冬眠的奥秘

张劲硕

    ①严寒的冬天，我们总是向往着在被窝里长眠一冬——能像狗熊和青蛙那样冬眠就好了。然而我们大都不知道：那些冬眠的动物们，掌握着我们人类尚不知晓的惊天奥秘。

    ②冬眠是动物应对恶劣环境的一种策略，科学上叫“蛰伏”。有人会问，冬天里睡得多、睡得久，不就是冬眠吗？它们还真不是一回事儿，只是二者的区别不太容易看出来。拿鱼来说，有几类鱼是会冬眠的，包括我们熟悉的鲤鱼、乌鳢，还有海里的鳗鲡。每当冬天来临，它们就把自己调到冬眠档：不吃、不喝、不游动。这看似与正常档的睡觉并无二致，但请注意它们的鳃！鱼类靠鳃呼吸，平时就算身体静止不动，鳃也会轻轻开合扇动。而进入冬眠的鱼，鳃也几乎不动，完全处于麻痹状态。除了呼吸，冬眠动物的体温、心跳等生命指征也都降到极低的水平，新陈代谢速率变得非常缓慢，与休克和死亡标准只差那么一点点——这就是冬眠与睡觉的本质区别。

    ③冬眠的意义在于，尽量减少身体内外的生命活动，将能量消耗降到最低，以挨过环境严酷的时间段。动物冬眠时，能把生命的时钟调得极慢。比如生活在北美洲的普通箱龟，冬眠时心脏5~10分钟才跳1次，实在让人惊叹。更夸张的是，它们几乎完全不呼吸，只靠皮肤吸入少许氧气！

    ④科学家还发现，冬眠不是“习惯养成”的问题，而是遗传基因决定的“天赋”。这种“天赋”还与寿命的长短有联系。一般来讲，哺乳动物的寿命与体型相关，体型小的新陈代谢快，寿命短；体型大的新陈代谢慢，寿命长。比如大象就活80年，兔子七八岁就算高寿。而蝙蝠打破了这个规律——冬眠的菊头蝠和同体型的、不冬眠的老鼠相比，前者可以活到30多岁，后者却只有3、4岁。如果在同一物种中比较，如蝙蝠或者棕熊，依然是冬眠的寿命要长很多。

    ⑤冬眠是当下的热门研究领域。如果人类能像动物们一样冬眠，收获的就绝不仅仅是睡大觉的幸福感，也许还能长生不老。虽然对蝙蝠和棕熊等冬眠动物的研究能确定冬眠基因与长寿有关。但这些动物毕竟与我们人类相差太远。不过，在2004年，有个轰动科学界的发现：居然有一种猴子能冬眠！而人类跟猴子同属灵长类动物，基因相似性很高。如果猴子能冬眠，这意味着我们人类也有可能做到。到那时，我们的寿命说不定可以达到800岁！

（选自《博物》总第146期，有删减）

昆虫般大小的机器人

    ①一部分研制机器人的专家认为：下一步的研究方向主要是机器人的大小，未来机器人的大小应该和昆虫相仿。

    ②大型机器人需要沉重昂贵的发动机和大量的动力消耗，需要接合的手臂和数千米的连线。控制所有这些硬件又需要数平方英寸的微晶片。而如果机器人的这些部件组装起来只有昆虫那样大小，那么它的造价不但会便宜得多，它所能从事的工作也会给人类生存带来很大影响。

    ③一般说来 ， 目前机器人所能做的工作都可由相应的机器来取代。与工厂中固定的有强大动力的机器相比，许多工作由机器人来做不如留给相应的机器去做。但是小机器人所能做的工作却不是机器所能完成的，这正如微型飞机比大型飞机更适合用来观测农场作物的生长情况以及控制自动灌溉和施肥系统一样。比如只有微型机器人，才能沿着患者的血管，进入变窄了的冠状动脉去排除血管壁上沉淀的胆固醇，从而解除病人的危险。

    ④当然，就目前的情况来看，这种说法未免言过其实。不过研究人员确已成功设计出一种能进入煤气或自来水管道去修补裂缝或漏洞的微型机器人。这种机器人进入管道之后，可用自己的身体测量经过地方的电导，一旦测不到这种电导，就表明那里存在着裂缝或漏洞。于是该机器人便作出“自我牺牲”，用自己的身体来把裂缝或漏洞堵上。

    ⑤如果许多这样的微型机器人通力合作，其功用更是一般机械所无法比拟的了。比如说战场上可使用微型机器人兵士。这些“兵士”可轻易地偷偷爬过或飞过战场，而不被敌方的雷达系统发现，因为它们体积微小，且可超低空飞行（乘微型火箭）。一旦越过敌人的防线，它们便可成为摧毁敌方设施的生力军，就像毁掉农作物的蝗虫一样。

    ⑥这种昆虫般大小的机器人目前已不再是科幻小说里的主人公。当然要它们在现实生活中出现，还需克服一系列技术上的障碍。其中主要是如何把现在机器人所用的齿轮、杠杆、曲柄、弹簧和其它机械部件缩小到比头发丝还细的程度，同时把传感器、电动机、控制计算机及其他系统装配到一块微晶片上。

    ⑦当然目前制作微型动力部件的技术还处于刚刚研制阶段。1988年初加利福尼亚大学伯克利分校的一个实验室的工作人员，制造出了只有1/5毫米长的带连接部件的曲柄和齿轮。这种齿轮的轮只有红细胞一般大小。新泽西州美国电报电话公司贝尔实验室的专家们已经研制出了比蚂蚱颚还要小的钳子。该实验室还研制出了只有半毫米大小每分钟24000转的气功涡轮机，其转速比许多喷气式飞机的发动机还要快。机器人微型化的另一个问题是动力问题。为微型机器人提供动力的装置要比电池小非常多才行。不过，微型发动机的研制工作也取得了令人鼓舞的进展。

    ⑧微型机器人的大量生产恐怕还不是近年之内能办到的事情。然而，一旦这种机器人能批量生产出来，它们在科研和生产中所起的作用将是无法估量的。

百合

    ①百合，是一种从古到今都受人喜爱的世界名花。它原产于中国，鳞叶呈长椭圆形，顶端尖，基部较宽，微波状，向内卷曲。表面白色或淡黄色，光滑半透明，质硬而脆，无气味，味微苦。后人因其鳞茎由许多白色鳞片层环抱而成，状如莲花，因而取“百年好合”之意命名。

    ②百合由野生变成人工栽培已有悠久历史。在公元4世纪时，人们认为百合只有食用和药用的功能。百合的营养价值丰富，它不但含有蛋白质，脂肪、还原糖、淀粉，多种微量元素及维生素，还含有一些特殊的营养成分。这些成分综合作用于人体，不仅具有良好的营养滋补之功，而且还对秋季气候干燥而引起的多种季节性疾病有一定的防治作用。中医上讲鲜百合具有养心安神、镇咳祛痰、滋阴润肺的功效，对病后虚弱的人非常有益。

    ③及至南北朝时代，梁宣帝发现百合花很值得观赏，他曾诗云：“接叶有多重，开花无异色，含露或低垂，从风时偃柳。”赞美它具有超凡脱俗，矜持含蓄的气质。至宋代，种植百合花的人更多。大诗人陆游也利用窗前的土丘种上百合花。他也咏曰：“芳兰移取遍中林，余地何妨种玉簪，更乞两丛香百合，老翁七十尚童心”。

    ④随着时代的进步，欧美园艺专家通过杂交育种途径去创造新的品种。经过近半个世纪后，终于选育出一批统称为“金百合”的新花。其特色是打破了中国百合全是一茎一朵、单纯白色的现状，变成一茎多朵，且花色更多，既有金黄、橙红和淡紫，又有彩斑、条纹等其他图案颜色。例如，由荷兰人改良的“卷丹”，花色橙红，每枝能开花七八朵，比美国人培育的“火黄”色彩更鲜艳，花朵更繁多。另外，与中国百合相比，有些金百合品种更具特色，不但花色多样，而且还蕴含香味，最适宜做厅堂的插花，使人们欣赏起来。不禁生发出“夜深香满屋，疑是酒醒时”的感觉。

（综合“百度百科”资料而成，选文有改动）

泥土的清香自哪儿来

    ①雨后，我们常能闻到泥土的清香味儿。这些清香从哪儿来呢？据专家研究，它来自土中一种叫“放线菌”的细菌。

    ②土壤是种类繁多的细菌的乐园。在显微镜下，你会观察到这样一类与众不同的细菌：别的细菌多是圆形、椭圆形的，而它们看起来却是丝状的。那些丝状细菌有的像一棵树，树上有时还着“果实”，有的像一根草，仿佛还开着花，煞是好看。这类细菌生物学上统称为放线菌。

    ③放线菌是一种单细胞生物，所以你看到它长得像一棵树也好，一根草也罢，其实都只是一个细胞。那些奇形怪状的丝，是它的菌丝。菌丝覆盖了很大的空间，这对于寻找食物大有好处。放线菌能释放出一种化学物质，正是这种物质，让我们能闻到一股泥土的清香。

    ④为何雨后泥土的清香让人感受更明显呢？

    ⑤因为放线菌是一种生命力很强的细菌，它们一般喜欢在温暖、湿润的环境下生存。当土壤干旱的时候，它的菌丝就会在头部长出孢子。放线菌渐渐枯死后，留下的这些孢子只要遇到合适的条件，又会发芽，长成一个个放线菌。

    ⑥下雨时，雨水冲开了土壤，这些睛天时埋在土中的孢子长成的放就线菌随着空气中的小液滴四下弥漫。当它们被吸入鼻孔，我们就能感觉到一股泥土的清香。土地干旱越久就有越多的放线菌孢子存在，所以雨后泥上的清香在久旱之后尤其明显。

    ⑦放线菌的作用当然不只是让人闻到清香，它也是生产抗生素的宝库。时至今天，人类已经发现了50000多种抗生素，其中就有4000多种是从放线菌中提炼出来的。如链霉素就是从土壤中一种叫“灰色链线菌”的放线菌中提炼出来的。四环素、氯霉素、庆大霉素等抗生素也都是从放线菌中提炼出来的。

    ⑧放线菌的作用还不止于此，我们平常烹饪时调味用的味精，也是通过它们制造的。如今，它们还是科学家研究生物发育、加胞分化的便利材料。

病菌影响心理与行为

    ①病菌影响身体，不言而喻；可病菌影向心理和行为，并未引起人们足够的关注。

    ②病菌导致的传染病给人类和其他动物带来了沉重的生存压力。只有那些拥有能够抵御病菌威胁的身体和行为机制的物种，才能在一个遍布微型捕食者的世界里存活下去。如果把来自病菌的威胁看作是一把锁，那么人类至少有两把可以开锁的钥匙。其中一把是我们熟悉的身体免疫系统，而另一把就是行为免疫系统。

    ③不过，生物学家认为，身体免疫不是万能的，它不是免费的，需要会出代价。身体免疫可能发生识别错误，结果可能导致对自身正常细胞或者组织的攻击。身体免疫系统的运作需要耗费相当能量，可能会影响其他身体机能的发挥。身体免疫需要让一批细胞担任抗体，从而可能削弱或者破坏这些细胞原有的功能。因此，尽管身体免疫通常很有效，也不能经常使用。否则，没有几个人受得了。身体免疫还具有滞后的特点，只有在病菌进入人体之后这一系统才会启动。

    ④加拿大心理学家舍勒和邓肯提出了行为免疫的概念。这一套包括了情绪、认知、动机和行为在内的复杂系统，其功能是在身体免疫系统启动之前提早发现并远离可能存在病菌的场所或线索，从而减少疾病感染的可能。其实，很多动物都在这么做。比如，牛羊会避免在撒满粪便的草地上觅食，雌性牛蛙会避免跟已经染病的雄性牛蛙交配，一只得了小儿麻痹症的黑猩猩会被其他黑猩猩孤立。

    ⑤舍勒和邓肯批出，人类的不少社会心理类似于行为免疫。某些个体在形体和动作方面偏离常态，因而可能被无意识地感知为疾病症状，进而导致了针对他们的歧视。

⑥舍勒在一项研究中发现，人们歧视某些人，是因为把他们当成了病菌携带者。认为自己身子弱容易染病的人，很少跟残疾人、肥胖者、破相者以及年老者交往。他们害怕染病，因此拒人于千里之外。他们所拒的是可能携带病菌的人，在下意识里容易把偏离常态的这些人联系在一起，虽然这些人可能并未携带病菌。

⑦害怕病菌还会导致对陌生人的恐惧。人们对自己人的偏爱，在某种程度上是因为他们跟我们携带有相似的病菌，因而不太可能把致命疾病传染给自己。跟自己人相比陌生人更可能导致疾病感染。同时陌生人也更可能有意无意违背当地的习俗，而这些习俗不少都是用来防止疾病传染的。舍勒等人发现，人们面对陌生群体，越是觉得容易感染疾病，就越容易怀有敌意，甚至有可能产生一种强烈的种族主义倾向。

⑧当然，行为免疫虽然导致携带病菌者被别人孤立，但也给了他们自己观察世界的机会。写《我与地坛》和《病隙碎笔》的史铁生，疾病缠身，很长一段时间里都只能跟轮椅亲密接触。他们对世界的观察非常深刻，笔下不时会有富有哲理的句子。无独有偶，进化生物学的创始人达尔文也是一生为病困扰，身体不好，需要妻子的照料。他们长期深居简出，在孤独中笔耕不辍，完成了汪少伟大的作品。

（选项自《中国科普文学精选》，有删改）

（人工智能2.0

①“人工智能AI”2017年首次被写入政府工作报告：“加快培育壮大新兴产业，全面实施战略性新兴产业发展规划，加快心态料人工智能、集成电路、生物制药、第五代移动通信等技术研发和转化，做大做强产业集群。”

②中国工程院院士、计算机应用专家潘云鹤说，AI当前正处在转折之际，其技术会升级换代。它将通过跨媒体和各种无人技术更紧密的融入人类生活；通过人机会和混合增强智能，成为我们身体的一部分；通过大数据和群体智能，拓展、管理和重组人类的知识，为经济和社会的发展提供建议，在越来越多专门领域的博弈、识别、控制和预测中达到甚至超过人类的能力。“因此，我们将这样的人工智能成为AI2.0。

③“30年后的AI2.0必将成为巨人，但是它会在哪些方面展示它与众不同的威力呢？”

④在潘云鹤的构想中，到那个时候，大数据智能的研，已经可以为经济智能化运行提供强大的工具，帮助政府和企业从宏观、中观、微观等角度预测经济和市场的走向，前瞻性的创造新产品，进行新投资，确定新政策，从而避免如次贷危机、金融危机等全球性风险，以及产能过剩、库存畸高等问题。市场经济和政府调控相结合的科学基础，使人类经济的运行进入更高水平。

⑤对于人类最关心的话题之一——AI2.0对人类健康将产生怎样的影响？潘云鹤料 想，“AI用于预防医药，已进入发力阶段”。

⑥近年来涌现的各种大型医疗仪器、小型穿戴式设备、大量生理传感器和海量的数字化病力，源源不断地生成人体健康的大数据。将这些大数据汇和分析、学习和提取，就可以预测人体健康的走向和生病的可能。在未来，借助人工智能，高血压、糖尿病、癌症、阿尔茨海默病等疾病，或许能得到预防或者阻断。

⑦另一个关于AI的梦想是：人脑和电脑联通。

⑧潘云鹤说，人脑和电脑如能直接联合工作，就会形成“脑机混合”增强智能。如果一个学生能轻而易举的记住《新华字典》、唐诗宋词、《古文观止》、四书五经、中国通史、英汉词典、世界地理、中外法律……可以想象，我们的教育，会因此产生怎么样的改变。

⑨AI的能力似乎无可估量。可以想象人类未来与AI共存的种种图景：

⑩当你在街上碰到陌生人时，系统会产生并处理数据，通过AI程序就能知道你和他的印象如何。

⑾在医院里，AI分析X光片的水准，比人类医生还要棒，这些智能机器还可以用于癌症等疾病的到期检查，甚至你上不知晓的情况下采取防治措施。

⑿一场彻头彻尾的人工智能革命，真切的出现在我们面前。以色列历史学家尤瓦尔·赫拉利做出预测：未来，大量的工作岗位将被智能机器取代，数十亿人将成为“无用阶层”， 社会被少数精英阶层掌控。

⒀于是一个关于AI的终极恐惧，进入人类的集体思想——AI会控制人类吗？