妙把戏、强迫移动和路径依赖
我在前文中提到过丹尼特的把戏的概念。34把戏是在适合度景观上的移动,这些移动并不需要经历族群灭绝的痛苦,而是非常吸引人的,它们很有可能会在景观的进化搜索中被反复又独立地发现。假设景观中有一个叫做“有眼睛的生物”的巨大高山区域,所有的DNA书中都有关于制造能探测光的传感器的指令。这种通过眼睛检测和解释光信号的能力对适合度有着重大的贡献,几乎与环境无关(除非世界变黑)。就适合度景观而言,具有“有眼睛的生物”的DNA书籍构成了一片非常大的、稳定的高适合度区域。该区域的大小、高度和稳定性使得任何进化搜索过程最终都能找到它。大而高的山区也可能有多条通向它们的进化路径,因此,把戏可能独立地出现在多个物种中,而且每个物种的设计都有所不同,例如哺乳动物的眼睛设计和昆虫的眼睛设计就是不同的。
丹尼特还提到另一个因素——受迫移动。35在国际象棋比赛中,棋手有时会发现自己处于一种别无选择的境地,他们被限制在每一步移动都等同于自杀的位置。同样,在一个适合度景观中,进化搜索的移动也受到特定环境的适合度的限制。也就是说,一个人可以沿着低适合度的毒雾上方的山脊跑,但如果偏离了山脊线,他就会死。一些受迫移动是由物理和化学定律的约束造成的。例如,热力学定律规定,所有生物的身体和环境之间必须有某种边界,以便在它们低熵的内部世界和高熵的外部世界之间提供一种屏障。因此,所有生物都有某种皮肤、膜、外骨骼、蛋白质外壳或其他容器。其他的强制移动可能是也可能不是永久性的,这取决于环境的当前状态或物种间的共同进化。
适合度景观造成的一个结果是路径依赖,这是我们之前在书中简要讨论过的一个概念。在进化系统中,历史很重要,你将来能去哪里取决于你过去的位置。变异可以使生物种群分散到景观的附近,但你不能随意从景观的一个部分立即转移到另一个部分(上文中讲到的随机跳跃发生的起始位置是随机的,并且短距离跳跃发生的概率较大)。假设有一个代表某种鱼类设计的山峰,鱼的生存环境正在发生变化,它的生态位正在消失,它的顶峰正陷入毒雾之中。从上帝视角来看,我们可以看到附近有另一种目前还不存在的鱼类设计的顶峰,它高于毒雾并且看起来很稳定。然而,这两种景观之间没有可通行的道路,也没有位于毒雾之上的陆地桥梁。这些设计相距太远,以至于无法通过随机跳跃来抵达彼此。在第一种鱼类的设计与第二种鱼类的设计之间没有可持续的中间生态位,鱼类是其历史的囚徒。它的特殊道路导致了其特定高峰的局限性,其未来的选择受到了过去的限制。
-----------
数学家和进化理论家已经探索了各种不同景观的替代搜索算法。有些更适合搜索完全随机的景观,有些更适合搜索高度有序的和规则化的景观。但是对于介于两者之间的景观来说,由于它们是粗略相关的,并具有高原、洞穴和门户等复杂特征,进化是最好的算法。当景观不断发生变化,当搜索问题成为一个动态的难题,当一个人必须平衡探索与开发之间的紧张关系时,我们只能说,进化确实是伟大的冠军。