聊聊吗，地球上的朋友们？——我们如何与地球生命沟通  

　　文/左左薇拉

　　家中的小猫又在盯着窗户发呆了，它是在想着外面飞翔的小鸟，还是在回味昨晚的佳肴呢？动物园的老虎一直在盯着我们看，它是在好奇，还是肚子饿了呢？

　　如果有一天，我们能够理解这些地球上的朋友们的意识和话语，世界会变成什么样子？

　　科幻电影《阿凡达》就展现了这样一个神奇的星球。在这个星球上，只要将辫子和其他动物的辫子相连，潘多拉星上的纳威人就能和它们心灵相通，感受到它们所感受的一切，譬如说奔跑的四肢、跳动的心脏。

*《阿凡达》中的辫子

　　这一设定乍看非常酷炫、科幻，然而它的实现背后却有着坚实的理论基础。

　　原来，在潘多拉星，所有的动植物都不是单独的个体，而是潘多拉星上庞大神经网络的一部分，所谓的“辫子”其实是潘多拉星生物暴露的外接神经束，就像人类发明的数据线一样，只要将神经束连接入网，潘多拉星的生物们便能在这个意识“互联网”里自由交流。

　　那么在真实世界里，没有神奇辫子的我们，又该怎样和地球上的生物们交流呢？有没有一种方法，能够让我们像纳威人一样，只要将数据线插入“接口”，就能无拘无束、自由自在地和地球朋友们沟通呢？

　　科学家们将目光投向了自然语言处理。

　　自然语言处理是人工智能的一个小分支，使用机器学习来处理和解释文本数据。在自然语言处理领域，一种语言被视作一个类，构成这种语言的语素是这个类里的元素。虽然不同的语言使用的语素、单词不同，但它们指向的元素却是相同的。比如在中文和英语中，“妈妈”和“mother”都是指妈妈。于是我们便可以通过这种映射关系对不同的语言进行理解、分析和翻译。

　　基于自然语言处理技术，研究人员在2016年发现埃及果蝠争夺食物和争夺休息地点之间的呼叫声存在差异。2019年，研究人员进一步提出了DeepSqueak算法，发现啮齿动物发出的声音和其行为存在联系，比如说当雄性鼠在其他雄性鼠旁发声时，其倾向于使用更简单的语法，而位于雌性鼠旁时，其发声会变得更加复杂。

　　以DeepSqueak为代表的一系列人工智能模型的最终目标，是能够实时地对动物语音进行翻译和分析。然而人工智能模型的训练离不开数据，尤其是优质的大批量数据。因此，为了实现这个目标，研究人员花费了大量时间去开发各式各样的传感器。

* 头戴专用传感器的象海豹

　　CETI（鲸类翻译倡议）项目是历史上为物种间交流做过最多努力的一个项目。为了研究鲸鱼的语言，科学家建造了专门的视频和音频记录设备，花费了数年时间开发大量复杂的高分辨率水下传感器。这些传感器将每天24小时在鲸鱼研究区域记录声音。

　　他们的目标是收集数百万条鲸鱼的沟通声，并希望能够通过自然语言处理技术来解释这些信息。

　　康奈尔大学的声学生态学家Michelle Fournet表示，这个项目解决了动物研究的一个关键难题。在传统的动物行为学研究中，包括科学家在内的人们倾向于在动物行为中看到类似人类的模式。“我们看到座头鲸挥舞着胸鳍，以为它们在打招呼。但实际上，它可能是在展示自己的威猛和咄咄逼人。” Fournet 说。她认为，自然语言处理技术可以消除来自人类的偏见，更准确地找到动物沟通和行为的意义。

　　除了活蹦乱跳的动物们，科学家的目光也投向了那些在角落里安安静静的、为我们提供氧气和绿色的植物。

　　在幻想作品中，树人是一个普遍存在的形象，它们往往诞生于创世之初，有着悠长的生命，掌握着渊博的知识，自然也能流畅地使用人类语言与人类沟通，比如《魔戒》中的树胡，《猎魔人》中的树精。在科幻电影《湮灭》中，在外星生物的影响下，植物则会侵入人类的身体，将人类变为一株一株的“花树人”。

　　而在世界著名奇幻、科幻小说作家厄休拉·勒古恩的短篇小说《伊斯拉克粥》中，伊斯拉克星球上的人民则像是另一个镜像世界的人类。在这个世界，人类解开了基因锁链，使得不同种类的动物、植物都能自由异种繁殖，这带来的结果便是大街上遍地都是各种生物的缝合体。在伊斯拉克星，旅客甚至能一边喝着玉米粥，一边与长着玉米穗一般的头发且拥有4%玉米基因的服务员聊天。

　　真实世界里，人类与植物的沟通则远没有科幻作品中这么超前和顺畅。

　　许多植物学家认为，植物没有神经元，即通过动物大脑中的电信号传递信息的细胞，因此植物缺乏思考的机制。然而最近的研究表明，植物虽然没有“大脑”，却也能通过化学物质和周围的植物聊天。

　　科学家们发现，植物能够通过自己的根部向土壤中分泌微量的特殊化学物质。这些称为根分泌物的化学物质向根区的所有其他生物发送信号。就像拥有庞大词汇量的人类一样，植物能够产生超过100,000种不同的化学信号来交流或完成各种各样的事情，虽然目前人类仍然难以准确分辨这些化学信号的含义，但相信终有一天，我们能够破解植物的语言，和它们来上一场友好的“人植”会谈。

　　让我们将视线缩小，再缩小。出现在我们眼前的，是地球上最低调，却数量最庞大的生物群体，微生物。

　　在科幻作家王诺诺的短篇小说《高考侠》中，描述了这样一种神奇的微生物——黏菌。这种原生生物能够伸展自己的细胞质并覆盖住整个迷宫平面直至发现食物，然后缩回多余的部分只剩下最短路径。如果空间太大，它们甚至还会更换策略，选择在空间里进行自由移动并留下粘液标记，避免自己走回头路。

* 黏菌走迷宫

　　然而，这些关于黏菌的描述并不只是存在于作者的幻想之中。事实上，早在2004年，科学家便在严谨的科学实验中发现黏菌不但会走迷宫，甚至还能模拟人造交通的网络布局。

* 黏菌生成的最优路径和真实的东京铁路图的对比（图源: Tero A, Takagi S, Saigusa T, et al. Rules for biologically inspired adaptive network design[J]. Science, 2010, 327(5964): 439-442.）

　　一群顶级工程师需要耗费几十年才能解出的最短路径问题，黏菌只需要花26个小时就能搞定，这也进一步证实了微生物的超凡智慧。

　　那么除了将黏菌丢进迷宫里，人类还有其他方式能够和微生物交流吗？

　　当然！

　　事实上，正在你阅读这篇文字的当下，在你的身体里，细胞便正在与微生物们窃窃私语呢。2020年，一篇发表在国际杂志PNAS上的研究报告中表明，神经细胞能够通过免疫受体与微生物进行直接交流，并在一定程度上影响系统的免疫系统。

　　通过对水螅、小鼠和线虫的神经细胞进行试验，研究人员发现这种交流并不罕见，而是一种普遍存在的现象，甚至早在6.5亿年前，当地球上还没有人类时，神经细胞便与微生物建立起了这种联系。

　　根据联合国环境署于2011年8月24日发布的一份研究结果，地球上共生存着870万种生物物种。然而时至今日，人类依然是地球上唯一已知的智慧生命。从某种层面来讲，人类是孤独的。即便身边充斥着各式各样的生物朋友们，我们也无法与它们进行一场心灵相通的交流。但随着科学家对动物、植物和微生物的研究逐渐深入，随着人工智能技术、传感器技术的发展，人类终将发现隐藏在地球生物中的那座罗塞塔石碑，解锁属于人类自己的阿凡达“辫子”。

　　那一天，或许就要到来了。