最新研究顯示,植物可能是非常精于計(jì)算的物種,,它們的計(jì)算能力也許并不亞于一臺(tái)電腦,。計(jì)算是植物生存的需要,為了與環(huán)境的變化協(xié)調(diào)一致,,植物中的各個(gè)單元需要運(yùn)動(dòng),,而這種運(yùn)動(dòng)又必須在所有單元間統(tǒng)一和諧地進(jìn)行,只有計(jì)算才能使它們做到這一點(diǎn),。事實(shí)上,,在生物的世界中,類(lèi)似的情形并不少見(jiàn),,科學(xué)家認(rèn)為,,龐大的螞蟻社會(huì)、動(dòng)物的神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng),,之所以協(xié)調(diào)得那么好,,全是計(jì)算的結(jié)果。
科學(xué)家發(fā)表文章說(shuō),,植物的計(jì)算是要解決它們?nèi)~面上氣孔的開(kāi)合問(wèn)題,,這些氣孔是二氧化碳的通道,它們用氣孔吸取二氧化碳以進(jìn)行光合作用,,但與此同時(shí),,氣孔也容易使水分流失導(dǎo)致植物脫水,,為了在環(huán)境的變化中獲取最佳平衡,植物需要不斷地調(diào)整“呼吸”,,也就是調(diào)節(jié)氣孔的開(kāi)合度,,控制氣孔開(kāi)合的數(shù)量。
植物沒(méi)有大腦,,它們是如何實(shí)現(xiàn)這種平衡的呢,?最初,生物學(xué)家們認(rèn)為,,那些氣孔僅僅是單獨(dú)行動(dòng),,它們自己決定是張開(kāi)還是合攏,然而10年前,,研究人員發(fā)現(xiàn),,事情并非如此,這些氣孔不是單獨(dú)行動(dòng),,它們的開(kāi)合運(yùn)動(dòng)往往在一個(gè)較大的范圍內(nèi)集體進(jìn)行,,而且配合協(xié)調(diào)得非常好。在最近的研究中,,美國(guó)猶他州立大學(xué)的生物學(xué)家基思·莫特發(fā)現(xiàn),,那些統(tǒng)一行動(dòng)的細(xì)胞可以在幾分鐘內(nèi)發(fā)生迅速變化,使得葉面上細(xì)胞運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)呈現(xiàn)出復(fù)雜的流動(dòng)性格局,。莫特將這一發(fā)現(xiàn)告訴了他的朋友戴維·皮克,。
皮克是一位物理學(xué)家,他覺(jué)得莫特描述的植物的氣孔活動(dòng)很像 “單元自主運(yùn)動(dòng)”模式,。皮克解釋說(shuō),,單元自主運(yùn)動(dòng)由無(wú)數(shù)個(gè)獨(dú)立的單元構(gòu)成,每個(gè)單元可以呈現(xiàn)多種不同狀態(tài),,在運(yùn)動(dòng)中,,單元會(huì)根據(jù)一種規(guī)則改變其狀態(tài),而那些規(guī)則又是根據(jù)它們目前的狀態(tài)和它們與相鄰單元之間的關(guān)系而產(chǎn)生的,。
科學(xué)家認(rèn)為,,植物可能在熟練地進(jìn)行著單元自主運(yùn)動(dòng)。葉面上氣孔的開(kāi)合由氣孔間產(chǎn)生的規(guī)則控制,,它們不需要控制中心,,但無(wú)數(shù)個(gè)單元之間的相互交感處理了大量的數(shù)據(jù),并使氣孔的行動(dòng)達(dá)到協(xié)調(diào)和統(tǒng)一,。假若事情果真如此,,那么植物是在進(jìn)行計(jì)算,因?yàn)橐\(yùn)行單元自主運(yùn)動(dòng),植物必須在單元間進(jìn)行某種形式的計(jì)算,,科學(xué)家將這種計(jì)算稱(chēng)之為“分布式運(yùn)算”,。
使用一種熒光成像技術(shù),皮克,、莫特和他們的同事們可以清楚地看到植物葉面上因氣孔的開(kāi)合運(yùn)動(dòng)而顯示的圖案,,并且這些圖案在不斷地移動(dòng)、變化,。但是,,這樣的圖案還是不能證明植物氣孔的開(kāi)合運(yùn)動(dòng)就是單元自主運(yùn)動(dòng),為此,,他們還必須繼續(xù)探索?,F(xiàn)在科學(xué)家正在建立一個(gè)計(jì)算機(jī)模型,這個(gè)模型將可以模擬葉面氣孔感知相鄰氣孔的水壓和其他相關(guān)信息的方式,,他們還希望計(jì)算機(jī)能模擬出氣孔的運(yùn)動(dòng)以及它們吸收二氧化碳的過(guò)程,,因?yàn)橹挥羞@樣,植物葉面上的計(jì)算之謎才有可能破解,。