《流浪地球2》中的科学：什么是数字生命？与人工智能有区别吗？

《流浪地球2》中提出一个深刻的话题，当面灾难来临时，人类应该如何选择，是进入“数字世界”避难还是在现实中抗争？是躺平还是面对？这其中有一个关键的科技概念“数字生命”。数字生命是一个跨学科的概念，她和人工智能、脑科学、生命科学都有密切的联系。简单的说，数字生命就是在计算机中通过程序和数据创造和维持的新的生命形式，她应该具有和自然生命类似的特征或行为，可以感知、学习和思考。

数字生命

基于这样的概念，数字生命并不等价于人工智能，目前的人工智能还需要人工来设定优化的目标函数，虽然他可以在围棋对弈、人脸识别和自然语言处理等方面取得了很大进展，但还无法实现对复杂领域知识的学习、自主设定目标并进行对不确定因素的推理和决策的能力等等。

所以即使在具有几百亿超级参数的深度神经网络大模型支持下可以学习丰富知识、在特定领域具有多么自如的人机对话、交互的能力，但其实本质都还是一种基于统计范式的学习算法，都还不能算是有自主意识的“数字生命”。

早在1952年是阿兰·图灵就已经提出人工生命（Alife）的概念。同时，冯·诺伊曼又描述了生物自我繁衍的逻辑形式，并提出细胞自动机的想法，表明一旦把自我繁衍看作是生命独特的特征，机器也能做到这一点。这两位科学家也为后续的“数字生命”研究打下坚实基础。

判定一个系统是否具有生命或意识，一方面可以测量该系统是否具有整合微观和宏观等不同尺度信息的能力，另一方也可以关注该系统判定因果的能力或意识程度，此外，该系统应该可以自主进行增量知识学习，并具有推理能力。一个数字生命可以自己设定优化目标，所以，会不断出现新的、无法预知的状态。从这几个标准来看，也许就可以判定系统是否具有生命或意识。

脑机接口

数字生命的起源可能有不同的方式，一是程序的设计者从零开始构建，就像生命从胚胎细胞开始发育一样，程序的设计者可以给与数字生命感知新知识的能力、学习行为的能力和生成新的目标的能力，让她自主生长。而另一种可能则像很多科幻作品中呈现的，通过脑机接口等方式将人大脑中的信息和处理信息的能力，数字化、转移到计算机之中，从而实现对人类生命的数字化复刻。

数字生命计划

如果人类的生命可以被数字化复刻，那么复刻的通道一定是脑机接口。

什么是脑机接口呢？

通俗来说脑机接口就是在大脑与外部的设备间搭建桥梁，将大脑的信息传递到外部设备中，甚至可以直接用大脑操控这些设备。就像《流浪地球2》中小女孩图丫丫头上戴的一样。

数字生命传输

目前的脑机接口技术还无法采集人脑的思维方式和记忆信息，但却可以通过采集人脑的脑电信号的变化，实现与外部设备的连接。典型的脑机接口系统主要包含4 个组成部分: 信号采集、信号处理、控制外部设备和外部反馈。

信号采集部分则需要使用特殊的设备采集大脑信号，用于后续的分析转换。大脑在下达指令时脑神经会产生微弱的电流，图丫丫戴着的电极帽就是用来采集大脑产生的电信号则有可能被设备采集大脑产生的电信号，后续通过信号处理部分将电信号指令转化成计算机可以理解的数字信号。

信号处理部分主要包括预处理、特征提取和信号分类三部分。系统首先去除大脑电信号中的杂波，例如眼电信号等，这些信号对于理解大脑指令没有帮助。然后利用算法从采集的信号中提取出能够反映不同意图的信号特征。最后系统对信号特征进行分类，得到该信号的真实意图。

目前对人脑的了解很有限，单纯的大脑结构存储并不一定能完美还原意识。在此基础上，还需要通过与大脑交互来记录思维过程中的大脑活动，并据此数据用代码重现神经元的生灭规律。因此，其载体不应当是一个简单的储存设备—至少应该存在部分计算功能。
这样， 数字生命也许就会被数字生命备份卡所存储，而这个存储卡应该至少有两部分组成，记忆存储部分，和思维存算部分，后者是一个专用计算芯片。在数字化人类过程中，其通过采集的脑电/或影像数据完成思维拟合。可以认为，数字生命备份卡本身就是一个专门从事“全脑仿真”的专用硬件，在对人类进行数字化的过程中，其需要连接脑机接口设备和大脑结构快照设备，才是能实现完整的人类数字化过程。

数字生命备份卡

此外，数字生命备份卡可以通过外部算力设备驱动，其连接算力越强大，数字生命本身就会越强大，但是无论如何，这是一套微型计算设备，并不单纯是一个硬盘，其运行也离不开能源。

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