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生命是什么？这个问题的争议之大，众所周知。关于这个问题，有许多不同的定义，其中的一些要求非常明确，比如要求生命由细胞组成。这种要求可能不太适用于未来的智能机器和外星文明。由于我们不想将我们对未来生命的思考局限在过去遇到过的物种，所以让我们将生命定义得更广阔一些： 它是一个能保持自身复杂性并能进行复制的过程。复制的对象并不是由原子组成的物质，而是能阐明原子是如何排列的信息，这种信息由比特组成。 当一个细菌在复制自己的DNA时，它并不会创造出新的原子，只是将一些原子排列成与原始DNA相同的形态，以此来复制信息。 换句话说，我们可以将生命看作一种自我复制的信息处理系统，它的信息软件既决定了它的行为，又决定了其硬件的蓝图。
与宇宙自身一样，生命逐渐变得越来越复杂和有趣
。现在，请允许我做一点解释。我发现了一个有用的方法，就是根据复杂程度将生命形式分成三个层次。这三个层次分别是生命1.0、生命2.0和生命3.0。我在图1-1中总结了这三个层次的意思。
图1-1 生命的三个阶段
注：生命1.0在它的有生之年都无法重新设计自己的硬件和软件：二者皆由它的DNA决定，只有进化才能带来改变，而进化则需要许多世代才会发生。相比之下，生命2.0则能够重新设计自身软件的一大部分：人类可以学习复杂的新技能，例如语言、运动和职业技能，并且能够从根本上更新自己的世界观和目标。生命3.0现在在地球上尚不存在，它不仅能最大限度地重新设计自己的软件，还能重新设计自己的硬件，而不用等待许多世代的缓慢进化。
生命最早是在何时何地、以何种方式出现在我们的宇宙中的呢？这个问题依然没有答案。不过，有力的证据表明，地球上的生命最早出现在大约40亿年前。不久之后，我们的地球上就充满了各种各样的生命形态。那些最成功的生命很快便从中胜出，并具备了某种与环境共生的能力。具体而言，它们就是被计算机科学家称为“智能体”（Intelligent Agent）的东西：这种实体用感应部件收集关于环境的信息，然后对这些信息进行处理，以决定如何对环境做出回应。对信息的处理可以包括高度复杂的信息处理过程，例如，你能用眼睛和耳朵收集信息，并用这些信息来决定在一段对话中要说些什么；不过，它也可以只包括非常简单的硬件和软件。
比如说，许多细菌都有感应器，用来测量周围液体中的糖浓度。同时，它们还拥有一种形状很像螺旋桨的结构，叫作“鞭毛”，用来游泳。将感应器和鞭毛连接起来的硬件可能会执行下面这个简单却很有用的算法：
如果我的糖浓度感应器发现周围液体中的糖浓度值比几秒钟前低，那么，改变鞭毛的游向，我就可以改变方向了。
作为一个人，你学会了说话，还学会了无数其他技能。但是，细菌却不是一个很好的“学习者”。它们的DNA不仅规定了硬件的设计，比如糖感应器和鞭毛，还规定了软件的设计。它们永远学不到“应该游向糖多的地方”；相反，这个算法从一开始就“写死”在它们的DNA中。虽然在细菌身上还是存在某种学习的过程，但这并不是发生在单个细菌的一生中，而是发生在细菌这个物种的进化过程中，通过之前许多代的试错，自然选择在DNA的随机变异中选出了能提高糖摄入量的那些变异。其中一些变异帮忙改进了鞭毛等硬件的设计，还有一些变异改善了软件，譬如执行“寻糖算法”的信息处理系统。
这些细菌就是被我称为“生命1.0”的一个例子。 生命1.0是说：生命的硬件和软件都是靠进化得来的，而不是靠设计。不过，你和我却属于“生命2.0”：生命的硬件是进化而来，但软件在很大程度上却是依靠设计的。在这里，“软件”指的是你用来处理感官信息和决定行动时使用的所有算法和知识，从你识别某人是不是你朋友的能力，到你行走、阅读、写作、计算、歌唱以及讲笑话的能力，这一切都属于软件。
刚出生时，你是无法完成以上这些任务的。所有的软件都是后来在一个被我们称为“学习”的过程中编入了你的大脑。你小时候的课程表大多是由你的家人和老师设计的，他们决定了你应该学什么；不过，你会逐渐获得更多的权利，开始设计自己的软件。或许，学校允许你选修一门外语，那你想不想在大脑中安装一个法语软件模块或者西班牙语模块？你想不想学打网球或下象棋？你想不想成为一位厨师、律师或者药剂师？你想不想通过阅读一本书来学习更多关于人工智能和生命未来的知识？
生命2.0能够重新设计自身的软件，这种能力让它比生命1.0聪明许多。高度的智能不仅需要许多由原子组成的硬件，还需要大量由比特组成的软件。我们人类的大部分硬件都是出生后通过生长获得的，这个事实十分有用，因为这说明我们身体的最终尺寸并不局限于母亲产道的宽度。同样地，我们人类的软件也是在出生后通过学习获得的，这个事实也十分有用，因为这说明我们最终能达到的智能程度不局限于受精时DNA所传递的信息量——这是生命1.0的风格。我现在的重量比出生时重了25倍，我脑中连接神经元的突触存储的信息比我出生时的DNA存储的信息多了大约10万倍。 突触存储着我们所有的知识和技能，大约相当于100TB的信息，而我们的DNA却只存储了大约1GB的信息，还不如一部电影的容量大呢 。因此，一个刚出生的婴儿不可能说一口流利的英文，也没法参加高考，而且这些信息无法预先被安装在他的大脑中，因为他从父母那里得来的信息主模块，也就是他的DNA，缺乏足够的信息存储能力。
设计软件的能力不仅让生命2.0比生命1.0更加聪明，还让它们更加灵活。如果环境发生改变，生命1.0只能通过多代进化来缓慢适应新环境，而生命2.0却可以通过软件升级来立刻适应新环境。比如，如果细菌总是遇到抗生素，就可能在许多代之后进化出抗药性，但单个细菌并不会改变自己的行为；相反，一个女孩如果知道自己对花生过敏，就会避免接触花生。这种灵活性在群体层面上赋予了生命2.0更大的优势： 即便我们人类DNA中存储的信息在过去5万年都没有发生过什么大变化，但存储在我们大脑、书籍和计算机中的信息总量却仿佛发生了爆炸。 通过安装一个允许我们用复杂的口语进行交流的软件模块，我们便可以将某人大脑中存储的最有用的信息复制到另一个大脑中，这些信息甚至在最初那个大脑死去之后，还可能继续存在。通过安装一个能让我们读写的软件，我们就能够存储和分享远超于人类记忆总量的大量知识。通过学习科学和工程学知识，我们可以开发出能产生科技的大脑“软件”，任何人只需点击几次鼠标就能获得全世界的大部分知识。
这种灵活性让生命2.0统治了地球。从基因的桎梏中解放出来之后，人类总体的知识量以越来越快的速度增长，一个突破接着一个突破：语言、写作、印刷、现代科学、计算机以及互联网等。人类共同的“软件”发生着空前快速的文化进化，这种进化逐步成为塑造人类未来的主要力量。相比之下，极端缓慢的生物进化开始显得无关紧要起来。
尽管我们今天拥有强大的科技能力，但从根本上来说，我们所知的所有生命形式都依然受到生物“硬件”的局限。没有人能活100万年，没有人能记住Wikipedia的所有词条，理解所有已知的科学知识，也没有人能在不依靠航天器的情况下进行星际旅行。没有人能将很大程度上了无生机的宇宙转变成一个能繁荣亿万年的多样化的生态圈，从而让我们的宇宙最终发挥出所有潜能，并彻底苏醒过来。 所有这些，都需要生命经历一次最终的“升级”，升级成不仅能设计自身软件，还能设计自身 硬件的“生命3.0”。换句话说，生命3.0是自己命运的主人，最终能完全脱离进化的束缚。
这三个阶段之间的界限有一点模糊。如果细菌是生命1.0，人类是生命2.0，那你可以把老鼠看作生命1.1：虽说它们可以学习许多知识，但还不足以进化出语言能力，更不可能发明互联网。此外，由于它们没有语言能力，所以学到的大部分东西在死去后就丢失了，并不会传递给下一代。同样地，你也可以认为，今天的人类其实应该算是生命2.1：虽说我们可以对自身的硬件实施一些微小的升级，比如种植假牙、植入人工膝关节和心脏起搏器。不过，我们却没法做到“长高10倍”或“把大脑容量扩大1 000倍”这种戏剧化的事情。
总之，我们可以根据生命设计自身的能力，把生命的发展分成三个阶段：
◦ 生命1.0（生物阶段）：靠进化获得硬件和软件；
◦ 生命2.0（文化阶段）：靠进化获得硬件，但大部分软件是由自己设计的；
◦ 生命3.0（科技阶段）：自己设计硬件和软件。
经历了138亿年的漫漫进化之后，宇宙前进的步伐在我们的地球上开始猛然加速：生命1.0出现在约40亿年之前，生命2.0出现在约10万年前，而许多人工智能研究者认为，随着人工智能的发展，生命3.0可能会在一个世纪以内降临，甚至可能会出现在我们的有生之年。到时候会发生些什么？这对我们人类来说意味着什么？这就是《生命3.0》这本书的主题。