9月19日消息，據(jù)國外媒體報(bào)道，計(jì)算機(jī)科學(xué)家認(rèn)為，大自然中豐富多彩的生物種群體內(nèi)都蘊(yùn)藏著解決問題色優(yōu)雅算法。隨著物種滅絕率的增加，可以解決長期或未來科學(xué)問題的優(yōu)雅算法隨之消失。人類所應(yīng)考慮的不僅僅是由之而來的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和情感后果，還有再也無法解開的算法秘密。

　　渡渡鳥。西非黑犀牛。塔斯馬尼亞虎。班尼特海藻。全世界滅絕動(dòng)植物物種的名單還在繼續(xù)。我們被告知，這是一場愈演愈烈的悲劇，但說實(shí)話，我從來沒那么在意。

　　然而最近，我發(fā)現(xiàn)自己開始同情那些與物種滅絕作斗爭的人們。想知道其中的原因嗎?我是一個(gè)對(duì)算法感興趣的計(jì)算機(jī)科學(xué)家。

　　算法和物種滅絕的共同點(diǎn)遠(yuǎn)比你想象的要多。就像秘方一樣，算法描述了解決問題的策略。同樣，所有的生物都必須解決問題才能生存。不管是確定正確的生長軌跡的植物,還是保護(hù)身體抵御病原體入侵的免疫系統(tǒng)，抑或是通過微弱氣味追蹤數(shù)英里之外獵物的獵犬，解決這些問題的能力直接關(guān)系到生物體的存活，并將其基因傳遞下去。如果一個(gè)生物體發(fā)現(xiàn)了一個(gè)更成功的策略——它學(xué)會(huì)了更快、更有效地解決問題，或者是使用更少的資源解決問題——那么這個(gè)生物體將更有可能把這些“技巧”傳給下一代。自然選擇就是這樣，一個(gè)物種會(huì)隨著時(shí)間的推移而不斷進(jìn)行選擇，慢慢地優(yōu)化生存策略。

　　經(jīng)過數(shù)十億年的這個(gè)過程之后，世界還剩下什么?這是一個(gè)物種的集合，每個(gè)物種都裝載了一系列算法，以處理各種各樣的問題，比如建立自適應(yīng)交通網(wǎng)絡(luò)，保護(hù)整個(gè)物種系統(tǒng)不受外部攻擊者的攻擊，同時(shí)去跟蹤對(duì)手。每個(gè)不同的環(huán)境都蔚一個(gè)物種提供了不同的挑戰(zhàn)，而每個(gè)生物體和整個(gè)物種必須克服才能生存下去。因此，這些物種使用的基本算法經(jīng)過了微調(diào)，可以適應(yīng)不同環(huán)境下的工作。

　　計(jì)算機(jī)科學(xué)家們現(xiàn)在正在認(rèn)真研究這些“自然界中的算法”，以便為基本的工程問題提供新的解決方案。在過去的幾十年里，我們在探索、測量和操作生物系統(tǒng)方面取得了巨大的進(jìn)步，這就讓我們對(duì)生物系統(tǒng)的工作原理產(chǎn)生了前所未有的理解。此外，隨著技術(shù)的進(jìn)步，計(jì)算設(shè)備已經(jīng)發(fā)展得更具移動(dòng)性、高能效和適應(yīng)性——這些都是生物系統(tǒng)的特征。計(jì)算機(jī)科學(xué)和生物學(xué)的結(jié)合有可能產(chǎn)生關(guān)于基本生物學(xué)問題的新觀點(diǎn)。

　　最近，我在索爾克研究所(Salk Institute)的實(shí)驗(yàn)室里一直在研究果蠅的微型大腦是如何解決一個(gè)所謂“相似性搜索”的人類技術(shù)問題。例如，當(dāng)我們說“那個(gè)樂隊(duì)聽起來像Nirvana樂隊(duì)”或“那個(gè)水果聞起來像橘子”時(shí)，我們的大腦正在進(jìn)行相似搜索，從而找到以前所經(jīng)歷過的、與接觸到的新事物所相仿的東西，比如說一首歌或一種氣味。這種搜索使我們能夠歸納概括從以往經(jīng)驗(yàn)中學(xué)習(xí)到的行為，從而引導(dǎo)我們的行為適應(yīng)新的體驗(yàn)。

　　如今，每家科技公司都面臨著類似的挑戰(zhàn)。像YouTube、Spotify和亞馬遜這樣的平臺(tái)會(huì)搜索數(shù)以十億計(jì)的視頻、歌曲和產(chǎn)品，根據(jù)你以前的習(xí)慣提供建議。通過研究果蠅大腦中負(fù)責(zé)處理氣味的嗅覺回路，我們發(fā)現(xiàn)果蠅使用一種通用計(jì)算機(jī)科學(xué)算法的變體來進(jìn)行相似搜索。然而，這只蒼蠅展示了三種新的計(jì)算技巧，我們可以通過將其轉(zhuǎn)化成算法來提高相似搜索的整體效率。

　　我們也一直在將這一思路延伸到植物生物學(xué)中。植物結(jié)構(gòu)可以被看作是運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，用于在不同器官之間運(yùn)送諸如水、糖和碳水化合物等營養(yǎng)物質(zhì)。就像地鐵系統(tǒng)一樣，植物需要建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，在平衡建設(shè)和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)成本的同時(shí)，讓營養(yǎng)物質(zhì)能夠?qū)崿F(xiàn)快速運(yùn)輸。利用高分辨率三維掃描測量，我們發(fā)現(xiàn)植物進(jìn)化出在這兩個(gè)相互競爭功能之間做出最佳權(quán)衡的機(jī)制。對(duì)植物內(nèi)部運(yùn)輸結(jié)構(gòu)的理解可以揭示出如何打造更好基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的新策略，特別是那些需要適應(yīng)破壞或用戶需求不斷改變的網(wǎng)絡(luò)。

　　當(dāng)一個(gè)物種滅絕時(shí)——無論是太平洋的逆戟鯨還是亞馬遜流域的稀有青蛙——我們從根本上失去的是算法。隨著滅絕率的增加，有多少可以解決長期或未來科學(xué)問題得到優(yōu)雅算法會(huì)隨之消失?

　　下一次，當(dāng)一個(gè)物種因?yàn)橛袉栴}的人類行為而滅絕時(shí)，我們不應(yīng)該只考慮生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和情感后果，我們也應(yīng)該哀悼那些丟失的算法秘密。大自然母親是第一本關(guān)于算法設(shè)計(jì)的書籍作者。每當(dāng)一個(gè)物種滅絕，我們就會(huì)失去了另一個(gè)章節(jié)。