视学算法报道

编辑：袁榭好困 David

【新智元导读】这年头神经网络概念真是在哪都香，既能拿算法作为神经元搭AI，也能拿活人作为神经元搭「星球智能」？

当生态圈进化时，地球有了自己的生命。

如果一个星球可以有自己的生命，那它是否也会有自己的智能？

英国罗切斯特大学的亚当·弗兰克、海伦·高恩、弗雷德·高恩，星球科学研究所的大卫·格林斯庞，美国亚利桑那州立大学的萨拉·沃克，在《国际天体生物学期刊》上发表的论文便讨论了这个问题。

论文链接：https://www.cambridge.org/core/journals/international-journal-of-astrobiology/article/intelligence-as-a-planetary-scale-process/5077C784D7FAC55F96072F7A7772C5E5

他们自称的「思想实验」，将当下科学家对地球的理解与生命如何改变星球的更广阔问题结合起来。

倘若人们将自己的短距视角拉长，将地球和其上所有居民都视作大型星球规模的单个智能体的组成部分呢？

一颗星球能有自己的思想吗？

这篇论文很好玩地将措辞无聊和观点乐观结合在一起。

用古早动画片的台词说，那就是「把你们的力量结合起来，我就是地球超人」

智能通常被视为人类个体的性质，不过也有现象表明智能有人类集体的属性。本研究将智能的集体属性扩展到整个星球的规模。

研究者认为开发科技的智能出现的方式，昭示一种星球规模的转变，所以人类智能的出现不是「发生在星球上」，而是「被星球发生」。

类似很多模型所称的，生命的起源也是星球级现象。

微生物、植物、动物，所有生命形态的集体活动，都改变了地球。

比如说，植物「发明」了通过光合作用增加存活几率的方式。

在如此行为中，植物向整个星球释放了改变运作方式的氧气。

不过，这只是个体生命形态在完成简单生存任务同时、有星球规模的集体影响的单个例子。

如果被称作生态圈的集体生命活动能够改变世界。

那么作为智能基础的认知和生发出的智能行为，是否也有改变星球的集体属性？

历史的序幕

研究者从「盖亚假说」中获得灵感。「盖亚假说」称，生态圈与空气、水域、土地等非生命的地理系统有强互动，以此维持地球的可生存状态。

研究者藉此思路，来解释即使没有开发出技术的物种，也能呈现「星球智能」。关键在于生命的集体行为创造了可以自我维持的系统。

例如，很多研究都证明了丛林中的树根通过真菌的菌根系统相连接。如果丛林的某部分需要养料，其他部分会通过菌根系统输送所需的养料。丛林以此维持自身的生存。

研究者称当下的人类文明为「不成熟的技术圈」，是一个直接作用于星球的人造系统与技术的集合体，但无法自我维持。

比如人类文明现在的主要能耗来自于消耗化石燃料，这正在摧毁人类的主居星球，最终将摧毁人类。

亚当·弗兰克说：「如果人类要作为一个物种生存下去，那么不如将集体智慧用于改善整个星球的广泛处境。」

「不过人类现在不具备为星球最佳利益而集群交流的能力。地球上的确有智能，但这不是星球智能。」

人类只是一部分

对于星球规模的智能来说，一个重要的运作属性便是多层网络。

星球系统的每一层都构成它自己的化学和物理相互作用的网络，每一层的具体节点代表着连接各层的链接。

其中，地球圈包含与大气循环、蒸发、凝结和风化等过程相关的化学/物理网络。这些被生物圈通过额外的过程网络修改，如微生物的化学处理和叶子的蒸腾作用。而技术圈则增加了一个额外的网络化过程层，如工业规模的农业、制造副产品和能源生产。

作者提出，一个世界显示出跨星球尺度的认知活动（即星球智能）所需的五个可能属性：(1）兴起，（2）网络的动态变化，（3）语义信息的网络化，（4）复杂适应性系统的出现，（5）自生。

当一个世界从非生物（地球圈）到生物（生物圈）再到技术（技术圈）的演变过程中，这些属性的不同程度会出现。

虽然右侧直方图中显示的每种属性的程度是示意性的，但它代表了一个潜在的进化轨迹，即一个星球发展出或多或少的自我组织和自我维持的复杂性。

概括来说，星球智能可分为4个阶段：

第一阶段：不成熟的生物圈。

在一个不成熟的生物圈中，通常会有一个大部分处于平衡状态的大气，也许由二氧化碳主导。

数十亿年前，当时有微生物存在，但植被还没有出现。

生命和物理地球之间的耦合系统没有足够的反馈回路来进行强大的共同进化。

第二阶段：成熟的生物圈。

在一个成熟的生物圈中，生命将改变大气的化学性质，导致一个高度非平衡的状态，如可能是高浓度的氧气。

从大约25亿年前到5.4亿年前，科技物种还没有形成。

此时，稳定的大陆形成了，植被和光合作用让氧气在大气中逐渐积累起来，并形成了臭氧层。

生物圈对地球物理状态的影响建立起了整个系统的全面共同进化。

这种反馈可能为整个系统提供某种程度的长期稳定的调节。

第三阶段：不成熟的技术圈。

在一个不成熟的技术圈中，会出现新的「污染物」，如氟氯化碳，而工业活动如燃烧可能会改变其他预先存在的气体如二氧化碳和甲烷的丰度。

这是目前地球的特征，有相互联系的通信、运输、技术、电力和计算机系统。

然而，技术圈仍然不成熟，它从地球的系统中吸取物质和能量的方式，将推动整体进入一个新的状态。

从长远来看，我们目前的技术圈正在与自己作对。

第四阶段：成熟的技术圈。

在一个成熟的技术圈中，所有大气成分的浓度都可能被改变，以便为整个（文明+生物圈）系统产生长期稳定的生产状态。

地球在未来的目标是，建立起有利于整个星球的技术系统，包括在全球范围内以不损害生物圈的形式收集能源，如太阳能。

成熟的技术圈是一种与生物圈共同进化的形式，使技术圈和生物圈都能茁壮成长。

在不同「星球智能」水平上进行干预的时间尺度。对于所谓「成熟的生物圈」，反馈或干预发生时间尺度范围在数十年到数百万年间。

对于「不成熟的技术领域」，反馈或干预是无意的，对于「成熟的技术领域」，干预是有意的，而星球进化的时间尺度则可以达到数千万到数亿年。

用白话翻译，这就是《沙丘》系列小说的沙丘星球设定：巨型沙虫、原住民通过生物活动与人工技术，有意识地共同将厄拉科斯星球改造成一个星球级沙漠。

复杂的智能系统
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尽管没人知道星球智能将会如何具体呈现自身，研究者称成熟的技术圈将集成技术系统与地球环境，以回馈回路网络组成一个更大的复杂系统。

简而言之，一个复杂的系统是由较小的部分组成的，系统的整体行为完全依赖这些部分间的相互作用。也就是说，整体大于其部件的总和。森林、互联网、金融市场、人脑，莫不如是。

就其本质而言，复杂系统具有全新的属性，这些属性只有在各个部分相互作用时才显现。仅通过检查大脑中的神经元，很难辨别一个人的性格。

这意味着星球智能真的出现前，从人类个体行为很难预测其未来的性质。不过研究者称，星球智能这种复杂系统肯定具有以下特征：具有独特的行为模式和自身意识，以此达到自我维持。

「数十亿年前，生态圈学到了通过转移氮与氧元素来维持生命。现在人类需要让技术圈学到类似的自我维持特性。」

这部分翻译成人话，就是人类应该以全球为基准单位思考了，个体人类将被矮化成星球智能中的单一神经元。全人类只消从全地球捕捉基准真值数据再塞进「耦合的星球智能系统」中，就搞定了。

感觉有点不对头。

寻找外星生命
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尽管人类社会做出了一些努力，包括在全球范围内禁止某些危害环境的化学物质，并朝着使用更多太阳能的方向发展，但是我们还没有发现星球智能或成熟的技术圈，这项研究的全部目的是指出我们应该前进的方向。

弗兰克说，提出这些问题不仅会提供有关地球上生命过去、现在和未来生存的信息，还将有助于寻找太阳系外的生命和文明。

「我们可能见过的唯一技术文明是那些没有消亡的文明，这意味着它们一定已经达到了真正的星球智能阶段，」他说。「这就是这条研究路线的意义：它将我们在气候危机中生存所需的知识与任何生命和智慧进化的星球上可能发生的事情结合起来。」

这段的意思，用白话说就是如果人类活到足以解决气候变化的年头，就能遇见外星人啦。

感觉还是有点不对头？

参考资料：

https://thenextweb.com/news/scientists-say-humans-are-part-planetary-intelligence

https://phys.org/news/2022-02-planet-mind.html

https://www.cambridge.org/core/journals/international-journal-of-astrobiology/article/intelligence-as-a-planetary-scale-process/5077C784D7FAC55F96072F7A7772C5E5

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