各种各样的感受,但是我相信对科学的一无所知是其中最具影响的一点。对科学的一无所知给整个‘传统’文化带上了非科学的色彩,这种非科学的色彩常常比我们所承认的还要频繁,接近演变成反科学。”

稍后在讲座中他说,传统文化的成员也受到了伤害,他们乐于误导传统文化就是“文化”的全部,好像自然规律并不存在,好像对自然规律的探索无论在其本身还是后果都没有任何意义。恰恰相反,科学为物理世界构筑的宏伟大厦,无论在智慧的深度、复杂性和明晰性方面,都是最美丽、最伟大的人类智慧的集体产品。

斯诺把他对科学文化天生的乐观带给了他的听众和读者。他说,科学知识和技术的发展将无可避免的造福于人类。他退一步论述到,是的,当然工业革命也带来了各种问题,随着科学和技术发展步子的加快,还会有产生更多的问题。但是,在他看来,毫无疑问地,工业和科学革命已给极大多数人带来好处,他对那些为从未存在过的“工业前伊甸园”的消亡而哀叹的传统文化的成员嗤之以鼻。

在《两种文化:再一次审视》中,斯诺写道:“科学革命是唯一一个得能使大多数人获得最基本的东西的方法——足够长的寿命,免于饥饿的自由,养育后代,这些我们习以为常的最基本的东西事实上刚刚由科学革命带给我们大家不久。”他继续写道:“令人好奇的是,就有许多自称自由主义分子的人却对这样的变化感到厌恶,他们就好像在梦游中一般,冥冥之中就走进一种否定全人类希望的态度,这种态度错误地解释了现在和未来,看来也错误地解释了过去。”

斯诺引用了人口学有关十七和十八世纪的英法两国农民的数据指出,他们中的绝大多数过的是短暂和残酷的生活,伴随着饥饿、饥荒、疾病和痛苦。他总结道: “还有其他的大量的不同来源的证据,都指向相同的方向。在此前提下,没有任何严肃的可能性去讲述一个工业前的伊甸园。我们的祖先,正是在应用科学的邪恶而神秘的计划之下,从这个工业前伊甸园中被野蛮地驱逐出来。”


PHOTOS BY RUDY BAUM


埃德华·O·威尔逊是现代科学的巨人,他是哈佛大学“佩里格利诺大学研究教授”,哈佛大学比较动物学博物馆昆虫馆名誉馆长,拥有无数的荣誉和奖励。他写了两本荣获普里策奖的著作,1978年的《论人性》和1990年的《蚂蚁》。他是广受争议的社会生物学的创始人,社会生物学研究社会行为的生物学基础,而社会行为对人类来说,涵盖了文化本身。

“融会贯通”,按照威尔逊的定义,就是所有知识的大统一。他相信,“现有的知识的分门别类,以及由此而来的哲学上的混乱,并不是现实世界的体现,只是学术的非天然产品。自然科学的融会贯通已经很成熟了,威尔逊领导了将‘融会贯通’扩展到社会科学的努力。”他写道,自1978年以来,“我提出文化的缘由乃是蜿蜒曲折地沿着这样的道路,从基因,通过大脑和感官,一直通到学习和社会行为。我们所继承的是神经生物学的特征,使我们只能从一个特别的角度去看这个世界,使我们只能从众多的行为中去偏好学习某些特定的行为。这些遗传得来的特征,使人们倾向于创造和传播某些特定的记忆元素,而不是其他。”

本刊(《化学与化工新闻》)在《融会贯通》出版的时候就曾对它做过评论(1998年10月12日期,64页)。写书评的是麦克·P·多伊尔,他是亚利桑那大学的一位化学教授,也是位于图桑的研究公司副总裁。他这样写道,在所有威尔逊的著作中,《融会贯通》“可能会对知识阶层产生最深刻和持久的影响,该书既富有理性,又令人鼓舞,而且,因为它将读者带到前所未有的思辨和理解的高度,因此该书既能充实读者,有些时候又会有些温和的冒犯。”

没有意义在这里去重复多伊尔的优秀的书评,我只想专注于《融会贯通》的两大要素:一是形式体裁方面的,二是实质内容方面的。

先讲形式体裁方面的:威尔逊不仅有做一名科学家的天赋,他还是一个极为天才的作家。他的文笔优雅,精确,自成一体。毋庸置疑,《融会贯通》是一部极为难写的书,他却仍然能够把复杂的科学和形而上学的概念清楚地呈现给愿意紧跟他思路的读者。全书有许多段落写得很美,能够在同一时间既给读者带来丰富的内容,又能打动读者的心。

看一下这个段落:“今天,人类内部最严重的分歧不是存在于不同的种族之间,也不是不同的宗教间,甚至也不是如大多数人认为的那样,存在于有知识和没有知识的人之间。当今人类内部最严重的分歧是一条把科学文化和科学前文化隔开的鸿沟。没有自然科学(物理、化学和生物学)作为手段和它们积累起来的知识,人类就会被囚禁在一个认知的牢笼之中,就像一群出生在一个深壑之底的一潭浅水内的有智慧的鱼,他们好奇,他们雀跃,渴望着接触外面的世界,思考着外面的世界。他们创造了许多聪敏的猜想和神话,去解释把他们限制住的那潭浅水的来源,还有壑外的太阳、天空和星星的起源,甚至包括他们自身存在的意义。但是,他们是错的,总是错的,因为,外面的世界对于他们平常的经验来说实在是太遥远以至于实在不能想象。”

这个段落当我第一次读到它的时候使我久久限于沉思。我惊讶于这个绝妙的比喻,那潭深壑中的浅水,还有那些雀跃之中的美丽的鱼。威尔逊是位著名的科学家,但是他现在是且总是一位不囿于书屋的人,他是一位真正的野外生物学家。像他一样,我也曾长期地呆在深山老林里,呆在这样的深壑浅水边,这样的湖水是一个森林里最美丽的景点,我能够想象自己变成那些鱼群的一员。我没有去负面地解释威尔逊的比喻,这个认知的牢笼,虽然没有自由,也自有它田园牧歌似的美丽和幸福。

实质内容方面我想说的是《融会贯通》就像它的副题所提示的那样,凝聚了威尔逊的努力,他要把社会生物学的纲要向社会科学外扩展,去涵括人类所有的知识。根据定义,达到他的目标就是要修一座横跨这两种文化的桥梁,威尔逊在《融会贯通》里就开宗明义地这样写道:

“自然科学的各门学科已经构筑出一个由因果论组成的网络,从量子物理开始,一直到脑科学和进化生物学。在这个未知有多宽的网络中还有许多缺陷,有些连线还细如蛛丝。预测性综合,这个科学最终的目标,才刚刚开始,在生物学中尤其如此。然而,我认为,以下的论述是合适的:已知的已经足够多,足以支持对普遍的理性的融会贯通这一原理的信心,这种融会贯通横跨自然科学的所有学科。
“因果论的网络已经触摸到文化的边缘,它已经到达一个边界——一边是自然科学,那一边是人文及人文性社会科学。诚然,对多数学者来说,这两个领域——一般被称作科学文化和人文文化——看上去仍旧亘古不变。从古希腊的月亮神到酒神,散文到诗词,大脑左半球到右半球,两个领域之间的分界线可以很容易的被来回跨越,但是没有人知道怎样才能把一个领域的语言翻译成另一个领域的语言。我们要不要做一下尝试?我认为应该要做,原因很简单:目的既重要又可实现。时间已经到了,让我们重新审查这条边界。”

威尔逊接下来勾勒出了两种文化间的分离所造成的误解和冲突,专门引用了斯诺,他写道:

“只有一种办法去统一不同的学科,去结束文化的战争:要把科学和人文文化间的边界看成是一块既宽,大部分由未被探索过的领地,而不是一条边界,这个领地等待着科学和人文文化互相协作共同开拓。误解来自对这块领地的无知,而不是智力上有什么本质的不同。这两种文化面对如下共同的挑战,我们知道几乎所有的人类行为都通过文化来传播,我们也知道生物学对文化的起源和传播有重要的影响,剩下的问题便是生物学和文化是怎样互相作用,特别是他们怎样在所有社会里作用创造出共同的人性。在最后的分析中,把我们这个物种悠久的基因史(我们的历史很大程度上就是基因史)和更近的人类社会的文化史(文化属于在这个地球上的分布极为宽广的所有的人类社会)连接起来的,在我看来,就是两种文化互相关联的节点。可以这样说,对社会科学和人文学科来说,这是一个尚未解决的中心问题;同时这也是自然科学的剩下的难题之一。”

对我这样一个经验主义者来说,第一遍阅读的时候,连接两种文化的计划直截了当。雄心勃勃,当然,因为《融会贯通》如果不是雄心勃勃的话就不是《融会贯通》了。但是,威尔逊的计划看上去很合理,并且假以时日加上艰苦工作,将会导致人类知识的统一。

但是如果更仔细的阅读,你就会看出威尔逊把一个三段论装进了一段显然很严密的推理,从这句话开始,“误解来自对这块领地的无知,而不是智力上有什么本质的不同”,在这句断言的基础上——我认为这句断言并不正确——威尔逊能够得以提出他的计划,这个计划竟然可以全部用科学文化的术语来实施。威尔逊事实上并没有提出一个连接两种文化的计划,相反,他的计划是要把分割两种文化的壁垒给打破,并把所有的人类的知识全数分配给科学文化。

这两种文化不是被由对两者之间的领地无知而引起的误解所隔开,他们是被由智力上的本质的不同所隔开,这种智力上的本质的不同我认为是根植于我们怎样欣赏美和体验敬畏。

温德尔·贝里是一些美国人的原型:独立人士,社会哲学家和批评家,对人类及其在世界中的位置心怀不满的观察家。这些人士——我想得到的和贝里同时代的还有劳夫·纳德(译者注,即为2004年美国总统大选除克里和布什以外的第三位候选人),和杰里米·里夫金——为许多东西丧失信心:细若蚕丝的人类道德,物质索取,技术,科学,环境,还有现代文学的现状。事实上,他们并不需要多少现代的东西,确信工业前甚至启蒙运动前的世界比现在要好出许多,这和C·P· 斯诺恰恰相反。

《生命是一个奇迹》开宗明义地谴责现代科学的发现,明确的表明了威尔逊的走向知识的融会贯通的方法并不可能去沟通“两种文化”,而且,有意思的是,该书正是通过有针对性的谴责《融会贯通》来做到这一点的。贝里写道,“‘发达世界’人类社会内部的所有地方和它们的自然和文化依托都在遭到破坏,这并不是由自然灾难或者‘上帝之举’或者外部敌人的入侵而造成,而是由某种已被合法化的叫作‘经济’的破坏性力量造成的。经济现在则依赖于科学的权威及其可用于实际的知识,因此,有必要这样说,在很多方面造福于我们的科学的特质,恰恰又使我们失去了很多,夺走了我们对自然的遵从和自然给予我们的可怀疑的许可。”
贝里通过对《融会贯通》的解剖来对科学作出批评;但是,他的智力的解剖刀显得愚钝,他那本小册子中的批评也根本没法和威尔逊的博学相提并论。然而,尽管他对《融会贯通》的批评总是既肤浅又没有说服力,他所发出的信息值得研究因为它代表了两种文化间正存在着的裂痕。

贝里把自己装扮成一个谦卑的观察者,赞扬威尔逊的科学知识,“作为人类所能获得的知识,我认为既伟大又令人崇敬。”但是他真正感兴趣的是威尔逊不知道,据他说不可能知道的东西,因为科学知识是极其有限的。

“什么东西可以被解释呢?”贝利问道。“我不认为创造物是可以被解释的,我也不认为生命是可以被解释的。我们所知道的关于创造物和生命的一切只能由绘画、故事、诗歌、和舞蹈去表达。我并不认为绘画、故事或者舞蹈可以被解释,艺术不可或缺就是因为它们和可以被解释反差强烈。”

在没有任何证据支持下,贝里坚持认为,威尔逊试图发现艺术的某些生物学基础的努力是注定会失败的,他更进一步宣称,通过以还原论为基础的生物学去理解生物在本质上是有破坏性的,他写道:“还有一点需要多花一些功夫才能懂得,就是我们假设‘理解’了生命从而对生命失去希望的危险,这种‘理解’就是把生命分解成我们所能理解的术语,把它当作可预测的和机械的。还原论科学对人类产生的最根本的影响就是,它使我们几乎毫无例外地采用了这样的观点——整个世界、它的创造物、以及创造物的所有元件,都是机器。……我们的语言,不管用在什么地方,如今几乎都毫无例外的被有血有肉的肌体都是充满着机理的机器这样的假设而制约,这样的机理又和医学、工业和商业的机理相兼容。”

贝里继续写道:“很久以来,一个自由的、有思想的人有可能看得出,把生命看成是机械的或可预测的或是可理解的,就等同于把生命分解。现在,几乎突然间,正变得很清楚的是,把生命分解成我们能理解的广度不可避免的等同于把生命奴隶化、财产化和商品化。”

这个假设后面是两个论点,贯穿了《生命是一个奇迹》这本书。一,某些知识太危险应该加以限制,贝里小心翼翼的不去明确定义哪些领域的科学研究应当加以限制(虽然他几乎要单独列出核能和遗传工程)。但是在一般的意义上,他做了很清楚的表述,“可能智慧要求我们考虑最好把某些未知的领域列为禁区。”

二,是用机器作为比喻去描述生物体及其功能是有破坏性的,因为它会让我们习惯于把生物当作一个非神圣的可解构的东西。对贝里来讲,敬畏是因为神秘而不是理解,理解按照其定义侵蚀并破坏了我们敬畏的本能。

威尔逊描述科学前文化的那段文字,那段曾让我驻足的美丽的文字,也让贝里停了下来。但是他的反应和我的却极为不同,贝里这样写道:韦尔逊“认真地认为启蒙运动前没有什么历史,他认为启蒙运动开启了现代科学的时代。对‘科学前文化’他一两拨千斤:‘他们是错的,总是错的。’……我认为(或者至少是希冀)他没有意识到这是何等的没有怜悯之心——因为他因此而将大部分的人类历史、大多数的人的生命和人类文化继承一笔勾销,他也没有意识到他因此而将自己置于一个何等渺小和无趣的世界。”贝里写道,预言家和巫师拥有至少和现代科学相当,而且很有可能是比现代科学更高级的知识。

设想如下的可能:人类由两种在本质上不同的人组成。一种人经历敬畏后发出为何和如何的疑问。另外一种人经历敬畏后编出一个故事或者一首歌或者围着篝火跳出一个舞蹈。威尔逊,在他寻求知识的融会贯通中,想知道为什么人们会讲故事、唱歌、和跳舞。贝利,鄙视还原论分析和及其支持的社会和经济结构,吩咐威尔逊把他的脏手从神圣的人性上挪走。

这两种文化根植于两种不同的认识世界的方式之中,根植于面对伟大的自然和存在,两种不同的经历敬畏和对敬畏产生反应的方式之中。两种方式孰好孰坏?那,要看在什么情况下了,在纯粹的形而上学的层次上,可能没什么不同。这跟辩论上帝是否存在很类似,只要双方互不干扰,很难给出绝对的证明来认定某一方好过另一方。

可是我们现在的问题有点不一样,威尔逊想把科学还原论应用到所有人类的知识上去,贝利则想约束科学研究至少某些抑或是许多自然界问题的能力。

这是一个我没办法解决的困局。因为在这儿,我的偏见,我身上的其中一种文化的标识,起到了作用。我理解故事和歌唱的神奇,还有整体认识个体和他们生存其中的生态系统的重要性。但是,我无法理解为什么要反对在机理水平上理解整个自然所作的尝试——这对化学家来说,就是在分子水平上。

最近,我参加了一个讲座,主讲人是托马斯·A·斯代茨,他是耶鲁大学化学、生物化学和分子生物物理教授,同时又是浩华德·修斯医学研究院的研究员。该讲座是加州理工学院纪念赖那斯·泡林百年诞辰活动的一部分。斯代茨领导一个化学家小组,获得了核糖体大亚单位的第一个高分辨率晶体结构,核糖体是一个由 RNA和几个蛋白质组成的奇妙的聚合体,它的功能是把信使RNA转译成蛋白质。

斯代茨是一个很好的演讲者,显然他十分着迷于核糖体的结构和功能,他告诉他的加州理工学院的听众,核糖体的分子量高达两百五十万,三分之二是RNA,含有超过一百万个原子,它们的位置我们已全部知道。他的演讲当然用了很多由计算机制作的核糖体的分子模型,核糖体是如此巨大,他解释道,把它的结构画出来都非常困难,特别是它的尺寸。在讲座的某个时候,屏幕上显示着放大了的核糖体活性中心的原子层次的详细结构,蛋白质的肽键就是在那儿形成的,斯代茨把他的激光指示器指向天花板,提醒他的听众,在这样的尺寸下,整个核糖体有演讲大厅的高度的两倍。

斯代茨解释了这个神奇的分子机器——事实上核糖体就是一个机器——怎样把组成所有生物的蛋白质分子组装起来,这个过程对生命来说是最最根本的,他指出,通过分析核糖体活性中心的得到保留的核糖核酸碱基,这个结构远在生命分开成几个谱系王国之前就已进化生成。

我在这个人类认识的壮举前肃然起敬。这就是生命如何把自己从无生命的分子中勾画出来,它不是一个魔术,不要求一个故事,也永不会使人感动得唱出一首歌来。它就是真实,同时又非常美丽。

我的一个根本的问题便是:为什么核糖体的结构和功能之美就不比一朵兰花或一张小孩的脸或森林中的一个深壑之中的浅水的美更值得我们去敬畏?

Friday, January 15, 2010

China Disappoints Me Once More

Google is leaving China, my home country, which I left about 2o years ago, a couple of years after the Tiananmen event.

My China is the old China, no matter how much economic development she has enjoyed since I left.

Wednesday, December 06, 2006

China, Still a Pre-Scientific Society

China was one of the most advanced nations in the world, when most of them were agricultural. Actually, China was one of the only handful of regions that independently developed agriculture on earth, at around 10 to 8 thousand years ago.

The earliest agriculture was invented about 12-1o thousand years ago, in nowaday Middle East. The agricultural expanded outward following population growth as an outcome of agriculture, into most of Europe and the rest of West Asia. Farmers and agriculture spread much slower than industry and were stopped by high mountains in central Asia. About 2 thousand years later, China independently invented the agriculture. Farmers in China also spreaded outward, to as far as Tibet and Southeast Asia.

At its core region, the Yellow River and Yangtze River regions, the advantage of inventing agriculture persisted even after thousands of years of agriculture development. That's why China, not other countries dominated East Asia and South East Asia for so long. That's also why Arab civilization dominated Middle East for centuries.

Things changed only after human being invented another completely new way of living - industry, backed by modern science, a new way of thinking. West Europe and its decendent - North America, has dominated human civilizations ever since then. Although Arab and China seemed have implemented lots of things invented by West Europe, such as industrial infra-structures, "laws", and modern universities, they are still, deep in their hearts, pre-scientific societies.

Tuesday, December 05, 2006

Resveratrol and Drug Discovery

Resveratrol, whose chemical structure is shown on the left, is not a house-hold name yet. But it may very well be one, maybe in a year or so. Published data demontrated that it could extend the life-span of yeast, worm, fly, fish, and mice up to 20-50%. At such a grand evolution scale, it seems to me its effect on human should be very promising.

The mechanism of resveratrol was proposed to involve an enzyme called sertuin, which removes a acyl group (CH3CO-) from an acyl-lysine sidechain in a protein. Cell uses the acylation/deacylation, much in the same way as phosphorylation/dephophorylation, to regulate many crucial activities. The physical basis all involve introduce/eliminate a charge in a protein so that a significant reorganization of the protein structure would take place and thus function differently. The enzyme needs help from NAD+ in order to do the job, a mechanism nature has designed to link the acylation/deacylation to metabolism. That's because NAD+ and its reducing form NADH, especially their concentration ratio reflects how well an animal is fed - more NADH means more food, vice versa, because the energy in the food is converted to the reducing power of NADH, which is then used to reduce O2 gas breathed in to generate energy that every cell can use - ATP. Resveratrol was shown to increase the activity of sertuin, thus mimicing the effect of increasing NAD+/NADH ratio, thus mimicing the starvation condition, the only proved way of extending life span of a primate. Most of the research I presented in the paragraph came from a Harvard group. So far so good.

But some scientists disagree the above mechanism - one group from U of Minesota and another one from U of Washington. They said the effect of resveratrol is ARTIFICIAL - it only increase the sirtuin activity when the artificial substrate - a peptide embeded with an fluorophore. Their data is frustating for those who like to extend their life or their youth life by taking resveratrol. Of course, resveratrol could still have effect even though its mechanism through activating sirtuin proves to be wrong. Other posible mechanism includes well-known anti-oxidant. So far, I am unable to tell who is right who is wrong.