本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
如何定义生命的问题历来备受争议。存在许多相互竞争的定义，其中一些包括非常具体的要求，例如由细胞组成，这可能会使未来的智能机器和外星文明失去资格。由于我们不想将对生命未来的思考局限于我们迄今为止遇到的物种，因此，让我们将生命非常广泛地定义为可以保持其复杂性并复制的过程。复制的不是物质（由原子组成），而是指定原子排列方式的信息（由比特组成）。当一个细菌复制其 DNA 时，不会产生新的原子，而是一组新的原子以与原始原子相同的模式排列，从而复制了信息。换句话说，我们可以将生命视为一个自我复制的信息处理系统，其信息（软件）决定了它的行为和硬件的蓝图。
就像我们的宇宙本身一样，生命逐渐变得更加复杂和有趣。我发现将生命形式分为三个复杂程度的级别很有帮助：生命 1.0、2.0 和 3.0。
生命在我们宇宙中如何、何时以及在何处首次出现仍然是一个悬而未决的问题，但有强有力的证据表明，地球上的生命大约在 40 亿年前首次出现。不久之后，我们的星球就充满了各种各样的生命形式。最成功的那些，很快就击败了其余的，能够以某种方式对它们的环境做出反应。具体来说，它们是计算机科学家所说的“智能代理”：从传感器收集有关环境的信息，然后处理这些信息以决定如何对环境做出反应的实体。这可以包括高度复杂的信息处理，例如当您使用眼睛和耳朵的信息来决定在对话中说什么时。但它也可以涉及非常简单的硬件和软件。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保关于当今塑造我们世界的发现和想法的有影响力的故事的未来。
例如，许多细菌都有一个传感器，用于测量周围液体中的糖浓度，并且可以使用称为鞭毛的螺旋形结构游泳。连接传感器和鞭毛的硬件可能会实现以下简单但有用的算法：“如果我的糖浓度传感器报告的值低于几秒钟前的值，则反转我的鞭毛的旋转方向，以便我改变方向。”
你已经学会了说话并掌握了无数其他技能。另一方面，细菌不是很好的学习者。它们的 DNA 不仅指定了它们的硬件设计，例如糖传感器和鞭毛，还指定了它们的软件设计。它们永远学不会游向糖；相反，该算法从一开始就被硬编码到它们的 DNA 中。当然，存在某种学习过程，但它不是在特定细菌的生命周期内发生的。
相反，它发生在细菌物种之前的进化过程中，通过一个缓慢的试错过程，跨越了许多代，其中自然选择偏爱那些改善糖消耗的随机 DNA 突变。这些突变中的一些通过改进鞭毛和其他硬件的设计而有所帮助，而另一些突变则改进了细菌信息处理系统，该系统实现了寻糖算法和其他软件。
这样的细菌是我所称的生命 1.0 的一个例子：硬件和软件都是进化而来而不是设计的生命。另一方面，你和我都是生命 2.0 的例子：硬件是进化而来但软件在很大程度上是设计的生命。你的软件，我指的是你用来处理来自感官的信息并决定做什么的所有算法和知识，从当你看到朋友时识别他们的能力到你走路、阅读、写作、计算、唱歌和讲笑话的能力。
你出生时无法执行任何这些任务，因此所有这些软件稍后都会通过我们称之为学习的过程编程到你的大脑中。虽然你的儿童课程主要由你的家人和老师设计，他们决定你应该学习什么，但你逐渐获得更多设计自己软件的能力。也许你的学校允许你选择一门外语：你想在你的大脑中安装一个使你能够说法语的软件模块，还是一个使你能够说西班牙语的软件模块？你想学习打网球还是下棋？你想学习成为一名厨师、律师还是药剂师？你想通过阅读一本关于人工智能（AI）和生命未来的书来了解更多相关信息吗？
生命 2.0 设计其软件的能力使其比生命 1.0 聪明得多。高智商需要大量的硬件（由原子组成）和大量的软件（由比特组成）。我们人类的大部分硬件是在出生后（通过生长）添加的事实很有用，因为我们的最终大小不受我们母亲产道的宽度的限制。同样，我们人类的大部分软件是在出生后（通过学习）添加的事实很有用，因为我们的最终智力不受通过我们的 DNA 以 1.0 方式在受孕时可以传输给我们的信息量的限制。
我的体重大约是我出生时的 25 倍，而连接我大脑中神经元的突触连接可以存储大约比我出生时携带的 DNA 多十万倍的信息。你的突触将你所有的知识和技能存储为大约 100 TB 的信息，而你的 DNA 仅存储大约 1 GB 的信息，勉强够下载一部电影。因此，婴儿在出生时说一口流利的英语并准备好在她的大学入学考试中取得好成绩是不可能的：因为她从父母那里获得的主要信息模块（她的 DNA）缺乏足够的信息存储容量，所以无法将信息预加载到她的大脑中。
设计其软件的能力使生命 2.0 不仅比生命 1.0 更聪明，而且更灵活。如果环境发生变化，1.0 只能通过在许多代中缓慢进化来适应。另一方面，生命 2.0 可以通过软件更新几乎立即适应。例如，经常遇到抗生素的细菌可能会在许多代中进化出耐药性，但单个细菌根本不会改变其行为；相比之下，一个女孩得知自己对花生过敏后会立即改变自己的行为，开始避免花生。
这种灵活性使生命 2.0 在人口层面更具优势：即使我们人类 DNA 中的信息在过去 5 万年中没有发生显着进化，但我们的大脑、书籍和计算机中集体存储的信息却爆炸式增长。通过安装一个使我们能够通过复杂的口语进行交流的软件模块，我们确保了一个人脑中存储的最有用的信息可以复制到其他大脑，即使在原始大脑死亡后也可能存活下来。通过安装一个使我们能够阅读和写作的软件模块，我们能够存储和共享的信息远远超过人们可以记住的信息。通过开发能够产生技术的大脑软件（即通过学习科学和工程），我们使世界上许多人只需点击几下鼠标就可以访问世界上大部分信息。
这种灵活性使生命 2.0 得以主宰地球。摆脱了基因束缚，人类的综合知识不断加速增长，因为每一次突破都促成了下一次突破：语言、文字、印刷机、现代科学、计算机、互联网等等。我们共享软件的这种日益加速的文化进化已经成为塑造我们人类未来的主导力量，使我们缓慢的生物进化几乎无关紧要。
然而，尽管我们今天拥有最强大的技术，但我们所知的所有生命形式仍然受到其生物硬件的根本限制。没有一种生物可以存活一百万年，记住所有的维基百科，理解所有已知的科学，或者在没有宇宙飞船的情况下享受太空飞行。没有一种生物可以将我们基本上毫无生机的宇宙转变为一个多样化的生物圈，它将繁荣数十亿或数万亿年，使我们的宇宙最终发挥其潜力并充分苏醒。所有这一切都要求生命进行最终的升级到生命 3.0，它不仅可以设计它的软件，还可以设计它的硬件。换句话说，生命 3.0 是自己命运的主人，最终完全摆脱了其进化束缚。
生命三个阶段之间的界限有些模糊。如果细菌是生命 1.0，而人类是生命 2.0，那么你可能会将小鼠归类为 1.1；它们可以学习很多东西，但不足以发展语言或发明互联网。此外，由于它们缺乏语言，它们所学的大部分知识在它们死后都会丢失，而不是传递给下一代。同样，你可能会认为今天的人类应该被视为生命 2.1：我们可以进行一些小的硬件升级，例如植入假牙、膝盖和起搏器，但没有像身高增加 10 倍或获得比现在大一千倍的大脑那么大的变化。
总之，我们可以将生命的发展分为三个阶段，其区别在于生命设计自身的能力
• 生命 1.0（生物阶段）：进化其硬件和软件
• 生命 2.0（文化阶段）：进化其硬件，设计其大部分软件
• 生命 3.0（技术阶段）：设计其硬件和软件
经过 138 亿年的宇宙进化，地球上的发展速度急剧加快：生命 1.0 大约在 40 亿年前出现，生命 2.0（我们人类）大约在十万年前出现，许多研究人员认为生命 3.0 可能会在未来一个世纪内出现，甚至可能在我们有生之年出现，这可能是由人工智能的进步所催生的。将会发生什么？这对我们来说意味着什么？
这就是本书的主题。
摘自《生命 3.0：人工智能时代的人类》一书，作者：马克斯·泰格马克，© 2017 年，马克斯·泰格马克。经与企鹅兰登书屋有限责任公司旗下的科诺夫·道布尔迪出版集团的品牌 Alfred A. Knopf 安排出版。