深度科技的趋势之一：“虚拟创造”，走向造物主的技术路径

计算是否有物理形态？

1952 年，艾伦·图灵进入了生物数学领域，并发表了一篇阐述形态发生学理论的论文——《形态发生的化学基础》（“The Chemical Basis of Morphogenesis”）。在论文中，他用数学建模系统来解释“老虎身上的条纹”这种不均匀的重复图案是如何从自然、均匀的状态逐渐演变成形的。简单地说，图灵的模型表明了这种图案是在一对相当于催化剂和抑制剂的”成形素“的共同作用下产生的。他其实描绘了一个新事物：自然界中存在图案模式行程过程。他的目标是解释如何由基因转换为一个功能结构，也就是如何从比特转换为原子。

巧的是，在这之后一年1953年，沃森和克里克提出了DNA的双螺旋结构，开启了半个多世纪的分子生物学的高速发展。

另一边，在计算领域，通用的模拟计算机在50年代初出现了。并且在1958年，为满足高速动态系统仿真的要求，出现了第一台专用的模拟/数字混合计算机，它是用来解决导弹轨迹的计算问题，也是仿真的雏形。之后，在美国的先进制造（特别是航空、能源等领域）的飞速发展下，大公司（如西门子、西屋电气）自我革新和迭代了便于在物理产品创造中替代部分计算模拟流程的软件，也就是仿真软件。仿真也从初期的机器代码，经历较高级的编程语言，面向问题描述的仿真语言，发展到模块化概念，并进而发展到面向对象编程，图形化模块编程等CAX工具。但这一部分的进程，还是从原子到比特再到原子，比特的作用是简化了纯原子世界的创造过程，其实主要是测试过程，并且发挥了计算的强项，和巩固了knowhow。

再回到生物领域，目前人类对基因的理解已经到了操控的层次，借助不断突破的例如CRISPR的基因编辑工具，对生命的编码有了类似计算机编程的能力，同时也有了更加模块化的制造工具，从而开启了合成生物学的篇章。近日，人类基因组编写计划（Genome Project–Write ，GP-write）就宣布，他们即将发布一款基于 CAD 的全新基因编辑软件，将使大规模的基因组编辑和设计变得更加容易。目前，Gingko Bioworks 和 Zymergen 等开创性的合成生物学公司已成功通过类似的方式，重新设计了酵母和细菌等单细胞生物，并将其转变为可产生所需物质的微观工厂。

同样，在工业和电子制造的工具方面，经历了多年对物理世界的数字化，原子-比特的映射被不断封装到了各类软件里，借助智能化的工具，为自动化制造和智能化制造提供了有利条件，原子与比特对对应越来越精准，往“所见即所得”的道路不断延伸。例如3D打印已经在多材料、跨尺度、增减材一体化等方面上有了突破性的进展，也一种从比特到原子的初级表现形式。

CAX是人类过去在原子和比特映射中做出的对大创新。虽然历史中CAX大部分被用于设备、电路、建筑等非生命体的制造，但CAX已经有了泛化和深化的迹象。

所以我们看到的第一个趋势就是——

人类在逐渐向造物主演变，包括创造生命体和非生命体。当彻底解决比特-原子映射的一天，就是演变的终局，人类用CAX创造所有，也就是”虚拟创造“。

”虚拟创造“（Virtual Creation），之前没有这个词。我们创造这个词，是想更清晰地定义这种趋势，并且找到更多对此认可的公司和相关的技术，推动到一个可编程的原子世界。因为目前快速演进的各类深度科技，其实已经从基于比特的数字创新，转向了基于比特和原子的数字物理创新，并且不断交叉成为一类新技术。我们看到了在人工智能+科学计算与生物工程和先进制造在飞速地交叉。

从最近几年看到的项目举例，已经出现了AI+柔性体仿真技术用于服装设计、AI+分子模拟用于小分子药物发现和合成、AI+电化学仿真用于电池设计等等。太大的尺度跨越会遇到维度诅咒的问题还无法解决，但在单一尺度上已经将”设计+制造“进行融合，并且把knowhow通过AI的方式”民主化“了。

在我们的理解里，通过这种智能化打造的”民主化“有两层——一层是降低了对人的要求，让更多人可以参与设计和制造现实物品；另一层是降低了机器的门槛，并让机器有了学习专业知识的可能性，开拓了”原子通过比特创造原子“的新路径。

中国目前被”卡脖子“的，其实也是这类能力。但如果把这类能力的竞争看做是有限游戏，可能是背离这几种趋势的，因为这趋势本质是不断在拓展人类的边界，就注定了这是一个”玩边界“的无限游戏。在这个领域，我们在加大投资的力度，也欢迎大家推荐相关的公司。

但生命体和非生命体的创造区别是，生命体在不断地自编程，完成一整套发育和进化的过程。例如人类基因组有数十亿个碱基，人体有数十万亿个细胞，不能一个个去编程改造。

冯·诺依曼的最后一本书是1966年出版的《自复制自动机理论》，开发了一种非常不同的计算机模型叫元胞自动机。这是一种时间、空间、状态都离散，空间相互作用和时间因果关系为局部的网格动力学模型，具有模拟复杂系统时空演化过程的能力，开启了模拟真实系统的大门。而上文说的”原子通过比特创造原子“的新路径，可能是机器创造机器/物质从而达到”自复制自动机“的原点。

同时，最近有一种理论，人类的基因和大脑应该具备一种类似预训练的模型，从而在出生后有独特的行为模式，例如能够快速识别某些物体、表达某些情感等。意识能否数字化，甚至成为某种数学结构？伴随着脑机接口和”metaverse“的技术和产品演变，相信智慧生命体的数字化也会进入一个新的台阶。

本质上来看，游戏引擎是一种并不精确、注重渲染的”原子-比特“引擎。但倘若有一天，我们创造出某个虚拟世界Metaverse，在人类意识上无法完成与现实世界的区分的话，那么意识本身应该也包括在了创造这个世界的数学结构之中，真正可以达到”原子-比特“的完美映射。在这个层面，创造原子世界的价值让渡给了在比特世界中直接创造”伪原子世界“的价值。

马克斯·泰格马克是个MIT的物理教授，在《Our mathematical universe》这本书中说：我们的物理学世界不仅是被数学所描述，它正是数学本身，而人类正是这个巨大的数学体中具有自我意识的一部分。他说，”我们是由细胞组成的， 而细胞是由分子组成的，分子由原子组成，原子由基本粒子组成，而基本粒子都是纯粹的数学结构，因为它们仅有的性质都是数学性质。尽管我们尚不知道这些粒子是否还能分解成更小的结构，但是，弦理论及其竞争理论都暗示着，任何更基本的组成部分也都是纯粹数学性的。“

按照这个理论，发现这种数据结构，就找到了”原子-比特“映射的大桥梁，可以产生这个”伪原子世界“。

所以我们畅想，是否应该还有两个更长远的趋势——

1. 人类将有能力使生命体和非生命体将有目标地自编程和自制造。
2. 会有一部分包括人类的生命体和一部分非生命体生活在比特世界里。

其实也是有需求的。短期来说，航天的发展已经到了可以讨论月球基地和地月经济圈的时候了，而满足人类在月球和火星更多的活动和制造需求，确实需要机器和生物具备自编程和自制造能力，充分利用本地物质资源对环境做优化，对任务能自动化地进行，减少人的参与。而且人类本身的感知和思考就在和比特世界做逐渐更加深度的交互，参与的感官逐渐增多，时间增多，而比特世界的体验也快与物理世界平齐（短期内还不会更好）。

我所在的创新工场科学家基金，专注于投资和孵化（极）早期的前沿科技类企业。我们独立思考并且充满想象力，希望寻找一批能解决世界级问题的聪明人，和他们一起从根本上改变世界和使世界变得更好。我们刚刚成立，往后会不断产出一些我们的研究成果和世界观，期待与对此有兴趣、有思考和有共鸣的人交流和交朋友。