正文
前言
学习观前13期都有理论支持,而该期属于假说。
但不要认为假说就是假的,假说只是没有验证的内容。
因为历史更多是已发生的事实(信息),无法用实验验证,只能靠证据+知识推理,所以缺少证据的很多历史内容永远都会是假说。
单纯的相信或不相信该期视频的内容就太小孩子了。
重要的是批判的看待,自己去调查。感兴趣的请务必自己查阅相关资料,你将会发现里面有非常丰富的故事:
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LUCA原型
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RNA世界
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大氧化事件
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雪球地球
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寒武爆发
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有性生殖
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神经网
上面任何一个都用一本书来讨论。但视频涉及的假说都是当前最被接受的假说,只不过是从机器学习视角下对这些最被接受的假说进行分析,确实也能推出相同结论。
参考资料
目录
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RNA世界假说
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演化之矢
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反馈循环
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两难困境
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一线曙光
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第二套学习系统
视频
寒武爆发
https://www.zhihu.com/video/1085935588019982336
正文
本期涉及众多学界难题,仅为信息角度的假说
上期视频提到的“全知便可永恒”并不是忽略物理减熵,而是由于热力学熵和信息熵二者可相互转换。 这也是为什么软件等“虚拟经济”可以创造价值,因为允许我们生存(减熵)的不是能量,而是能量的转移(做功),所以可制造能量差的信息就能够创造价值(负熵)。
一、RNA世界假说
虽然上期视频从信息减熵的角度重新理解了生命演化,但有一个问题:
蛋白质的功能需要 DNA 代码来控制,而 DNA 代码的复制又需要蛋白质来实现。 若两者都必不可少,那先有鸡还是先有蛋?
以人们猜测地球上现存所有生命的始祖可能是同时具有二者功能的 RNA 聚合体, 并给了它一个名字:LUCA(Last Universal Common Ancestor)
LUCA 应该是从能累积高浓度核苷酸的海底热泉喷发口处形成, 最初和病毒一样只会自我复制,而能量由喷发口所提供。 慢慢演化成由 DNA 存储模型,由蛋白质实现模型功能,且可独立获取能量的原核细菌和古细菌后,逃离喷发口。
但既然 LUCA 已经可以不断复制自我,又为什么会牺牲复制速度,转而向更复杂的 DNA + 蛋白质的形式演化呢?
二、演化之矢
环境的熵或许就可以告诉我们答案。
熵增定律表明了,若把整个宇宙视为一个孤立系统,熵会不断增大。 而生命靠减熵来维持状态,但代价却是不断增加环境的总熵。
比如我们收拾完房间后反而会排除更多的废物+热量。 若想在加速熵增的环境中继续维持状态,就要更强的减熵能力,也就无法原地踏步。
所以局部的生命演化可能没有方向,但若把所有生命整体视为一个复杂系统,它也会向不断增大智能的方向演化。
而增大智能的方式除了增强每个个体外,还有将若干个体组织成一个新个体的方式。 实现模型功能的最小单位是蛋白质,虽然单个蛋白质能实现的功能只相当于开关门那么简单, 但大量蛋白质有组织并行工作就有了质变(相变 phase transition),
由量变引起质变的现象就是:涌现 emergence。
涌现可以跃进式的增强智能,但涌现的形成是有条件的。 只有稳定的智能体之间有规则的相互作用才能形成更高层级的智能体。
类比:想象用砖块来筑墙,若每块砖都可随时变形,墙很容易坍塌,而没有规则的堆砌,墙也会坍塌。
DNA 的优势就在于它的稳定性。
若 RNA 上的代码受损,则会发生突变,虽然增加了个体的演化速度,但这种不稳定性却无法允许更高层级智能体的形成。 而 DNA 拥有两条链,即使单链受损也可用另一条来修复(编译出错时也有源代码来纠错),相对稳定的 DNA 允许了更高层级智能体的形成。 这也是为什么我们只发现低等病毒用 RNA 存储模型,而所有的高等生命都是用 DNA 来存储模型。
三、反馈循环
LUCA 的后代在很长一段时期内都是厌氧菌,因为当时大气成分的氧含量非常稀少。
但约在 26 亿年前,有一类叫做蓝绿菌的分支演化出了光合作用 Photosynthesis。 可用太阳能将二氧化碳和水转化成养料的同时排除氧气。
1.正反馈
这种等同于有无限能源的优势使得蓝绿菌的数量爆炸式增长,地球大气氧含量迅速增加,被地质学家称为大氧化事件 Great Oxygenation Event 。
这些额外的氧气不断消耗给地球保温的甲烷,发生了最严重且持续时间最长的一次冰河时期 (休伦冰期),而氧气对当时的生命属毒气,这使得地球上的生命包括蓝绿菌近乎全部灭绝。相当于被排泄物淹没致死。
可见若一个物种的个体可以永生,一旦演化出某个优势模型时,无限加速繁殖的个体会让环境也加速熵增,该物种反而会因为演化的减熵速度无法跟进环境的熵增速度而灭绝。
2.负反馈
这就需要某种平衡机制,在控制论中被叫做负反馈。
刚好在休伦冰期的 3 亿年后,部分幸存的细菌演化出了与光合作用反全相反的呼吸作用,彼此制约的双方最终将大气氧含量平衡到了 21% 左右。
随后某些好氧菌被大细菌整体吞噬后,形成内共生关系 endosymbiotic,变为了专门提供能量的线粒体。 而蓝绿菌被大细胞吞噬后变成了叶绿体。这些大细胞又慢慢演化成了真核细胞。