《世界是个生命体》08/向生命学习

我们并非第一个会建筑的物种,我们并非第一个会处理纤维的物种,我们并非第一个造纸的物种,我们并非第一个优化填充空间的物种,也不是制作防水材料或加热冷却材质的第一物种,也不是为后代建造房屋的第一物种。
——科学作家珍妮·班娜斯[i]

虽然我们可以搭乘飞机高速飞行,但是更希望可以像鸟儿那样自由飞翔;虽然我们可以乘坐轮船安全航行,但是更羡慕鱼儿能在水下自由游动。生命就是这样,常常有着非凡的技能。所以,生命值得我们学习。生命不仅向我们展示了这个世界多么美丽、多么迷人,同时,也向我们展示了怎样才能更好地合作,怎样走上可持续发展的道路,以及怎样成为一个和谐的整体。

人类本身就是一个很好的例子。从某种角度来说,人体就像一个极为复杂的化工厂,其内部正在发生数不尽的化学反应。我们发现,人体内还有畅通无阻的通信系统(神经网络)、灵感不断的智能系统(大脑)和强大的防御体系(免疫系统)。另外,它还有完善的控制机制以及反馈系统。也就是说,为了维持自身运作,人体具有全面、完整的解决方案。在这些系统的支持下,人体能保持体内平衡,同时许多功能也实现了自动化。不难理解,我们可以从人体中学到很多东西。当然,我们不仅需要向人体学习,还要向其他生命学习。

近年来,随着仿生学逐渐获得重视,我们从生物身上学到的本领也越来越多。通过观察荷叶表面的微观结构,我们了解了荷叶不会被雨水淋湿的原因,并应用类似的技术发明了防水涂料。另外,借助显微镜可以看到,壁虎脚趾下面有大量精细的绒毛,这种特殊的结构揭示了壁虎为什么擅长攀爬墙壁和玻璃窗。凭借这个经验,工程师们制造出了具有类似功能的攀登工具。

当然,我们不仅可以在制造物品时模仿生物,甚至在构建整个社会的过程中也能够仿生。也就是说,我们可以参考生物体的运作方式来规划人类社会的运行模式,甚至有希望解决某些棘手的问题。如果生物体的运作方式好,就采用,如果不适用,就研究其他方法,让生物体的解放方法成为一个选项。例如,生物体是如何平等对待每个细胞的,以及在生物体内是如何实现按需分配的,这些都值得我们借鉴。另一种情况是,人体以心脏作为动力集中运送物质和能量,相反,人类社会却没必要这么做,目前的分布式处理方法更有效。所以对社会来说,生物体的解决方式仅仅是一个参考,不是唯一的选择。

既然我们可以从生物那里学到很多知识,就应该尽全力去保护它们。对于那些濒危物种来说,我们知道它们很重要,但不知道究竟有多重要,也就是难以估量它们的潜在价值。有一些美丽、稀有的生物,有的人花大价钱买下,烹饪后吃到嘴里,最后变成排泄物。这个过程是否是对美的一种亵渎呢?这种行为是否浪费了原本珍贵的东西?答案是显然的,我们不应该把众多生物仅当作食物看待,应该关注它们身上更宝贵的一面。

在温室内,各种各样美丽的花朵依次绽放;在田地里,农作物可以避免与杂草竞争,同时能得到及时灌溉。它们倍受呵护,看上去很幸福。可是不要忘了,还有更多生命是在严苛的环境下生存的。在南极,企鹅要面对冰天雪地的恶劣环境;在沙漠中,无论是动物还是植物都要经受干旱的考验。此外,还有许多物种需要承受更为极端的环境,它们就是所谓的嗜极生物。在这些与众不同的物种中,有的喜欢酸性,有的偏好碱性,有的却喜欢与盐为伴。另外,有的能在高压环境下生存,有的能忍受高浓度的重金属,还有的生活在严酷的高温条件下。

从上面这些例子我们可以看出,生命可以称得上是解决问题的专家。无论面对怎样的自然条件,它们都能积极应对,并能找到有效的解决方案。因此,这更坚定了我们向生命学习的决心。这样一来,从生命那里我们就可以源源不断获得灵感。不仅如此,我们还可以将所学到的技能发扬光大,甚至能在某些方面做得更出色。

人脑具有智慧,所以也就成了我们最想模仿的对象。通过借鉴人的思维方式,我们发明了计算机。虽然目前来说,计算机还无法充分模拟人脑,但在许多方面却有出色的表现。它的执行速度更快,并且能够更加准确地保存信息,同时存储的信息量也更大。另外,我们也曾模仿过可以飞翔的鸟。当然,最终研制出的飞机已经大为不同了。飞机的优点是,速度更快,运力更强,当然也就更适合运输工作。就这样,当人类从自然获得灵感后,常常会引发超乎想象的变化。

自然如此重要,令很多人热衷于向自然学习,珍妮·班娜斯就是其中之一。2005年2月,在TED大会上,她讲述了许多生动的例子,同时提出了一些富有洞察力的观点。在我们眼里,蝗虫就是一种害虫,可班娜斯并不这么想。她介绍说,在一平方公里内飞舞着八千万只蝗虫,但是却不会彼此发生碰撞,相反,我们一年的车祸数量竟多达三百六十万起。当然,类似的例子还有很多。工程师们的体会是,那些困扰了他们一辈子的难题,竟然早就被自然界中的生物体解决了。

在班娜斯看来,我们不能仅停留在对自然界的认识上,应向其学习,这样才能引发根本性的转变。在自然界中,可以找到3千万种适应良好的解决方案,实际的数量可能远多于此。当然,更重要的是,这些方案考虑了地球的整体环境,而我们要解决的问题也同样存在于这个环境里。例如,为了构建机体,生命只使用了少量元素,它们只占元素周期表上的一小部分。可是我们人类却用了所有的元素,甚至有毒的也用。

原本班娜斯准备了12个向自然学习的要点,可是当介绍完第9点后,时间已不够了。在TED这样的大会上,时间很宝贵,她不得不快速总结并向大家致谢。然而,当观众的掌声响起,班娜斯正待离开时,主持人却拦住了她,要求尽快讲完这12点。主持人赞扬说,这些内容实在太精彩了,这些想法很伟大,没看到后面几点,不能让她离开。

就这样,班娜斯终于可以完成所有的演讲内容。不仅如此,4年后,也就是2009年,她再次来到TED,带来了更多令人赞叹的仿生技术。其中一个例子是,智能电网通过参考群居昆虫的行为,如何以蜂群技术来优化电网,以实现把尖峰用电量降到最低。

另外,在这次演讲中,班娜斯不只提到了向自然学习的具体方法,还介绍了她参与的一个平台。那是一个基于网站的庞大计划,名字是“问自然”(AskNature.org)。在这个网站上,所有的生物资讯是按照功能分类组织在一起的,有的与设计有关,有的与工程有关。针对一个生物,科学家们将探讨从这种生物身上可以学到的东西,之后总结在一起输入到网站上。这样一来,当有人查询“如何去除水中盐分”这个问题时,结果就会显示红树林、海龟以及肾脏等条目。

当然,在人体中,肾除了可以去除水中的盐分外,还能有助于保持体液恒定。也就是说,虽然我们每天饮用的水和吃的食物都在变动,但是体液的量和成份却能保持稳定。类似的,人类社会也需要保持物质平衡。我们可以从肾脏那里获得经验,甚至可以向整个人体学习。在人体中,几乎每一种物质都可以保持稳定。对某个物质而言,一方面总量保持恒定,另一方面其体内分布也保持在平稳状态下。那么在人类社会中,该如何实现能源、水和食品的稳定供应呢?显然,我们既要考虑每种物资的总量是否充足,同时也要考虑这些物资在社会中的分布是否合理,这样才能保持物资供给处在稳定的状态下。

就目前来说,如果我们能适当控制一下自己的欲望,大部分物资在总量上是可以满足需求的。当前的主要问题是,物资分配还不够合理。富人占用的过多,穷人拥有的过少。发达国家占用的过多,发展中国家使用的过少。另外,有的人可以用大量的水来浇灌高尔夫球场,但有的人却连喝的水都不够。更严重的是,军队耗用的物资过多,而这些资源原本可以用在教育、卫生等事业上。因此,为了维持社会稳定,我们就要在物资分配上下功夫,将差距缩小到合理范围内。这样一来,我们的社会才能成为名副其实的生命体,才能具有生命体原本就有的优点。

虽然社会在物资方面需要保持稳定,但是在结构上却必须经历不断的改变。这些变化有的很慢,其间经过一步步的改良,就像人体的发育过程一样。然而,有的变化却很剧烈,如同丑陋的毛毛虫变成了五彩的蝴蝶,也就是类似于昆虫的变态过程。当然,无论变化快慢,我们都可以从生命那里学到应对变化的方法。它们是如何规划的?另外,在改变的过程中,它们是怎样控制进度的?身体的各个部分又是怎样协同工作的?显然,我们问得越多,在解答问题方面投入的精力也就越多,随之而来,从生命那里获得的知识和经验也必然增多。

审视生命体,将它逐渐放大,便可以看到位于不同层次上的秩序性,直到更为普遍的物理、化学结构。同样,在生命体之间,也存在若隐若现的秩序。就这样,在生命体内外,在广泛存在的秩序上,缔造了庞大的生命系统。人类社会要想摆脱混乱,要想变得有条理,要想进一步发展,就要向生命学习,以获取它们的知识和技能。要知道,这些知识和技能是在漫长的数十亿年中不断积累的,是地球上最宝贵的财富之一。


[i]珍妮·班娜斯. 仿生技术进行式. Wang Qian译. Ken Zheng校. TEDGlobal 2009. ted.com/talks/janine_be


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编辑于 2019-07-09