18.3 学习和进化之间的区别

人们在最近几年才开始研究学习、行为、适应与进化之间那令人兴奋的联系。绝大部分工作都是通过计算机仿真进行的。生物学家们曾经或多或少地轻视这些工作——不过情况已经今非昔比了。有一批如戴维·艾克利和迈克尔·利特曼(1990年)、杰弗里·韩丁和史蒂文·诺兰(1987年)这样的研究人员已经通过仿真实验明确无疑地揭示了会学习的生物族群是如何比那些不会学习的生物族群更快地进化的。这里所说的学习,是指通过改变行为来不断搜索种种可能的适应性。用艾克利和利特曼的话说,「我们发现,能够将学习和进化融为一体的生物要比那些只学习或只进化的生物更成功,它们繁育出更有适应力的族群,并能一直存活到仿真实验结束的时刻。」在他们的仿真实验中,生物所进行的探索式学习实质上是一个对确定问题的随机搜索算法。而在1991年12月举办的第一届欧洲人工生命会议[1]上,另两位研究人员帕里西和诺尔夫提交的实验结果显示,由生物群自行选择任务的自导向学习具有最佳的学习效率,生物的适应性也由此得到了加强。他们大胆断言,行为和学习都是遗传进化的动因之一。这一断言将愈来愈被生物学所接受。

更进一步讲,韩丁和诺兰推测,鲍尔温理论最有可能适用于那些特别「崎岖」的问题。他们认为,「对那些相信进化空间中地势起伏都有规律可循的生物学家来说……鲍尔温效应没什么意义,而对那些质疑自然搜索空间有着良好结构的生物学家们来说,鲍尔温效应就是一个重要机制,它允许生物利用其体内的适应过程大大改善其进化空间。」生物体开创了属于其自己的可能性。

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迈克尔·利特曼告诉我说,「达尔文进化的问题在于,你要有足够的进化时间!」可是,谁能等上一百万年呢?在将人工进化注入到制造系统的各种努力中,要加快事物的进化速度,一个办法就是向其中加入学习。人工进化很可能需要一定的人工学习和人工智能,才能在人类可接受的时间尺度内上演。

学习加上进化,正是文化的一笺配方。通过学习和行为将信息传递给基因,是遗传同化;反之,由基因将信息传递给学习和行为,就是文化同化。

人类历史就是一个文化传承的过程。随着社会的发展,人类的学习与传授技能与生物学意义上继承的记忆与能力是遥相呼应的。

从这点来看——这个观念其实由来已久——由先前的人类所获得的每一个文化进步(刀耕、火种、书写),都为人类心智和躯体的转变预备了「可能的空间」,从而使昔日的生物行为转化为日后的文化行为。随着时间的推移,由于文化承担了部分生物性的工作,人类的生物行为逐渐依赖于人类的文化行为,并更有效地支持了文化的进一步发展。孩子们从文化(祖辈的智慧)而非动物本能中每多传承一分,就使得生物学的人类多一分机会,将这种文化代代相传下去。

文化人类学家克利福德·格尔茨对此做了总结:

「贯穿冰河时代的、如同冰川一般缓慢而坚定的文化成长,改变了进化中的人类所面对的选择压力,对人类进化起着主要的指导作用。尽管细节难以回溯,但工具的完善,有组织的狩猎和采集活动,真正的家庭结构,火的发现,更重要的是,在交流和自我约束中对符号系统(语言、艺术、神话、仪式)的日渐依赖,凡此种种,都为人类创造了不得不去适应的新环境……我们不得不放弃试图通过基因来精准、规律地控制我们行为的道路……」

如果我们把文化看作是一个自组织系统——一个具有自己的日程和生存压力的系统——那么,人类的历史就会显得更有意思了。理查德·道金斯曾经表示,那些自复制的思想或文化基因体系能迅速累积自身的事务和行为。我认为对于一个文化来说,最本原的动力就是复制自身以及改变环境以有利于其传播,除此之外,别无其他。消耗人类的生物资源是文化这个自组织系统得以存续的一个途径。而人类在一些特定的工作上也往往善假于物。书本使得人类的头脑从长期存储信息的负荷中解脱出来,得以去做些别的事情;而语言则把笨拙的手势交流压缩为省时省力的声音。经过世代的变迁,文化会承载起越来越多的机体功能。社会生物学家威尔逊和查尔斯·拉姆斯登利用数学模型发现了他们所谓的「千年规则」。计算表明,文化进化能带动基因的重大变化,使之在一千年内就能迎头赶上。他们推断,在过去千年里人类所经历的文化上的巨变可能会在基因上找到一些影子——尽管基因层面的变化可能是我们还无法察觉的。

威尔逊和拉姆斯登认为,基因和文化的耦合是如此紧密,以致于「基因和文化不可分离地连为一体。任何一个发生变化都将不可避免地迫使另一个也发生变化。」文化进化能塑造基因组,但也可以说基因对文化也存在必然的影响。威尔逊相信,基因变化是文化衍变的先决条件。如果基因的灵活性不足以适应文化的变迁,就无法在文化中长期生根。

文化随我们的躯体而进化,反之亦然。没有了文化,人类就失去了独有的天赋。(一个不那么恰当的证据是,我们无法把由动物养大的「狼孩」培养成有创造力的成年人。)文化和肉体融合成一种共生关系。在丹尼·希利斯的概念中,文明的人类是「世界上最成功的共生体」——文化和生物行为互惠互利、互为依存——这是一个最绝妙的共同进化的例子。如同所有的共同进化一样,它也遵循正反馈和收益递增的法则。

文化重塑了生物(确切地说,是让生物重塑了自己),使之适于更进一步的文化发展。因此上,文化趋于一个自提速的过程。如同生命会繁衍出更多数量和种类的生命一样,文化也会孕育出更多数量和种类的文化。这里我所指的是一个强化了的过程:在文化引导下的生物,从生物本质上更适于从事生产、学习和适应等工作,而且是以文化而非生物的方式。这意味着,我们之所以拥有能创造文化的大脑,是因为文化需要并产生出这样的大脑。也就是说,人类出现以前的物种,不管曾拥有怎样微末的文化碎片,对于后继者们创造出更多的文化都会有所助益。

对人体来说,这种朝向信息系统的加速进化似乎意味着生物性的萎缩。从学习和知识积累的角度看,文化是一种自组织行为,它以生物性为代价来做大自己。正如生命无情地侵入物质并将其据为己有一样,文化也将生物性据为己有。在此我宣称,文化修改我们的基因。

对此我没有丝毫生物学上的证据。我从史蒂文·杰·古尔德[2]等人那里听过一种说法:「人类自2万5千年前的克鲁马努人[3]以来就没有发生任何形态上的变化。」不过我不知道这个说法对我的主张意味着什么,也不确定古尔德等人的声称到底有多准确。从另一方面说,生物退化的速度之快令人咂舌。栖息在全黑洞穴中的蜥蜴和老鼠据说随时都可能丧失它们的视觉功能。在我看来,肉体只要有机会就会将它每天背负的苦差事甩掉一部分。

我想说的是,拉马克进化的优势是如此显著,以致于大自然找到了使其发生的方式。在达尔文的语义下,我会这样来描述它的成功:进化无时无刻不在细察这个世界,不仅仅是为了找到更适合的生物体,更是为了找到提升自身能力的途径。它每时每刻都在寻求在适应上有所寸进。这种不间断的自我鞭策形成了一种巨大的压力——如同整个大洋在寻找一丝可以渗漏的缝隙一样——迫使其提高自身的适应能力。进化搜寻着行星表面,寻找让自己加快速度的方法,使自己更具灵活性,更具「进化性」——这并非出于它的主观努力,而是因为不断加速的适应性就是失控了的轨道,它行驶其上,身不由己。它搜索着,力图找寻拉马克进化而不自知;拉马克进化正是那丝更加通畅、更具可进化性的缝隙。

随着动物不断进化出复杂行为,进化开始从达尔文枷锁中挣脱出来。动物们能对外界刺激作出反应,能够做出选择,还能够迁徙到新环境和适应环境的变化,这些都为准拉马克进化创造了条件。而随着人脑的进化,人类创造了文化,文化又催生了真正具备获得性遗传的拉马克进化。

达尔文进化作为一个学习过程不仅缓慢——用马文·明斯基的话来说——而且「愚钝」。当最原始的脑组织诞生时,进化发现,引入主动学习可以加快进化的步伐。而当人类的大脑诞生后,进化终于找到了预见并引导自身进程所需的复杂性。

第一届欧洲人工生命会议:First European Conference on Artificial Life

史蒂文·杰·古尔德(Steven Jay Gould, 1941~2002):美国古生物学者、进化生物学家、科学史学者,也是其同时代最有影响力的科普作家。

克鲁马努人(Cro-Magnon):旧石器时代晚期生活在欧洲的最早的新人类,距今大约3万5千年(KK的数字可能有误)。——译自「维基百科」