企业与纳米器件不会进化(已经认领,还没细化)

No Evolutions for Corporations or Nanodevices

物理定律与数学法则并未停止其作用。这使我相信,进化不会停歇。这进而让我认为,自然——如某些人所言,是爪牙带血的——只会被推向新的层次……

[试图摆脱达尔文式进化]就如同试图摆脱引力。只要资源有限,且存在多个能够传递特征的竞争者,选择压力就会存在。

——佩里·梅茨格,预言自然选择的统治将无限期持续

在进化生物学中,与许多其他领域一样,重要的是进行定量思考而非定性思考。一个有益突变是“有时会扩散,但并非总是”吗?那么,超能力应该算是一种有益突变,所以你会预期它扩散开来,对吗?然而这是定性推理,而非定量推理——如果 X 为真,则 Y 为真;如果超能力有益,它们就可能扩散。在《进化是愚蠢的》一文中,我描述了一个有益突变固定概率的公式,粗略地讲是其适应度优势的两倍(3%的优势对应约6%的固定概率)。只有这种数值思维才可能让我们意识到,那些极少有用的突变极不可能扩散,并且复杂的适应性特征若没有持续的使用,几乎不可能产生。如果超能力真的存在,我们应该会看到每个人都在持续使用它们——不仅仅因为它们无比有用,更是因为若非如此,它们当初就不可能进化出来。

“只要资源有限,且存在多个能够传递特征的竞争者,选择压力就会存在。”这是定性推理。那么选择压力有多大呢?

尽管进化生物学中最重要的方程有几个候选者,但我选择普赖斯方程,其最简单的形式是:

∆z = cov(vᵢ, zᵢ);

平均特征的变化量 = 协方差(相对适应度, 特征)。

协方差

这是一个非常强大且通用的公式。例如,一个控制身高的特定基因可以作为 Z,即变化的特征,在这种情况下,普赖斯方程表明,拥有该基因的概率变化等于该基因与生殖适应度的协方差。或者,你可以将身高本身(独立于任何特定基因)视为特征 Z,那么普赖斯方程表明,下一代身高的变化将等于身高与相对生殖适应度的协方差。

(至少,在身高是直接可遗传的情况下,这是成立的。如果营养改善,导致固定基因型的个体长高,你就必须在普赖斯方程中加入修正项。如果多个基因间存在复杂的非线性相互作用,你同样需要添加修正项,或以复杂到失去启发性的方式计算该方程。)

通过研究普赖斯方程的不同形式和推导,可以获得许多启发。例如,最终的方程表明,平均特征的变化取决于其与相对适应度的协方差,而非绝对适应度。这意味着,如果一个“弗罗多”基因拯救了整个物种免于灭绝,平均的“弗罗多”特征并不会增加,因为弗罗多的行为平等地惠及了所有基因型,并未导致相对适应度产生共变。

据说,普赖斯因其方程对利他主义的含义感到极度不安而自杀,尽管他可能还有其他困扰。(《克服偏见》博客不提倡在研究普赖斯方程后自杀。)

通过深入思考普赖斯方程可能获得的一个启示是:“有限的资源”和“多个能够传递特征的竞争者”并不足以引发进化。“能自我复制的事物”并非充分条件。即使是“复制物之间的竞争”也不够充分。

企业会进化吗?它们当然会竞争。它们偶尔会分拆出“子企业”。它们的资源有限。它们有时会消亡。

但是,一个企业的“后代”在多大程度上像其“父母”?企业的很多特质源于关键管理人员,而首席执行官无法通过分裂来复制自己。普赖斯方程仅在特征能够跨代遗传的程度上起作用。如果曾曾孙与曾曾祖父并不怎么相似,那么累积的选择压力最多只能持续四代——任何发生在四代以前的事情都会变得模糊不清。是的,企业的特质会影响其分拆企业——但这与 DNA 的遗传性完全不同,后者是数字化的而非模拟的,并且能够以每代每碱基 10⁻⁸ 的误差率进行传递。

DNA 的遗传性可以持续数百万代。这就是复杂的适应性特征能够通过纯粹进化产生的原因——数字化的 DNA 存续时间足够长,使得一个带来 3% 优势的基因能在 768 代内扩散开来,然后另一个依赖于它的基因才可能出现。即使企业能够以数字保真度进行复制,它们目前最多也仅仅处于“RNA 世界”的十代以内。

当然,从无能的公司会倒闭这个意义上讲,企业确实经历了选择。这在逻辑上应该使你更有可能观察到那些具备提升竞争力特征的企业。同样地,任何在形成后不久就爆发新星的恒星,当你仰望夜空时,看到它的可能性也更小。但是,如果恒星动力学的偶然性使得一颗恒星的燃烧时间比另一颗更长,这并不会让未来的恒星也更可能燃烧得更久——这一特征不会被复制到其他恒星上。我们不应指望未来的天体物理学家会发现恒星内部存在复杂的、看似为了帮助其燃烧更久而设计的特征。那种机械式的适应所需要的累积选择压力,远大于一次性的筛选。

回想一下在《爱因斯坦的傲慢》一文中介绍的原则——思考广义相对论所需的大部分证据,都必须用于将那个特定方程提升到足以引起爱因斯坦个人关注的层次;相比之下,将其从一个被慎重考虑的可能性提升到 99.9% 确定性所需的证据量则微不足道。同理,企业中那些需要数百比特信息来指定的复杂特征,主要是由人类智能产生的,而非寥寥数代低保真度进化的结果。在生物学中,突变完全是随机的,而进化则提供了数千比特的累积选择压力。在企业中,人类提供的是由智能设计、包含数千比特信息的复杂“突变”,然后“它是否破产了?”这一进一步的选择压力,对于解释你所观察到的现象,仅贡献了寥寥数比特的信息。

先进的分子纳米技术——人造的那种,而非生物学的——应该能够以数字保真度自我复制数千代。那么,普赖斯方程是否就能在此立足了呢?

相关系数是协方差除以方差,因此,如果 A 对 B 有很强的预测性,即使 A 的取值范围是 0 到 9,而 B 的取值范围仅为 50.0001 到 50.0009,两者之间也可能存在很强的“相关性”。然而,普赖斯方程基于的是特征与繁殖之间的协方差——而非相关性!如果你能将特征的方差压缩到一个极窄的范围内,协方差就会大幅下降,该特征的累积变化量也会随之降低。

前瞻研究所在其诸多合理建议中提出,任何纳米器件的复制指令都应被加密。并且,加密方式应使得编码指令中翻转任何一个比特都会完全扰乱解密后的输出。如果所有生产出来的纳米器件都是精确的分子复制品,并且,装配线上的任何错误都不会被遗传,因为后代获得的是原始加密指令的数字副本(用于制造“孙辈”),那么你的纳米器件就几乎不会发生什么进化。

你仍然需要担心朊病毒——即独立于加密指令之外的、可自我复制的组装错误。例如,机械臂未能抓取用于组装其自身同源物的一个碳原子,这导致其后代的机械臂同样未能抓取碳原子,等等,即使所有加密指令保持不变。但是,这类可传播的错误与更高的繁殖率之间,又有多大可能具有相关性呢?假设一个纳米器件每 1000 秒复制一次自身,而新的纳米器件奇迹般地效率更高(它不仅带有朊病毒,而且是有益的朊病毒),每 999.99999 秒就复制一次。你看,它安装时少用了一个碳原子。这在繁殖率上的方差并不大,因此其协方差也不会大。

这些纳米器件又需要多频繁地复制呢?除非它们可用的原子数量超过太阳系——甚至可观测宇宙——的总量,否则在触及资源壁垒之前,它们只会经历寥寥数代。“有限的资源”并非进化的充分条件;你需要种群中相当大比例的个体频繁死亡,以释放资源。事实上,“世代”与其说是一个整数,不如说是对新创造个体在种群中所占比例的积分。

对我来说,关于灰色黏质或纳米技术武器最令人恐惧的一点在于——它们可以吞噬整个地球,然后一切就结束了,之后不会再发生任何有趣的事情。钻石比依靠范德华力结合的蛋白质更稳定,因此,即使有小行星撞击,黏质也只需要重新组装自身的某些部分。即使朊病毒作为一种机制足以支持进化(要知道,使用数字化 DNA 的进化本身就已经够慢了!),在黏质吞噬地球到太阳死亡之间,可能连 1.0 代都经历不了。

总而言之,如果你同时具备以下所有属性:

能够复制的实体

其特征存在显著变异;

其繁殖率存在显著变异;

特征与繁殖之间存在持续的相关性;

特征具有高保真度的长程遗传性;

繁殖种群中有显著比例频繁新生;

并且上述所有条件在多次迭代中持续成立……

那么,你才会拥有显著的累积选择压力,足以通过进化的力量产生复杂的适应性特征。