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EP 3252022-10-013:00:21

細胞如何自己決定要長成什麼

Michael Levin

生物學家 Michael Levin 以扁蟲雙頭實驗與 Xenobots 為例,主張心智從細胞就已經開始運作,不必等大腦出現才算數。

Michael Levin: Biology, Life, Aliens, Evolution, Embryogenesis & Xenobots | Lex Fridman Podcast #325在 YouTube 看 ↗

重點6 條

  1. 生物是硬體加軟體的混合體:DNA 只提供「硬體」,也就是蛋白質、離子通道這些零件;真正決定生物怎麼長成的,是套在硬體上的物理與數學這套通用規則,兩者之間沒有一條明確的分界線。
  2. 細胞的集合體會冒出個別細胞沒有的目標:從青蛙皮膚細胞自組成會自我複製的 Xenobots,到扁蟲只靠改變生物電訊號就能長出可遺傳的雙頭形態,Levin 反覆用實驗證明「形狀」是被集體的電網路記住的,不是被基因寫死的。
  3. 智能不必依附在單一大腦上:Levin 主張人類自己也只是「一大堆細胞的集合」,沒有哪個系統擁有不可分割的中心智能;他把「認知」定義成一種可以量化的工程指標——能不能達成目標——而不是只能在哲學上爭論的東西。
  4. 再生醫學的終極目標是「解剖編譯器」:與其用基因編輯一個個微觀管理細胞,不如學會怎麼「說服」細胞自己組出想要的器官;他的公司 Morphoceuticals 已經在青蛙身上做出斷腿再生,現在正在小鼠身上做臨床前試驗。
  5. 倫理判準要跟著認知的定義一起擴大:Levin 認為「這是天然演化出來的才算真智能」或「機器人只是照程式跑」這類二分法都站不住腳,他自己判斷該不該善待一個系統的方式很直白——能不能吃牠、能不能跟牠上床。
  6. 死亡與生命的意義沒有標準答案:對談尾聲他坦言自己不特別怕死,也認為科學能不能替「該怎麼活」提供指引仍是未定之天,但不論答案最後是分子網路還是非物質的靈魂,他都認為值得認真研究。

時間軸29 段

01 01:40
從物理到心智

胚胎發生是漸進的過程,DNA 只提供硬體,形狀怎麼長出來要靠一套物理與數學的通用規則;他也順勢提到青蛙皮膚細胞離開身體後,能自己組出一個會自我複製的新生物。

02 09:01
什麼是 Xenobot

Xenobot 是自組裝的原型生物,也是生物機器人;工程要做的不是微觀管理,而是像訓狗一樣說服材料自己動起來,蠑螈斷肢也是靠這種方式知道該長到哪裡停下來。

03 19:32
沒有單一心智

沒有任何系統擁有不可分割的中心智能,包括人類自己——我們同樣是一大堆細胞協作出來的結果。

04 23:20
自我的起點

胚胎被劃開會各自長成完整個體、變成雙胞胎;這說明目標是屬於細胞集體的,個別細胞既不知道要長幾隻眼睛,也不知道自己在組成誰。

05 28:32
演化造的是解題力

演化打造的不是寫死給特定環境的答案,而是一套能在轉錄、形態、三維空間等好幾種抽象空間裡找路的解題機器。

06 32:40
彎曲選項空間

高層級會替低層級彎曲選項空間,讓細胞只要照著局部的梯度走就能達成整體目標;被打亂五官位置的蝌蚪,最後照樣自己長出正常的青蛙臉。

07 38:49
集體不顧個體

集體的目標未必照顧到每一個部件的福祉——爬山磨破的皮膚細胞就這樣犧牲了;他也藉此聊到人類社會怎麼靠倫理去對抗這套生物本質。

08 46:33
讀不到別人的心

身體之間沒辦法高頻寬互相讀心,因為太容易被看穿也很危險;孔雀開屏這類性擇訊號更像一場故意留一手的賽局。

09 51:58
電網路比大腦老

生物電網路遠早於神經元出現,gap junction 讓細胞間的訊號失去「這是誰的」標記,是集體心智融合的起點;他也提到 Andrej Karpathy 的 software 2.0 概念,啟發他用訓練取代微觀管理。

10 1:06:44
扁蟲的不朽

渦蟲幾乎不會老化,切成兩百多塊都能各自再生出完整個體,切開後還會依比例縮小新長出的部位,維持外型均衡。

11 1:12:22
竄改形狀記憶

不動基因,只靠藥物改變離子通道的電訊號,就能讓渦蟲長出兩個頭;這個「假記憶」還會遺傳給牠們分裂出的後代。

12 1:14:01
爛基因配好再生力

渦蟲的基因組亂七八糟,再生能力卻是最強的,這打亂了硬體(基因)與軟體(電訊號)之間原本以為清楚的界線。

13 1:19:02
Xenobots 的爭議

「Xenobots」這個名字引來一些同行反彈,他認為那是把生物與機器人分得太死的舊觀念;團隊也已經用非青蛙的材料做出其他 Xenobots,但還沒發表。

14 1:25:18
蠑螈腎小管實驗

把細胞撐得再大,蠑螈的腎小管照樣能用完全不同的方式湊出同樣大小的結構,證明生物系統有極高的容錯能力。

15 1:29:54
大腦不是唯一

大腦當然重要且特別,但他認為其他器官同樣在做運算,只是沒人替它們搖旗吶喊。

16 1:32:45
合成生物等於造外星生命

地球生物只是演化的單一樣本,做合成生物學等於是在製造「外星生命」;任何智慧系統真正共通的,是資源受限、要自己畫出自我邊界這類條件,而不是碳基之類的偶然特徵。

17 1:42:05
非傳統認知

他著迷於細胞自動機這種從簡單規則長出複雜結構的系統;「認知」的定義也會隨著時代改變,今天算不上認知的東西,以後未必。

18 1:45:52
怎麼跟陌生心智溝通

訓練是最基本的溝通方式,能不能給出獎懲訊號決定了能不能跟一個系統對話;他也提到小麥其實馴化了人類,貓則靠迷因統治了整個網路。

19 1:51:02
退回認知不談意識

他幾乎不談意識,只談可以量化的認知,因為只有工程角度才問得出能實際推進研究的問題。

20 1:58:09
看起來有意識

如果一個系統表現得像有意識,他就傾向當它有意識;判斷該怎麼對待一個系統,他的答案很直白——能不能吃牠、能不能跟牠上床。

21 2:06:39
演化不一定全盲

只要有不完美的遺傳加上競爭這兩個條件,演化就會發生,不一定完全沒有方向;他也丟出一個黑暗的假設——把地球重播無數次,會不會還是跑出一個希特勒。

22 2:11:14
解剖編譯器的夢

人類正在打造愈來愈多複合系統,卻幾乎預測不了它們會浮現什麼目標;他的終極夢想是「解剖編譯器」——畫出想要的器官形狀,系統就能算出該給細胞什麼訊號去長成那樣。

23 2:20:39
再生醫學卡在哪

現在的再生醫學多半靠 3D 列印或幹細胞移植,只能做出相對簡單的結構;他們已經做到讓青蛙斷腿重新長回來,靠的是只開 24 小時的穿戴式生物反應器,剩下 18 個月讓身體自己完成。

24 2:24:35
癌症退回單細胞

細胞癌變時會先關掉 gap junction,脫離集體、退回自私的單細胞狀態;只要用生物電訊號強迫細胞留在網路裡,就算帶有致癌突變也能大幅壓低腫瘤發生率。

25 2:28:33
病毒與自創術語

病毒本身很被動,是拿來劫持別的心智用的;他也一口氣掃過自己發明的一串術語,像是 agential material、解剖編譯器、認知光錐。

26 2:43:14
死亡在演化上的意義

從細胞何時算真正死亡談起,設想生物死後部分細胞可能獨立存活、變成阿米巴或 xenobot;HeLa 細胞株活得比本人還久;哺乳類(包括老鼠與人類)在陷入絕望時會直接放棄求生,就演化上來說是很奇怪的策略。

27 2:49:59
他自己怎麼看死亡

他說自己不特別怕死,比較在意能不能死得有意義、有貢獻;人活著的體驗其實很像永生,因為做計畫、想未來的方式讓人很難真的把死亡放在心上;他也用一位不信自由意志的哲學家照樣點餐的故事,說明知道歸知道,日子還是得照樣過。

28 2:52:22
生命意義與意識的模糊性

他認為「生命的意義是什麼」不是個定義清楚的問題,跟「什麼是意識」一樣模糊;他用電影《Ex Machina》主角剖開手臂發現自己是機器的橋段做比喻——就算發現自己是一堆齒輪,也不代表齒輪不能有真正的認知,他說自己在這點上站在笛卡兒那邊。

29 2:54:39
科學能不能回答終極意義

他區分第三人稱與第一人稱視角的科學,提醒不要把「今天的科學」誤當成「科學這個方法本身」——歷史上每個時代的科學家都曾以為自己快解決一切了;他也主張研究意識會讓研究者自己變成實驗的一部分,這種第一人稱的探索也該算進廣義的科學。