潘多拉战争启示录

渤海边的树

渤海边的树

潘多拉的丛林拥有高耸入云的树木，除了该星球的大气密度与引力较小以外，大气含氧量严重超标，二氧化碳含量也超高也是原因。

“每棵树拥有10的14次方个神经突缘，而潘多拉星球上拥有10的21次方棵树木。这意味着什么？这棵星球所有植物形成的信息网络的复杂程度，超过了人类的大脑！”——影片中格蕾丝博士的台词。

在影片中，人类最基本和最愚蠢的错误，就是认为潘多拉的主人是那帮蓝猴子——网友 解放兔

从影片中，我们稍有思考，就会发现，潘多拉星球并不是一般的星球。这个星球是活的，它本身，就是一个活生生的生命体，一台超大号的生物电脑！下面我就简单解释一下这个理论的基础和现实社会人类对此问题的研究。

整个潘多拉星球表面的植物是一个类似人类大脑的存在，大多数植物相当于我们的脑白质，用来传递信号，被人类毁坏一些问题也不大。而其中那些长着粉红色垂下须子的植物应该相当于地球上生物的神经元，是基本的信息处理单元。而那个粉红色、位于哈利路亚圣山群下方的神树应该是相当于脑中的胼骶体之类的存在，有着类似沟通大脑特定单元之类的特别用途。而被蓝猴子们称为爱娃的，其实就是这个大脑的意识。

《阿凡达》电影为潘多拉星球做的隐性设定来源于20世纪80年代中期开始流行，1995年前后最为兴盛“行星生物假说”——即星球本身就是一个生命体。（典型案例就是电影《变形金刚》。在变形金刚的设定中，变形者的家园赛博坦行星就是一个只能生命体。这个星球可以在苏醒之后变身为“元始天尊”，和同样身为行星生命体的“宇宙大帝”战斗不止。）在15年前，也颇有一些人在说地球其实就是一个大生物，人类如果破坏地球到一定的程度就会引起它的反击。所以在《阿凡达》剧本原型设定中，主角杰克·萨利这样说：“地球上已经没有绿色，人类杀死了自己的母亲，他们还要再杀死潘多拉！”（中文版翻译为：“人类毁掉了地球，现在还要毁掉潘多拉！”真是烂到家的翻译。）

星球本身即为生命体的一个前提假设是将星球形容为一台硅基生命体的超级计算机。我们都知道：今天我们常用的电脑芯片是由硅以纳米技术切割而成并最终制造出CPU的。在元素周期表中，硅和碳是最典型的非金属非气体物质。由于地球上依靠碳基结构发展出了DNA和蛋白质，那么从理论上来说，硅基生命体也就拥有了存在的可能。而一旦硅基生命体存在，地质层中普遍存在的二氧化硅（比如玻璃的成分）就可以构成一台超级生物电脑——其复杂程度和天然优势远胜于人脑。（看看我们现在用的CPU大都是硅基的，你就能理解硅切割在芯片制造中的优势了。

那么生物电脑又是什么呢？由于地球上目前没有发现硅基生命体的依据，所以我们以DNA制造的碳基生物计算机为例子做个简单的解释：

渤海边的树

1994年，美国南加州大学教授雷纳德·阿德勒曼（L.Adleman）博士，在《科学》杂志上发表一篇题为《组合问题的生物电脑解决方案》的论文，首次提出分子计算机，即用DNA分子构建电脑的设想。作为一位理论数学家，阿德勒曼教授的研究课题十分广泛，他曾与别人合作发明了用于通信的RSA加密码，RSA中的“A”就是他姓名的首字母；此外，他的研究触角也涉及到了爱滋病和生物学领域。

DNA（脱氧核糖核酸）是生物基因的物质实体，携带着生命信息的密码。过去大多数科学家都认为，以DNA分子而非电荷形式来处理数据，不过是一种有趣的理论化概念，在几十年之内将不会得到实际的验证。然而，阿德勒曼偏偏做成了这种不可能的“芯片”。以目前的情况，叫它“芯片”或许有点牵强，因为它不再是固体，而是由装满有机液体的微型试管组成，承担计算任务的DNA分子就溶在液体之中。

更令电脑界惊讶的是，阿德勒曼竟然利用他发明的DNA生物电脑，解决了一个实际的数学难题。这个题目是这样的：“由14条单行道连接着7座城市，请找出走过上述全部城市的最近路途，而且不能走回头路。”学数学的人都知道，这是一个经典的数学问题，又叫“推销员问题”（它的正式的名称叫“汉密尔顿路径问题”），该问题的叙述是这样的：“如果一个推销员要在许多个城市推销，每个城市必须而且只能经过一次，如何找到最短的路程？”经典数学中并没有公式可以回答，惟一的解决办法是找到所有可能的路程加以比较，选出最短的一种。然而，即使仅有四个城市，推销员也已面临着12种选择，当然比较所有的路线仍有可能，但随着城市数目的增加，路径将呈现指数增长，穷尽所有的路径变得越来越不可能。

阿德勒曼教授设法驱使试管中的DNA分子来完成计算，他用DNA单链代表每座城市及城市之间的道路，并顺序编码。这样一来，每条道路“粘性的两端”就会根据DNA组合的化学规则，与两座正确的城市相连。然后，他在试管中把这些DNA链的几十亿个副本混合起来，让它们以无数种可能的组合连接在一起。其基本工作原理是：单条DNA以预定的方式和与之对应的DNA相配接。通过7天时间的系列生化反应，DNA电脑自动找出了解决问题的唯一答案，即只经过每座城市一次且顺序最短的DNA分子链。这就是说，用生物学方法模拟的逻辑运算，用一个星期时间完成了电脑几年才能完成的工作，表明了用DNA技术处理高难度数学问题的巨大潜力。

阿德勒曼的成功实验表明，DNA生物电脑已经不是什么科学幻想，它不但打破了传统意义上的计算机概念，而且有助于揭示生命的本质。阿德勒曼发表的那篇报告，不仅使他成为“生物电脑之父”，而且促使了世界各地至少12个实验室开始这方面的研究工作。现在，许多科学家都把DNA计算技术看作是可以用来替代传统电子技术的主要候选者。

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DNA生物电脑的最大优点，还在于它惊人的存贮容量和运算速度。纳米技术家认为，DNA具有在极小空间里存储海量信息的自然特性，遗传密码符号的间距仅有0.34纳米，1立方米的DNA溶液可存储1万亿亿比特数据；1立方厘米DNA溶液将超过1万亿片CD光盘的存储容量。具有生命特征的这种电脑，运算次数甚至可以达到每秒10的20次方或更高，消耗的能量却微不足道，只有普通电脑的十亿分之一。据说，十几个小时的DNA计算，就相当于人类社会所有电脑问世以来的运算总量。我国国家智能计算机研究开发中心主任、主持研制“曙光”超级电脑的李国杰院士提出，生物计算机要成为一种通用计算机，必须先建立与图林机类似的计算模型。现在DNA电脑最大的问题是很难检测计算结果，一旦这个问题得到解决，DNA生物电脑（芯片）将很快进入实用阶段。

据报道，2001年11月，以色列科学家已经成功研制出世界上第一台可编程DNA电脑，这种电脑即使有一万亿“台”，其体积也不超过一滴水的大小。然而，如何真正替代硅芯片成为普遍使用的DNA微处理器，科学界仍然面临着许多挑战。DNA链的并行处理能力非常适合解决类似“推销员问题”，但随着问题复杂程度的增加，DNA数量也将呈几何级数上升。如果推销员要走遍200个城市，生物电脑所需要DNA分子的总量甚至会超过地球的重量。因而，有些专家更倾向于一种“杂交”电脑，让硅芯片和DNA芯片共同承担计算任务。

阿德勒曼教授曾经说道：“我并不期待构建一台像PC机那样的DNA电脑，但是，生物电脑可以做用其他技术所不能完成的工作。”他预言说，到2002年DNA电脑就可以解决有20个变量的数学问题。DNA电脑将采用其本身的“语言”，以四进制系统来编码，与“人工生命”的研究范畴将融合在一起。对此，阿德勒曼认为，今后的工程技术人员应该接受更加广泛的科学教育，使自己成为“通才”，全面掌握数学、物理、化学、生物学和计算机科学知识，才能做出更多的发明和创新。或许，这正是他本人的切身体会。

生物计算机一旦研制成功，可能会在计算机领域内引起一场划时代的革命。作为以生物界处理问题的方式为模型的计算机，目前主要有以下几类：

1. 生物分子或超分子芯片：立足于传统计算机模式，从寻找高效、体微的电子信息载体及信息传递体入手，目前已对生物体内的小分子、大分子、超分子生物芯片的结构与功能做了大量的研究与开发。“生物化学电路” 即属于此。2. 自动机模型：以自动理论为基础，致力与寻找新的计算机模式，特别是特殊用途的非数值计算机模式。目前研究的热点集中在基本生物现象的类比，如神经网络、免疫网络、细胞自动机等。不同自动机的区别主要是网络内部连接的差异，其基本特征是集体计算，又称集体主义，在非数值计算、模拟、识别方面有极大的潜力。3. 仿生算法：以生物智能为基础，用仿生的观念致力于寻找新的算法模式，虽然类似于自动机思想，但立足点在算法上，不追求硬件上的变化。4. 生物化学反应算法：立足于可控的生物化学反应或反应系统，利用小容积内同类分子高拷贝数的优势，追求运算的高度并行化，从而提供运算的效率。DNA计算机属于此类。

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最终之战中的庞大机群。注意“参孙”运输机的倾转翼飞行角度不同，像蜻蜓一样灵活。在未来，由于硅晶体切割级数不可避免的会有极限，这种复杂感受气流变化进行飞行的技术有可能是由生物计算机编程控制。

据美国国家地理杂志报道，最新研制的新型生物计算机可让科学家对分子进行“编程”，并由活细胞执行“命令”。

美国加州理工学院的克里斯蒂娜·斯默尔克是该研究的合著作者之一，他指出，像这样的生物计算机有朝一日可使人类直接控制生物学计算系统。该研究将发表在2008年10月17日出版的《科学》杂志上。

生物计算机最终将具有智能，从细胞中生成生物燃料，比如：可以实现在某种特殊状况下有效控制“智能药物”。斯默尔克说，“如果探测到某种疾病，一种智能药物能够从一个细胞环境中采样，并形成自防御序列结构。”

这种新型生物计算机包括着装配在酵母细胞中的工程RNA片断，RNA是类似于DNA的一种生物分子，它可以编码遗传基因信息，比如：如何制造多样化的蛋白质。从计算工程角度来讲，生物计算机的“输入”是分子漂浮在细胞内；“输出”是蛋白质产物的变化。举个例子，RNA计算机很可能捆绑着两种不同的分子，如果两种不同分子附着在一起，将导致出现生物计算机的外形变化。改变形状后的生物计算机对DNA进行捆绑时，将直接影响基因表达，并减缓蛋白质制造。

斯默尔克说，“依据我们不同的组合方式，将实现不同的效应。”自然界倾向于形成复杂的分子结构，而这些复杂的分子却能够实现非凡的独立性功能。建立一些可互换性组件执行多样化计算功能存在着困难，但是这种生物计算机却具有较高的效率，在日后的研究中将逐渐成熟。

从整个潘多拉生物圈内动物的统一数据接口这一事实来看，人类的生物科技水平超过“艾娃”的可能性不大，创造一整个生物圈并能按照自己的需要改变生物的DNA。相比之下，人类还需要使用复杂和笨重的一整套设备，“艾娃”用生物自组织的方式就解决了……

不过正是因为如此，“艾娃”看来并没有开发机械的能力，除非它强大到能长出核反应堆来，那就真的成了宇宙中最强大的生命体。不过那可就真的达到了经典游戏战锤40K虫子的水平了。别说是2154年的人类了，40000年的人类都没招了。

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在潘多拉星球上，所有的生物都具有标准的“心灵USB”接口。他们可以通过将心灵感应神经互相的铰接形成胡同，并进一步链接整个星球的数据。图为影片中没有表现的纳威人性行为，所有的心灵感触神经暴露在空气中铰接。这一片段将在稍后发行的DVD中出现。

在影片中，导演为这个星球上的生物设计的最大看点就是所有的生物都有用来心灵交通的“USB接口”。这部影片如果再早一些是根本不可能在中国放映的。因为除了电影直接表现的潘多拉全球生物指挥系统以外，它还涉及到一个问题，就是意识能否脱离肉体进行人机交互转移——一部彻头彻尾的唯心主义电影。

在电影中人类可以遥控阿凡达以外，而近年来，美国军方研究人员都致力于大脑－机械交互界面（BMIs）实验，从而帮助像《阿凡达》中“杰克”这样的残疾退伍老兵重新站立。美国杜克大学跨国再次行走项目研究主管神经科学家米古尔－尼科勒利斯（MiguelNicolelis）说：“电影《阿凡达》中的‘灵魂出窍’意识控制实验与我们正在进行的实验非常相似。”尼科勒利斯进行的再次行走项目正在研制一种外骨骼、“神经控制”装置，可装配在瘫痪患者身体上，通过意识作出相应的意识控制。2008年，尼科勒利斯和同事提出迄今最有效的实验证据，他们在北卡罗莱纳州的实验中，训练一只猕猴在跑步机上直立行走，他们通过安装在猕猴头部的电极采集的神经信号，经互联网传送至日本的一个实验室，在同步视Pin中他们看到日本实验室一个实时模拟猕猴步伐的机器人。

美国军方人员做的人机交互系统更类似于前面阐述过的AMP外骨骼系统。而电影中人机交互直接转移复制意识的表现在最后表现地最为明显：杰克·萨利在最后决定放弃自己的人类躯体，将精神意识经圣母“艾娃”永久通过“USB接口”灌输进阿凡达。神树的粉色触须链接到杰克人类躯体的后颈并与所有纳威人和杰克的阿凡达进行链接，直到最后，一个全新的纳威人睁开了双眼。

潘多拉星球上面的所有树的树根就像神经元的轴突（轴突束就是神经）一样，而每棵树相当于单个神经元，树根通过突触相互连接，形成神经网络。这种神经网络还形成了在很多科幻电影中都有表现人机交互的假想。最近的典型就是《黑客帝国》。



但在《阿凡达》电影中，超级生物计算机潘多拉星球对于人机交互的使用主要表现在了全球一体化的指挥通信系统。不仅如此，这个恐怖的智慧星球还能通过灵魂树东西将意识传达给星球上的生物——这就从战场理论上注定了人类的失败。

渤海边的树

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巨大的气态行星普利斐摩斯悬挂在潘多拉星球的苍穹上，那里或许就有人类征服潘多拉真正的障碍。

根据电影的原始设定，潘多拉星球上的所有生物都对“艾娃”无比臣服，因为是圣母“艾娃”创造了它们。纳威人对圣母更是绝对服从——剧本中说，纳威人连性生活都要经过“艾娃”的允许才能进行。这么一个全球绝对服从系统，人类恐怕没有获胜的可能。

《阿凡达》的这种设定，和美国科幻界一贯的设计思路有关。这种思路贯穿了多部科幻电影巨制。如《黑客帝国》、《变形金刚》、当然也包括卡梅隆自己的旷世巨作《终结者》。

我们这么理解几部电影贯穿一线的思路

1、人类制造了某个超级计算机环境。2、终结者们通过这一超级环境的“天网”系统获得了智慧并对人类发动了核战争。3、旷日持久的核战争遮蔽了阳光、使得机器人和电脑需要整合人体作为能源、并在人机一体化过程中用“矩阵”（英文与“子宫”同意，这更好地解释了《黑客帝国》的环境）给人类以麻痹。4、人与机器达成了人机合体进一步进化的某种新的共生关系。由于“魔方”这种新能源的发现，人体电池的能源意义已不复存在，而人机合一，既较好的解决了机器程序情感创新缺乏的问题，又解决了人体脆弱的缺限。

上述四步并不是纯粹的科学臆想，潘多拉星球设定的环境的确如此。而且潘多拉星球生物的进化有极为严重的人工干预表现——在一个生物如此多样的星球上，没有任何自然化的理由会让潘多拉的生物统一进化出与星球本体进行交流的“USB接口”。因为任何生物的某一器官都注定是要和其进化史上的需求相联系的，（顺便说一下，达尔文进化论从上不存在“用进废退”，比如人类没有尾巴，是因为尾巴对于人类的进化无用而没有再发展，并不是逐渐退化。）统一的心灵沟通接口，统一地和“艾娃”进行对接，统一地接受“艾娃”命令进攻地球人……如果不是“艾娃”本身有生命，那一定是那颗大得惊人气态行星普利斐摩斯上的某种智慧生命为“艾娃”这台超级计算机预设了反击程序，这和美国著名电子游戏《星际争霸》中泽尔纳迦人创造两个民族的历史如出一辙。面对这种超出人类认识水平的对手，少量的雇佣军是不可能获胜的。

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卡梅隆为整个阿凡达电影设计了一场长达23分钟没有间断的最终决战。在前面的武器介绍中，我们已经详细总结了雇佣军使用的武器。下面我们简单介绍一下这场决战的地面战斗。