如果我们在宇宙中寻找生命的探索实际上是在寻找宇宙如何计算，那会怎么样？ 这正是我们作为探索我们是否孤独存在的一部分而正在探索的有趣且可能令人不安的可能性。
自从19世纪我们对遗传的科学理解开始，以及20世纪我们发现DNA和RNA等分子以来，我们已经看到生命本质上是信息性的。 在生物体的核心存在某种“代码”。 当然，这是一个非常复杂的代码，一个不断即时重写自身，并且结构不像我们的数字发明的代码，但我们看到它在遍布地球的潮湿的、碳基生物化学中运行。 就像制造和使用您耗电的PC或游戏机一样，生物圈改造着地球，使其成为一个由水和氧气、氮气和碳组成的盖亚机器。
这种行星改造是我们可能用像JWST这样的望远镜寻找的东西，但将所有碎片拼凑在一起以了解行星及其生命可以共同变成什么是一项科学难题。 关键问题围绕着气候和地球物理学如何提供可以支持生命的环境，以及生命如何获得能量和必要的化学成分，以及生命如何利用这些成分。
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将生物学视为信息可能会提供一些答案。 自20世纪40年代以来，独立地，自从像克劳德·香农这样的科学家的工作以来，我们了解到信息论和热力学物理本质上是描述世界的同一种方式。 信息总是以物质的形式存在——以1和0，或者以一个分子键或另一个分子键的形式存在——而信息反过来可以改变物质的配置。 但是改变需要能量，因此信息和能量不断地来回交换，所有这些都由热力学定律描述。
将这些线索汇集在一起，生命开始看起来像是信息控制物质以进行传播。 而这通过我们称之为计算的过程发生——通过算法对信息进行洗牌、组合和重组，而算法本身也用相同的信息编写。 思考这个问题是一次令人兴奋、令人大开眼界的旅程。 它也为连接生命及其栖息地提供了一种非凡的方式。
信息热力学最重要的理论见解之一，借鉴了约翰·冯·诺伊曼在20世纪50年代的工作，并由罗尔夫·兰道尔在1961年提出，是不可逆地改变任何信息比特都有绝对的能量成本，这是你永远无法克服的。 所谓的兰道尔极限归功于熵（以及有组织的改变会对抗普遍的无序趋势这一事实），并且仅取决于信息改变发生时的温度。
值得注意的是，生物学似乎也遵守这个极限，并且可以非常非常接近它运行。 2017年，生物学家和复杂性科学家克里斯·肯佩斯和他的同事指出，当RNA翻译过程获取一个氨基酸并将其连接到其他氨基酸链上（在细胞内制造或“计算”蛋白质）时，所涉及的能量在兰道尔极限的10倍以内——在室温下，这绝对是一个微小的10-20焦耳。
这些发现暗示了一种重写我们寻找生命方式的方法，即改为寻找宇宙的“计算区域”，无论是在RNA翻译中，还是在数字1和0中，还是在完全不同的东西中。 这正是我和我的同事，人工生命专家奥拉夫·维特科夫斯基最近探索的。 如果计算普遍受到兰道尔极限的约束（这取决于温度），以及可以用于计算的能量和物质的数量，我们就可以开始绘制行星和其他地方计算的前景。
计算区域还可以颠覆关于生命可能性的传统思维，或者“宜居带”。 如果环境中有能量流动和物质可以建造，我们就可以说一些关于计算潜力的东西，无论是在泰坦寒冷海岸线上的富含碳氢化合物的泥浆中，还是在金星流动的云层之间跳跃的分子中。 甚至可能在脉冲星的亚原子成分中，或者在整个星系星际气体的分散有机分子中。
但我们还必须弄清楚生命系统的哪些部分是真正具有计算性的。 DNA转录或RNA翻译看起来和闻起来都像计算，并且它们本质上是信息性的。 但是代谢过程或基因调控呢？ 这就是我们在将地球生物学视为任何一种“简单”的计算过程集合时必须谨慎的地方。 了解生命复杂的信息层次和功能可能是了解生命如何在宇宙中实现的关键，在宇宙中，相同的原则可能产生非常不同的结果。
寻找计算区域也消除了我们认为的生物学和技术之间的界限。 在技术极端方面，存在像戴森结构这样的假设概念，它可以捕获恒星的所有能量。 如果这些结构用于计算，那么我们可以根据热力学和信息原理来计算设计选项。 计算表明，丰富的亚恒星天体——所谓的棕矮星，质量是我们太阳的百分之几，亮度是太阳的十万分之一——可能是无怨言技术的更好的戴森能源来源，但对于生物学来说却不是，因为生物学对其温暖和营养有麻烦的要求。
也许宇宙中大部分的计算发生在“纯粹”的生物学和纯粹的技术之间的某个地方。 人类就是一个例子，其生物学外部机器结构现在承担并创造了其大部分计算需求。 我们已经是一个混合系统，这可能是宇宙中最常见的生命类型，也是我们最有可能最终探测到的生命类型。
也可能是混合生命系统是唯一能够发现其他生命系统的系统。 其他任何东西都将根本无法注意到，或者对与它共享宇宙的东西不感兴趣。 如果这是真的，那么对于地球上曾经出现过的任何物种来说，我们真的生活在最激动人心的时代。
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