活在硬盤里的魚

人工魚也有自己的愛恨情仇，它們有性格，會使壞，在天敵面前絕對不顯擺英雄主義。在實驗室的硬盤里，它們活得很好。

水草根部，一條金色的燕魚正大快朵頤。有條雌魚緩緩游過來，燕魚瞥見了，便丟下魚蟲，沖過去搖頭擺尾，大獻殷勤。雌魚仿佛有點動心，開始繞著追求者的尾巴轉圈。這時，不遠處出現了鯊魚的影子，求愛的燕魚立刻甩開雌魚，頭也不回地逃了。

這段情節不是發生在真實的水域中，而是在北京科技大學計算機系1001 室的12 臺電腦上。1201室門口掛著“人工魚與智能軟件實驗室”的牌子，出門快走幾分鐘，就是班曉娟的辦公室。隨便打開她電腦上幾個文件夾，里面的內容統統跟“人工魚”有關，用“人工魚”作關鍵詞上網一搜，幾乎每條又都鏈接著班曉娟的名字。2001 年，當時31 歲的青年女博士迷上了“人工魚”，“不是純理論 ，偏向動畫，比較適合女孩子。”

“曉媛的魚”

不只班曉娟有這樣的想法。當初在多倫多學計算機的涂曉媛，因為實在受不了Unix 操作系統的枯燥，就帶著智能動畫魚的想法跑去找導師，要求創立新的研究目標。而涂曉媛的父親——盡管他本人的研究不涉及“人工魚”——中國人工智能學會榮譽理事長涂序彥教授，正是之后班曉娟的導師。

1996 年，“曉媛的魚”（xiaoyuan's fish）完成了。她把動畫魚的錄像拿給別人看，還真有人以為是在水族館拍的。這時，涂曉媛褪去魚的色彩，露出骨架，魔術師般將計算機建模的過程揭秘。人們驚訝：“曉媛的魚”有23 個質量點、91 個“彈簧- 阻尼”元件的魚骨架，和12 個相當于肌肉的可變形單元，難怪能模仿真魚，靈活擺動身子。那一年，“曉媛的魚”奪走了每年只有5 個名額的“國際計算學會ACM最佳博士論文獎”。

“人工魚”只是人工生命研究的一部分。1987 年，在一個關于生命系統合成與模擬的國際學術會議上，美國圣塔菲研究所非線性研究組的克里斯#8226; 朗頓（Chris Langton）首先提出了人工生命的概念。他通過那篇宣言告知世人：“人工生命將最終超越生物學，進入一個我們迄今還不能給它命名的領域，這個領域將把文化和技術包含在內?！?班曉娟說，國外對于人工生命的研究很發達，歐洲有人工蛇、人工蚯蚓。日本ATR 研究所聚集了很多丹麥、瑞典的專家，他們有一個觸摸屏式樣的“人工魚”交互裝置。參觀者進來，得到一個接口，可以畫出各種奇形怪狀的魚，還能在海洋環境里添加水草或石頭，看魚的反應。

也許以上對人工生命的詮釋很容易引人想到另一個概念——人工智能，無疑，人們更熟悉戰勝象棋大師的“深藍”和斯皮爾伯格那部催人淚下的電影。所以可能會問：人工生命不是人工智能嗎？按照中國人工智能學會理事長鐘義信的說法，人工生命除了可以模擬生命體智能特征，還可以模擬生命體的非智能特征，而人工智能原則上卻不關心那些?！爸悄懿皇巧?，它是復雜生命系統的一個特例，”班曉娟解釋說，“比方現在相關度越來越高的網絡搜索引擎，利用的就是人工智能，但顯然，跟生命無關?！?/p>

人工魚的理性生命

“看起來像”對“人工魚”來說還不夠?！叭斯~”想要真正模擬自然魚，繁衍、進化的能力是必須的。

幾年后，班曉娟選擇在中國的實驗室里繼續涂曉媛的研究。除了外形酷似，“人工魚”的習性、個性也應該更像水里的魚。對于真魚，遺傳物質是DNA，而“人工魚”的DNA 則是一段模擬染色體的仿真程序。程序上面排列著21 個決定了形狀、大小、壽命和習性等基本性狀的基因，可以按照遺傳法則進行遺傳、雜交和變異。以“兩點交叉遺傳”為例，當兩條“人工魚”交配，需要互換兩個交叉基因點之間的基因值。如果第一個交叉點選在第一個基因之后，則第二個交叉點有19 種不同的選擇；如果第一個交叉點選在第二個基因之后，則第二個交叉點有18 種不同的選擇；以此類推，可能有19+18+17+#8943;#8943; +1=190 種不同的遺傳方式。通過“兩點交叉遺傳”，這兩條“人工魚”能產生190 種特征不同的子代。

坐在演示平臺前，設定參數，操控“人工魚”的命運，班曉娟在這里扮演的角色是“造物主”。經過她的演示，人們可以目睹一場“數字創世紀”。按下“開始”按鍵，礁石、水草附近生成了各色小圓點，小圓點漸漸膨脹，幾秒鐘后漸漸有了魚的形狀，在它們身旁，顯示著“生命值”、“適應度”的條框。過不久，這些魚就開始尋找食物和伴侶。自然狀態下，博得雌性青睞的雄性魚一般是鮮艷而健壯的。但在虛擬的魚群社會，“以貌取魚”的規則可以任由“造物主”打破：如果將擇偶喜好設置為“顏色灰暗的更有吸引力”、“瘦弱的更有吸引力”，幾分鐘后，“人工魚”種群中就差不多只剩下灰黑色的小瘦魚了。在這快得驚人的進化過程中，有些魚只一閃，然后就消失不見了。達爾文說：生物進化的步調是漸變式的，而不是躍變式的。而“人工魚”的動畫演示，竟能讓進化“提速”！

當“人工魚”游弋，棲息，嬉戲，覓食，避敵，求偶，繁殖，前方有假山懂得繞開，鯊魚游過來，不會沖上去想要交配，就已經算條合格的魚了。再仔細琢磨，還會發現它們其實有更多的心思。

“人工魚”的理智來自意圖發生器。它能將魚的抉擇事先排序：碰撞可能會威脅生命，意圖發生器首先就檢查是否有碰撞危險，如果有，產生躲避意圖；沒有，就在附近搜索捕食者。要是捕食者的威脅不大，下一步就該考慮饑餓感和性欲了。如果上述測試未能產生任何意圖，那么意圖發生器將開始處理周圍光線和溫度的信息。若條件符合魚的習性，魚就開始閑逛?；剡^頭去看開篇的那條燕魚，多少可以理解它貌似無情的選擇了。

動畫魚當然不會無情無義！這是迪斯尼公司通過《海底總動員》中那溫情脈脈的水下世界灌輸給人們的觀念。要讓“人工魚”產生類似于人們讀泰戈爾后的身心反應當然不現實，不過，班曉娟她們還是賦予了它“快樂”和“恐懼”兩種情感。雌魚游過來它快樂，鯊魚游過來它就恐懼。

游出實驗室

北京科技大學四年級的本科生劉冰峰知道學校里這個“很牛的”實驗室，也聽過班曉娟的課，但他還是想問：“這‘人工魚’有什么用呢？”他曾經在同學博客上見過類似的小程序：一群金魚在游，鼠標點哪兒，哪兒出現幾粒魚食，金魚就抱團過去搶。劉冰峰覺得，國家自然基金投資的項目，不應該只為給草根博客增添情調，吸引點擊量吧。

“‘人工魚’與其生活的海洋環境可以作為圖形學和計算機動畫的目標課題，也可以作為人工智能算法的平臺，生成的動畫可以為生物學仿真、海洋可視化、教育、游戲和娛樂服務?！币苍S曾遇到過這樣的疑問，班曉娟在2007 年出版的《人工魚》一書中對這個問題做了特別的闡述。其實，作為“人工魚”研究的主導者，班曉娟和學生們還是更希望它能應用在中國的動畫產業。“我們研究的是動畫背后的東西。相當一出話劇，臺上演員完成各自的角色，而編劇、導演就是我們的工作”，班曉娟的學生，北科大信息工程學院計算機系的副教授寧淑榮打了個比方，她解釋“人工魚”研究所針對的，實際上就是動畫的后臺。

相當于電影膠片上的每一格鏡頭，動畫中的最小單位影像叫作幀。角色運動或變化中關鍵動作所處的那一幀，又叫“關鍵幀”。關鍵幀的確很關鍵。好比要將小沈陽鬼魅的“一睜眼，一閉眼，一天過去了”形成動畫，中間過渡部分可以由軟件來創建，但至少兩幀絕不可?。貉劬Ρ犞模劬仙系?。這就是所謂關鍵幀。但關鍵幀技術卻有先天不足，比如動物不夠逼真，比如角色不能自行同環境協調，最主要的是越復雜的動作就對畫師的勞動量有越高要求。班曉娟設想，假如動畫角色像“人工魚”一樣被賦予生命，或許就能幫計算機動畫開辟一條新路。當然，這還需要深入的研究，能找到動畫公司合作將會更好。

不過中國傳媒大學動畫學院的老師李平覺得，目前國內高校和產業合作研發還有很多困難：“國內的動畫行業處在微利和不賺錢的邊緣，資金和技術的持續投入比較有限。國外電腦動畫技術已經很成熟，國內動畫公司在資金有限的情況下，必定先選擇更可靠的國外技術，迅速用到實際生產中以達到盡快盈利的目標，而沒有太多耐心和資金來和國內高校合作。產學聯合研發是一個長周期的過程，短期內很難有大的起色?！笔聦嵣希恍﹦赢嫻镜娜舜_實聽說過國內有人工生命的研究。以水晶石為例，這家公司曾參與制作《奧運福娃漫游記》，是北京奧運會的圖像設計服務供應商，公司的技術總監劉飛也認為，大學里的人工生命研究與現有的動畫行業接合性并不是很強，解決的并不是行業最迫切的問題。因此，人工魚要想游出實驗室的門，可能還要另辟蹊徑，至少，目前它的最佳身份，仍然還是作為人工生命的一個研究平臺。