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　　但考夫曼越是思考這幅圖景就越是發現，細胞差別是怎樣形成的這個問題正赫然聳立于眼前。基因組就像計算機，很好，但它又完全不是IBM公司生產的計算機。他發現，在一個真正的細胞里，許許多多的調節基因可以同時作用。所以，基因組電腦不像人類制造的計算機那樣逐步執行指令，而是同步地、平行地執行大多數，或所有的遺傳指令。他推理，如果情況真是這樣的話，那么，重要的不在于是否這個調節基因精確地按照界定好的順序激活了那個調節基因。而是這個基因組作為一個整體，是否能夠安頓下來，將活性基因組合成一個穩定的、自我連貫的形態。調節基因最多也許能經歷兩個、三個或四個不同構型的循環，總之數目不多，否則細胞就會到處亂串，基因隨機地相互開閉，陷于混亂狀態。當然，肝臟細胞內活性基因的形態與肌肉細胞或腦細胞內的活性基因形態會非常不同。但考夫曼想，也許這正是重要之處。單個的基因組能夠有許多穩定的行為形式這一事實，也許正是發育過程中能夠產生許多不同細胞類型的致因。
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　　人們都心照不宣地假設，細節就是一切。考夫曼對此感到十分困惑。他知道，生物分子的細節顯然是十分重要的。但如果基因組必須被組合和調整到盡善盡美才能發揮作用，那它怎么會從隨機的試驗和進化的錯誤中誕生呢？這就像老老實實地洗一整副牌，卻拿到一手的黑桃一樣：不是沒有這個可能，但這種可能性不大。“這感覺就不對。”他說。“別指望上帝或自然選擇法會做到這一步。如果我們只能用大量詳盡的、自然選擇過程中未必能發生的細節來解釋生物的秩序，如果我們現在所見到的從一開始都經歷過艱難的掙扎，那我們今天就不會存在于此了。只有足夠的宇宙空間和時間上的機遇并不能產生這一切。”
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　　事情肯定不止于此。他想。“不知為什么，我想證明秩序是最初就出現的，并不是后天置入和演化出來的。我有意識地要證明，在遺傳調節系統中，秩序是天然而成的，帶有不可避免的性質。秩序以某種方式自由地存在于事物之中，它是自動形成的。”他推測到，如果情況果真如此，那么，生命的這個自動而自組的特征就正好和自然選擇法背道而馳。根據達爾文的描述，任何一種生物體的精確的遺傳詳況都是隨機演變和自然選擇的產物。但生命本身的自組，即秩序，卻具有更深刻、更根本的含義。秩序純粹地產生于網絡結構，而不是產生于細節。事實上，秩序是造物主的頭等奧秘。
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　　“我不知道我哪來的這股沖動。”他說。“為什么斯圖爾特·考夫曼湊巧來到這個世界，而且對秩序問題發生了興趣？這整個兒就是個絕妙的謎。一個人的頭腦能夠對這個問題感到新鮮好奇，能夠提出這類的問題，這使我感到既奇怪又驚喜。只是我這一生都有這樣的感覺：好像我從事過、熱愛過的所有科學研究，都是為解開這一謎團所做的努力。”
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　　確實，對一個二十四歲的醫科大學預科生來說，關于秩序的問題就像他身上的一直不消的癢處。他好奇地想，遺傳秩序自由地存在究竟意味著什么？好吧，就讓我們看一看在真正的細胞里發現的遺傳回路吧。它們顯然經過幾百萬年進化的精加工。但另一個問題是，它們真的有什么特別的嗎？在無數可能的遺傳回路中，他們是唯一能產生有秩序的穩定構型的遺傳回路嗎？如果是這樣的話，那它們就是一把黑桃牌的類似物了。進化居然能幸運到產生它們，那就真是個奇跡了。或者，穩定的網絡就像拿到一手黑桃、紅桃、草花和方塊混合牌一樣通常嗎？因為如果情況果真是這樣的話，那進化偶然選擇了有用的遺傳回路，就是一件輕而易舉的事了。真正的細胞中的網絡就會是正好湊巧通過了自然選擇的那個了。
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　　考夫曼認為，尋找到答案的唯一方法就是洗牌，拿出一組完全典型的遺傳回路，看看它們究竟會不會產生出穩定的構型。“所以我立刻就想到，如果把幾千個基因隨機地連掛在一起會發生什么呢？它們會產生什么效果？”
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　　現在他知道他該如何思考這個問題了。他在牛津學過神經回路，他知道，真正的基因當然會相當復雜，但至少雅各布和莫納德已經告訴過我們了，調節基因基本上只是開關。而一個開關的本質就是來回于兩種狀態之間：激活的狀態和熄滅的狀態。考夫曼喜歡把它們想成是電燈泡（開或關），或想成是一個邏輯狀態（真的或假的）。但他覺得不管把它們想成是什么意象，卻正是這種開或關的行為形成了調節基因的本質。剩下的只是相互作用的基因網絡的問題了。當時柏克萊大學的自由演說運動正在校園蓬勃興起，考夫曼卻把他的課余時間都消遣在奧克蘭他的公寓的樓頂上。他坐在那上面入迷地畫著連掛在一起的調節基因的網絡圖形，力圖搞清楚它們是怎樣相互打開和關閉的。
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　　考夫曼對研究基因網絡確實十分入迷，甚至一直到他完成了在柏克萊的醫學院預科課程，回到舊金山，開始了醫學院全日制課程以后，他還沉迷在這里面。這并不是因為他已經對醫學院感到厭倦了，恰好相反：他發現醫學院課程的難度非常非常大。他的老師要求他死記硬背堆積如山的課本知識，極端痛苦地做腎臟的生理結構分析之類的功課。但盡管如此，他仍然一門心思想學醫。學醫迎合了他內心的童子軍精神：在任何情況下，行醫都是做有益的事，同時又能讓他準確地知道該如何去做，就好比在風暴中搭帳篷一樣。
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　　然而，考夫曼繼續他的基因網絡游戲，因為他幾乎無法自控。“我狂熱地想從事對這些隨機基因網絡的奇怪科學的研究。”他的藥物學考試得了C。“我的藥物學課程的筆記本上涂滿了遺傳回路的圖表。”他說。
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　　起初，他發現遺傳回路使他感到非常困惑。他懂得很多抽象邏輯，但卻幾乎沒有數學知識。他在圖書館找到的計算機教科書對他幾乎毫無幫助。“當時，自動機理論早已建立，這個理論所論述的就是邏輯開關網絡。這些書告訴我如何合成一個能夠發揮作用的系統，或復雜自動機功能的一般限制何在。但我感興趣的是復雜系統的自然法則。秩序從何而來？當時沒人思考這些問題。當然只是據我所知是沒人思考這些問題。”所以他繼續畫他的隨機遺傳回路圖表，極力去直觀感覺這些網絡的行為模式。當他需要用到數學時，他就盡自己的能力來發明數學公式。
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　　很快他就發現，如果每一個基因都被許多其它基因所控制，使基因網絡變得像一盤意大利面條一樣稠密地糾纏在一起，那么整個系統就會猛烈動蕩，陷于混亂局面。就拿電燈泡來比喻，那就會像一個巨大的拉斯維加斯廣告牌線路錯亂了，上面所有的燈光都亂閃一氣，完全沒有秩序。
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　　考夫曼同樣想到，如果每個基因最多只被另外一個基因控制，基因網絡非常稀松地連接，那么，網絡的行為模式就過于簡單了。這就會像一個廣告牌上大多數燈泡都只會像沒有頭腦的夜總會頻閃燈光那樣枯燥地開開關關。而那不是考夫曼想象的秩序。他想要的遺傳燈泡是能夠將自己組織成有趣的行為形式，就像隨風搖曳的棕櫚樹或翩翩起舞的火烈鳥一樣。另外，他知道非常稀松地連接的網絡是不現實的：雅各布和莫納德已經證明了，真正的基因通常都受控于好幾個別的基因（今天，我們知道典型的數額是兩個到十個）。
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　　所以考夫曼就取其中間數。這樣的網格連接既不十分稠密，也不十分稀疏。在實際操作上，為了讓事情更簡單些，他取每個基因只有兩條輸入的網絡。他發現了隱含著特殊意義的現象。他早就知道，稠密連接的網絡會非常敏感：如果你深入進去，調節任何一個基因的狀態，比方說，從打開的狀態調節到關閉的狀態，那就會引發雪崩現象，導致網絡像瀑布一樣無止無休地來回翻滾。這就是為什么稠密相連的網絡總是趨于混亂狀態的原因。它們永遠不可能安頓下來，但在只有兩個輸入的網絡中，考夫曼發現，開關一個基因并不會引起連續擴散的變化波動。在大多數情況下，被觸及的基因會恢復到原來的狀態。事實上，只要基因活動的兩種形態相差不是很大，它們就會趨于會聚。“事情變得簡單了。我能夠看見電燈泡趨于進入開或關的狀態。”考夫曼說。換句話說，兩條輸入的網絡就像一盞燈光一樣隨意閃爍，卻又總是能夠自己組織成火烈鳥或香檳酒杯圖案的廣告牌。
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　　秩序！考夫曼利用醫學院課程外的一切業余時間來研究它。他在筆記本上畫上了越來越多的兩條輸入的隨機網絡圖，詳盡地分析每一個網絡的行為方式。這是一項既引人入勝、又令人困惑的工作。關于這項工作的好消息是，兩條輸入的網絡好像總是能夠很快地穩定下來。在最好的情況下，它們能夠在幾種不同狀態中循環往復。這正是一個穩定細胞的狀況。關于這項工作的壞消息是，他并不知道他做的兩條輸入的模型和真正的遺傳調節網絡有什么相干。真實細胞中的真實網絡包含了幾萬個基因，而考夫曼用鉛筆和紙畫的網絡在達到不過五個或六個基因時就已經容納不下了。要追蹤一個包含七個基因的網絡的所有可能的狀態和狀態的轉變情況，意味著要填滿128×14的矩陣。如果要做一個包含八個基因的網絡，就要求把這個矩陣擴大一倍，并以此類推。“而手工操作導致誤差的機率簡直大得無可避免。”考夫曼說。“我一直眼巴巴地看著我的七個基因的網絡，簡直無法忍受要畫包含八個基因的網絡圖的念頭。”
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　　“不管怎么說吧，在我讀到醫學院二年級時，我無法再繼續下去了。這個游戲我玩得時間夠長的了。所以我穿過大街，來到計算機中心，詢問是否有人能夠替我編個程序。他們說，‘當然可以。但你得付錢。’所以我掏出錢包。我很樂意付這筆錢。”
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　　在決定讓計算機代勞后，考夫曼發誓要全力以赴：他要模擬包含一百個基因的網絡。回想起這件事時，他笑了。好在當時他并不完全知道他在做什么。讓我們這么想一下：單個的一個基因只能有兩種狀態：開或關。但包含兩個基因的網絡就可以有2×2，或者說，四種狀態：開——開、開——關、關——開、關——關。一個包含三個基因的網絡就可以有2×2×2，或8種狀態，依此類推。這樣，在一個包含100條基因的網絡里可能出現的狀態就是2的100次方，也就是相當于100萬兆兆，也就是1的后面跟著30個零。考夫曼說，這就產生了無窮無盡的可能性。更重要的是，從原則上說，沒有理由說明為什么他模擬的網絡不能夠隨機漫游于這個空間之內。他是故意讓他們隨機連接的，而這將意味，他的關于細胞循環的想法根本沒有希望得到證實：計算機必須經過100萬兆兆的狀態轉變后才會出現重復的情況。這將把是各種狀態都持過一遍的細胞循環，這個過程無邊無際到了超過想象力。考夫曼說：“如果計算機從一種狀態過渡到另一種狀態需要萬分之一秒，則讓計算機運轉100萬兆兆微秒，就要花比宇宙歷史漫長幾十億倍的時間。我根本不可能在讀醫學院期間完成這個實驗！”光是付計算機的上機費，就足以讓考夫曼在從醫學院畢業之前就破產。
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　　但幸運的是，考夫曼當時并沒有做這個運算。在一位對他幫助頗大的計算機中心編程員的幫助下，他的包含100個基因的兩條輸入的模擬網絡編碼后，就輕松地將一堆打了孔的卡片交給了前臺。十分鐘以后，結果就出來了，打在了寬幅報表紙上。這結果正像他所期待的那樣，表明網絡很快就穩定地安頓在有秩序的狀態之中，大多數基因只固定在開或關的狀態，其它基因在幾種不同的形態間循環。這些形態看上去當然不像火烈鳥或任何可以辨認的東西。如果這個包含了一百個基因的網絡是一個有一百個電燈泡的拉斯維加斯廣告牌的話，則這些有秩序的狀態看上去就像振動不停的斑駁圖案。但它們確實存在，而且非常穩定。
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　　“這簡直太令人激動了！”考夫曼說。“無論是那時還是現在我都覺得我的這個發現具有很深遠的意義。它不是任何人能夠憑直覺臆想出來的。”兩條輸入的網絡并不是在100萬兆兆種狀態中漫游，而是很快就移入這個空間的一個極小的角落滯留了下來。“它安頓了下來，在五個、六個、七個，或更多的狀態中，典型的是在大約十種狀態中倘佯、循環，形成驚人的高度秩序！我簡直就被這個結果震驚了。”
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　　最初的模擬只是一個開始。考夫曼仍然搞不清楚稀疏相連接的網絡為什么會這樣神奇。但它們就是如此神奇，他感到這個結果讓他完全從一個全新的角度來看待基因和胚胎的發育過程。他用最初的方法做為樣板，并在這個基礎上加以改進，又做了無數個類型的模擬。他想知道，這種有秩序的行為是什么時候出現的？為什么會出現？同時他也想知道如何用真實的數據來檢驗他的理論？
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　　他想，根據他模擬的模型，一個很顯然的推斷就是，真正的基因網絡必須是疏松地相互連接的。稠密連接的基因網絡似乎無法在穩定的循環之中安頓下來。他并不指望真正的基因網絡全都像他模擬的基因網絡一樣都只是兩條輸入。大自然從來就不是這么規范的。但他的計算機模擬和他所有的計算使他認識到，從某種統計學意義上來說，基因網絡只能是稀疏相連的。當你觀察數據，就會發現真正的基因網絡似乎就像模擬的那樣稀疏。
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　　到目前為止一切進展得還不錯。另一個對理論的測驗是觀察一個含有一組調節基因的特定的生物體，弄清楚它能夠產生多少細胞類型。當然，考夫曼還處于專門研究基因網絡的典型行為表現的階段，還說不出什么特別的東西來。但他肯定可以從統計上觀察到與之相關的內容。他一直有這樣一個假設：一個細胞類型會呼應它所屬于的穩定狀態的循環，所以他的模擬越做越大。他一直跟蹤了解，隨著網絡模擬規模越來越大，到底會出現多少狀態的循環。當他做到對包含四百至五百個基因的網絡進行模擬這一步時，他得出的結論是，循環的次數大致相當于網絡內基因數的平方根。同時，他還利用課余時間到醫學院的圖書館去翻閱大量難懂的參考資料，尋找真正生物體的比較性數據。為此他費盡了周折，但總算有了結果：生物體中細胞類型的數額確實大致相當于該生物體中基因數的平方根。
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　　事情就這樣進行著。“見鬼，我真的成功了！”考夫曼說。這是他經歷的最輝煌的一件事。當醫學院二年級結束時，他花在計算機上的費用已經累計到好幾百美元了。但他毫不痛惜地付清了這筆費用。
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　　1966年，在醫學院三年級開學的時候，考夫曼寫了一封信給麻省理工學院的神經生理學家沃倫·卡洛（WarrenMcCulloch），向他解釋他在基因網絡方面所做的研究，并問他是否感興趣。
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　　考夫曼承認，寫這封信有些魯莽。卡洛本人最初也是醫學博士，是神經生物學方面的巨子之一，更別說他在計算機科學、人工智能和思維哲學方面的貢獻了。在過去的二十年間，他和他忠實的追隨者們研究發現了思想的內含意義，最初發表于1943年的研究結果是他和十八歲的數學家沃爾特·匹茨（Walter Pitts）合寫的論文，題目是“內在神經活動之邏輯微積分”。在那篇論文中，卡洛和彼茲宣稱，大腦可以被模擬成邏輯運行的網絡，比如“和”、“或”、“不是”等等。在當時，往輕了說，這也是一個革命性的思想，產生了極大的影響。卡洛－匹茨的模型不僅是現在被稱之為神經網絡的第一個例證，而且也是將大腦活動當作一個信息處理形式來認識的最初嘗試——正是這一認識激發了人工智能和認知心理學的誕生。他們的模型首先指出，非常簡單的邏輯通道之網能夠產生極其復雜的計算結果。這一發現很快就被普遍地運用到計算機理論中了。
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