第十四章 在形式的图书馆中

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14.1 “大千”图书馆之旅

去往大学图书馆三楼小说区的路径蜿蜒曲折,两旁的书架上沉睡着成千上万本图书。这些书可曾有人读过?图书馆后部的走道上,读者们必须打开昏暗的荧光灯。我在世界文学区搜寻着阿根廷作家豪尔赫·路易斯·博尔赫斯的著作。

我发现博尔赫斯写的书或关于他的书挤满了整整三个书架。博尔赫斯的小说以超现实主义而闻名。它们虚幻得如此天衣无缝,以至于看起来像真的一样;它们是超真实文学。有些是用西班牙语写的,有些是传记,有些是诗集,有些是他的随笔小品选,有些是书架上其他书的副本,有些是对他的随笔中注释的再注释。

我的手滑过书脊,厚的、薄的、小册的、大部头的、旧的、新装订的。我一时兴起抽出一本破旧的栗木封皮书打开。这是一本博尔赫斯80多岁时接受专访的选集。这些专访是用英语进行的,而博尔赫斯的英语雅致得体,胜过多数以英语为母语者。我惊讶地发现最后24页有一篇对博尔赫斯的专访,是关于他的迷宫著作的,访谈的内容我原本以为只会出现在我的书中——这本《失控》里。

访谈从我的提问开始:

我:我读过你一篇关于书籍迷宫的文章。那个图书馆[1]囊括了所有可能有过的书。显然这么个图书馆是作为一个文学隐喻构想出来的,但是这样一个图书馆现在也出现在科学思想中。你能给我讲讲这个书籍殿堂的起源吗?

博尔赫斯:“大千”[2](有人这样称呼这座图书馆),是由数目不定、或许是无限多的六边形回廊组成,回廊之间以巨大的通风井相连,四周是低低的护栏。六边形回廊的每面墙有5个书架,每个书架有格式统一的35本书;每本书有410页;每一页有40行,每一行有大约80字,它们是黑色的。

我:这些书说什么呢?

博尔赫斯:在这些书中读到的每一行有意义的简单陈述中,都充斥着毫无意义的杂音、混乱的文字和互不相干的思想。荒谬是图书馆的普遍现象。在这里理性(甚至简陋和完全的连贯性)几乎是不可思议的奇迹。

我:你是说所有的书都充满着随机的文字?

博尔赫斯:差不多吧。我父亲在第1594层的六边形回廊里看到的一本书是由MCV三个字母组成的,从第一行到最后一行错乱地反复重复。另一本(顺便提一下,查阅的人还真不少)完全是一个文字迷宫,只是在倒数第二页写道:噢,时间,你的金字塔。

我:但是“大千”图书馆中肯定有一些书是有意义的!

博尔赫斯:有一些吧。500年前,一位高楼层六边形回廊的主管偶然发现一本同样让人困惑的书,同样的文字几乎占了两页。内容最终被破译了:是用无限重复变化的例子来阐释关于组合分析的概念。

我:是吗?500年探寻才发现两页合乎理性的文字?这两页纸写了些什么呢?

博尔赫斯:这两页纸的文字使图书馆管理员得以发现图书馆的基本法则。这个思想家观察到,所有的书,不管它们如何千差万别,都是由相同的要素构成的:空格,句号,逗号,字母表上的22个字母。他还断言(被后来的旅人证实了):在浩瀚的图书馆里,没有两本完全一样的书。在这两个无可争议的前提下,他推断图书馆即是全部,它的书架记录了20多个拼写符号的所有可能的组合(数字极其巨大,但并非无限)。

我:那么,换句话说,你可能运用任何语言写的任何书,在理论上说都能在图书馆中找到。它容纳了过去与未来所有的书!

博尔赫斯:一切东西——纤毫毕现的未来史,天使长的传记,图书馆的忠实目录,成千上万的虚假目录,真实目录的谬误展示,巴西里德斯派的诺斯底派福音书,对那个福音书的注释,对那个福音书的注释的注释,关于你的死亡的真实故事,每本书的所有语言的译本,在所有的书中对任何一本书的篡改。

我:那么,人们就只能猜想,图书馆拥有完美无暇的书,有着最美轮美奂的文字和最深邃洞见的书,这些书比迄今为止人们所写的最好的作品还要好。

博尔赫斯:图书馆里有这么一本书,这就够了。在某处六边形回廊的某个书架上,肯定有一本书堪为其余所有书籍的范本和完美总目。我向未知的神明默默祈祷,希望有一个人——哪怕只有一个人,即使在几千年前,能发现并阅读它。

博尔赫斯接着不厌其烦地谈起一个不敬神灵的图书馆管理员派别,这些人认为销毁无用的书籍非常重要:“他们侵入六边形回廊,挥舞着证件(这些证件并不总是假的),愤愤不平地草草翻完一本书,然后就给整个书架定罪。”

他注意到我眼里的好奇,又接着说:“有人为毁于这种疯狂举动的‘珍宝’而悲叹,他们忽视了两个显著事实。其一:图书馆是如此浩淼,任何人类所能带来的损失只不过是沧海一粟。其二:虽然每一本书都是独一无二、不可替代的,但是(既然图书馆无所不包)总有几十万个不完美的副本——只相差一个字母或标点的作品。”

我:但是人们又该如何辨别真实与近似真实之间的差异呢?这种近似性意味着不只我手里的这本书存在于图书馆,相似的一本书也是如此,差别仅仅在于对前一个句子里的一个词的选择上。或许那本相关的书中这样写道:“每一本书都不是独一无二、不可替代的。”你如何得知你是否找到了你正在找的书呢?

无从回答。我抬起头来,注意到自己在一个发着神秘的光的六边形回廊里,周围是布满灰尘的书架。在一种奇思妙想的状态下,我站在博尔赫斯的图书馆里。这里有20个书架,透过低矮栏杆望出去,向上向下的楼层渐行渐远,迷宫般的回廊里书盈六壁。

博尔赫斯图书馆的诱惑力是如此的不可思议,整整两年我一直在书写您现在手里拿着的这本书。那时我拖延截稿日期有一年了。我无力完成,却又欲罢不能。救我于此困境的绝佳方案就躺在这个包含所有可能的图书馆的某处。我要找遍博尔赫斯的图书馆,直到在某个书架上找到所有我可能写的书中最好的一本,书名叫作《失控》。这会是一本已经完稿、编辑和校对了的书。它将使我免于又一年冗长的工作,对于是否胜任这个工作,我甚至还不太有把握。它看上去肯定值得我一找。

于是我沿着这个满是书籍的一眼望不到尽头的六边形回廊出发了。

穿过第五个回廊之后,我稍作停留,一时兴起,伸手从一个塞满书的上层书架抽出一本绿色的硬皮书。书的内容可以说是极度混乱。

它旁边那本书也是如此,再旁边那本也是如此。我赶紧逃离这个回廊,匆匆穿过大约半英里长千篇一律的回廊,直到我又停下来,随手从附近书架上抠下一本书。这是一本同样令人费解的低劣之作。我仔细翻看了整整一排,发现它们同样低劣。我检查了这个回廊的其他几处,没有发现丝毫起色。又多花了几个小时,我不断改变方向,四处漫游,翻看了几百本书,有些在齐脚高的低层书架上,有些则在几乎和天花板一般高的位置,但都是些同样平庸的垃圾。看上去有几十亿本书都是胡言乱语。要是能找到全篇充满MCV字母的书,正如博尔赫斯父亲所发现的,一定会令人非常高兴。

而诱惑却纠缠不去。我想我可能会花上几天甚至几周时间寻找已完稿的凯文·凯利的《失控》,这个冒险很划算。我甚至可能发现一本比我自己写得更好的凯文·凯利的《失控》,为此我会心怀感激地花一年时间苦苦寻找。

我在螺旋楼梯的一处台阶上驻足休息。图书馆的设计引起了我的深思。从坐的地方我能看到天井的上边9层和下边9层,以及蜂室状的六边形楼层沿每个方向延伸出去一里远的地方。我继续推理下去,如果这个图书馆装得下所有可能的书,那么所有符合语法的书(就不考虑内容是否有趣了)在全部书籍中也不过是九牛一毛而已,而通过随机寻找碰上一本的想法就有些痴人说梦了。花500年找到合情理的两页——任何两页,听起来还算划算。要找到一整本可读的书就要花上几千年了,还要有些运气。

我决定换一种策略。

每个书架都有数量恒定的书。每个六边形都有数量恒定的书架。所有六边形都是一样的,由一个西柚大小的灯泡提供照明,有两扇壁橱门和一面镜子做点缀。图书馆井然有序。

如果图书馆是有序的,这就意味着(很可能)容纳其中的书籍也是有序的。如果书册是有序排列过的,那么只有些许不同的书彼此就挨得很近,差异巨大的书则相隔甚远,那么这种组织性就会为我带来一条途径,可以还算快地从包含所有书的图书馆的某处找到一本可读的书。如果庞大的图书馆的书籍这么有序布列,甚至还有这种可能,我的手刚好摸到一本完稿的《失控》,一本扉页上刻着我的名字的书,一本不用我写的书。

我从最近的书架着手,开辟通往终点的捷径。我花了10分钟研究它的混乱度。我跨了一百步走到第7个最近的六边形回廊,又选了一本书。我依次沿着6个向外扩展的方向重复同样的行动。我扫了一眼这6本新书,然后选择了跟第一本书相比最有“意义”的那本书,在这本书里我发现了一个读得懂的三词序列:“or bog and”。于是我用这本有“bog”的书为基准点,重复刚才的搜索程序,比较它周围6个方向上的书。往返数次之后我发现了一本书,它杂乱的字里行间里有两个类似短语的句式。我感觉好多了。在如此这般多次迭代之后我寻到一本书,在一大堆乱码碎字之中竟然藏着4个英文词组。

我很快学会了一种大范围的搜索办法——从上一本“最佳”书籍处开始,在六边形的每个方向上一次迈过大约200个六边形,这样可以更快地探索图书馆。在这种方式下,我不断取得进展,终于找到有许多英文词组的书,尽管这些句子散落在各个页面。

我花的时间从按小时计算变成了按天计算。“好”书籍之处的拓扑[3]样式在我的脑海里形成一个图像。图书馆的每一本语法健全的书都静静地呆在一个隐蔽起来的中心。中心点是这本书;紧紧包围着它的是这本书的直系摹本;每一个摹本都仅是标点符号的改变而已——加一个逗号,减一个句号。环绕着这些书则摆着改了一两个字的次级赝品。环绕这第二圈的则是一个更宽一点的环,其中的书有了整句整句的歧文,大部分都降级为不合逻辑的表达。

我把这样一圈圈的环想象成山脉的等高线地图。这个地图代表了地势的连贯性。唯一一本极佳的值得一读的书位于山之巅;往下是数量更多的平庸一些的书籍。越是底层的书越平庸,其形成的环带也越大。这座由“凡是能算作书”的书构成的山体矗立在广袤的、无差别的无意义之平原上。

那么,找到一本书就是一件登上有序之顶的问题了。只要我能够确定我总是在朝山顶攀登——总是朝有更多意义的书前进,我必然会登上可读之书的顶点。在这座图书馆中穿行,只要不断穿越语法渐趋完善的等高线,那么我就必然能到达顶峰——那个藏有完全符合语法的书的六边形回廊。

接连几天采用这种称之为“方法”的手段,我找到了一本书。若像博尔赫斯的父亲那样漫无目的、毫无章法地找,就无法找到这本书。只有“方法”才能指引我来到这连绵书脉的中心。我告诉自己,用这种“方法”,我找到了比几代图书馆员不着边际的游荡所能找到的更多,因而我的时间投入是有成效的。

正如“方法”所料,我找到的这本书(书名为Hadal[4])周围是类似的伪书籍所形成的巨大的层层同心环。然而这本书尽管语法正确,内容却令人失望,乏味,沉闷,毫无特色。最有意思的部分读来也像是很蹩脚的诗。唯独有一句闪现出非凡的智慧,让我一直铭记在心:“当下往往不为我们所见。”

然而,我从未发现一个《失控》的摹本,也没有发现一本书能“偷得”我一个晚上的时间。我明白了,即使有“方法”相助,也要耗时数年。我退出了博尔赫斯的图书馆,走进大学图书馆,然后回家独自写完了《失控》。

“方法”勾起了我的好奇心,暂时分散了我写作的思绪。这个“方法”是否为旅行者和图书馆管理员所普遍知晓呢?过去可能已经有人发现它,我有这个心理准备。回到大学图书馆(空间有限且编定目录的),我试图找到一本书能给出答案。我的目光从索引跳到脚注,又从脚注跳到书上,落在和刚开始处相去甚远的地方。我的发现让自己大吃一惊。真相出乎意料:科学家们认为从遥远的年代起“方法”就已经充斥着我们这个世界。它不是由人发明的;也许是上帝。“方法”就是我们现在称之为“进化”的各种东西。

如果我们可以接受这样的分析,那么“方法”就是我们这一切是如何被创造出来的。

然而还有更惊人的:我曾经把博尔赫斯的图书馆当作一个富有想象力的作家的个人梦(一个虚拟现实),然而我越读就越入迷,渐渐体会到他的图书馆是真实存在的。我相信狡黠的博尔赫斯自始至终都明白这一点;他把自己的作品定位为小说,是因为会有人相信他所说的么?(有人认为他的小说是用来精心守护通往绝顶化境的道路的。)

20年前,非图书馆员们在人类制造的硅电路中揭示了博尔赫斯图书馆。富于诗意的人们可以将图书馆内鳞次栉比的无数排六边形回廊和门厅想象成刻印在计算机硅芯片上的由晶格线和门电路组成的复杂莫测的微型迷宫。拜软件所赐,电脑芯片用程序指令创建了博尔赫斯的图书馆。这个首创的芯片采用与其配套的显示器来显示博尔赫斯图书馆中任何书籍的内容:首先是1594号区段的一段文字,接着是来自访者寥寥的2CY区的文字。书页毫不延迟地一个接一个出现在屏幕上。想要搜索容纳所有可能书籍的博尔赫斯图书馆——过去的,现在的,还有未来的——你只需要坐下来(现代的解决方案),点击鼠标就好了。

不论是模型、速度、设计的合理性还是电脑所处的地理位置,对于生成一个通往博尔赫斯图书馆的入口来说没有任何不同。博尔赫斯自己并不知道这一点,尽管他会对此很欣赏:不论采用什么人工方式来实现,所有的游客到达的都是同一个图书馆。(这就是说容纳所有可能书籍的图书馆是相同的;不存在伪博尔赫斯图书馆;图书馆的所有摹本都是原本。)这种普适性的结果是任何电脑都可以创建出容纳一切可能书籍的博尔赫斯图书馆。

14.2 一切可能图像之空间

1993年制造的“连接机5”(CM5)[5]是当时运算能力最强的计算机,能够毫不费劲地生成以书籍为形式的博尔赫斯图书馆。CM5还可以生成以不同于书籍的复杂物为形式的庞大而神秘的博尔赫斯库。

卡尔·西姆斯是CM5的制造者,是“思维机器”公司[6]的工程师。他创建了一个由艺术品和图片构成的博尔赫斯库。西姆斯起初为“连接机”编写专门软件,然后为所有可能的图片建立了一个“大千”(有人称之为库)。用来生成一本可能之书的机器同样也能用来生成一张可能之图片。前者是以线性顺序印刷的字母;后者则是显示在屏幕上矩形区域中的像素。西姆斯追寻的是像素的模式而非字母的模式。

思维机器公司的办公室位于马萨诸塞州的剑桥,我在西姆斯有些昏暗的办公室小隔间里拜访了他。西姆斯的桌上有两个超大的明亮显示器;屏幕被分割成由20个矩形框组成的矩阵,纵排4个,横排5个;每个矩形框都是一个窗口,显示着一幅逼真的大理石纹样环形图;每一张的样式都略有不同。

西姆斯用鼠标点击右下角的矩形框。一眨眼功夫20个矩形框都变成新的大理石纹样环形图,每一幅图片都和刚才点击的矩形框略有不同。通过点击一系列的图片,西姆斯可以利用“方法”在视觉模式的博尔赫斯库里穿行。西姆斯的软件能计算出7码远位置的图案按逻辑会是什么样(因为事实证明博尔赫斯库是极其有序的),因此不用再亲自(沿着多个方向)跑到7码远的位置。他把这些新得到的模式显示在屏幕上。从上一个选定的模式开始,“连接器”能同时得到20个方向上的新模式,而且只需毫秒级的时间就可以完成这项工作。

库里会有什么样的图片是没有限制的。按真正的博尔赫斯方式,这个“大千”包含了所有的色彩和所有的条纹;它包括蒙娜丽莎及其所有的仿制品;各式各样的漩涡,五角大楼的蓝图,梵高的所有素描,电影《乱世佳人》的每一帧画面,还有所有的斑点扇贝,等等。然而这些还只是愿望而已。西姆斯行踪飘忽地穿行于这个库中,收获的主要是布满视窗的形状不规则的斑点、条纹和令人眼花缭乱的色彩漩涡。

“方法”,也即进化,可以被看成是繁殖,而不是旅行。西姆斯把这20幅新图像描述为父母的20个孩子。这20幅图像呈现出的不同就像子女们的不同一样。他选择了后代中“最佳”的一个,并立刻繁殖出20个新的变体。然后,再从这一批里选出最好的那个,再繁殖出20个变化。他可以从一个简单的球体开始,通过累积选择最终得到一座大教堂。

看着这些形状出现,在变化中繁殖,被选中,形状上产生分枝,再精选,然后通过世代演变,成为更加复杂的形状。不论是理智还是直觉都无法回避这样一个印象:西姆斯实际上是在繁殖图像。更丰富、更狂野、更悦目的图像历经迭代演化逐渐显露。西姆斯和计算机学家同行们把这个过程称为人工进化。

繁殖图像与繁殖鸽子的数学逻辑没有什么区别。从概念上讲,这两种进程是同等的。尽管我们称其为人工进化,却与它是否比繁殖腊肠犬需要更多或更少人工毫不相干。两种方式都既是人工的(从艺术的角度看),又是天然的(从本质上讲)。

在西姆斯的“大千”里,进化从生命世界中剥离出来,以纯粹的数学形式存在。去掉组织和毛发的遮蔽,取走栖身于其中的血与肉,将灵魂注入到电子回路里,进化的重要本质就从天生的世界转移到了人造的世界,从原来唯一的碳水化合物领域转移到了算法芯片中的人造硅世界。

令我们震惊的不是进化行为从碳转到了硅;硅和碳实际上是非常相似的元素。人工进化真正令人吃惊的是,它对计算机来说是完全自然而然的事情。

在10次循环之内,西姆斯的人工繁殖就能创造出一些“有趣”的东西。往往只需5次跳跃就能把西姆斯带到某处,得到比胡乱的涂鸦妙得多的图像。在他一幅接一幅地点击图片的同时,西姆斯像博尔赫斯一样谈起了如何“遍历库房”或者“探索空间”。图像始终“就在那里”,即使它们在被找到或选定前还没有被渲染成视觉形式。

博尔赫斯图书馆的电子版本也是一样的道理。书中的文本是抽象存在、独立于形式的。每段文本都沉睡在这座虚拟图书馆的某个虚拟书架上的指定位置上。当被选中时,神奇的硅芯片就给这本书的虚拟本体注入了形式,从而唤醒这段文本并使之出现在屏幕上。一个魔术师旅行到有序空间的某个地方时,就会唤醒肯定栖息在这里的某本书。每个坐标上都有一本书;每本书都有一个坐标。正如旅行者所见,一个景致展现出许多可以看到更多景致的新地点;图书馆的一个坐标引发了许多后继相关坐标。图书馆员以按序跳跃的方式穿越空间;路径就是一连串的选择。

从最初的那个文本衍生出6个亲戚;它们共有一个家族形式和信息种子。在图书馆里,它们之间的差异相当于兄弟姐妹间的差异。由于它们是由前一代衍生下来的亲戚,因此可以被称为后代。被选中的“最佳”后代就成为下一轮繁殖的亲本;而它的6个孙辈变异中有一个将成为再下一代中的亲本。

当身处博尔赫斯图书馆时,我发现自己正循着一条从胡言乱语开始追寻一本可读之书的路径。然而换种思路再看一下,可以看见我正在把一本不知所云的书繁育成一本有可取之处的书,正如有人可以通过多代选择把杂乱无章的野花培育为优美的玫瑰花球一样。

卡尔·西姆斯在CM5上将灰色的杂点繁育成生机勃勃的植物生命。“进化的创造力是无穷的。它能够超过人类的设计能力,”他断言。他想出了一个办法来在这无比巨大的库中圈定区域,以使他的漫游保持在所有可能的植物形式范围之内。在穿行于这个空间时,他复制了他觉得最迷人的那些形式的“种子”。后来西姆斯重组了他的成果,把它们渲染成能够用动画表示的想象中的三维植物。他繁育出来的人工林包括一株巨大的展开的羊齿蕨、树顶有球状物的纺锤形的类松树、蟹爪样的草和扭曲的橡树。最后他把这些进化出来的怪异植物放在了他的一个叫作“胚种论”的视频作品里。在这个视频里,异形一样的树和奇怪的巨草由种子开始,发芽长大,最终演变出盘根错节的异域丛林,铺满了一个贫瘠的星球。进化出来的植物繁育它们自己的种子,这些种子被植物的球形大炮爆裂到空中,然后来到下一个贫瘠的世界(这就是胚种论的过程。)

14.3 倘佯在生物形态王国

卡尔·西姆斯既不是博尔赫斯“大千”(有人称之为“库”)世界的唯一探索者,也不是第一个。就我所知,第一个合成的博尔赫斯世界的图书馆员是英国动物学家理查德·道金斯。1985年,道金斯发明了一个他称之为“生物形态王国”的“大千”。“生物形态王国”是一个由可能的生物形状组成的空间,这些生物形状由短直线和分叉线构成。它是第一个由计算机生成的可能形式库[7],并且可以用繁殖的方法进行搜索。

道金斯的“生物形态王国”是作为教育程序而编写的,目的是阐明在没有设计师的情况下,设计之物是如何产生的。他想用视觉方式直观地证明,随机选择和无目的的漫游绝不能产生连贯一致的设计物,而累积选择(即“方法”)可以做到。

除了在生物学界享有盛誉,道金斯在大型计算机编程上也有丰富的经验。“生物形态”就是个相当成熟复杂的计算机程序。它绘制出一段具有一定长度的线条,以某种生长方式给它加上枝条,再给枝条加上枝条。枝条如何分岔,加多少枝条,枝条的长度是多少,这些都可以随形状的演变而在数值上有些许的变化,并且互不相干。在道金斯的程序里,这些数值的“变异”也是随机的。每次对9个可能变量中的一个进行“变异”,就得到一个新的形状。

道金斯希望通过人工选择和繁殖来遍历[8]一个树状的库。“生物形态王国”中诞生的形状起初很短,只能称之为一个点。道金斯的程序生成了它的8个子代,这与西姆斯的程序非常相似。这个点的子代在长度上各不相同,这取决于随机变异赋予了它们什么样的值。电脑把子代加上亲本显示到9个方框中。通过选择-繁殖方法,道金斯选取了他最喜欢的形状(这是他的选择),进化出更加复杂的变异形状。到第7代时,后代已经加速进化到了精雕细琢的程度。

这正是道金斯最初用BASIC[9]写这个程序代码时所希望的。如果他足够幸运的话,就能得到一个由奇妙的、多种多样的分枝树所组成的“大千”。

在程序运行的第一天,道金斯度过了兴奋的一小时,他把他的博尔赫斯图书馆里最临近的书架翻了个底朝天。在一次变异中,他发现茎、枝条、干出现了意想不到的排列。这是些自然界中从未有过的奇异的树。还有那些世间从未出现过的灌木、草和花的线图。道金斯在《盲眼钟表匠》(The Blind Watchmaker)一书中从进化和“库”的角度对此做了双重解释:“当你通过人工选择在电脑中第一次进化出新生物时,感觉就像是在创造一般。确实如此。而从数学的角度看,你所做的实际上是在发现生物,因为在‘生物形态王国’的基因空间里,它早就待在那属于它的位置上了。”

随着时间的流逝,他注意到他走进了库的另一个空间:在这里,树的分支开始自相缠绕,纵横交错的线条充满了一些区域,直到它们堆成一个实体。层层缠绕的分支形成了小小的躯体而不是树干。而从躯体中长出来的辅助分支看起来像极了腿和翅膀。他进入了库中的昆虫世界(尽管他这个上帝从未打算过要有这么一个国度!),他发现了各式各样奇怪的虫子和蝴蝶。

道金斯震惊了:“当我写这个程序时,我从未想过除了类似树的形状,它还能进化出别的什么东西来。我本希望能够进化出垂杨柳、杨树和黎巴嫩雪松。”

而现在已经到处是昆虫了。那一晚,道金斯兴奋到了废寝忘食的程度。他花了更多的时间去发现那些令人惊叹的复杂生物,它们有的看起来像蝎子,有的像水蜘蛛,还有的像青蛙。他后来说:“我简直兴奋得发狂。我无法形容,探索一个按自己设想所创造出来的王国是多么令人兴奋。在面对这些突现在屏幕上的东西时,无论是我的生物学家背景,还是我20年的编程经验,抑或是我最狂野的梦境,都未能让我有丝毫的心理准备。”

那一晚他无法入睡。他继续向前推进,渴望饱览他的“大千”所能延伸到的境界。这个原本以为简单的世界还有些什么神奇的东西?当他终于在清晨睡着时,“他的”昆虫图像成群结队地出现在梦里。

接下来的几个月里,道金斯在“生物形态王国”这个世外桃源中流连忘返,寻找非植物和抽象的形状。仙女虾,阿兹特克神庙,哥特式教堂窗户,土著人的袋鼠壁画——这些只是他所碰到的形状中的一小部分。道金斯充分利用了一切空闲时间,最终用进化的方法找到了许多字母表里的字母。(这些字母是通过繁殖而得的,不是画出来的。)他的目标是找到他名字中的所有字母,但是他一直没能找到一个像样的D或一个精致的K。(在我办公室的墙上贴着一张令人称奇的招贴画,26个字母和10个数字在蝴蝶翅膀上若隐若现——包括完美的D和K。尽管自然进化出了这些字母,它们却不是被“方法”发现的。摄影师杰尔·山伍德告诉我,他看过了超过一百万只翅膀才收集全这36个符号。)

道金斯在探寻。他后来写道:“市面上的电脑游戏可以让玩家产生某种置身于地下迷宫的幻觉,这个地下迷宫的地形就算复杂也是确定的,在那里他碰到龙、牛头怪或其他虚构的对手。在这些游戏中怪物的数量其实是相当少的,它们全都是由人类程序员设计的;迷宫的地形也是如此。而在进化游戏里,不论是电脑版还是真实版,玩家(或观察者)的感觉都犹如漫步于一个充满分岔口的迷宫,路径的数量是无穷尽的,而他所碰到的怪物们也不是设计好的或可以预料的。”

最为神奇之处是这个空间的怪物只出现一次,然后就消失了。“生物形态王国”最早的版本没有提供保存每个生物形态坐标的功能。这些形状出现在屏幕上,从库中各自所在的架子上被唤醒,当电脑关闭时,它们又回到其数学位置。重新碰到它们的可能性微乎其微。

当道金斯第一次到达昆虫区时,他拼命地想保留一只,以便日后能再次找到它。他打印出它的图片以及所有一路演化而来的28代先祖形态的图片,但是,他早期的原型程序却没有保存那些能使他重建这个形态的“后台”数据。他知道,一旦他那天晚上关闭了电脑,昆虫生物形态就消失了,唯余残留在其肖像中的缕缕香魂。他到底能不能重新进化出一模一样的生命形态呢?他排除了这种可能性。但他至少证明了,它们存在于库中的某个地方。知道它们的存在足以让他刻骨铭心。

尽管道金斯手中有起始点和一套完整的进化序列“化石”,但重新捕获当初的那只昆虫仍然是一件可望不可及的事情。卡尔·西姆斯也曾在他的CM5上繁育出一个由彩色线条组成的令人眼花缭乱的冷艳图案——颇有杰克逊·波洛克[10]之风,但那时他还没有添加保存坐标的功能;他后来也再没能重新找回这个图案,尽管他留有一张当时的幻灯片作为纪念品。

博尔赫斯空间是如此广大。刻意在这个空间里重新定位同一个点是如此困难,不啻重新下一盘一模一样的棋。任何一个轮次的选择,都会是失之毫厘,谬以千里。在生物形态空间里,形式的复杂性,选择的复杂性,以及差异的微妙性,都足以使对每一个进化出的形式的造访既是第一次也是最后一次。

也许在博尔赫斯图书馆中有一本名为《迷宫》的书讲述了下面这个不可思议的故事(是大学图书馆那本《迷宫》里所没有记载的)。在这本书里,豪尔赫·路易斯·博尔赫斯讲述了他的父亲——徜徉在一切可能之书的“大千”里的行旅读者——在这片令人望洋兴叹的广阔空间中曾经偶遇过一本可读之书。全书410页,包括目录,都以两行回文(顺序倒序都是一样的词)的体裁写就。前33句回文既晦涩又深奥,但那就是他父亲仓促间读到的全部内容——地下室的一场意外大火迫使这个区的图书馆管理员将大家疏散到外面。由于撤离得匆忙,他父亲忘记了这本书的位置。出于羞愧,他在图书馆之外从未提起过这本回文书的存在。而在随后的整整8代人时间里,一个由前图书馆管理员组成的颇为诡秘的协会一直时不时地碰面,来系统地追踪这个先辈旅行者曾经留下的足迹,希望某天在图书馆浩瀚空间的某处重新找到这本书。然而,他们找到自己心目中圣杯的希望极其渺茫。

为了证实这样的博尔赫斯空间到底有多么巨大,道金斯曾悬赏能够重新繁育出(或者撞大运也行!)一幅高脚杯图像的人。这只高脚杯是他在生命形态王国的一次漫游时偶遇的;他称之为圣杯。道金斯深信它早已深埋无踪,因而愿意向第一个能呈现出圣杯图案的人提供1000美元奖金。“用我自己的钱悬赏,”道金斯说,“是用我的方式宣告没有人会找到它。”让他大跌眼镜的是,他的悬赏挑战发出不到一年,托马斯·里德,加利福尼亚州一个软件工程师,竟然重逢了这个圣杯。这看上去与追踪老博尔赫斯的足迹来定位失落的回文书颇为相似,或者与在博尔赫斯图书馆中找到《失控》这本书一样,堪称伟大的壮举。

但是“生物形态王国”提供了线索。它的起源反映了道金斯作为一名生物学家的专业兴趣——在进化之上,它还体现了有机体的一些原则。正是生物形态的这第二生物学属性使里德得以发现这个圣杯。

道金斯认为,要想造出一个有实际意义的生物“大千”,就必须把可能的形状限定在具有一定生物学意义的范围内。否则,即使用了累积选择的方法,找到足够多生物形态的机会也会被淹没在所有形状汇成的茫茫大海中。毕竟,他解释道,生物的胚胎发育限制了它们变异的可能性。举个例子,大多数生物都显示出左右对称的特性;通过把左右对称设定为生物形态的基本要素,道金斯就能够缩小整个库的规模,也就更容易发现生物形态。他把这种缩减称为“受限胚胎学”。他给自己的任务是设计一个“生物学意义上有趣的”受限胚胎学。

道金斯告诉我:”一开始我就有个强烈的直觉,我想要的胚胎学应当是递归的。我的直觉一部分是基于这样一个事实——真实世界中的胚胎学可以被看作是递归的。”道金斯所说的递归,是指简单规则一遍又一遍地循环应用(包括用于其自身的结果),并由此生成了最终形式所具有的绝大多数复杂性。譬如,当“长出一个单位长度然后分岔成两个”的递归规则重复应用于一段起始线条上时,大约5次循环之后,它就会生成一片灌木般的具有大量分叉的形状。

其次,道金斯把基因和躯体的理念引入到库里。他认识到,(书中的)一串字母就好比是生物的基因(在生物化学的正规表述中,甚至就用一串字母来表示一段基因),而基因生成肌体组织。“但是,”道金斯说,“生物基因并不控制肌体的各个微小部分,这就相当于它并不控制屏幕上的像素点。相反,基因控制的是生长规则,也即胚胎的发育过程,而在‘生物形态王国’里,就是绘图算法。”因而,一串数字或文字就相当于一段基因(一条染色体),隐含着一个公式,并按这个公式用像素点绘出图案(躯体)。

这种以间接方式生成形式的结果就是,图书馆中几乎任何随机角落里摆放的,或者说几乎所有基因生成的,都是符合逻辑的生物形状。通过让基因控制算法而非像素,道金斯在他的“大千”中建立了一条内在语法,阻止了一切旧日荒谬的出现。即使是再出乎意料的变异,结局也不会是一个不起眼的灰点。同样的变换在博尔赫斯图书馆里也可以实现。每个书架的位置不再代表一种可能的字母排列,而是代表一个可能的词语排列,甚至是可能的句子排列。这样一来,你选中的任何书都将至少是接近可读的。这个得到提升的词语串空间远比文字串空间小,此外,正如道金斯所说,限定在一个更有意思的方向上,你就更有可能碰到有意义的东西。

道金斯引入的基因是以生物的方式发生作用——每次变异都按结构化的路径来改变多个像素。这不仅缩小了生物形态库的规模,将其精炼成实用的形态群,而且为人类繁育者提供了发现形式的替代途径。生物形态基因空间的任何微妙变化都将放大成图像的显著而可靠的变化。

这给了托马斯·里德这个无冕的圣杯骑士以第二种繁育途径。里德不断地改变亲本形式的基因,观察基因引起的形状变化,以求了解如何通过改变单个基因来引导形状改变。这样他就可以通过对基因的调整来导出各种生物形态。道金斯把他程序中的这种方法叫作“基因工程学”。和在真实世界一样,它有着神奇的力量。

事实上,道金斯是将他的1000美金输给了人工生命领域的第一位基因工程师。托马斯·里德利用工作中的午餐间隙来寻觅道金斯程序里的圣杯。道金斯宣布竞赛发起的6个月后,里德通过图像繁育和基因工程双管齐下的办法找到了失落的宝藏。繁育是一个快速而随意的头脑风暴,而工程学则是微调和控制的手段。里德估计他用了40个小时来寻找圣杯,其中有38个小时花在工程学上。“只通过繁育手段,我是绝不可能找到它的,”他说。接近圣杯的时候,里德无法做到不动其他的点而让最后一个像素改变。他花了好多时间在倒数第二个形式上以试图控制最后那个像素。

无独有偶,让道金斯大为震惊的是,在里德之后数星期内又有两个发现者各自独立地找到了圣杯。他们能够在天文尺度的可能性空间里准确地定位到他的圣杯,同样并非只靠繁育,而主要是通过基因工程,有一个还运用了反向工程[11]。

14.4 御变异体而行

也许是由于生物形态王国视觉化的特性,最先吸取道金斯的计算机繁殖思想的人是艺术家们。第一位是英国小伙子威廉·拉萨姆;此后,波士顿的卡尔·西姆斯把人工进化研究向纵深推进。

在20世纪80年代早期,威廉·拉萨姆展示的作品就像是某个深不可测的精巧装置的零部件图册,似天外来物。在一面纸墙上,拉萨姆先画出一个简单形状,比如顶部中间位置画一个圆椎体,然后用渐趋复杂的圆锥体图形填满剩下的空间。每一个新图形的产生都遵循拉萨姆所预设的规则。一个形状与其变化而来的后代形状们之间用细线相连起来。通常,一个形状会有多个变形。在这张巨大画面的底部,圆锥体变形成华丽的金字塔和带有艺术装饰风格的丘形。从逻辑上讲,这幅画是一个族谱图,但包含许多交叉婚姻。整个画面挤得满满当当,看起来更像一个网络或电路。

拉萨姆把这种用来生成各种形式并选择特定后代进一步演化的“基于规则的受迫过程”称为“形式合成”。最初他把“形式合成”用作启发灵感的工具来寻找可能的雕刻形式。他会从他的一堆草稿图中选出一个特别满意的图形,然后用木头或塑料把这个精巧复杂的形式雕刻出来。一份拉萨姆的作品目录中展示了一个中等大小的黑色雕刻,就像一个非洲面具;它是拉萨姆用“形式合成”的方法创造(或者说发现)的。但是,雕刻是如此花费时间却又毫无必要,因此他不再雕刻。让他最感兴趣的是那个庞大而未知的可能形式之库。拉萨姆说:“我的关注点从完成一件单一作品转向雕刻上百万件作品,而每个作品又能再延伸出上百万件雕刻。我现在的艺术作品就是整棵雕刻的进化树。”

20世纪80年代后期,电脑三维图形在美国大量兴起,受此启迪,拉萨姆开始采用电脑运算来自动生成形式。他与英国汉普郡IBM研究所的一位程序员合作,一起修改了一个三维建模程序,用来生成变异形式。艺术家拉萨姆用了大约一年的时间来手工输入或编辑基因值,以生成可能形式的完整树。通过手动修改某个形式的编码,拉萨姆可以随机地对空间进行搜索。在提起这个人工搜索的过程时,拉萨姆只是淡淡地表示“挺累人的”。

1986年,拉萨姆遇见了刚问世的“生物形态”程序。他将道金斯进化引擎的核心部分与他的三维形式的精致外在结合到一起,孕育出一种进化艺术程序的思想。拉萨姆将他的方法昵称为“变异体”。“变异体”的功能几乎与道金斯的变异引擎完全相同。程序生成一个现有形式的后代,每一个后代之间都略有不同。与道金斯的线段图形不同,拉萨姆的形式是有血有肉、极具感官性的。它们以三维立体并带有阴影渲染的图像跃入观者的感知系统。那些夺人眼球的电子怪兽都是由不知疲倦的IBM图形计算机鼓捣出来的。艺术家选取其中最好的三维作品,以此作为亲本,繁衍出其他变异。许多代之后,艺术家将会在一个真正的博尔赫斯库里进化出一个全新三维实体。如此巨大的“生物形态王国”也只不过是拉萨姆空间的一个子集而已。

拉萨姆说道:“我从未想到我的软件能够创造出如此多的雕刻类型。用这种方法所能创造出的形式是如此之多,几乎是无限的。”拉萨姆找到的这些形式,纤毫毕现,令人叹为观止,这中间包括编制精巧的篮子,大理石质地的巨蛋,双体蘑菇状东西,来自另一个星球的麻花状鹿角,葫芦,奇异的微生怪物,朋客造型的海星,还有拉萨姆称之为“Y1异形”的来自异域空间的多臂湿婆神。

“一个充满奇思妙想的花园,”拉萨姆这样称呼他的收藏。他并非要仿制出地球生命的样式,而是在探寻其他的有机形式——比地球生命“更具野性的某种东西”。他记得在参观一次乡间展会时驻足于一个人工授精摊位,看到巨大的变异超级牛和其他各种“没用的”怪物的照片。他发现这些奇异的形式最能带来灵感。

打印出来的图案给人一种不真实的清晰感,仿佛是在月球上无空气的环境下拍摄的照片。每一种形式都蕴含着惊人的有机感。这些东西并不是自然的复现,而是存在于地球之外的天然存在。拉萨姆说:“这台机器可以让我自由地探寻以前从未接触到的、超出我想象力的形式。”

在博尔赫斯形式库的深处,一层层优雅的鹿角、一行行左旋蜗牛、一排排矮花树、一屉屉瓢虫,都在等待着它们的第一个造访者——这个造访者也许是大自然本身,也许是位艺术家。而在两者未曾触及它们之前,它们仍然在意识之外,在视觉之外,在触感之外,是纯粹的可能之形式。就我们所知,进化是造访它们的唯一途径。

这个形式库包含了从过去到未来的所有生命形式,甚至包括存在于其他星球的生命形式。受限于我们自己的先天偏见,我们无法深入思索这些非传统生命形式的任何细节。我们的思绪会很快滑落回自己熟知的自然形式。我们也许会有片刻的遐想,但一旦要给这样一个离奇幻物填充大量细节,则会畏缩不前。进化,则是一匹暴烈野马,带我们到人力所不能及之处。借助这匹难以驾驭的脚力,我们来到一个充满奇异形体之处,那些形体穷极想象之所能(但却并非出自人类想象),真若处子,素面朝天。

设计“连接机5”的艺术家工程师卡尔·西姆斯告诉我:“我使用进化方法是出于两个目的:一是为了繁育出我不可能想象到的、也不可能凭其他方式发现的东西;二是为了创造出我可能想象到的、但永远没有时间去细化的东西。”

西姆斯和拉萨姆都曾碰到过形式库里的断点。“对于进化空间中可能出现的东西,你会越来越有感觉,”西姆斯称。他还提到,他时常在进展不错而洋洋自得的时候,一头撞到墙上——进化似乎到达了一个平台期。即使最激进的选择也不能让那个慵懒的家伙挪动半步——它似乎陷在那里了。代代更迭并没有产生更好的形式;就好像身处一个巨大的沙漠盆地,下一步与上一步没有什么分别,而朝向的顶峰仍遥不可及。

而托马斯·里德在潜心追踪生物形态王国那失踪的圣杯时,经常需要回退。他可能会看似离圣杯很近了却无法取得任何进展。他常常把漫漫征途的中间形式保存起来。有一次他需要回退数百步到第6个存档,才得以从死胡同里走出来。

14.5 形式库中也有性

拉萨姆在探索他的空间时也曾有过类似的经历。他时不时地闯入一种他称为不稳定态的领地。在可能之形式的一些区域,基因的显著变化只能对形式造成微乎其微的改变——这也就是西姆斯所滞留的盆地。他不得不对基因大动干戈,以获得一点点形式上的推进。而在另一些区域,基因的微小变化也会造成形式的巨大改变。在前一种区域,拉萨姆在空间中的进展极其缓慢;而在后一种区域,哪怕最微小的动作都会让他横冲直撞地跑出老远。

为了避免跑过头,并加快发现的进度,拉萨姆在探索时会有意调整变异的幅度。最初他会把变异率设得比较高,以便快速扫过空间。当形状变得较有意思之后,他会把变异率调低,这样代与代之间的差距变小,他就可以慢慢地接近被隐藏起来的形状。西姆斯则设法使他的系统能够自动执行类似的方法。随着进化出来的图像越来越复杂,他的软件会调低变异率,以软着陆在最终形式上。“否则,”西姆斯说,“当你试图微调一帧图像时会很抓狂。”

这些开拓者们还想出了几条巡游的妙计。最重要的就是交配。道金斯的生物形态王国尽管丰饶却寡欲,找不到任何性的迹象。一切变化都通过单亲的无性变异来达成。相比之下,西姆斯和拉萨姆的世界则是由性所驱动的。这些开拓者们所认识到的最重要一点就是:在一个进化系统里,交配行为可以有任意多种花样!

当然,最传统的“体位”是:父母双方各提供一部分基因。但即便是这种最平淡无奇的交配也可以有好几种方式。在图书馆里,繁育就好比挑两本书,把它们的文字融合成一本“子”书籍。你可以生下两种后代:“内亲”或“外戚”。

“内亲”后代继承了父母之间的性状。想象一条连接图书甲和图书乙的线段。子代(图书丙)可能位于这条线段上的任何一点。它可能在正中间——如果它正好继承了父母各自一半的基因;它也可能更靠近某一方——譬如1/10继承自母亲而9/10来自父亲。“内亲”还可以以章节交错的方式继承两本书的内容,就好比来自父母的基因片段交错排列在一起。这种方法可以将那些彼此间存在某种关联(通常可以用某种近似函数来表示)的基因片段保留下来,因而更有可能“去芜存菁”。

另一种理解“内亲”的方式是把它想象成生物甲正在(用好莱坞的话说)异形成生物乙。在从甲到乙的整个蜕变过程中产生出来的所有异形生物,都是这对夫妻的“内亲”后代。

“外戚”所处的位置则是父母变形线之外的某点。一头狮子与一条蛇的“外戚”并非是两者中间的某个点,而更有可能是一只狮头蛇尾却长着分叉舌的怪物[12]。制造怪物的方法有好几种,其中非常基本的一种就是:在父母双方所具备的特性中随机抽取一些,放在一个大锅里搅拌,然后捞起什么算什么。“外戚”后代更具野性,更加不可预料,也更加失控。

进化系统的诡异之处还不止于此。交配可以是有悖常理的。威廉·拉萨姆眼下正在他的系统里推行多配偶制。凭什么交配要限制在两位父母之间?拉萨姆的系统让他可以选择多达5位父母,并且每位父母“传宗接代”的权重各不相同。他对一群子形式吩咐道:下次要像这个多些,还有那个和那个,还要有一点点像这个。然后他让它们结合,一起生产出下一代。拉萨姆还可以赋予负的权重值:譬如,不要像这个。这相当于设定了一个“反父母”。“反父母”参与交配的结果是繁衍出(或者根本不繁衍)尽可能与之不同的子女。

在自然生物学(至少是我们目前所知的)基础上更进一步,拉萨姆的变异体程序会追随繁育者在库中的足迹。对于在特定繁育过程中保持不变的基因,变异体程序会认为它们是繁育者所喜好的,因而让它们成为显性基因[13];而对于那些变化不定的基因,变异体程序则认为它们是试验性质的,且不为繁育者所喜爱,因而将其定义为隐性基因,以减小它们的影响。

跟踪进化过程来预测其未来进程的想法是如此让人心醉。西姆斯和拉萨姆都梦想建立一个人工智能模型,能够分析繁育者在形式空间内探索的点滴进步。这个人工智能程序将会推导出每一步选择所共有的要素,进而直达库的纵深并找到具有某种特性的形式。

在巴黎蓬皮杜中心,在奥地利林茨国际电子艺术节,卡尔·西姆斯都向公众展示了他的人工进化之“大千”。在长长的陈列走廊中间的平台上,一台连接机嗡嗡作响。伴随着机器的思考,墨黑色的立方体发出闪烁的红光。一条粗粗的电缆把这台超级电脑与呈弧形分布的20台显示器连接起来。每个彩色屏幕前的地板上都安了一个脚踏板。踩下脚踏板(下边盖着开关),参观者就从这排屏幕中选择了一个特定图像。

我有幸在林茨展会的连接机2上繁育出了图像。一开始我选择了一个看起来像是开满了罂粟花的花园的图像。西姆斯的程序立刻繁育出20个后代。其中两块屏幕上充满了灰色的、毫无意义的东西,另外18块屏幕上则显示出新的“花朵”,有些支离破碎,有些具有新的颜色。我一直试图让画面变得更加绚烂多彩。在这间弥散着电脑热力的房间里,很快我就在脚踏板之间的来回奔跑中汗流浃背了。这份体力活像是在做园艺——精心照料那些形状以使之长大成人。我不断进化出更精细的花卉纹样,直到另一个参观者改变了进化方向,使它变得象荧光格子花纹。这个系统所发现的如此众多的美丽图案让我目瞪口呆:几何学的静物,幻景,异国情调的纹理,怪诞的图标。精致的、色彩绚烂的作品一个接一个光临屏幕,然而,若未被选中的话,就永远地离别消失了。

西姆斯的装置每天都不间断地进行着繁育,把进化之手交付给路过这里的群氓的奇思异想。连接机记录下每一个选择的前世今生。由此西姆斯得到了一个人们(至少是博物馆的观众们)认为美丽或有趣的图像的数据库。他相信可以从这些丰富的数据中抽象出一些只可意会不可言传的内在,并作为将来在库的其他区域繁育时的选择条件。

也许,我们会惊讶地发现,并没有什么统一的选择标准。也许,任何高度进化的生命形式都是美丽的。众生皆美——尽管各有所好。帝王蝶和其宿主奶草豆荚谁也不比谁更显眼或更平庸。如果不带偏见地审视一下,寄生虫也很美。我隐约地觉得,自然之美就存在于物种进化的历程里,存在于形式必须完完全全地合乎生物之道这样一个重要事实中。

尽管如此,仍然有什么东西(不管它们是什么)把这些被选中的形式与它们周围斑驳陆离的灰色杂点区别开来。对两者的比较也许能为我们揭示美的更多内涵,甚至能帮助我们弄明白,“复杂性”究竟指的是什么。

14.6 三步轻松繁育艺术杰作

俄罗斯程序员弗拉迪米尔·伯克希尔科提醒了我,单单为了美而进化可能就是一个够远大的目标了。伯克希尔科和他的同伴阿列克谢·帕杰诺夫(他编写了让人上瘾的电脑游戏俄罗斯方块)设计了一个非常强大的繁育虚拟水族馆的程序。伯克希尔科告诉我:“刚开始时,我们并没打算使用电脑来生成什么很实用的东西,而只是想得到非常漂亮的东西。”伯克希尔科和帕杰诺夫一开始并没有打算创造一个进化世界。“我们从花道——日本的插花艺术开始起步。原本想做出某种电脑花艺的东西,而且是活的,是动的,永远不会重复自己。”由于电脑屏幕“看起来像一个水族馆,我们决定做一个可以由用户定制的水族馆”。

用户们把多彩的鱼类和摇曳的海草恰当地搭配,填充进屏幕水族馆,从而也当了一把艺术家。他们会需要大量不同的生物体。为什么不让水族馆爱好者们繁育自己的品种呢?于是“电子鱼”应运而生,而俄罗斯人也发现他们是在玩一个进化游戏。

电子鱼是一个程序怪物。这个程序主要是在莫斯科编写的。那时俄罗斯大学里往往整个数学系的人都失业了,而一个聪明的美国创业家可以用雇用一位美国黑客的薪水让这一整帮人为他做事。多达50名为电子鱼编写代码的俄罗斯程序员重新发现了计算进化的方法和威力,而他们对道金斯、拉萨姆和西姆斯的工作一无所知。

电子鱼的商业版本于1993年由美国软件商Maxis发行。它将拉萨姆在IBM大型机上和西姆斯在连接机上运行的那种华丽的虚拟繁育程序浓缩到了家用电脑上。

每一条电子鱼有56个基因,800个参数。(好大的一个库啊!)多彩的鱼在虚拟的水下世界逼真地游来游去,会像鱼一样地轻拂鳍尾来个转身。它们在一缕缕海藻(也是由程序繁育的)中无休止地来回穿梭。当你给它们“喂食”时,它们就成群地围在食物周围。它们永远不会死。当我第一次从10步外看到一个电子鱼水族馆时,竟以为它是一段真实水族馆的视频。

真正有趣的部分是繁育鱼类。首先我在这片电子鱼的海域里随意地撒下一网,以捞起几条奇异的鱼来做亲本。不同的区域藏着不同的鱼。这片海域就是一个鱼类的形式库。我抓到两条鱼并把它们拖了上来:一条胖胖的,身体呈黄色,间有绿色的斑点,背鳍单薄,上唇突出(这是妈妈);另一条小个子家伙,体态像鱼雷,蓝色,长着中式帆船帆一样的背鳍(这是爸爸)。我可以选择任意一种进化方式:既可以从那条胖鱼或那条小蓝鱼中任选一条进行无性繁殖,也可以让这一对儿进行交配,从它们繁育出的后代中挑选。我选择了交配。

就像其他人工进化程序一样,有十几个变异后代出现在屏幕上。变异的程度可以通过旋钮来调整。我把注意力放在鱼鳍上,选择了一条有着巨鳍的鱼,并使每一代的体态都朝着越来越华丽、越来越庞大的鳍进化。我生成了一条看起来周身长满鳍的鱼,背、腹、侧面都有。我把它从孵化器里移出来,在扔进水族馆之前进行了动画模拟(这个过程可能需要几分钟或几小时,取决于电脑运算速度)。经过了许多代的演化,我得到的这条鱼是如此之怪异,以至于不能再进行繁育。这也是电子鱼程序用来保证鱼之为鱼的手段。我已经处于库的边缘,超出这个边界的形式就不再是鱼了。电子鱼程序无法渲染那些非鱼类生物,也无法让那些太过异类的鱼动起来——让一条怪物游起来实在有些强人所难。(鱼的各部分比例要符合常规,这样游动起来才有真实感。)用户们乐此不疲地试图弄清楚鱼和非鱼的界限以及是否有什么漏洞可钻,这也正是这个游戏的一部分。

要存储整条鱼的信息会占用过多的磁盘空间,因此程序只存储基因本身。这些微小的基因种子被称作“鱼卵”。鱼卵比鱼要小250倍。电子鱼的狂热玩家们通过网络交换鱼卵,或者将它们上传保存在公共的数字库里。

罗杰是Maxis公司负责测试电子鱼的程序员。他发现了一种有趣的办法,可以用来探索鱼类形式库的边界。他没有用繁育或是在已有的样本中撒网捞鱼的办法,而是把自己的名字直接插入到一个鱼卵代码中。一尾短小的黑蝌蚪出来了。很快办公室里所有人的电子鱼鱼缸都有了一尾黑蝌蚪。罗杰想知道他还能把什么东西放进鱼卵里去。这次他输入了林肯在葛底斯堡演说的文本,鱼卵长成了一个鬼一样的生物——一张苍白的脸拖曳着一个残破的蝙蝠翼。爱开玩笑的人给它取了个绰号叫作“葛底斯堡鱼”。经过一通乱闯乱撞之后,他们发现,任何一个包含大约2000个数位的序列都可以作为“鱼卵”而孵化出可能的鱼来。电子鱼的项目经理很快就乐此不疲,他把自己的财务预算电子表格输入程序,孽生了一个鱼头、毒牙嘴和龙身的怪物,这可不是什么好兆头。

繁育新品种曾经是园丁独有的手艺。而现在画家、音乐家、发明家都可以染指了。威廉·拉萨姆预言,进化主义将是当代艺术发展的下一个阶段。借用变异和有性繁殖的概念可以催生出这门艺术。艺术家西姆斯并没有费心为电脑图像模型去绘色或是生成材质图,他通过进化来完成这项工作。他随意进入一个木质图案的区域,随后进化出木纹精细、树节密布的松树般的纹理,并用来给视频中的墙刷色。

现在人们可以在苹果电脑上用Adobe Photoshop的一个商用模板来做到这一点。凯伊·克劳斯编写的“纹理变异体”软件可以由一个图案繁育出八个子代,并从中选择一个继续繁育。

当代艺术设计趋向于更多地运用分析控制的手段,而进化主义颠覆了这种趋势。进化的终点目标更加主观(“最美者生存”),更少控制,更贴近天马行空般的意境,更加自然天成。

进化艺术家进行了两次创造。首先,艺术家扮演了上帝的角色,为生成美而设计了一个世界,或一个系统。其次,他是这个伊甸园的园丁和看护人,诠释并呈现出他选中的作品。他更象慈爱的天父导引一个个生灵降临世间,而不是冰冷的模具塑造出一个个创造物。

目前探索式的进化方法还有其局限性,艺术家只能从随机的某点或最基本的形式出发。进化主义的下一步是能够从人为设计的样式开始,然后从那里随心所欲地繁育开去。理想状况下,你会希望能有挑选的权利,譬如说从一个还需要加工或改进的图标开始,逐步向前进化。

这样一个商业软件的轮廓是相当清晰的。具有创新精神的威尔·莱特——《模拟城市》的编写者和Maxis公司的创始人以及电子鱼程序的发行商,甚至想出了一个完美的名字:“达尔文绘图”。在“达尔文绘图”中,你可以草草勾勒出一个新的企业图标。每一条线,每一个点,都被转换成数学函数。当你完成这些后,你就有了一个显示在屏幕上的图标以及电脑中作为基因的一组函数。然后你开始繁育这个图标,任由它进化成你也许从未料想过的奇异设计,并且其精细度也是你力不能及的。起初你在原型附近随机游荡,以寻找灵感;然后你对着某个让你眼前一亮的图案精雕细琢:你调低了变异度,用多配偶方式和反父母方式来进行微调,直至找到最终版本。你现在有了一个精致而使人目眩的艺术品,它的精细阴影和复杂文饰美得让你不敢相信。因为这个图像是基于算法的,它有无限的分辨率;你想把它放到多大就多大,乃至看到任何意想不到的细节。尽情打印吧!

为了演示进化主义的威力,西姆斯把连接机5的标志扫描进他的程序里,用它作为一个起始图像来繁育一个“改良的”标志。与那种了无新意的现代风格不同,它的字母边缘有着有机体一样细密的褶纹。办公室的同仁们非常喜欢这件进化而来的艺术品,他们决定以此图案做T恤衫。“我倒是钟意于进化出领带图案来,”西姆斯笑道。他甚至提议:“试试进化布纹、墙纸或者字体怎么样?”

一直以来IBM都在支持艺术家威廉·拉萨姆的进化实验,因为这个全球化公司意识到这里蕴藏着的商业潜力。拉萨姆认为西姆斯的进化机器是一个“较粗劣、较不易控制”的入门产品,而他的软件对工程师来说则更可控,更加实用。IBM正在把拉萨姆研发的进化方法交给汽车设计师们,让他们用来改变车身外形。他们试图回答的一个问题是进化设计是在原始创意阶段更有用,还是在后面的精细控制阶段更有用,或者两者兼具。IBM打算利用这个技术来实现盈利,而且不止用于汽车产业。他们认为进化的“驾驭”方法对所有涉及大量参数的设计问题都是有帮助的,这些问题往往需要用户“折返”到一个先前的方案。拉萨姆认为进化与包装设计有本质上的相似——外部参数都是固定的(容器的大小和形状),但是内部所能做的却没有一定之规。进化能够带来多层次的细节,这是人类艺术家永远不会有时间、精力或金钱来做的事。而进化式工业设计的另一个优点是拉萨姆慢慢意识到的:这样的设计模式极其适合群体共享共管。参与的人越多,效果就越好。

人工进化作品的版权问题还处于法律真空中。谁将受到保护,是繁育出作品的艺术家还是编写繁育程序的艺术家?将来,律师可能要求一个艺术家记录下创作进化作品所遵循的轨迹,以此证明他的作品并非复制或归属于形式库的创建者。正如道金斯所指出的,在一个真正巨大的形式库中,一个模式不可能被发现两次。拥有一条通往特定地点的进化路径,就不容置疑地证明了艺术家是最先找到这个目标的原始权利人,因为进化不会两次光顾同一个地点。

14.7 穿越随机性

归根结底,繁育一个有用的东西几乎就和创造一个东西一样神奇。理查德·道金斯的论断印证了这点,他说:“当搜索空间足够大时,有效的搜索流程就与真正的创造并无二致了。”在包括一切可能之书的图书馆里,发现某一本特定的书就等同于写了这本书。

人类早在几个世纪前就意识到了这点——远远早于计算机的出现。正如德尼·狄德罗[14]在1755年写到的:

书籍的数量将持续增加。可以预见,在未来的某个时刻,从书本中学习知识就如同直接研究整个宇宙一样困难;而寻觅藏身于自然的某个真理也并不比在恒河沙数般的书册里搜求它更麻烦些。

《循环的宇宙》(The Recursive Universe)作者威廉·庞德斯通用一个类比来阐述为什么搜索知识所形成的巨大博尔赫斯库与搜索自然本身形成的博尔赫斯库一样困难。想象一座包含所有可能之视频的图书馆。像所有的博尔赫斯空间一样,这个图书馆的绝大多数馆藏品都充满了噪音和随机灰度。通常一盘磁带所能播放出来的只是两个小时的雪花斑点。要找到一盘可以一看的磁带,最大的问题在于,一盘随机磁带除了它本身,无法用占用更少空间或更短时间的符号来表示。博尔赫斯库中的大多数藏品都无法进行哪怕是一点点压缩。(这种不可压缩性正是随机性的最新定义。)要想搜索磁带,你只有去观看带子的内容,因而花在对磁带进行整理上的信息、时间和精力将超过创作这盘磁带的所需,不论这盘带子的内容是什么。

进化是解决这道难题的笨办法,而我们所说的智能恰好就是一条穿堂过室的隧道。当我在博尔赫斯图书馆里搜索《失控》时,如果我足够机敏,说不定要不了几个小时我就已经辨明了绕过图书馆层层书架直捣黄龙的方向了。我可能已经注意到,一般来说,往上次翻过的书的左边去会更有“感觉”。我可能向左跑出去几英里,而这段路程以往需要很多代的缓慢进化才能通过。我也许已经了解了图书馆的架构,并可以预测出所求之书的藏身之处,这样我就可以胜过随机的猜测和乌龟爬一样的进化。通过将进化与对图书馆内在秩序的学习结合起来,我也许能找到我的《失控》。

一些研究人类心智的学生提出了一个强有力的论点:思维是大脑内想法的进化。根据这种主张,所有创造物都是进化出来的。当我写下这些文字时,我不得不承认这一点。我在写这本书之初,脑子里并没有一个成形的句子,完全是随意选了一个“我被”的短语;接着下意识地对后面可能用到的一脑袋单词做了个快速评估。我选了一个感觉良好的“封闭”。接着,继续从10万个可能的单词中挑选下一个。每一个被选中的都繁育出可供下一代用的单词,直到我进化出差不多一个完整的句子来。在造句时,越往后,我的选择就越受到之前所选词汇的限制。所以说,学习可以帮助我们更快地繁育。

但是下一句的第一个单词可能是任何一个单词。这本书的结尾,远在15万次选择之外,看起来如此遥不可及,恍若银河系的尽头。书是遥不可及的。在世上已经写成或将要写成的所有书里,只有在这本里才能找到这句话之前那两个前后相接的句子。

既然我的书已经写了一半了,我就要继续进化文字。我在这一章里将要写下的下一个词是什么呢?说实在的,我一无所知。它们可能是什么?也许有几十亿种可能性——即便考虑到它们受到约束,必须符合上一句的逻辑性。你猜到下一个句子就是这句吗?我也没猜到。但我写到这句结尾时,发现就是它了。

我通过寻找来写作。我在自己的书桌上对它进行进化,从而在博尔赫斯图书馆里找到它。一个单词接着一个单词,我穿行在豪尔赫·路易斯·博尔赫斯的图书馆内。仰仗我们头脑所进行的某种学习和进化的奇妙组合,我找到了我的书。它就在中间那层书架上,几乎齐眉高,座标在52427区的第7个回廊。谁知道它究竟是不是我的书,抑或几乎算是我的书(也许这段或那段略有不同,或者漏掉了一些重要事实)?

这次漫漫搜索给我的最大满足是——不管这本书是珠玉还是敝屣,只有我才能找到它。

[1] 这里应该是指“巴别塔图书馆”(The Library of Babel),最早出自博尔赫斯1941年的短篇故事集。

[2] 大千:这里借用了佛教“大千世界”之“大千”。英文原文为universe,意为“宇宙”。

[3] 拓扑(Topology):数学术语,简单地说,可以将其理解为几何图形的抽象模式。

[4] Hadal:中文意思为“极深处”(海面6000米以下的深处)。

[5] 连接机(Connection Machine)系列:包括CM-1,CM-2和CM-5。它把大量简单的存储/处理单元连接成一个多维结构,在宏观上构成大容量的智能存储器,再通过常规计算机执行控制、I/O和用户接口功能,能有效地用于智能信息处理。CM-1由4个象限组成,每个象限包含多达16384个一位处理器,全部处理器则分为4096组,组间形成12维超立方体结构,其集成峰值速度达到每秒600亿次。CM-5的结点数更多,功能更强。该系列对于早期的并行计算机科学有重要意义。

[6] “思维机器”公司(Thinking Machines):创办于1982年,1994年破产,由太阳公司(Sun Microsystems)收购。

[7] 可能形式库(library of possible forms):由所有可能的形式所组成的库。为简洁计,我们后面都使用“可能形式库”这个词。

[8] 遍历(traverse):计算机搜索算法中的术语,指按照某种算法,对一个树状结构的每个节点做且仅做一次访问。

[9] BASIC:全名为“Beginner's All-purpose Symbolic Instruction Code”,直译为“适用于初学者的多功能符号指令码”,这正好与其首字母缩写成的英文词有相同的含义。BASIC是计算机发展史上应用最为广泛的高级语言,至今仍然是计算机初学者的入门语言。

[10] 杰克逊·波洛克(Jackson Pollock,1912.01.28~1956.08.1 1):20世纪美国抽象绘画的奠基人之一。

[11] 反向工程(Reverse Engineering):通俗说,就是倒推的办法,即根据结果或输出来推断输入或设计。

[12] 读者可能会有些困惑:狮头、蛇尾、分叉舌,并没有超出父母双方所具有的特性啊!实际上,“内亲”和“外戚”的差别在于,“内亲”是一种线性插值,而“外戚”则不是。狮子和蛇的内亲,有狮头蛇尾,或者有蛇头狮尾,都不足为奇;但狮头里长出分叉舌来,则超出了“线性”变异的范畴,因而不属于“内亲”。相对于可能存在的“外戚”来讲,“内亲”只是极小的一个集合,但由于“内亲”所具有的线性关联性,因而具有很多很好的特性。

[13] 显性基因,隐性基因:举例来说,人的双眼皮基因是显性基因,单眼皮基因是隐性基因。这就意味着,一个单眼皮的人必然有一对单眼皮基因,而一个双眼皮的人,可能有一对双眼皮基因,也可能有一个双眼皮基因和一个单眼皮基因。

[14] 德尼·狄德罗(Denis Diderot,1713.10.05~1784.07.31):法国启蒙思想家、唯物主义哲学家、无神论者和作家,百科全书派的代表,最大成就是主编《百科全书》。