在真正的创新与奇思怪想之间维持平衡
1912年1月,尼尔斯·奥尔·巴里塞利出生于罗马,他的母亲是挪威人,父亲是意大利人。据杰拉尔德·埃斯特林说,他拥有“最美妙”的口音。他跟着恩里科·费米学习数理物理学。1936年从罗马大学毕业后,他带着妹妹和刚离婚不久的母亲到了挪威。他曾在奥斯陆大学发表关于爱因斯坦相对论的演讲,还出版了大量有关概率论与数理统计的讲义。战争期间,他还写了一篇有关气候变化统计分析的博士论文,并于1946年递交上去。“可是,这篇论文足足有500页,根本没办法印,”他以前的同学托尔·格利克森(Tor Gulliksen)说,“然而,他宁愿不要博士学位,也不同意将其缩减至合适的尺寸!”
巴里塞利是一个不轻易妥协、不墨守成规的人,他甚至对一些公认的道理提出质疑,其中不仅包括达尔文的进化论,还包括从中微子透明度到哥德尔证明之类的问题。“他相信每一个数学上的陈述都有可能被证实或者被推翻。他始终认为哥德尔证明是错误的。”西门·戈尔(Simen Gaure)说。西门·戈尔是他选拔出来的,在选拔的过程中,他要求应聘者从一个样品中找出隐藏的瑕疵。“在他看来,那些能找出瑕疵的人还没被数学教育摧毁,巴里塞利想要建造一部机器,来证实或推翻任何有关算数和射影几何的陈述,”此外,戈尔还说,“他直接拿自己的钱给我们发工资,当时的薪酬已经很不错了,至少对于学生来说已经足够多。”他并没有建成那样一部机器,然而在准备过程中,他开发了一门程序设计语言,叫作“B-数学”(B-mathematics),他就是这样发现了所谓的哥德尔证明中的循环。“我曾问他,‘B-数学’中的‘B’是什么,”戈尔说,“他回答说还没定;可以是‘布尔式的’,也可以是‘巴里塞利’或者其他。”
巴里塞利游走在学术界的边缘,最终挪威政府给他提供了国家奖学金,他也因此得以和他那小小的研究组继续留在奥斯陆大学。“在众多事物中,他对地外生命很感兴趣,”他在华盛顿大学时的研究助手柯克·沃尔夫(Kirke Wolfe)说,“此外,他还喜欢提出一些有关生命和智慧的大众理论。”他认为,问题不在于地外生命是否存在,而在于我们能否找到它们。“我们对于研究宇宙中某种特定类型生命的经验有限,还不足以形成一幅画面,来描述外星球可能存在的生命形式。”1961年,随着美国和苏联的太空计划落成,对于人类是否有望在火星和金星上发现生命痕迹这个问题,他这样写道。
“每一个世纪,科学界都需要一两个巴里塞利这样的人。”当发现巴里塞利小心翼翼地在真正的创新与奇思怪想之间寻找平衡时,戈尔说道。据沃尔夫所说,“他喜欢沉浸在自己的世界里,不管做什么都很专注”。他的身份介于意大利人、挪威人和美国人之间。“对他来说,根源之说并不重要,”沃尔夫说,“哪里有他工作所需要的资源,他就会到哪里去。”此外,沃尔夫将巴里塞利自己作为孤独个体的生活和他对共生起源原理的热爱进行了对比,发现团体成员之间的合作超越了个体性。巴里塞利相信,相比自然选择或随机变化来说,在原本相互竞争的个体之间实现相互合作带来的益处是进化更重要的推动力,而且他把他的数值进化实验作为这种观点的一种论证方式。“根据共生起源理论,”他说,“基因通过合作获得了巨大的发展可能性,并且得到了快速的发展。”
在作为病毒遗传学家的职业生涯中,巴里塞利开发了数学模型,并避免了实验。遗传学家弗兰克·斯塔尔(Frank Stahl)说:“他说问题就在于你做一个实验并得到一个结果之后,无法回过头去看你自己在实验中一步步走来是否每一步都走得正确,因此,你通过实验所得到的结果并不是那么可靠。说不定你在实验中的某一步,拿错了一根吸液管,以致在将某种液体倒入另一种液体的时候,把量搞错了,谁知道呢?”
“即使在每个人都有计算机的情况下,巴里塞利还是坚持使用穿孔卡片,”戈尔说,“他对此给出了两个理由:
第一,当你坐在计算机前面,对着屏幕的时候,你进行清晰思考的能力会下降,因为你的注意力被不相关的事物分散了;第二,当你把数据存储在磁性介质上的时候,你无法确定它们会永远保存在那里,事实上,你根本就不知道它们到底被保存在什么地方了。”
唯一一个真正知道如何走向人工智能的人
1947年,巴里塞利在奥斯陆发表了论文《基因的共生假说》(The Hypothesis of the Symbiosis of Genes)之后,在方格纸上进行了一系列的手写数值实验,这形成了他的报告《生物进化的数值模型》(Numerical Models of Evolutionary Organ-isms)的初步草稿。正是因为他撰写了这篇报告,高等研究院才向他伸出了橄榄枝。“他一定是在挪威联系了冯·诺依曼,并提到了他的一些想法,”他的挪威同乡阿特勒·塞尔伯格说,“冯·诺依曼非常乐于接受这些思想。”
“根据基因的共生理论,基因原本是独立的、类似病毒的生物体,它们是通过共生关系形成了更复杂的单位,”他解释道,“任何具备这些必备基础特征的元素都有可能实现类似的进化。”巴里塞利提出要通过能在新计算机的40960位元内存中繁殖、发生突变、关联共生共存的代码串来验证这些理论。1951年12月,他申请了富布赖特(Fulbright)差旅补助“以使用大型计算设备进行数值实验来阐明物种进化第一阶段的情况”,但是,因为他迟迟未获得挪威绿卡,奥斯陆办公室拒绝了他的这一请求。
“巴里塞利在遗传学上所做的工作,让我觉得非常新颖和有趣……这需要大量的数值运算,如果使用比较先进的高速数字计算机来完成这项工作,将是最有利的。”冯·诺依曼写文声援此申请。在拿到挪威政府颁发的研究奖学金后,巴里塞利终于在1953年1月抵达了普林斯顿,并于2月6日成为数学学院该学年剩余时间内的无报酬员工。不过,1954年,他获得了1800美元的生活津贴。
幸运的是,巴里塞利在取得国籍上的延误和计算机推迟完成的时间正好匹配。事实证明,巴里塞利来普林斯顿正是时候。如他所解释的一样,我们的目标是“找到生物数值和生物现象之间的相似之处,或者本质差别”,并且“观察数字有机体的进化是如何通过遗传变异和选择实现的,以及验证是否存在一些微生物能够通过基因置换、获取新的基因或通过其他原始的有性生殖方式加速进化”。从一个角度来说,巴里塞利是在将数字计算的力量赋于进化论之上。从另一个角度来说,他是在将进化论的力量赋于数字计算之上。据朱利安·毕格罗说:“巴里塞利是那个时代唯一一个真正知道如何走向人工智能的人。”
在巴里塞利开始做实验的4个星期后,詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克宣布他们共同发现了脱氧核糖核酸(DNA)的结构。就在巴里塞利努力通过数值序列的方式编码进化过程的时候,沃森和克里克正努力通过化学序列的方式解码进化过程。沃森和克里克的研究成果公布之后,巴里塞利就一直将DNA序列称为“分子状数字”,着重强调多核苷酸链的数值特征。“通过计算机的数字进行的进化实验和通过核苷酸进行的化学实验之间的差别非常微妙。”他说道。包括克劳德·香农在内的信息理论家已经建立了一个完全符合双螺旋结构的理论框架,而香农为这方面所做的工作就是他在加入高等研究院一年后,于1940年发表的博士论文《代数理论遗传学》(An Algebra for Theoretical Genetics)。
1946年11月,冯·诺依曼曾写信给诺伯特·维纳:“基因可能与病毒和噬菌体非常相像,只是所有有关基因存在的证据都是间接证据,我们不能随心所欲地分离或者繁殖基因。”这也就是暗示人类也许只需要通过仔细观察,就能探寻出自然繁殖的奥秘。随后,由此产生的衍射图样将和较小规模产生的生物分子的X射线进行比较。“真正了解蛋白质化学的最佳机会在于X射线衍射场,”他在海军研究办公室写信给米娜·里斯称,“我无须赘言在此领域内取得突破的意义。”他要求紧急拨款,并追加了一个清单,列出了一些特定物品,这些物品在政府的多余设备里可能会有,而且对这项工作会非常有利。不过,他并没有因此得到什么,而富兰克林、沃森和克里克可能通过提案的形式获得了帮助,从而加快了DNA结构的发现速度。
巴里塞利试图将原始的自我再生实体引进到一个空的宇宙里,而不是将注意力放在那些微观的且高度复杂的自然机制上,因为原始的自我再生实体能够直接观测到。“达尔文的生物进化论认为,进化是由随机遗传变异和选择实现的,但是从一开始这种观点就存在不足,因为事实上,没有恰当的实验可以证明这种进化是可行的,以及解释在受控条件下这种进化会如何进行,”他这样写道,“用快速进化(病毒或细菌)的生物体进行测试存在严重的不足,因为适应或进化的原因恐怕很难明确,而拉马克学说(Lamarckian)或其他看法就很难排除。”我们现在知道,与1953年时相比,更明显的是横向基因转移和其他非新达尔文主义机制更为普遍,特别是在微生物学上。
“如果不用生物体而用实体做实验,我们可以明确地发现,实体只能通过‘突变’和‘选择’进化,”巴里塞利说,“那才是一个能给出确凿证据的、成功的进化实验,当然,如果这个实验的环境因素也受到控制那就更好了。”虽然要在5千字节的世界里进行这种尝试,野心有点大,但是,这可是历史性的1953年。商用客机第一次搭载乘客,太空时代已经拉开序幕,而汽车也开始出现尾翼。新的基本粒子被发现的速度已经不是奥本海默手下那群年轻的理论物理学家能跟得上的。计算机的初始磨合问题正在被解决。威廉姆斯电子管放大器已经添加了双层电磁屏蔽,自我诊断程序已经开始普及,输入/输出得到了完善,从使用纸带切换到了使用穿孔卡片。1953年3月2日至3月6日期间,78%的可用时间内计算机一直在运行;3月9日至3月13日,85%的时间计算机都处于运行状态;而3月16日至3月20日,99%的时间计算机都处于运行状态。
由福斯特和塞尔达·埃文斯监制的热核流体力学代码从2月份开始运行,然后由冯·诺依曼监督在有关球面冲击波的衰减上换成了计算较少的代码。气象学家在白天进行天气试预测,而巴里塞利常在深夜工作。他是少数几位可以不在工程师的监督下运行计算机的科学家之一,而且在他的控制下,机器会有比较长的空闲时间和稀疏的日志条目,直到事情陷入停滞状态时,关于该怪罪谁的争论才出现。
“巴里塞利博士声称是计算机出错了,而代码并没有错误。”1953年4月2日的操作日志记录道。很多时候,工程师们第二天回到办公室的时候,他还在工作。“计算机运行良好,关机!”1953年5月31日凌晨,这是他所记录的最后一条日志条目。“天哪!”抵达办公室的工程师追加道。“这栋楼的空调出了问题,”1956年6月22日深夜,他还在工作并写道,“一个压缩机似乎被卡住了,空气中弥漫着三角带烧焦的味道。”1954年11月的机器日志显示,当月总计有18次从午夜到早上6时轮班时,使用计算机的是巴里塞利。
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